一種用于拋光鉭的化學(xué)機械拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高鉭的拋光速度的化學(xué)機械拋光方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)機械拋光（CMP)，是實現(xiàn)芯片表面平坦化的最有效方法。
[0003] 阻擋層通常介于二氧化硅和銅線之間，起到阻擋銅離子向介電層擴散的作用。拋 光時，首先阻擋層之上的銅被去除。由于此時銅的拋光速度很快，會形成各種缺陷(例如：蝶 形缺陷dishing,和侵蝕erosion)。在拋光銅時，通常要求銅CMP先停止在阻擋層上，然后 換另外一種專用的阻擋層拋光液，去除阻擋層(例如鉭)，同時對蝶形缺陷和侵蝕進行修正， 實現(xiàn)全局平坦化。
[0004] 商業(yè)化的阻擋層拋光液有酸性和堿性兩種，各有優(yōu)缺點。例如酸性阻擋層拋光液 對銅的拋光速度容易通過雙氧水調(diào)節(jié)，且雙氧水穩(wěn)定，但是對二氧化硅和TiN的拋光速度 較慢；
[0005] 堿性阻擋層拋光液對銅的拋光速度不容易通過雙氧水調(diào)節(jié)，且雙氧水不穩(wěn)定，但 是對二氧化硅和TiN的拋光速度較快。
[0006] 鉭是阻擋層常用的金屬。在現(xiàn)有的拋光技術(shù)中，US7241725、US7300480用亞胺、肼、 胍提升阻擋層的拋光速度。US7491252B2用鹽酸胍提升阻擋層的拋光速度。US7790618B2 用到亞胺衍生物和聚乙二醇硫酸鹽表面活性劑，用于阻擋層的拋光。CN200510030871. 9用 有機膦酸、聚丙烯酸類、氧化劑提高鉭的拋光速度。US20080276543用碳酸胍類化合物提高 鉭的拋光速度。TWI227728B中使用環(huán)氧乙烷（EO)和環(huán)氧丙烷（PO)共聚物，用于阻擋層的 拋光。這些表面活性劑沒有大幅提升鉭的拋光速度，相反，對鉭的拋光速度略有抑制。
[0007] 在拋光液中常用到表面活性劑改善拋光性能。環(huán)氧乙烷（EO)和環(huán)氧丙烷（PO)共 聚物是常用到的表面活性劑。例如CN200410101122. 6，CN200810131102用環(huán)氧乙烷（EO)和 環(huán)氧丙烷（PO)嵌段共聚物選擇性地在多晶硅的表面上形成鈍化層，抑制相對于氧化硅和氮 化硅的多晶硅除去速率。CN200880102726用環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷無規(guī)共聚物，修飾晶片表 面，其缺點是拋光速度非常慢。CN200980000271用環(huán)氧乙烷（EO)和環(huán)氧丙烷（PO)共聚物 用于銅的拋光，提高拋光選擇性，其拋光目的是實現(xiàn)非常高的銅的速度（ΜΟΟΟΑ/min)，同時 抑制鉭的拋光速度（〈l〇〇A/min)。
[0008] 在以上專利中，鉭的拋光速度主要依賴于研磨劑的含量，化學(xué)添加劑組分并沒有 大幅提升鉭的拋光速度。
[0009] 本發(fā)明提供一種方法可以大幅提高鉭的拋光速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種通過添加化學(xué)添加劑，而非使用研磨劑，提高鉭的拋 光速率的方法。
[0011] 本發(fā)明公開了一種用來對基片進行化學(xué)機械拋光的方法，該方法包括：
[0012] 提供硅片，所述硅片包含鉭；
[0013] 提供一種堿性化學(xué)機械拋光液，含有水、研磨劑、鉀鹽、環(huán)氧乙烯環(huán)氧丙烯共聚物、 氧化劑，堿性PH值；
[0014] 提供具有拋光表面的化學(xué)機械拋光墊；
[0015] 在化學(xué)機械拋光墊和硅片之間的界面處或界面附近，通過拋光機臺將化學(xué)機械拋 光液分配到所述化學(xué)機械拋光墊上；并且在不低于I. 5psi下壓力的作用下在化學(xué)機械拋 光墊的拋光表面和硅片之間的界面處建立動態(tài)接觸；
[0016] 娃片被拋光；且從娃片上除去一部分鉭。
[0017] 其中該下壓力優(yōu)選的范圍為1. 5~4psi。
[0018] 其中，研磨劑為二氧化硅。
[0019] 其中,研磨劑含量為質(zhì)量百分比為5~20%。
[0020] 其中，鉀鹽為無機鉀鹽，且該無機鉀鹽不為有機絡(luò)合劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知 的，絡(luò)合劑為能與金屬離子形成絡(luò)合離子的化合物，檸檬酸鉀、草酸鉀等即為常見的絡(luò)合 劑，這些鉀鹽不是可起到本發(fā)明技術(shù)效果的鉀鹽。
[0021] 其中,鉀鹽的含量為質(zhì)量百分比為0. 1~1%。
[0022] 其中，鉀鹽為碳酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、氟化鉀、溴化鉀、硫酸鉀中的一種或 多種。
[0023] 其中，氧化劑為過氧化物。
[0024] 其中，過氧化物為雙氧水。
[0025] 其中，氧化劑的含量是質(zhì)量百分比0. 1~2%
[0026] 其中，堿性化學(xué)機械拋光液進一步含有硅烷偶聯(lián)劑。
[0027] 其中，硅烷偶聯(lián)劑含量是質(zhì)量百分比0. 005%~0. 1%。
[0028] 其中，硅烷偶聯(lián)劑是KH560。
[0029] 其中，拋光液的PH值為9. 5-11. 5。
[0030] 其中，拋光液對鉭的去除速率>600A/min。
[0031] 其中，在上述拋光過程中，研磨墊轉(zhuǎn)速70~130轉(zhuǎn)/分鐘，拋光機臺的研磨頭自轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速70~150轉(zhuǎn)/分鐘，化學(xué)機械拋光液滴加速度50~200ml/min。
[0032] 上述試劑在漿料中的濃度均為質(zhì)量百分數(shù)。
[0033] 本發(fā)明的積極進步效果在于：本發(fā)明的拋光液提高了鉭的拋光速度。提高了芯片 生產(chǎn)的產(chǎn)量和效率，進一步降低了生產(chǎn)成本。同時，采用的EO-PO共聚物，生物可降解，更加 環(huán)保。
【具體實施方式】
