[發明專利]一種化學機械拋光液及其應用

無效

• 申請號: 201210540804.1
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103866327A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 尹先升;王雨春
• 申請（專利權）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: C23F3/06
• 分類號: C23F3/06
• 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

隨著集成電路向著高集成方向的發展，銅逐漸取代了鋁作為互聯材料，這主要是由于銅具有相對低的電阻率、高的抗電遷移能率和短的RC延遲時間，可有效提高芯片的成品率，降低布線的層數，縮短加工時間。

銅在用于制造集成電路的互連線時，其表面需要進行精密的拋光加工，以達到全局平坦化，實現多層互連。目前，有關銅拋光的拋光液已有較多報道，如專利號為US6616717公開了一種用于金屬化學機械拋光的拋光液和方法；專利號為US6821897公開了一種涉及到聚合體絡合劑的銅CMP拋光漿料；專利號為CN100491072C公開了一種ULSI多層銅布線化學機械拋光中蝶形坑的控制方法。但上述報道專利更多關注于化學試劑如氧化劑、絡合劑或腐蝕抑制劑的選取和使用，而針對合適研磨顆粒的篩選和應用研究報道并不多見。

目前，應用于銅的化學機械拋光的磨料主要有氧化硅和氧化鋁，但由于氧化硅和氧化鋁具有較高的硬度，容易導致拋光過程中在銅表面產生劃傷。氧化鈰是近年來廣受關注的一種化學機械拋光磨料，這主要是由于其對二氧化硅的高選擇性拋光性能力，同時自身硬度也低于氧化硅和氧化鋁，因此，以氧化鈰為磨料的化學機械拋光液在相對較軟材料（如銅）表面拋光的過程中，有望進一步降低或避免拋光過程中各種缺陷的產生。

目前，將含有氧化鈰磨料的化學機械拋光液用于銅的拋光加工尚少有報道，鑒于氧化鈰相對更低的顆粒硬度和表面化學特性，本發明公開了一種以氧化鈰為磨料的化學機械拋光液，通過選擇特定顆粒粒度和結晶度的氧化鈰，同時含有氧化劑、絡合劑和腐蝕抑制劑，可實現對銅的高的拋光去除速率，同時降低或避免拋光后銅表面缺陷的出現。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中銅拋光液存在的不足，提供一種用于銅拋光的化學機械拋光液，本發明的銅的化學機械拋光液對銅具有較快的拋光去除速率，并對銅表面不產生劃傷、腐蝕等缺陷。

本發明的化學機械拋光漿料包括研磨顆粒、氧化劑、絡合劑、腐蝕抑制劑和載體。其可應用于銅的表面拋光。本發明中所含的氧化鈰研磨劑具有特定的顆粒粒徑分布和晶粒度，在氧化劑、絡合劑和腐蝕抑制劑的協同作用下，拋光漿料具有較好的懸浮穩定性，對銅的拋光去除速率較高，拋光后銅表面不產生劃傷、腐蝕等缺陷。

本發明中，以特定顆粒尺寸和晶粒度的氧化鈰為磨料，所述氧化鈰主要為立方相晶體結構，氧化鈰研磨顆粒的平均粒徑為80-250納米，優選120-200納米，平均晶粒尺寸為20-80納米，優選25-60納米，氧化鈰研磨劑的濃度為0.25-2.5wt％，優選0.5-1.5wt％。

本發明中，所述氧化劑無特殊要求，可以為各種市售氧化劑，較佳的為過氧化氫、碘酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀或硝酸銨，優選過氧化氫或碘酸鉀，所述氧化劑的濃度為0.01-0.5wt％，優選濃度為0.05-0.25wt％。

本發明中，所述絡合劑可以是L-精氨酸、氨基乙酸、檸檬酸、醋酸中的一種或多種，優選醋酸和/或氨基乙酸，所述絡合劑的濃度為0.01-1wt％，優選范圍為0.05-0.25wt％。

在本發明中，所述腐蝕抑制劑優選苯并三氮唑類化合物，優選為苯并三氮唑和/或3-氨基-1，2，4-三氮唑，本發明所述腐蝕抑制劑的濃度為0.01-0.1wt％，優選范圍為0.05-0.1。

本發明中所述拋光液的pH值無特殊限制，優選pH值范圍為3.5-6.0或9.0-11.0；

本發明所述拋光液中，可以加入pH值調節劑，所述pH調節劑可以是KOH或H₂SO₄。

上述拋光液，可在應用在銅拋光中減少銅的表面刮痕。

上述氧化鈰顆粒在銅拋光中的應用，并可減少銅的表面刮痕。

本發明所述的載體為去離子水。

本發明所用試劑及原料均市售可得。

上述試劑在漿料中的濃度均為質量百分數。

本發明的積極進步效果在于：本發明的拋光液具有較好的銅拋光去除速率的同時，可降低或避免防止銅表面在拋光過程中產生劃傷及局部或整體腐蝕，提高產品良率。

具體實施方式

本發明所用試劑及原料均市售可得。本發明的拋光液由上述成分簡單均勻混合即可制得。

下面通過具體實施例對本發明的化學機械拋光液進行詳細描述，以使更好的理解本發明，但下述實施例并不限制本發明范圍。實施例中各成分百分比均為質量百分比。

制備實施例