一種堿性化學機械拋光液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于阻擋層的堿性化學機械拋光液，含有研磨顆粒、聚乙烯醇和氧化劑，其中，所述拋光液還含有銅腐蝕抑制劑A和銅腐蝕抑制劑B，其中，所述銅腐蝕抑制劑B既有銅腐蝕抑制作用，也具備絡合作用。該拋光液可以適度調節(jié)對銅表面的腐蝕抑制強度，控制銅的拋光速度，同時可以更好地保護、抑制對銅寬線區(qū)和細線區(qū)的腐蝕。
【專利說明】一種堿性化學機械拋光液
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學機械拋光液，更具體地說，涉及一種堿性化學機械拋光液。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的不斷發(fā)展，集成電路的器件尺寸縮小、布線層數增加，金屬銅被廣泛用作互連線路的材料，銅比鋁的優(yōu)勢在于具有較低的電阻率，而且對電遷移具有高阻抗。但為了防止銅溶于介電材料，所以在銅和介電材料之間需要覆蓋一層擴散阻擋層，常規(guī)的阻擋層材料包括鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦等。
[0003]銅的化學機械拋光(CMP)工藝一般分為兩步，第一步用一種拋光液快速去除阻擋層上面覆蓋的銅金屬，該拋光液通常具有很高銅的拋光速率和低的阻擋層拋光速率，以便快速去除阻擋層表面多余的銅后停止在阻擋層上。第二步用一種拋光液去除阻擋層和少量的介電層，通過調節(jié)阻擋層、介電層和銅之間不同的去除速度，實現全局平坦化。
[0004]目前的阻擋層拋光液按照酸堿性可以分為兩類，酸性阻擋層拋光液和堿性阻擋層拋光液。
[0005]當前涉及酸性拋光液的專利有很多，比如CN1312845A專利，該專利中公開了一種酸性阻擋層拋光液，其含有金屬磨料和大量大分子的表面活性劑。但該拋光液存在拋光表面損傷，且為對設備腐蝕污染嚴重的酸性物質。
[0006]堿性的阻擋層拋光液也存在，比如:US7241725，US7300480,US7491252, US7790618采用含有亞胺類物質、以及BTA的堿性拋光液用于阻擋層的拋光。亞胺類物質，例如碳酸胍作為絡合劑，提高鉭的拋光速度。在上述專利中，采用單一絡合劑BTA，對銅表面的腐蝕保護不足，或者需要較大的用量，不·及TTA等抑制劑。加入碳酸胍等絡合劑會顯著降低拋光液的膠體穩(wěn)定性。
[0007]上述現有技術使用的均為單一腐蝕抑制劑，對銅腐蝕的抑制效果非常有限。且均有使用絡合劑。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明所要解決的問題是提供一種阻擋層拋光液，可以適度調節(jié)對銅表面的腐蝕抑制強度，控制銅的拋光速度。可以更好保護、抑制對銅寬線區(qū)和細線區(qū)的腐蝕。可以在不加常規(guī)絡合劑就可以調控適度的銅拋光速度。最終實現快速全局平坦化、消除表面缺陷，提升拋光產品的性能。
[0009]本發(fā)明的堿性化學機械拋光液，其含有研磨顆粒、聚乙烯醇和氧化劑，其中，所述拋光液還含有銅腐蝕抑制劑A和銅腐蝕抑制劑B，其中，所述銅腐蝕抑制劑B既有銅腐蝕抑制作用，也具備絡合作用。
[0010]在本發(fā)明中，所述銅腐蝕抑制劑B是1，2，4-三氮唑(TAZ)。
[0011]在本發(fā)明中，所述銅腐蝕抑制劑B的質量百分比含量是0.005-0.lwt%。優(yōu)選地，所述銅腐蝕抑制劑B的質量百分比含量是0.01-0.03Wt%。[0012]在本發(fā)明中，所述銅腐蝕抑制劑A是三氮唑及其衍生物。優(yōu)選地，所述銅腐蝕抑制劑A是苯駢三氮唑(BTA)，甲基苯駢三氮唑(TTA)和/或其衍生物。
[0013]在本發(fā)明中，所述銅腐蝕抑制劑A的質量百分比含量是0.005-0.3wt%。優(yōu)選地，所述銅腐蝕抑制劑A的質量百分比含量是0.04-0.1wt %。
[0014]在本發(fā)明中，所述的研磨顆粒為二氧化硅。
[0015]在本發(fā)明中，所述的研磨顆粒的質量百分比含量是l_20wt % O優(yōu)選地,所述的研磨顆粒的質量百分比含量是10_15wt%。
[0016]在本發(fā)明中，所述的聚乙烯醇是PVA1788和/或PVA1799。
[0017]在本發(fā)明中，所述的聚乙烯醇的質量百分比含量是0.05-0.4wt%。優(yōu)選地，所述的聚乙烯醇的質量百分比含量是0.1-0.2wt%。
[0018]在本發(fā)明中，所述的氧化劑為雙氧水。
[0019]在本發(fā)明中，所述的氧化劑的質量百分比含量是0.1-1wt %。
[0020]在本發(fā)明中，所述拋光液的pH值為8至12。
[0021 ] 在本發(fā)明中，所述拋光液還含有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。優(yōu)選地，所述聚乙烯吡咯烷酮為K17，K15和/或K30。 [0022]在本發(fā)明中，所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的質量百分比含量是0.1-0.5wt%。
[0023]在本發(fā)明中，所述拋光液不包含絡合劑。
[0024]上述任一項化學機械拋光液，可應用在阻擋層的拋光中。
[0025]本發(fā)明的銅腐蝕抑制劑A和銅腐蝕抑制劑B可應用在調節(jié)銅表面拋光中提高腐蝕抑制強度中。優(yōu)選地，所述銅腐蝕抑制劑A為苯駢三氮唑(BTA)，甲基苯駢三氮唑(TTA)和/或其衍生物，所述銅腐蝕抑制劑B為1，2，4-三氫唑(TAZ)。
[0026]與選用單一的銅的腐蝕抑制劑相比，雙抑制劑體系具有如下優(yōu)點:
[0027]1:可以適度調節(jié)對銅表面的腐蝕抑制強度，控制銅的拋光速度。單抑制劑如TTA，對銅表面的抑制作用很強，造成銅的拋光速率太低；如果換成TAZ，對銅表面的抑制作用又較弱，銅的拋光速度較快，并且銅表面保護不好。如果將TTA和TAZ合用，TAZ和TTA之間有競爭，TAZ和銅的絡合速度相對較快，搶占了部分TTA和銅絡合的位置，這樣對銅表面的保護力度，介于TTA和TAZ中間，拋光速度適中。
