[發明專利]GLSI多層布線高價金屬在CMP中的應用

有效

• 申請號: 202010735582.3
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111826089B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 劉玉嶺;王辰偉;羅翀
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;天津晶嶺微電子材料有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;C09G1/00;C09G1/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 肖莉麗

本發明公開了一種GLSI多層布線高價金屬在CMP中的應用，為化學機械拋光平坦化提高穩定性提供一種新技術。所述多層布線高價金屬的化合物替代氧化劑。CMP所用拋光液中含有與布線金屬種類相同的布線高價金屬化合物。采用本發明技術方案的拋光液可以穩定6個月以上，直接使用。使用時，不用專用設備的配置，簡化了工藝，大大提高了拋光液的穩定性。而且，運輸保存安全，不對設備產生腐蝕，使用更安全。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，更具體的說，是涉及一種GLSI多層布線高價金屬在CMP中的應用，以及含有布線高價金屬化合物的CMP拋光液。

背景技術

極大規模集成電路(GLSI)從上世紀90年代集成度按摩爾定律以18個月翻一翻增加，每個幾十平方毫米芯片可集成近百億元器件，互聯后才有設計功能，聯線總長度達地球赤道幾圈長。由于單層連會產生線線短路，IBM發明了分層連線的方法，連線間需絕緣介質。為防止布線金屬工作中擴散連通短路，在介質與布線金屬間加一層惰性金屬即阻檔層。布線首先用光刻蝕，做出布線槽，用電鍍法把導線金屬鋪上，電鍍后布線槽內外出現一層布線金屬，且具有槽內低槽外高的高度差，在多層布線中平整度差應低于光刻的波長，IBM公司發明了化學機械拋光技術實現平坦化(CMP)。專家認為沒有CMP就沒有微電子發展。

目前，布線金屬為銅、釕、鈷等，化學作用就是在CMP條件下通過氧化劑作用將零價布線金屬氧化成溶于水的產物被帶走。目前，用于制備拋光液的氧化劑為雙氧水(即過氧化氧)，但由于雙氧水不穩定易分解，使得CMP速率不穩，只得現用現配。而且，雙氧水運輸保存危險，容易腐蝕設備。因此，急需研究一種穩定性好，使用安全的拋光液。

同時，現有拋光液在運輸及儲存過程中容易生成菌膜，由于生成菌膜的拋光液的有效成分發生了變化，只能廢棄掉，給用戶造成了損失。因此，拋光液的抑菌研究也是微電子行業急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種采用布線高價金屬化合物替代目前的氧化劑在CMP領域的應用。

本發明的另一個目的是提供一種穩定性好，使用安全的CMP拋光液。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種GLSI多層布線高價金屬在CMP中的應用。

所述多層布線高價金屬的化合物替代氧化劑。

CMP所用拋光液中含有與布線金屬種類相同的布線高價金屬化合物。

所述布線高價金屬化合物為無機銅鹽、有機銅鹽、鈷的高價鹽或釕的高價鹽。

所述布線高價金屬化合物為檸檬酸銅、檸檬酸螯合銅、甘氨酸銅、[C0(NH₃)₆]Cl₃、三氯化鈷、三氟化鈷、檸檬酸鈷、三水氯化釕、十二羰基三釕、三氧化釕或四氧化釕。

一種CMP拋光液，所述拋光液中含有與布線金屬種類相同的布線高價金屬化合物0.1-60g/L。

還包括螯合劑0.1-60g/L。

所述布線高價金屬化合物為無機銅鹽、有機銅鹽、鈷的高價鹽或釕的高價鹽。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明GLSI多層布線高價金屬在CMP中的應用采用布線高價金屬離子化合物代替了CMP中的氧化劑，在CMP的條件下，凸處壓力及動能大于凹處，布線高價金屬離子在凸處克服化學勢壘達到價鍵距離與零價布線金屬發生氧化反應成為低價金屬離子，低價金屬離子被螯合劑絡合為易溶的絡合物帶走，或者被氧化成溶于水的產物被帶走；而凹處壓力小，動能小，布線高價金屬離子難以克服化學勢壘，不反應或慢反應，凸處與凹處以高低速率差實現了平坦化。通過本發明的方案為化學機械拋光平坦化及穩定性開辟了新技術。