[發(fā)明專利]一種化學機械拋光液及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310728668.3
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN104745090A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 荊建芬;姚穎;邱騰飛;蔡鑫元;陳寶明
• 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(fā)明公開了一種用于阻擋層平坦化的化學機械拋光液及其使用方法

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(shù)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(chuàng)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(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(fā)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（32、28nm）方向發(fā)展，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，就必須采用超低介電材料（ULK）來降低相鄰金屬線之間的寄生電容，目前較多采用超低介電材料為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介電材料表面，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(zhàn)，因為通常超低介電材料為參雜碳的氧化硅，與二氧化硅具有相似的表面性，要控制停止層的殘留厚度，就要有很強的選擇比的調(diào)控能力，還要有很高的穩(wěn)定性和易清洗等特征。本專利旨在提供一種適合于ULK-銅互連制程中的阻擋層拋光液，在較溫和的條件下具有高的阻擋層去除速率和超低介電材料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。

現(xiàn)有技術技術中，CN1400266公開了一種堿性阻擋層拋光液，該拋光液包含二氧化硅磨料，胺類化合物和非離子表面活性劑該拋光液會對銅產(chǎn)生腐蝕。CN101372089A公開了一種堿性阻擋層拋光液，該拋光液包含二氧化硅磨料，腐蝕抑制劑，氧化劑，非離子氟表面活性劑，芳族磺酸氧化劑化合物，該拋光液的阻擋層的拋光速率較低，產(chǎn)率較低。CN101012356A公開了一種酸性阻擋層拋光液，該拋光液包含氧化劑，部分被鋁覆蓋的二氧化硅顆粒，抑制劑和絡合劑，該酸性拋光液存在對銅腐蝕嚴重的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種適合于ULK-銅互連制程中的阻擋層拋光，具有高的阻擋層（TaN/Ta）的拋光速率，并滿足阻擋層拋光工藝中對二氧化硅（Teos）、銅和超低介電材料（ULK）的去除速率及去除速率選擇比的要求，且對半導體器件表面的缺陷有很強的矯正能力，污染物殘留少，穩(wěn)定性高的拋光液。

本發(fā)明提供了一種應用于阻擋層平坦化的化學機械拋光液，該拋光液包含研磨顆粒、唑類化合物、絡合劑、聚丙烯酸類化合物和/或其鹽、非離子表面活性劑和氧化劑。

其中研磨顆粒可為本領域常用研磨顆粒，如二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰、摻雜鋁的二氧化硅和/或聚合物顆粒等；研磨顆粒的質(zhì)量百分比濃度較佳的為1～20%，更佳的為2～10%；研磨顆粒的粒徑較佳的為20～150nm，更佳的為30～120nm。

其中唑類化合物，較佳的選自下列中的一種或多種：苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、5-苯基四氮唑、巰基苯基四氮唑、苯并咪唑，萘并三唑和/或2-巰基-苯并噻唑。所述的唑類化合物的質(zhì)量百分比濃度較佳的為0.001～2%，更佳的為0.01～1%。

其中絡合劑為有機酸、有機磷酸和氨羧化合物的一種或多種。較佳的選自下列中的一種或多種：乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸，乙二胺四甲叉膦酸和/或甘氨酸。所述的絡合劑的質(zhì)量百分比的濃度較佳的為0.001～2%，更佳的為0.01～1%。

其中聚丙烯酸類化合物為聚丙烯酸，所述的鹽較佳的為銨鹽、鉀鹽或鈉鹽。所述聚丙烯酸類化合物和/或其鹽的分子量較佳的為1000-20000，更佳的為2000-10000。所述的聚丙烯酸類化合物和/或其鹽的質(zhì)量百分比的濃度較佳的為0.001～1%，更佳的為0.01～0.5%。