[0028]2:可以更好保護、抑制對銅寬線區(qū)和細線區(qū)的腐蝕。不同的銅腐蝕抑制劑，由于自身分子結構大小不同，對寬線區(qū)的銅以及細線區(qū)的銅的保護效果不同。有些抑制劑，對細線區(qū)保護較好，而有的抑制劑對寬線區(qū)保護較好，將兩者合用，可以兼顧寬線和細線區(qū)的腐蝕。這樣可以達到Dishing (碟形缺陷)和Erosion (侵蝕)均勻一致,芯片單元內的均勻性(Within Dieuniformity)顯著提高。
[0029]3:可以不加常規(guī)絡合劑就可以實現合適的銅拋光速度。由于不添加絡合劑，進一步降低了添加劑的含量，顯著提高研磨顆粒的膠體穩(wěn)定性，延長產品的保質期，使產品質量更穩(wěn)定。
[0030]4:加入PVA可降低fang (局部侵蝕)。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的拋光液由上述成分簡單均勻混合即可制得。
[0032]制備實施例
[0033]表1給出了本發(fā)明的化學機械拋光液配方。以下所述百分含量均為質量百分比含量。
[0034]下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受具體實施例的限制。下述實施例中，百分比均為質量百分比。
[0035]給出了本發(fā)明的化學機械拋光液實施例1-10及對比例1-3的配方，按表1中所列組分及其含量，在去離子水中混合均勻，用PH調節(jié)劑調到所需pH值，即可制得化學機械拋光液。
[0036]拋光條件:拋光機臺為Logitech (英國)1PM52型,FUJIBO拋光墊,4cmX 4cm正方形晶圓(Wafer),研磨壓力1.5psi,研磨臺轉速70轉/分鐘,研磨頭自轉轉速150轉/分鐘，拋光液滴加速度100ml/分鐘。
[0037]
【權利要求】
1.一種堿性化學機械拋光液，其含有研磨顆粒、聚乙烯醇和氧化劑，其中，所述拋光液還含有銅腐蝕抑制劑A和銅腐蝕抑制劑B，其中，所述銅腐蝕抑制劑B既有銅腐蝕抑制作用，也具備絡合作用。
2.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑B是1，2，4_三氮唑(TAZ)0
3.根據權利要求2所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑B的質量百分比含量是 0.005-0.1wt % ο
4.根據權利要求3所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑B的質量百分比含量是 0.01-0.03wt%o
5.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑A是三氮唑及其衍生物。
6.根據權利要求5所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑A是苯駢三氮唑(BTA)，甲基苯駢三氮唑TTA和/或其衍生物。
7.根據權利要求6所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑A的質量百分比含量是 0.005-0.3wt%0
8.根據權利要求7所述的拋光液，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑A的質量百分比含量是 0.04-0.1wt % ο
9.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述的研磨顆粒為二氧化硅。
10.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述的研磨顆粒的質量百分比含量是l-20wt% ο
11.根據權利要求10所述的拋光液，其特征在于:所述的研磨顆粒的質量百分比含量是 10-15wt%o
12.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述的聚乙烯醇是PVA1788和/或PVAI799。
13.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述的聚乙烯醇的質量百分比含量是0.05-0.4wt%。
14.根據權利要求13所述的拋光液，其特征在于:所述的聚乙烯醇的質量百分比含量是 0.1-0.2wt%o
15.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述的氧化劑為雙氧水。
16.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述的氧化劑的質量百分比含量是0.1-1wt % ο
17.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液的pH值為8至12。
18.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液還含有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0
19.根據權利要求18所述的拋光液，其特征在于:所述聚乙烯吡咯烷酮為K17，K15和/ 或 K30。
20.根據權利要求18所述的拋光液，其特征在于:所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的質量百分比含量是0.1-0.5wt%o
21.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液不包含絡合劑。
22.根據權利要求1-21任一項所述的拋光液，其在阻擋層拋光中的應用。
23.銅腐蝕抑制劑A和銅腐蝕抑制劑B在調節(jié)銅表面拋光中提高腐蝕抑制強度中的應用。
24.根據權利要求23所述的應用，其特征在于:所述銅腐蝕抑制劑A為苯駢三氮唑(BTA)，甲基苯駢三氮唑(TTA)和/或其衍生物，所述銅腐蝕抑制劑B為1，2，4_三氮唑(TAZ)0·
【文檔編號】C23F3/04GK103849317SQ201210496768
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權日:2012年11月29日
【發(fā)明者】王晨, 王雨春, 何華鋒 申請人:安集微電子（上海）有限公司