[發明專利]一種化學機械拋光液

無效

• 申請號: 200810203712.8
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101747840A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 王晨;楊春曉
• 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;C23F3/00
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所 31246
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種化學機械拋光液，尤其涉及一種金屬拋光液。

背景技術

隨著半導體技術的不斷發展，以及大規模集成電路互連層的不斷增加，導電層和絕緣介質層的平坦化技術變得尤為關鍵。二十世紀80年代，由IBM公司首創的化學機械研磨(CMP)技術被認為是目前全局平坦化的最有效的方法。

化學機械研磨(CMP)由化學作用、機械作用以及這兩種作用結合而成。它通常由一個帶有拋光墊的研磨臺，及一個用于承載芯片的研磨頭組成。其中研磨頭固定住芯片，然后將芯片的正面壓在拋光墊上。當進行化學機械研磨時，研磨頭在拋光墊上線性移動或是沿著與研磨臺一樣的運動方向旋轉。與此同時，含有研磨劑的漿液被滴到拋光墊上，并因離心作用平鋪在拋光墊上。芯片表面在機械和化學的雙重作用下實現全局平坦化。

金屬CMP的主要機制為：氧化劑先將金屬表面氧化成膜，隨后，研磨劑將氧化膜機械去除，產生新的金屬表面繼續被氧化，這兩種作用協同進行。

目前對金屬CMP常用雙氧水作氧化劑，例如：美國專利5958288，6068787用雙氧水進行鎢的CMP。美國專利6,585,568用雙氧水進行銅CMP。除此之外，還有Fe(NO₃)₃、NH₄NO₃、AgNO₃、KMnO₄、NaClO₃、KIO₃等氧化劑。

以上氧化劑本身具有一些缺點，例如：雙氧水不穩定易分解，Fe鹽會造成金屬殘留(離子污染)，AgNO₃見強光分解，KMnO₄有紫紅色并且氧化產物MnO₂沾污機臺，硝酸根氧化能力弱等問題。因此，對新型氧化劑的尋找一直在進行之中。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有拋光液所存在的氧化能力不足，穩定性較差，拋光速率低的缺陷，提供一種包含新型氧化劑的化學機械拋光液，該新型氧化劑為含鹵素取代的異氰脲酸和/或其鹽，使用該氧化劑的拋光液的穩定性佳，拋光性能良好，并且可以和絡合劑相互配合，對金屬尤其是銅的拋光速率有顯著的提高。

本發明的拋光液含有：研磨顆粒、水，含鹵素取代的異氰脲酸和/或其鹽以及絡合劑。

所述含鹵素取代的異氰脲酸和/或其鹽具體包括二氯異氰脲酸、二溴異氰脲酸、三氯異氰脲酸、三溴異氰脲酸、溴氯異氰脲酸以及它們的鹽，其中優選二氯異氰脲酸及其鹽。

所述鹽是金屬鹽以及非金屬鹽，優選鈉鹽、鉀鹽，銨鹽、季銨鹽。

所述含鹵素取代的異氰脲酸和/或其鹽的含量為0.01～15％，優選1～5％。

所述研磨顆粒選自SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、TiO₂和Si₃N₄中的一種或多種，優選SiO₂。

所述研磨顆粒粒徑30～200nm，優選50～120nm.

所述研磨顆粒的含量為質量百分比0.1～30％。優選1～10％。

所述的絡合劑為三氮唑類、噻唑類、有機膦酸類絡合劑。優選苯駢三氮唑(BTA)、巰基苯駢噻唑(MBT)、羥基乙叉二膦酸(HEDP)。

所述拋光液還可以進一步含有pH調節劑等常用添加劑。

所述拋光液pH值2～13，優選2～6。

本發明的積極效果在于：本發明所用氧化劑屬于新型的含鹵素的氧化劑。該新型氧化劑在下述方面優于常見的氧化劑：1、通常使用的氧化劑次氯酸及其鹽的有效氯30～35％，本發明中代表性物質：二氯異氰脲酸鈉有效氯60～64％，三氯異氰脲酸有效氯高達90％，更高的有效氯意味著更高的氧化性；2、從穩定性方面比較，以代表性物質二氯異氰脲酸鈉為例，常溫存放半年有效氯降低小于1％，遠遠優于室溫下容易分解失效的次氯酸(鹽)類物質；3、本發明所用的異氰脲酸分子結構中含有N原子，它在作為氧化劑的同時，又有潛在的和金屬配位絡合的作用。該拋光液為金屬CMP的氧化劑提供了更多的選擇，其對金屬尤其是銅的拋光速率有顯著的提高。

本發明中添加的絡合劑可與氧化劑相互配合，該氧化劑能促進絡合劑更好地通過加速金屬表面氧化物的溶解速度以及通過雜原子的配位作用，加速金屬表面氧化物的去除速度，進一步改善拋光性能。

具體實施方式