[發(fā)明專利]鎢拋光液

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910001034.1
• 申請(qǐng)日: 2009-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN101781766A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔學(xué)勇;邢振林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山市百益電子科技材料有限公司
• 主分類號(hào): C23F3/04
• 分類號(hào): C23F3/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎢拋光液，尤其是采用二氧化硅磨粒和過(guò)氧化氫為主體的拋光液，和拋光墊組合后在工藝參數(shù)優(yōu)化下取得適當(dāng)?shù)膾伖馑俾剩瑹o(wú)嚴(yán)重劃傷，低表面粗糙度。本發(fā)明適用于超大規(guī)模集成電路鎢插塞化學(xué)機(jī)械拋光后平坦化。

背景技術(shù)

鎢化學(xué)機(jī)械拋光液(W?CMP)在小于0.35um制程中鎢插塞形成的工序中迅速得到認(rèn)可。已報(bào)道和鎢回蝕方法相比，產(chǎn)量提高15％，W?CMP在小于0.35um制程集成有優(yōu)勢(shì)，能最小化插塞回縮和局部臺(tái)階高度。目前全世界半導(dǎo)體元件生產(chǎn)商中所用的化學(xué)機(jī)械拋光液中，鎢拋光液約占30％。

國(guó)外商業(yè)上使用的拋光液和相應(yīng)氧化劑組合主要有：1.氧化鋁磨粒和碘酸鉀，2.氧化鋁磨粒和硝酸鐵，3.氣相二氧化硅磨粒和過(guò)氧化氫。每個(gè)拋光液用不同拋光墊來(lái)得到最佳性能。但當(dāng)采用氧化鋁為磨粒時(shí)，碘酸鉀和硝酸鐵因含有金屬離子會(huì)引起離子污染和拋光墊污染，并對(duì)后續(xù)清洗造成困難。并隨著集成電路中器件的幾何尺寸不斷縮小，對(duì)拋光質(zhì)量要求愈來(lái)愈嚴(yán)格。而采用氧化鋁后雖可以獲得較高的拋光速率和選擇性，但是氧化鋁磨料密度大、易沉淀、懸浮問(wèn)題較難解決，易刮傷表面。現(xiàn)國(guó)外已逐步采用二氧化硅磨粒為主體的拋光液。

但采用二氧化硅磨粒為主體的拋光液也需考慮以下情況：此類拋光液具有最低金屬污染，好選擇性，易用性，高產(chǎn)率。但由于二氧化硅磨料硬度低，拋鎢金屬不易獲得高的去除速率，而且二氧化硅在酸性溶液中易凝膠，用過(guò)氧化氫作為氧化劑，存在高電腐蝕和混合后過(guò)氧化氫分解的問(wèn)題。若在堿性溶液中氧化劑的氧化能力較弱，達(dá)不到客戶的拋光速率要求。

因此有必要提出一種鎢拋光液，以解決上述問(wèn)題。能和拋光墊組合后在工藝參數(shù)優(yōu)化下取得適當(dāng)?shù)膾伖馑俾剩瑹o(wú)嚴(yán)重劃傷，低表面粗糙度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鎢拋光液，尤其是采用二氧化硅磨粒和過(guò)氧化氫為主體的拋光液，和拋光墊組合后在工藝參數(shù)優(yōu)化下取得適當(dāng)?shù)膾伖馑俾剩瑹o(wú)嚴(yán)重劃傷，低表面粗糙度.本發(fā)明適用于超大規(guī)模集成電路鎢插塞化學(xué)機(jī)械拋光后平坦化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種鎢化學(xué)機(jī)械拋光液，其組成部分為：

二氧化硅磨料1-40％，PH調(diào)節(jié)劑0.2-10％，螯合劑0.1-10％，表面活性劑0.01-5％，特殊添加劑0.1-8％，余量為去離子水，混合，攪拌而形成。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明所述的PH調(diào)節(jié)劑為堿性有機(jī)胺(如三乙胺和二異丁基胺中至少一種)或有機(jī)酸(乙二胺四乙酸和檸檬酸中至少一種)。用來(lái)調(diào)節(jié)拋光液的PH值為2-4，使二氧化硅處于良好的懸浮狀態(tài)，提供穩(wěn)定的拋光速率。采用的胺或酸不含金屬類成分避免對(duì)硅片的玷污而影響以后的器件的性能。

所述的螯合劑為乙二胺四乙酸和檸檬酸及其鹽中的至少一種。可以和前制程帶入的大量金屬離子結(jié)合而除去，從而改善拋光片的質(zhì)量。

所述的表面活性劑為醇醚類非離子類表面活性劑，如OP-10，TX-10等，可以優(yōu)先吸附，形成長(zhǎng)期易清洗的物理吸附表面，以改善表面狀態(tài)，同時(shí)提高質(zhì)量傳遞速率，以降低晶圓的表面粗糙度。

2)通過(guò)對(duì)二氧化硅磨粒制備時(shí)進(jìn)行改性，二氧化硅顆粒的外面包裹上一層氧化鋁，這樣因氧化鋁可以獲得較高的拋光速率和選擇性，并在酸性溶液中不易凝膠。而且氧化鋁只是占一小部分，內(nèi)層大量的二氧化硅能起到緩沖作用，防止刮傷，并解決懸浮問(wèn)題。

3)采用在拋光前添加過(guò)氧化氫防止過(guò)氧化氫因過(guò)早混合而引起的分解。

4)采用了添加特殊添加劑聚羧酸和聚酰胺中至少一種，提高阻擋層拋光速率對(duì)于防止氧化物腐蝕和阻塞回縮，也具有下層氧化物選擇性，取得插塞表面局部平坦度和防止附近區(qū)域氧化物過(guò)量損失。同時(shí)為了進(jìn)一步減少回縮，最后通過(guò)氧化物精拋來(lái)提高平坦度。

5)在使用該拋光液時(shí)，先把所配制的拋光液和去離子水的配比為1∶10稀釋，再加入適量過(guò)氧化氫(一般為0.5-2％)。拋光機(jī)為應(yīng)用材料公司的第二代MirraCMP?system，拋光墊為Rodel?ICl400，工藝參數(shù)105rpm盤速，3.5psi下壓力，流量200-250ml/min，溫度35℃～40℃，通過(guò)對(duì)圖示的產(chǎn)品(在4×4mm陣列上測(cè)試圖案密度的影響.該陣列含有1um間距密陣列和3um間距疏陣列，中間有0.5um插塞)進(jìn)行拋光，同時(shí)測(cè)試氧化物精拋的效果。

可得到此結(jié)果：鎢的拋光速率為400nm/min，氮化鈦370nm/min，鈦230nm/min，氧化物48nm/min。