[發明專利]一種化學機械拋光液

在審

• 申請號: 201911329440.0
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN113004802A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 郁夏盈;王晨;何華鋒;李星;史經深
• 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;C23F3/06
• 代理公司: 北京大成律師事務所 11352
• 代理人: 李佳銘;王芳

本發明提供一種化學機械拋光液，包括：研磨顆粒、催化劑、穩定劑、同時含有胺基糖和環醇結構的腐蝕抑制劑、氧化劑、水和pH調節劑。本發明提供了一種化學機械拋光液可以在保證高的鎢的拋光速率以及中等的氧化硅拋光速率的同時，降低鎢的靜態腐蝕速率，從而改善拋光后的金屬表面狀況，提高良率。

技術領域

本發明涉及一種化學機械拋光液。

背景技術

隨著現代半導體技術的不斷發展，電子部件微小化已經成為制備高性能半導體材料 的必然趨勢。一個集成電路包含了硅基材和其上的數以百萬計的元件。這些元件通過多層互連件形成互連結構。層和結構包括多種材料，如單晶硅、二氧化硅、鎢和各種其它 導電、半導電和電介質材料。物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)和等離子體 增強化學氣相沉積(PECVD)等技術被運用于這些材料薄層的制備，之后多余的材料需 要予以去除。隨著多層材料的沉積和去除，晶片的最上表面變得不平坦。這些不平坦可 能導致產品的各種缺陷，因此導電層和絕緣介質層的平坦化技術變得至關重要。二十世 紀80年代，由IBM公司首創的化學機械拋光(CMP)技術被認為是目前全局平坦化的最 有效的方法。

化學機械拋光由化學作用、機械作用以及兩種作用結合而成。通常，晶片被固定于研磨頭上，并將其正面與CMP設備中的拋光墊接觸。在一定壓力下，研磨頭在拋光墊上 線性移動或是沿著與研磨臺一樣的運動方向旋轉。與此同時，在晶片和拋光墊之間以一 定流量注入拋光組合物(“漿料”)，漿料因離心作用平鋪在拋光墊上。于是，在化學和機 械的雙重作用下，晶片表面被拋光并實現全局平坦化。CMP可用于去除不需要的表面形 貌和表面缺陷，如粗糙表面、吸附的雜質、晶格損傷、劃痕等。

近年來，鎢在半導體材料的制備中發揮越來越重要的作用。由于鎢在高電流密度下 具有強的抗電子遷移能力，能與硅形成很好的歐姆接觸，所以常常被用于制備金屬通路和觸點，同時使用粘結層，如TiN和Ti，將其與SiO2連接。CMP可以用來進行鎢的拋 光，但是由于拋光漿料內含有的大量金屬離子和活潑氧化劑等組分，鎢的腐蝕現象變得 司空見慣。嚴重的腐蝕可能形成深陷的鎢通路，導致不平坦的鎢表面進一步呈現在下一 層金屬/非金屬元件上，造成不良電接觸問題。腐蝕還可能導致“鎖眼”現象的出現。“鎖 眼”現象是指：在鎢的淀積過程中，因為基底不平整，偶爾會出現淀積不充分的情況， 導致鎢通路中心出現空洞，由于過度腐蝕，造成這些鎢通路中心的空洞暴露出來。該現 象會造成嚴重的接觸問題，導致良率下降。

針對這一問題，腐蝕抑制劑的開發顯得尤為重要。如美國專利US 6136711公開了使 用氨基酸作為鎢拋光腐蝕抑制劑的方法。氨基酸的加入可以在一定程度上抑制鎢的腐蝕， 但是隨著芯片制造技術的發展，芯片電路日趨復雜，這對拋光液提出了更高的要求。氨基酸腐蝕抑制劑在如今很多體系中只能起到中等的抑制腐蝕效果，已經很難適應多種多樣的鎢拋光要求。美國專利US 8865013公開了一種含有雙季銨鹽腐蝕抑制劑的鎢拋光組合物。該組合物可以較好的抑制金屬鎢的靜態腐蝕，但是其氧化劑是KIO₃而不是雙氧水，造成該組合物的鎢拋光速度非常低。美國專利US 9566686公開了一種鎢拋光組合物，該 組合物中使用了修飾有永久正電荷(15mV)的研磨顆粒以及具有長烷基鏈的季銨鹽腐 蝕抑制劑。雖然該體系可以較好地抑制鎢的腐蝕，但是研磨顆粒制備繁瑣，成本較高， 且鎢拋光速率不高。由上述事實可見，對于鎢拋光組合物，抑制鎢的腐蝕不僅具有挑戰 性也具有重要的實際意義。

發明內容

為解決上述現有技術中的化學機械拋光液在鎢拋光過程中存在的無法抑制金屬鎢的 靜態腐蝕的同時保持高的鎢拋光速率以及中等的氧化硅拋光速率的問題。

本發明提供一種化學機械拋光液，包括：研磨顆粒、催化劑、穩定劑、同時含有胺基糖和環醇結構的腐蝕抑制劑、氧化劑、水和pH調節劑。

進一步地，所述腐蝕抑制劑由一個至五個氨基糖分子和若干非糖部分的環醇或者氨 基環醇通過醚鍵連接而成。

進一步地，所述腐蝕抑制劑是氨基苷類抗生素。