[發明專利]一種金屬鈷拋光液及其應用

在審

• 申請號: 202010618676.2
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111748286A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 劉衛麗;徐傲雪;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所;上海新安納電子科技有限公司;浙江新創納電子科技有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 魏峯;黃志達

本發明涉及一種金屬鈷拋光液及其應用，按重量百分比，包括如下組分：液相載體50?80％；磨料0.1?10％；氧化劑≤10％；L?天冬氨酸0.005?10％；谷胱甘肽0.005?10％。本發明通過調配氧化劑和絡合劑的比例以及添加谷胱甘肽，得到的拋光液可以抑制金屬鈷的化學腐蝕，同時提高拋光速率以及降低表面粗糙度，同時降低Cu?Co之間的電偶腐蝕，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于拋光液領域，特別涉及一種金屬鈷拋光液及其應用。

背景技術

隨著特征尺寸進一步發展到14nm以下，由于在側壁和晶界處電子散射的增加，Cu線電阻率不斷提高，通過減少粘附層/阻擋層厚度去完善。鈷(Co)由于其優異的性能已被選為IC銅互連的最有希望的阻擋金屬之一。Co具有低電阻率，出色的臺階覆蓋率，良好的熱穩定性以及與銅的可靠附著力，可以有效地防止銅擴散。但是隨著特征尺寸進一步縮小到7nm以下時，粘附層/阻擋層厚度不能無限減少，所以必須尋求新的互連線材料。作為替代金屬的候選，Co不存在此問題，并且還提供了無空隙的無縫填充，并為金屬和阻擋層厚度縮放提供了更多空間。由于這些優點，Co被認為是一種新型的導電互連材料，可在中部和前部金屬化層替代鎢(W)和銅。

Co的拋光研究主要集中在弱酸弱堿性環境中的拋光。在酸性條件下，很容易對金屬Co有化學腐蝕。堿性環境下Co表面會產生Co(OH)₂和Co₃O₄。這些難溶于堿性溶液的氧化物或氫氧化物會抑制Co的拋光速率，導致Co的拋光速率很低。國內外對Co的CMP過程進行了諸多探索，但是還未找到滿意的同時兼容拋光速率和抑制Co本身的化學腐蝕。因此本發明提出了一種能夠提高Co的拋光速率，同時降低Cu-Co之間的電偶腐蝕的拋光液。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種金屬鈷拋光液及其應用，通過調配球形二氧化硅顆粒粒徑以及氧化劑和絡合劑的比例，得到的拋光液可以抑制金屬鈷的化學腐蝕，同時提高拋光速率以及降低表面粗糙度，同時降低Cu-Co之間的電偶腐蝕，具有良好的應用前景。

本發明提供了一種金屬鈷拋光液，按重量百分比，包括如下組分：

優選的，所述液相載體為去離子水。

所述磨料為二氧化硅顆粒、氧化鈰顆粒或氧化鋁顆粒。

優選的，所述二氧化硅顆粒的粒徑為5-100nm。

優選的，所述二氧化硅顆粒的粒徑為單一粒徑。所述單一粒徑通常指所使用的二氧化硅顆粒的粒徑保持一致。

優選的，所述二氧化硅顆粒優選為球形二氧化硅顆粒或者非球形二氧化硅顆粒。

優選的，所述氧化劑為NaClO、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、雙氧水中的一種或幾種。

優選的，所述拋光液為化學機械拋光(CMP)液。

優選的，酸堿性的調節主要通過高濃度的氫氧化鉀以及稀硝酸進行調節，pH范圍選在7.00-12.00。

有益效果

本發明通過調配氧化劑和絡合劑的比例以及添加谷胱甘肽，得到的拋光液可以抑制金屬鈷的化學腐蝕，同時提高拋光速率以及降低表面粗糙度，同時降低Cu-Co之間的電偶腐蝕，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為拋光用的Co片的照片。

具體實施方式