[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械拋光液

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911403893.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113122144A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃悅銳;姚穎;荊建芬;倪宇飛;馬健;楊俊雅;汪國(guó)豪;李恒;陸弘毅
• 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
• 代理公司: 北京大成律師事務(wù)所 11352
• 代理人: 李佳銘;王芳

本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光液，所述拋光液含有：研磨顆粒、金屬腐蝕抑制劑、絡(luò)合劑、氧化劑、非離子表面活性劑以及水，所述非離子表面活性劑為乙氧基化丁氧基化烷基醇。使用本發(fā)明中的化學(xué)機(jī)械拋光液在獲得較高TEOS(二氧化硅)和鉭的去除速率的同時(shí)，能有效地調(diào)節(jié)BD(低介電常數(shù)材料)和銅的去除速率，能滿足各種工藝條件下對(duì)材料去除的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。

背景技術(shù)

在集成電路的制造中，半導(dǎo)體硅晶片上有許多包含多重溝槽的電介質(zhì)層，這些填充有金屬導(dǎo)線的溝槽在電介質(zhì)層內(nèi)排列形成電路互連圖案，圖案的排列通常具有金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)和雙重金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)。這些鑲嵌結(jié)構(gòu)先采用阻擋層覆蓋電介質(zhì)層，再用金屬覆蓋阻擋層。這些金屬至少需要充滿溝槽從而形成電路互連。隨著集成電路的器件尺寸縮小、布線層數(shù)增加，由于銅具有比鋁更優(yōu)異的抗電遷移能力和高的導(dǎo)電率，現(xiàn)有技術(shù)中，銅已替代鋁成為深亞微米集成電路的導(dǎo)線材料。而阻擋層主要采用鉭或氮化鉭，用以阻止銅擴(kuò)散至鄰近的電介質(zhì)層。

在芯片的制造過(guò)程中，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)用來(lái)平坦化芯片表面。這些平坦化的芯片表面有助于集成電路芯片的多層疊加和集成電路技術(shù)的發(fā)展。銅的CMP工藝通常分為兩步：第一步是用銅的化學(xué)機(jī)械拋光液與金屬銅互聯(lián)，并停留在阻擋層表面，該步驟根據(jù)拋光機(jī)臺(tái)的不同可以在一個(gè)拋光盤或兩個(gè)拋光盤上完成；第二步是使用阻擋層的化學(xué)機(jī)械拋光液去除阻擋層、部分介電層和銅，提供平坦的拋光表面。阻擋層的拋光步驟通常要求快速地去除阻擋層和部分介電材料，但為實(shí)現(xiàn)拋光表面平坦化的效果，拋光液通常需要對(duì)不同的材料有不同的去除速率，以免造成作為互連導(dǎo)線的銅的過(guò)度凹陷。

二氧化硅(TEOS)是常見(jiàn)的介電材料，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體的制造過(guò)程引入了低介電常數(shù)(Low-K)材料(BD)。而TEOS作為封蓋層沉積在BD表面，在拋光過(guò)程中，TEOS被全部去除，而BD被部分去除。為了提高產(chǎn)能，通常需要較高的TEOS去除速率，但BD的去除速率不能太高，以便較好地控制拋光過(guò)程。同時(shí)在拋光過(guò)程中，在介電材料和銅之間有一個(gè)合適的拋光選擇比，從而實(shí)現(xiàn)全局平坦化。由于TEOS具有較強(qiáng)的化學(xué)惰性，較難通過(guò)化學(xué)方法來(lái)提高去除速率，因此現(xiàn)在的拋光液主要通過(guò)提高拋光液的磨料含量來(lái)提高TEOS的去除速率，但是高含量的拋光磨料會(huì)明顯增大BD的去除速率，不宜控制拋光終點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種可用于阻擋層拋光的化學(xué)機(jī)械拋光液，在獲得高TEOS和鉭去除速率的同時(shí)，能有效地調(diào)節(jié)BD和銅的去除速率，能滿足各種工藝條件下對(duì)芯片平坦化的要求。

具體的，本發(fā)明中的化學(xué)機(jī)械拋光液含有：研磨顆粒、金屬腐蝕抑制劑、絡(luò)合劑、氧化劑、非離子表面活性劑以及水。

其中，所述非離子表面活性劑為乙氧基化丁氧基化烷基醇，所述乙氧基化丁氧基化烷基醇中，乙氧基數(shù)x為5-20，丁氧基數(shù)y為5-20，烷基為碳原子數(shù)11-15的直鏈或支鏈；優(yōu)選的，烷基為碳原子數(shù)12-14的直鏈或支鏈。

本發(fā)明中，所述非離子表面活性劑的質(zhì)量百分比濃度為0.001～0.2％，優(yōu)選為0.005～0.1％。

本發(fā)明中，所述研磨顆粒為二氧化硅。

本發(fā)明中，所述研磨顆粒的質(zhì)量百分比濃度為3～20％。

其中，所述金屬腐蝕抑制劑為唑類化合物，優(yōu)選為苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、5-甲基-四氮唑、5-氨基-四氮唑、5-苯基四氮唑、巰基苯基四氮唑、苯并咪唑、萘并三唑、2-巰基-苯并噻唑中的一種或多種。

本發(fā)明中，所述金屬腐蝕抑制劑的質(zhì)量百分比濃度為0.005～0.5％，優(yōu)選為0.01～0.2％。