[發明專利]緩蝕劑、其制備方法及化學機械拋光組合物

有效

• 申請號: 201210004900.4
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102586783A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 路新春;董瑩;戴媛靜;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23F11/14
• 分類號: C23F11/14;C07D257/06;C07D249/14;C09G1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術領域

本發明涉及化學機械拋光水性組合物領域，尤其是涉及組合物中的新型緩蝕劑及其制備方法和含有該緩蝕劑的化學機械拋光組合物。

背景技術

化學機械拋光(CMP)技術是上世紀八十年代由IBM研發的實現全局平整化的工藝技術，它可以避免缺陷隨互連層數的增加而逐層疊加，目前業已成為微電子制造業中幾乎所有步驟的核心微處理技術。

隨著集成電路技術進入到深亞微米級，由不斷縮小特征尺寸所帶來的互連性能降低已經越來越明顯。這是因為特征尺寸的縮小將導致互連引線橫截面和線間距的減小，電阻、電容、電感引起的寄生效應將會嚴重影響電路的性能。而采用低介電常數介質材料(即低k介質材料)則是提高互連性能的有效途徑之一。但是當k＜2.2時，低k介質層的機械強度下降，易出現低k薄膜脫層，所以必須開發低壓力拋光技術及拋光組合物來適應新的生產需要。一般，減小下壓力會對包括拋光速率在內的CMP總體性能產生不利影響。例如，采用成熟的商用銅拋光組合物進行銅拋光，壓力為5.0psi時拋光速率為333.3nm/min，而當壓力減小到約0.5psi時，拋光速率減小至101.9nm/min，相差3倍左右。因此，減小壓力拋光會嚴重的影響生產能力。

化學機械拋光組合物在CMP步驟中是一種重要的影響因素。可根據選取的氧化劑、磨料和其它適合的添加劑如金屬緩蝕劑等來調節拋光性能，以按所需的拋光速率來提供有效的拋光，同時將表面缺陷、腐蝕降至最低，并得到最佳的平面化效果。CN201110065350.2提供了適用于在至少小于1.0psi(6.89kPa)的下壓力下拋光半導體晶片上銅的水性組合物，含有適用于低下壓力弱機械作用情況下的含硫腐蝕平衡劑，拋光去除速率最高可達1711.4nm/min，表面粗糙度可至0.30～0.95nm。美國羅門哈斯公司提出了一種用于銅的低下壓力拋光組合物和方法(CN1644644A)，適用于在至少小于3.0psi的下壓力下拋光半導體晶片上的銅，其中添加的含磷化合物可增加銅的去除，實施例中1.0psi壓力下，添加磷酸銨前后拋光去除速率分別為150.0nm/min和266.3nm/min。US6,620,037采用不添加緩蝕劑(如BTA)的拋光組合物進行銅拋光以期提升拋光速率，然而該組合物仍需要3.0psi或更大的下壓力以便有效的去除銅(3.0psi時拋光速率為234.6nm/min)。

拋光液中選用的銅緩蝕劑多為唑類抑制劑，包括苯并三唑(BTA)、巰基苯并三唑(MBT)、甲苯三唑(TTA)。但這些緩蝕劑大都具有不易制備，污染環境不環保的缺點，而且大多只適用在常壓下的拋光。因此需要提供一種新的緩蝕劑，更好地用于低下壓力的化學機械拋光(CMP)技術。

發明內容

為了實現上述至少一個發明目的，本發明一方面提供了一種新的、含有唑基和酮基的緩蝕劑。進一步地，本發明還提供了這種緩蝕劑的制備方法。

另一方面，本發明提供了含有上述緩蝕劑的化學機械拋光組合物。

具體地，根據本發明一個方面的實施例，本發明提供的緩蝕劑，其結構式如下：

R₂＝H、-OH、-(CH₂)_nCH₃，其中n為0-4的整數。

進一步地，本發明還提供了上述緩蝕劑的制備方法，包括如下步驟：以無水乙醇為溶劑，以氨基唑類化合物、芳香醛、丙酮為原料，三者的摩爾比為1∶1.2∶1.2，在pH值2-3的條件下反應，生成具有如權利要求1所述的緩蝕劑。

在無水乙醇溶劑中，酸性環境下，三類原料發生曼尼希反應，生成具有本發明所公開結構的化合物。

根據本發明的實施方式之一，上述氨基唑類化合物選自5-氨基四唑，3-氨基三唑以及它們任意比例的組合物。

根據本發明的另一實施方式之一，上述芳香醛的結構式如下：

其中R₃＝H、-OH、-(CH₂)_nCH₃，n為0-4的整數，其位置在醛基的鄰位、對位、間位。