[發明專利]一種化學機械拋光液

有效

• 申請號: 201110445932.3
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN103184009A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 姚穎;宋偉紅;孫展龍
• 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

本發明涉及一種化學機械拋光液。

背景技術

在集成電路制造中，互連技術的標準在提高，隨著互連層數的增加和工藝特征尺寸的縮小，對硅片表面平整度的要求也越來越高，如果沒有平坦化的能力，在半導體晶圓上創建復雜和密集的結構是非常有限的，化學機械拋光方法CMP就是可實現整個硅片平坦化的最有效的方法。

CMP工藝就是使用一種含磨料的混合物和拋光墊拋光集成電路表面。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。

隨著集成電路技術向超深亞微米方向發展(32、28nm)，因特征尺寸減小而導致的寄生電容愈加嚴重的影響著電路的性能，為減小這一影響，就必須采用超低k電介質來降低相鄰金屬線之間的寄生電容，目前較多采用超低k電介質為Coral，在CMP過程中除了要嚴格控制表面污染物指標以及杜絕金屬腐蝕外，還要具有較低的蝶形凹陷和拋光均一性才能保證更加可靠的電性能，特別是阻擋層的平坦化過程中需要在更短的時間和更低的壓力下快速移除阻擋層金屬，封蓋氧化物并能很好的停止在超低k介電質表面，形成互連線，而且對小尺寸圖形不敏感。這就對CMP提出了更高的挑戰，因為通常超低k介電質為參雜碳的氧化硅，具有相似的表面親水性，要控制停止層的殘留厚度，就要有很強的選擇比的調控能力，還要有很高的穩定性和易清洗等特征。因為32，28nm制程均為最新的工藝，目前還沒有相關CMP拋光液的技術專利報道。本專利旨在提供一種適合于32、28nm銅互連制程中的阻擋層拋光液，在較溫和的條件下具有金屬和介質界面的工藝停止特性，并能很好的控制蝶形凹陷，金屬腐蝕和表面污染物指標。

專利USP6046112公開了采用ZrO2為磨料，配合羥胺，來拋光低介電材料SOG，但該拋光液的原料成本和生產成本高。專利US6974777公開了一種用于低介電材料的拋光液，該拋光液包含一種HLB值大于7的非離子表面活性劑，該表面活性劑會抑制低介電材料的拋光速率。專利CN200810042571.6公開了季銨鹽型陽離子表面活性劑在用于拋光低介電材料的拋光液中的應用，在該拋光液中，季銨鹽型陽離子表面活性劑會抑制低介電材料的拋光速率。專利CN200610116746.4公開了一種用于拋光低介電材料的拋光液，該拋光液使用無機磷酸及其鹽和有機磷酸及其鹽提高低介電材料的拋光速率。

發明內容

本發明解決了在拋光過程中超低k介電材料對金屬以及二氧化硅(Teos)的去除速率選擇比不易控制的間題。

本發明提供了一種化學機械拋光液，該拋光液含有研磨顆粒、金屬緩蝕劑、絡合劑、氧化劑，水以及一種兩性表面活性劑。

其中：所述的兩性表面活性劑為氧化胺型表面活性劑，為R₁(R₂)₂N⁺→O，其中：R₁為-C_mH_2m+1，12≤m≤18，R₂為-CH₃、-C₂H₅或-CH₂CH₂OH。

所述的氧化胺型表面活性劑的質量百分比濃度為：0.0001～1.0％，較佳的為0.001～0.5％。

其中，所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰，摻雜鋁的二氧化硅和/或聚合物顆粒；質量百分比濃度為1～20％，優選為2～10％；研磨顆粒的粒徑為20～150nm，優選為30～120nm。

其中，所述的金屬緩蝕劑為唑類化合物，優選的為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑，5-甲基-四氮唑中的一種或多種。

其中，金屬緩蝕劑的質量百分比濃度為0.001～2％，優選的為0.01～1％。

其中，絡合劑為草酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸、甘氨酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、羥基亞乙基二膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、多氨基多醚基亞甲基膦酸和/或氨基三亞甲基膦酸。

其中，絡合劑的質量百分比濃度為0.001～2％，優選的為0.01～1％。