[發(fā)明專利]一種堿性拋光液及拋光方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310027550.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103965788B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周文婷;王晨;何華鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號(hào): C09G1/02
• 分類號(hào): C09G1/02;H01L21/321
• 代理公司: 北京大成律師事務(wù)所11352
• 代理人: 李佳銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種堿性拋光液及拋光方法，尤其涉及一種堿性阻擋層化拋光液及其拋光方法。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械拋光（CMP），是實(shí)現(xiàn)芯片表面平坦化的最有效方法。

阻擋層通常介于二氧化硅和銅線之間，起到阻擋銅離子向介電層擴(kuò)散的作用。拋光時(shí)，首先阻擋層之上的銅被去除。由于此時(shí)銅的拋光速度很快，會(huì)形成各種缺陷（例如：蝶形缺陷dishing,和侵蝕erosion）。在拋光銅時(shí)，通常要求銅CMP先停止在阻擋層上，然后換另外一種專用的阻擋層拋光液，去除阻擋層（例如鉭），同時(shí)對(duì)蝶形缺陷dishing和侵蝕erosion進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)全局平坦化。

商業(yè)化的阻擋層拋光液有酸性和堿性兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。例如酸性阻擋層拋光液對(duì)銅的拋光速度容易通過(guò)雙氧水調(diào)節(jié)，且雙氧水穩(wěn)定，但是對(duì)二氧化硅和TiN的拋光速度較慢；

堿性阻擋層拋光液對(duì)銅的拋光速度不容易通過(guò)雙氧水調(diào)節(jié)，且雙氧水不穩(wěn)定，但是對(duì)二氧化硅和TiN的拋光速度較快。

除此以外，無(wú)論是在酸性拋光還是堿性拋光條件下，經(jīng)常遇到邊緣過(guò)度侵蝕（edge-over-erosion,EOE）的問(wèn)題，其形狀又被稱作“犬牙”（fang）。通常發(fā)生在阻擋層拋光之后。在大塊的銅結(jié)構(gòu)邊緣，會(huì)有二氧化硅等電介質(zhì)的缺失，形成溝槽。有些時(shí)候也會(huì)看到由于電偶腐蝕引起的銅的缺失。EOE現(xiàn)象，降低了芯片表面的平坦度，在導(dǎo)電層、介電層一層一層向上疊加時(shí)，會(huì)繼續(xù)影響上一層的平坦度，導(dǎo)致拋光后，每一層的表面凹陷處，可能會(huì)有銅的殘留，導(dǎo)致漏電、短路，因而影響半導(dǎo)體的穩(wěn)定性。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，Low-K材料被引入半導(dǎo)體制程，這樣，阻擋層的拋光液、在繼銅、鉭、二氧化硅之后，對(duì)Low-K材料的拋光速度也提出了更高的要求。在現(xiàn)有的阻擋層拋光技術(shù)中，US7241725、US7300480用亞胺、肼、胍提升阻擋層的拋光速度。US7491252B2用鹽酸胍提升阻擋層的拋光速度。US7790618B2用到亞胺衍生物和聚乙二醇硫酸鹽表面活性劑，用于阻擋層的拋光。以上專利提高了阻擋層的拋光速度，但是不能很好地保護(hù)細(xì)線區(qū)的侵蝕（erosion）。

CN101665664A用季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑可抑制低介電材料（例如BD）的拋光速度。所述的陽(yáng)離子季銨鹽含有C8以上的長(zhǎng)鏈，但是C8以上長(zhǎng)鏈的大多數(shù)季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑會(huì)顯著抑制二氧化硅（OXIDE）的拋光速度，會(huì)阻止拋光。

EP2119353A1使用poly(methyl vinyl ether)用于含Low-K材料的阻擋層的拋光。US2008/0276543A1用甲脒、胍類以及聚乙烯吡咯烷酮（PVP)的混合物用于阻擋層的拋光。這些配方在銅線細(xì)線區(qū)，尤其是在堿性拋光條件下，容易形成很深的侵蝕（Erosion）,硅片（wafer）表面平坦度的問(wèn)題需要通過(guò)其他方法解決。

EP0373501B1公開(kāi)了一種精拋液，用有機(jī)聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）調(diào)節(jié)拋光液的流體力學(xué)特性，改善硅片表面的平坦度，減少缺陷。但是這種精拋液，不能用于含有金屬材料（銅、鉭）的拋光，且無(wú)法解決邊緣過(guò)度侵蝕（EOE）問(wèn)題。

在以上現(xiàn)有技術(shù)中，并沒(méi)有一種拋光液可以在調(diào)節(jié)二氧化硅、low-K材料、阻擋層、銅等多種材料拋光速度的同時(shí)，做到很好地保護(hù)、調(diào)節(jié)細(xì)線區(qū)的侵蝕（erosion），同時(shí)硅片具有較高的全局平整度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何使拋光液在調(diào)節(jié)多種材料的拋光速度的同時(shí)，保證細(xì)線區(qū)不被侵蝕，并使硅片具有較高的全局平整度。

本發(fā)明主要提供了一種堿性阻擋層拋光液，其包含：研磨顆粒，唑類化合物，絡(luò)合劑，C₁～C₄季胺堿，調(diào)節(jié)硅片表面平整度的表面活性劑和聚羧酸烷基銨鹽。這種拋光液可以在堿性條件性很好的控制銅的拋光速率，降低銅細(xì)線的侵蝕，抑制銅細(xì)線邊緣的過(guò)度侵蝕，提高不同材料的親水性，有利于拋光及實(shí)現(xiàn)全局平坦化。

該拋光液中采用的研磨顆粒為二氧化硅（SiO₂），濃度為質(zhì)量百分比含量3～15%，優(yōu)選濃度為3～10%。

唑類化合物選自所述唑類化合物及其衍生物，選自三氮唑及其衍生物的一種或多種。三氮唑及其衍生物為苯駢三氮唑（BTA），甲基苯駢三氮唑（TTA）及其衍生物中的一種或多種，優(yōu)選苯并三氮唑及其衍生物中的一種或多種。唑類化合物的濃度為質(zhì)量百分比0.005%～0.1wt%，優(yōu)選濃度為0.005%～0.05wt%。