[0034] 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。
[0035] 下面通過具體實施例對本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液進行詳細描述，以使更好的理解 本發(fā)明，但下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。實施例中各成分百分比均為質(zhì)量百分比。
[0036] 制備實施例
[0037] 下面通過具體實施例進一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點，但本發(fā)明的保護范圍不僅僅局限 于下述實施例。
[0038] 按照表1中各實施例以及對比實施例的成分及其比例配制拋光液，混合均勻，用 水補足質(zhì)量百分比至100%。用KOH或HN03調(diào)節(jié)到所需要的pH值。其中拋光條件為：拋光 機臺為Logitech (英國）1PM52型，fujibo拋光墊，4cm*4cm正方形多晶娃Wafer,研磨壓力 I. 5psi,研磨臺（研磨墊）轉(zhuǎn)速70轉(zhuǎn)/分鐘，研磨頭自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘，拋光液滴加速 度 100ml/min。
[0039] 表1本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液實施例和對比例配方及拋光效果
[0040]
【主權(quán)項】
1. 一種用來對基片進行化學(xué)機械拋光的方法，該方法包括： 提供硅片，所述硅片包含鉭； 提供一種堿性化學(xué)機械拋光液，含有水、研磨劑、鉀鹽、環(huán)氧乙烯環(huán)氧丙烯共聚物、氧化 劑，堿性PH值； 提供具有拋光表面的化學(xué)機械拋光墊； 在所述化學(xué)機械拋光墊和硅片之間的界面處或界面附近，通過拋光機臺，將所述化學(xué) 機械拋光液分配到所述化學(xué)機械拋光墊上；并且在不低于I. 5psi的下壓力的作用下在化 學(xué)機械拋光墊的拋光表面和硅片之間的界面處建立動態(tài)接觸； 所述娃片被拋光；且從娃片上除去一部分鉭。
2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的研磨劑為二氧化硅。
3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的研磨劑含量為質(zhì)量百分比為5~ 20%。
4. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的鉀鹽為無機鉀鹽，且所述無機鉀鹽并 非為有機絡(luò)合劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的鉀鹽的含量為質(zhì)量百分比為0. 1~ 1%〇
6. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的鉀鹽為碳酸鉀、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸 鉀、氟化鉀、溴化鉀、硫酸鉀中的一種或多種。
7. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述氧化劑為過氧化物。
8. 如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述過氧化物為雙氧水。
9. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述氧化劑的含量是質(zhì)量百分比0. 1~2%。
10. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述堿性化學(xué)機械拋光液進一步含有硅 燒偶聯(lián)劑。
11. 如權(quán)利要求10所述的應(yīng)用，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑含量是質(zhì)量百分比 0· 005% ~0· 1%。
12. 如權(quán)利要求10所述的應(yīng)用，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑是KH560。
13. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述拋光液的pH值為9. 5-11. 5。
14. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述拋光液對鉭的去除速率>600A/min。
15. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述研磨墊轉(zhuǎn)速70~130轉(zhuǎn)/分鐘，拋光 機臺的研磨頭自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速70~150轉(zhuǎn)/分鐘，化學(xué)機械拋光液滴加速度50~200ml/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用來對基片進行化學(xué)機械拋光的方法，該方法包括：提供硅片，硅片包含鉭；提供一種堿性化學(xué)機械拋光液，含有水、研磨劑、鉀鹽、環(huán)氧乙烯環(huán)氧丙烯共聚物、氧化劑，堿性pH值；提供具有拋光表面的化學(xué)機械拋光墊；在化學(xué)機械拋光墊和硅片之間的界面處或界面附近，通過拋光機臺，將化學(xué)機械拋光液分配到化學(xué)機械拋光墊上；并且在不低于1.5psi的向下作用力下壓力的作用下在化學(xué)機械拋光墊的拋光表面和硅片之間的界面處建立動態(tài)接觸；硅片被拋光；且從硅片上除去一部分鉭。
【IPC分類】B24B37-07, C09G1-02
【公開號】CN104647197
【申請?zhí)枴緾N201310597273
【發(fā)明人】王晨, 何華鋒
【申請人】安集微電子（上海）有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月22日