[發(fā)明專利]一種用于鎢化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910198366.3
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN102051126A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晨;徐春
• 申請（專利權(quán)）人: 安集微電子(上海)有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務(wù)所 31246
• 代理人: 李佳銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于鎢化學(xué)機(jī)械拋光液，具體涉及一種含有硝酸鉀的化學(xué)機(jī)械拋光液。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，以及大規(guī)模集成電路互連層的不斷增加，導(dǎo)電層和絕緣介質(zhì)層的平坦化技術(shù)變得尤為關(guān)鍵。二十世紀(jì)80年代，由IBM公司首創(chuàng)的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)被認(rèn)為是目前全局平坦化的最有效的方法。

化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)由化學(xué)作用、機(jī)械作用以及這兩種作用結(jié)合而成。它通常由一個(gè)帶有拋光墊的研磨臺，及一個(gè)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(dāng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，研磨頭在拋光墊上線性移動或是沿著與研磨臺一樣的運(yùn)動方向旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，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(jī)械和化學(xué)的雙重作用下實(shí)現(xiàn)全局平坦化。

對金屬層化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的主要機(jī)制被認(rèn)為是：氧化劑先將金屬表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化鋁為代表的研磨劑將該層氧化膜機(jī)械去除，產(chǎn)生新的金屬表面繼續(xù)被氧化，這兩種作用協(xié)同進(jìn)行。

作為化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)對象之一的金屬鎢，在高電流密度下，抗電子遷移能力強(qiáng)，并且能夠與硅形成很好的歐姆接觸，所以可作為接觸窗及介層洞的填充金屬及擴(kuò)散阻擋層。

針對鎢的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，常用的氧化劑主要有含鐵金屬的鹽類，碘酸鹽、雙氧水等。

1991年，F(xiàn).B.Kaufman等報(bào)道了將鐵氰化鉀用于鎢的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)。(″Chemical?Mechanical?Polishing?for?Fabricating?Patterned?WMetal?Features?as?Chip?Interconnects″，Journal?of?the?Electrochemical?Society，Vol.138，No.11，November?1991)。

美國專利5340370公開了一種用于鎢化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的配方，其中含有0.1M鐵氰化鉀，5％氧化硅，同時(shí)含有醋酸鹽作為pH緩沖劑。

美國專利5980775，5958288，6068787公開了用鐵離子作催化劑、雙氧水作氧化劑進(jìn)行鎢化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)方法。在這種催化機(jī)制中，鐵離子的含量被降至了200ppm左右。但由于鐵離子的催化，使得雙氧水分解，所以催化劑要和氧化劑分開存放，在化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)之前才進(jìn)行混合。因此增加了生產(chǎn)中的操作環(huán)節(jié)，同時(shí)，和氧化劑混合好之后的研磨液不穩(wěn)定，會緩慢分解失效。同時(shí)，該體系具有靜態(tài)腐蝕速率(static?etch?rate)過大的缺點(diǎn)。

美國專利5527423，6008119，6284151等公開了Fe(NO₃)₃，氧化鋁體系用于鎢的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)方法。該拋光體系在靜態(tài)腐蝕速率(static?etchrate)上具有優(yōu)勢，但是在產(chǎn)品缺陷(defect)上存在顯著不足。

在鎢化學(xué)機(jī)械拋光中，缺陷(defect)高一直是技術(shù)難點(diǎn)，造成良率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在硝酸鐵作為氧化劑的基礎(chǔ)上，通過加入硝酸鉀，來顯著降低了產(chǎn)品(wafer)的缺陷(Defect)，提高了生產(chǎn)的良率。

本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液，含有研磨劑，硝酸鐵，穩(wěn)定劑，硝酸鉀和水。

本發(fā)明中，所述的研磨劑是氣相二氧化硅(fumed?silica)和硅溶膠(colloidal?silica)中的一種或多種。

本發(fā)明中，所述的研磨劑的質(zhì)量百分比為0.2％～2％。

本發(fā)明中，所述的硝酸鐵的質(zhì)量百分比為0.1％～2％。

本發(fā)明中，所述的穩(wěn)定劑的質(zhì)量百分比為0.025％～0.5％。

本發(fā)明中，所述的硝酸鉀的質(zhì)量百分比為0.2％～3％。

本發(fā)明中，所述的穩(wěn)定劑是可以和三價(jià)鐵離子形成配位絡(luò)合物的有機(jī)羧酸和/或有機(jī)膦酸。

本發(fā)明中，所述的穩(wěn)定劑為丙二酸和/或2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：在硝酸鐵作為氧化劑的基礎(chǔ)上，用硅溶膠(colloidal?silica)代替氧化鋁作為研磨劑，通過加入硝酸鉀，顯著降低了產(chǎn)品(wafer)的缺陷(defect)，提高了生產(chǎn)的良率。

具體實(shí)施方式

下面用實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。下述實(shí)施例中，百分比均為質(zhì)量百分比。

表1給出了本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液實(shí)施例1～11和對比例1-2的配方，按表1中所列組分及其含量，在去離子水中混合均勻，即可制得化學(xué)機(jī)械拋光液。