[發明專利]一種化學機械拋光漿料

有效

• 申請號: 201010585380.1
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102533118A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 荊建芬;蔡鑫元;張建
• 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
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所 31246
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種用于銅的化學機械拋光漿料。

背景技術

隨著微電子技術的發展，甚大規模集成電路芯片集成度已達幾十億個元器件，特征尺寸已經進入納米級，這就要求微電子工藝中的幾百道工序，尤其是多層布線、襯底、介質必須要經過化學機械平坦化。甚大規模集成布線正由傳統的Al向Cu轉化。與Al相比，Cu布線具有電阻率低，抗電遷移能率高，RC延遲時間短，Cu布線的優勢已使其替代Al成為半導體制作中的互聯金屬。但是目前還沒有對銅材進行有效地等離子蝕刻或濕法蝕刻，以使銅互連在集成電路中充分形成的公知技術，因此銅的化學機械拋光方法被認為是最有效的工藝方法。

銅的化學機械拋光過程一般分為3個步驟，第1步是先用較高的下壓力，以快且高效的去除速率除去襯底表面上大量的銅，第2步是在快要接近阻擋層時降低下壓力，降低去除速率拋光剩余的金屬銅并停在阻擋層，第3步再用阻擋層拋光液去除阻擋層及部分介電層和金屬銅，實現平坦化。其中第1步和第2步中均使用到銅化學機械拋光液。

銅拋光一方面要盡快去除阻擋層上多余的銅，另一方面要盡量減小拋光后銅線的蝶形凹陷。在銅拋光前，銅線帶有部分凹陷。拋光時，介質材料上的銅在主體壓力下(較高)易于被去除，而凹陷處的銅所受的拋光壓力比主體壓力低，銅去除速率小。隨著拋光的進行，銅的高度差會逐漸減小，達到平坦化。但是在拋光過程中，如果銅拋光液的化學作用太強，靜態腐蝕速率太高，則銅的鈍化膜即使在較低壓力下(如銅線凹陷處)也易于被去除，導致平坦化效率降低，拋光后的蝶形凹陷增大。

目前，出現了一系列的適合于拋光Cu的化學機械拋光漿料，如：專利號為US?6,616,717公開了一種用于金屬CMP的組合物和方法；專利號為US5,527,423公開了一種用于金屬層的化學機械拋光漿料；專利號為US6,821,897公開了一種使用聚合體絡合劑的銅CMP的方法；專利號為CN02114147.9公開了一種銅化學—機械拋光工藝用拋光液；專利號為CN01818940.7公開了銅的化學機械拋光所用的漿料；專利號為CN?98120987.4公開了一種用于銅的CMP漿液制造以及用于集成電路的制造方法。但是上述用于銅的拋光漿料存在拋光速度不夠快，使用后襯底表面存在缺陷、劃傷、粘污和銅的殘留，或者是拋光后銅塊的凹陷過大，或者是拋光過程中存在著局部或整體腐蝕以及銅在常溫和拋光溫度(如50℃)下的靜態腐蝕速率較高等問題。因此有必要開發出新的用于銅的化學機械拋光漿料。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的缺陷，提供一種能夠降低銅的靜態腐蝕速率的用于銅的化學機械拋光漿料。這種拋光漿料至少含有一種磷酸酯類表面活性劑，該漿料還含有研磨顆粒、絡合劑、氧化劑。使用本發明的漿料的可以降低銅的靜態腐蝕速率

具體的說，本發明的具體方法是向拋光漿液中加入一種磷酸酯類表面活性劑，所述的磷酸酯類表面活性劑具有如下結構：

RCOO-(CH₂CH₂O)_n)或含有兩個以上結構式1的多元醇磷酸酯。

其中R為C8～C22的烷基或烷基苯、甘油基(C₃H₅O₃-)等；n＝3～30，M＝H，K，NH₄，(CH₂CH₂O)_1～3NH_3～1和/或Na。

本發明中所述的磷酸酯類表面活性劑的含量為重量百分比0.0005～2％，較佳為0.001～1％

本發明中所述的研磨顆粒包括二氧化硅、氧化鋁、摻雜鋁或覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和/或高分子研磨顆粒。所述的研磨顆粒的重量百分比濃度較佳為0.1～20％；更佳為0.1～10％。所述的研磨顆粒的粒徑為20～150nm。