[發明專利]一種低介電材料拋光液

有效

• 申請號: 200710036674.7
• 申請日: 2007-01-19
• 公開（公告）號: CN101225282A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 陳國棟;宋偉紅;宋成兵;姚穎
• 申請（專利權）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C09G1/14;H01L21/304
• 代理公司: 上海虹橋正瀚律師事務所
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種拋光液，尤其涉及一種用于拋光低介電材料的拋光液。

背景技術

在集成電路制造中，互連技術的標準在提高，一層上面又沉積一層，使得在襯底表面形成了不規則的形貌。現有技術中使用的一種平坦化方法就是化學機械拋光(CMP)，CMP工藝就是使用一種含磨料的混合物和拋光墊去拋光一集成電路表面。在典型的化學機械拋光方法中，將襯底直接與旋轉拋光墊接觸，用一載重物在襯底背面施加壓力。在拋光期間，墊片和操作臺旋轉，同時在襯底背面保持向下的力，將磨料和化學活性溶液(通常稱為拋光液或拋光漿料)涂于墊片上，該拋光液與正在拋光的薄膜發生化學反應開始進行拋光過程。

隨著集成電路復雜程度的增加和器件尺寸的減小，一些含有Si、C、O的低介電材料逐漸被應用于集成電路，以提高未來集成電路的開合能力。低介電材料包括摻碳二氧化硅(CDO)、碳氧化硅(SiOC)和有機硅玻璃(OSG)等，而摻碳二氧化硅(CDO)是目前應用較廣的一種低介電材料。這些低介電材料在未來將取代二氧化硅(如TEOS、FSG、SOG等)，構成集成電路中的絕緣層。

在一些專利中，堿性拋光液用來拋光含有低介電材料的集成電路。美國專利7,056,829公開了一種含有非離子型表面活性劑的拋光液，其含有0～30％的磨料，0～15％的緩蝕劑，0～25％的氧化劑，0～10％的阻擋層拋光劑，0.001～5的非離子表面活性劑，pH值為7～10。其所含的非離子表面活性劑可為：鏈烷醇胺、烷基聚乙烯氧、烷基苯基聚乙烯氧、聚氧乙烯烷胺氧、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇、烷基聚糖、脂肪羧酸酯、聚氧乙烯硫醇、烷基甘油二酯、聚氧乙烯烷醇胺、聚氧乙烯胺、叔炔乙二醇或上述化合物的混合物，其疏水鏈長大于6。該拋光液的特點為可抑制SiCN的拋光速率，可使拋光過程停止在CDO(摻雜碳的氧化物)層上。美國專利申請20050282390與此專利內容相似。美國專利申請20060131275公開了一種拋光液，其含有0～25％氧化劑，0.00002～5％的多元表面活性劑，0～15％的緩蝕劑，0～50％的磨料，0～20％的絡合劑和水。其所含的多元表面活性劑有一疏水尾段、非離子型親水鏈段和陰離子親水鏈段，其中疏水尾段鏈長為6～30，而親水部分鏈長10～300。該拋光液可使拋光過程停止在CDO(摻雜碳的氧化物)層上。

在這類專利中，主要是通過特殊的表面活性劑來降低低介電材料的拋光速率，使拋光過程能夠停止在CDO層上。

發明內容

本發明的目的是公開一種對CDO(摻雜碳的氧化物)和Ta具有較高去除速率、緩蝕性好，修復性強的低介電材料拋光液。

本發明的拋光液含有：磨料、含有羧基基團的非氨基酸類的速率增助劑、非鐵型的氧化劑和除苯并三氮唑以外的緩蝕劑，pH值為7～13。

本發明中，所述的磨料可為本領域常用磨料，較佳的為摻鋁二氧化硅或二氧化硅，其粒徑較佳的為5～200nm，更佳的為10～100nm。所述的磨料的含量較佳的為質量百分比2～20％，更佳的為質量百分比5～15％。

本發明中，所述的這類速率增助劑含有羧基基團，但不包括氨基酸類化合物，較佳的為有機酸或有機酸鹽，其中更優選酒石酸或酒石酸鉀。所述的速率增助劑的含量較佳的為質量百分比0.1～3％，更佳的為質量百分比0.1％～2％。本發明中所述的速率增助劑能夠增加阻擋層，同時有效提高低介電材料和金屬銅的拋光速率。

本發明中，所述的緩蝕劑為除苯并三氮唑以外的緩蝕劑，較佳的選自下列中的一個或多個：5-氨基四氮唑(ATA)、5-甲基四氮唑和苯基巰基四氮唑。所述的緩蝕劑的含量較佳的為質量百分比0.005～3％，更佳的為質量百分比0.05～1％。

本發明中，所述的氧化劑為非鐵型的氧化劑，例如雙氧水，含量較佳的為質量百分比1～3％。本發明實例中，氧化劑采用質量百分比1～3％時，更能顯著提高Ta和CDO的拋光速率，同時保持金屬銅的拋光速率基本不變，因此能夠控制Ta和CDO與銅之間的選擇比。

本發明中，所述的拋光液的pH值較佳的為10～12。

本發明中，所述的拋光液還可進一步含有表面活性劑。所述的表面活性劑可為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。這些表面活性劑能夠對Ta、CDO、TEOS和Cu的拋光速率作進一步的調整和控制。

本發明的積極進步效果在于：