[發明專利]用于多層銅互連阻擋層CMP速率選擇性的控制方法

有效

• 申請號: 202011220177.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112355884B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王辰偉;劉玉嶺;羅翀;王勝利;孫鳴;高寶紅
• 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: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;C09G1/04
• 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

本發明公開了一種用于多層銅互連阻擋層CMP速率選擇性的控制方法，旨在提供一種能控制不同材料的去除速率，從而實現對蝶形坑和蝕坑控制的方法。將拋光液加入拋光機中，在工作壓力為1?2PSI、拋盤轉速為80?100轉/分、拋頭轉速為78?98轉/分、拋光液流量為200?300ml/min的條件下拋光；所述拋光液由下述組分組成：硅溶膠5?20％，功能型組分0.001?10％，表面活性劑0.001?10％，去離子水余量；功能型組分由A劑、B劑及C劑組成，A劑為FA/O螯合劑、四羥基乙基乙二胺、乙二胺及三乙醇胺中的任一種，B劑為硫酸銅、甘氨酸銅、檸檬酸銅及檸檬酸螯合銅中的任一種；C劑為硝酸鉀、檸檬酸鉀、酒石酸鉀中的一種或者任意混合。該方法能提高芯片成品率和良率。

技術領域

本發明涉及化學機械拋光技術領域，更具體的說，是涉及一種多層銅互連阻擋層CMP速率選擇性的控制方法、堿性拋光液及堿性拋光液的制備方法。

背景技術

隨著集成電路技術節點的降低，在進行化學機械平坦化時，由于碟形坑和蝕坑的存在，給多層銅布線帶來了很多不利影響，如疊層效應的影響和RC延遲的影響等，都會導致CMP后不能夠實現高度的平坦化，會在晶圓表面留下凹凸不平的缺陷，如果缺陷過多的話直接影響芯片的成品率和良率。因此，對碟形坑和蝕坑深度的要求越來越嚴格。

阻擋層拋光時,由于Cu和正硅酸乙酯(TEOS)等多種材料同時存在,由于每種材料的去除速率不能夠得到很好的控制,會導致碟形坑和蝕坑的加劇，影響了芯片的成品率和良率，因此,阻擋層CMP是多層銅布線CMP中最具有挑戰的一步。拋光液是CMP中的關鍵因素之一,直接影響拋光過程和結果。目前,國際上普遍采用的阻擋層拋光液以酸性為主。由于酸性拋光液腐蝕性強,容易腐蝕設備,且Cu在酸性條件下腐蝕速率快,因此，拋光液中通常利用難清洗且機械強度大的苯并三氮唑(BTA)及其衍生物等多種緩蝕劑來抑制凹槽內Cu的去除速率。但BTA具有一定的毒性,難分解。并且國際上大多采用雙氧水作為氧化劑，其自分解成為拋光液穩定性重要制約因素。因此，發明一種不加BTA和氧化劑，并且能夠提高拋光液的穩定性，實現對碟形坑和蝕坑有效控制十分必要。

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，而提供一種在多層銅互連阻擋層化學機械拋光過程中能夠控制不同材料的去除速率，從而有效實現對蝶形坑和蝕坑控制的速率選擇性的控制方法。

本發明的另一個目的是提供一種有利于實現對蝶形坑和蝕坑控制的堿性拋光液。

本發明的再一個目的是提供一種制備方法簡單，適于規模化生產的拋光液的制備方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種用于多層銅互連阻擋層CMP速率選擇性的控制方法，包括下述步驟：將拋光液加入拋光機中，在工作壓力為1-2PSI、拋盤轉速為80-100轉/分、拋頭轉速為78-98轉/分、拋光液流量為200-300ml/min的條件下拋光；所述拋光液按質量百分比計由下述組分組成：硅溶膠5-20％，功能型組分0.001-10％，表面活性劑0.001-10％，去離子水余量；所述功能型組分由A劑、B劑及C劑組成，所述A劑為FA/O螯合劑、四羥基乙基乙二胺、乙二胺及三乙醇胺中的任一種，所述B劑為硫酸銅、甘氨酸銅、檸檬酸銅及檸檬酸螯合銅中的任一種；所述C劑為硝酸鉀、檸檬酸鉀、酒石酸鉀、檸檬酸銨及硫酸銨中的一種或者任意混合；所述拋光液的pH值為7.5—10.5。

所述A劑為FA/O螯合劑，所述B劑為檸檬酸螯合銅，所述C劑為檸檬酸鉀。

所述檸檬酸螯合銅與檸檬酸鉀的比例為1-2：1。

按質量百分比計，所述FA/O螯合劑為0.05-0.1％，所述檸檬酸螯合銅為0.5-1％，所述檸檬酸鉀為0.5-1％。