[發明專利]多層銅互連阻擋層拋光液及其制備方法

在審

• 申請號: 202011220168.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112322190A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王辰偉;劉玉嶺;羅翀;周建偉;牛新環;王如
• 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: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/306
• 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

本發明公開了一種多層銅互連阻擋層拋光液及其制備方法，旨在提供一種能夠延長拋光液的使用期限，有利于增強器件可靠性的多層銅互連阻擋層拋光液及其制備方法。按質量百分比計由下述組分組成：硅溶膠5?20％，螯合劑0.1?5％，殺菌劑0.15?5％，表面活性劑0.001?5％，pH值調節劑，去離子水余量；所述拋光液的pH值為7.5—11；所述殺菌劑為二價銅離子。本發明的拋光液通過各種組分的協同作用及合理配比，拋光效果好，穩定性強，能夠滿足微電子行業的需要。而且，本發明的拋光液呈堿性，pH為7.5?11，不腐蝕設備，不污染環境。同時，原材料全部國產，生產成本低。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，更具體的說，是涉及一種在多層銅互連阻擋層CMP中能夠有效殺菌的堿性阻擋層拋光液及其制備方法。

背景技術

集成電路一直遵循摩爾定律的發展，實現了從小規模到中規模、再到大規模、超大規模、甚大規模的飛躍，集成度越來越高。隨著布線層數的增多、特征尺寸的進一步縮小，傳統的鋁布線出現了種種問題，RC延遲、電遷移失效等，嚴重影響了器件的性能。由于銅具有較低的電阻率、良好的抗電遷移能力，銅(Cu)取代鋁(Al)布線成為新興的互連線材料。為了能滿足集成電路發展的要求和保證器件的性能，需要在電鍍銅之后進行化學機械平坦化，拋光液的穩定性是實現高質量拋光的關鍵因素。

拋光液在放置過程中，表層會生長一層菌，使化學機械拋光速率不穩定，導致器件的可靠性下降。

在多層銅布線拋光液中，由于引入常規的殺菌劑會對拋光效果有影響，因此，目前的拋光液都是現用現配，使用不方便。

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，而提供一種能夠延長拋光液的使用期限，有利于增強器件可靠性的多層銅互連阻擋層拋光液。

本發明的另一個目的是提供一種制備方法簡便，適于工業化生產的上述拋光液的制備方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種多層銅互連阻擋層拋光液，按質量百分比計由下述組分組成：硅溶膠5-20％，螯合劑0.1-5％，殺菌劑0.15-5％，表面活性劑0.001-5％，pH值調節劑，去離子水余量；所述拋光液的pH值為7.5—11；所述殺菌劑為二價銅離子。

所述硅溶膠的粒徑為30nm—100nm,粘度為3.5-4.2，分散度為±3％。

所述的螯合劑為甘氨酸、FA/OII型螯合劑、DTPA、硫酸銨、檸檬酸、酒石酸、乙二胺四丙酸、乙二胺四乙酸中的一種或某幾種按比例混合。

所述活性劑為FA/O表面活性劑、十二烷基二甲基氧化胺(OA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸銨(ADS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷基醇酞胺、脂肪銨聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)中的一種。

所述pH值調節劑為硝酸鉀、硝酸、鹽酸、氫氧化鉀、四乙基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨中的任一種。

所述螯合劑為FA/O II型螯合劑或檸檬酸；所述表面活性劑為FA/O表面活性劑或FA/O表面活性劑與十二烷基二甲基氧化胺的混合液；所述殺菌劑為甘氨酸銅；所述pH值調節劑采用濃度為40％的KOH或濃度為10％的硝酸。

一種多層銅互連阻擋層拋光液的制備方法，包括下述步驟：將螯合劑和表面活性劑加入適量去離子水中攪拌均勻，再邊攪拌邊加入殺菌劑，直至完全溶解，然后與硅溶膠混合，攪拌均勻，用去離子水補充余量，最后用pH值調節劑調節pH值至7.5—11。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明的拋光液選取了Cu²⁺作為殺菌劑，既沒有引入新的試劑，還能起到殺菌的效果，能有效地使拋光速率保持穩定，延長拋光液的使用期限，增強了器件的可靠性。