CN101901784B - 钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法 - Google Patents

钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法，其特征是：其清洗方法步骤如下，制备水抛液：按重量份数计(份)取去离子水，边均匀搅拌边加入表面活性剂0.5％-5％、FA/OII型螯合剂0.1-5％，FA/O II型阻蚀剂0.01-5％，搅拌均匀后制备成pH值为7.5-8.5的碱性水抛液；钽化学机械抛光工序中抛光后立即使用上述碱性水抛液采用大流量的方法利用喷头多方位对工件进行水抛，以使表面洁净。有益效果：CMP后选用含表面活性剂、螯合剂、阻蚀剂等的碱性水抛液，进行大流量水抛来清洁晶片表面，对设备无腐蚀，并可将残留于晶片表面分布不均的抛光液迅速冲走，可获得洁净、完美的抛光表面。

Description

钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法
技术领域
本发明属于大规模集成电路表面处理技术，尤其涉及一种应用于集成电路中含有钽材料扩散阻挡层的钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法。
背景技术
随着计算机技术、网络和通讯技术的快速发展，对集成电路(IC)的要求越来越高，特征尺寸逐渐减小以满足集成电路高速化、高集成化、高密度化和高性能化的方向发展的要求。几何尺寸的缩小要求集成电路结构层立体化，而且技术互连线性能要求更高。多层结构中每层刻蚀都要保证整片的平坦化。这是实现多层布线的关键技术。CMP可以有效的兼顾表面局部和全部平整度。
在现阶段，多采用Cu作为多层布线的金属，它作为互连线具有其明显的优点，但Cu在Si和氧化物中扩散很快，一旦进入硅片中会成为深能级受主杂质，使芯片性能退化甚至失效，因此必须在二者之间增加一层阻挡层，它起阻挡Cu热扩散进芯片有源区、并改善Cu与介电材料粘附性的双重作用，这在多层铜互连中尤为重要。目前研究的扩散阻挡层的材料包括TiW，TiN，Ta，TaN，Ta-Si-N等，经过研究分析认为Ta是比较理想的阻挡层材料。然而，由于Ta是一种硬金属，不易被CMP去除，如何完成Ta的CMP也成为全局平面化的关键技术之一。钽化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing，简称CMP)的机理及抛后处理技术成为急待解决的重要问题。作为表面处理技术之一的抛光工序中抛光后的工件表面洁净技术尤其重要。目前钽批量抛光工艺后裸露出新的表面，破坏了原有的晶格结构，产生了大量的悬挂键，表面能量高、表面张力大、残留抛光液分布不均、沾污金属离子等现象，从而造成后续加工中成本的提高及器件成品率的降低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种简便易行、无污染的钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法，解决公知钽抛光后表面能量高、表面张力大、残留抛光液分布不均、沾污金属离子等问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法，其特征是：其清洗方法步骤如下，
(1)制备水抛液：按重量份数计(份)
取去离子水，边均匀搅拌边加入表面活性剂0.5％-5％、FA/OII型螯合剂0.1-5％，FA/O II型阻蚀剂0.01-5％，搅拌均匀后制备成PH值为7.5-8.5的碱性水抛液；
(2)钽化学机械抛光工序中抛光后立即使用上述碱性水抛液采用大流量的方法利用喷头多方位对工件进行水抛，以使表面洁净。
所述碱性水抛液大流量水抛的流量为1000ml/min-5000ml/min，时间为1-3分钟，水抛时工件压力为零或只保留抛光盘自身重量对工件的压力。
有益效果：CMP后选用含表面活性剂、螯合剂、阻蚀剂等的碱性水抛液，进行大流量水抛来清洁晶片表面，对设备无腐蚀，并可将残留于晶片表面分布不均的抛光液迅速冲走，可获得洁净、完美的抛光表面。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
一种钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法，其清洗方法步骤如下，
(1)制备水抛液：按重量份数计(份)
取去离子水，边均匀搅拌边加入表面活性剂0.5％-5％、FA/OII型螯合剂0.1-5％，FA/O II型阻蚀剂0.01-5％，搅拌均匀后制备成PH值为7.5-8.5的碱性水抛液；
(2)钽化学机械抛光工序中抛光后立即使用上述碱性水抛液采用大流量的方法利用喷头多方位对工件进行水抛，以使表面洁净。
所述碱性水抛液大流量水抛的流量为1000ml/min-5000ml/min，时间为1-3分钟，水抛时工件压力为零或只保留抛光盘自身重量对工件的压力。
所述的表面活性剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售FA/O I型表面活性剂、OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)或JFC的一种。表面活性剂可使抛光后晶片表面高的表面张力迅速降低，减少损伤层，提高晶片表面质量的均匀性；
所述的螯合剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售FA/O II型螯合剂。螯合剂可与对晶片表面残留的金属离子发生反应，生成可溶性的大分子螯合物，在大流量水溶液作用下脱离晶片表面。
所述的阻蚀剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售FA/OII型阻蚀剂。阻蚀剂可在抛光后晶片表面形成单分子钝化膜，阻止晶片表面不均匀分布的抛光液继续与基体反应而形成不均匀腐蚀，提高抛光后晶片表面的完美性。
金属钽碱性抛光后表面存在能量高、表面张力大、残留抛光液分布不均、沾污金属离子等问题。当碱性抛光刚刚完成后，马上采用大流量水抛的方法，可将残留的抛光液冲走，同时可迅速降低表面张力、形成单分子钝化膜防止局部腐蚀、并可使金属离子形成可溶的螯合物，从而达到洁净、完美的抛光表面。
实施例1：配制4000g碱性水抛液
取去离子水3645g，边搅拌边放入FA/O I型表面活性剂100g，FA/O II型螯合剂50g，然后称5g FA/O II型阻蚀剂用200g去离子水稀释后边搅拌边倒入上述液体。搅拌均匀后得4000g钽水溶性表面洁净液，采用1000g/min的流量进行水抛后，表面光洁无蚀图，铜、铁含量小于0.1mg/L。
实施例2：配制4000g碱性水抛液
取去离子水3400g，边搅拌边放入FA/O I型表面活性剂100g，FA/O II型螯合剂50g，然后称250g FA/O II型阻蚀剂用200g去离子水稀释后边搅拌边倒入上述液体。搅拌均匀后得4000g钽水溶性表面洁净液，采用4000g/min的流量进行水抛后，表面光洁无蚀图，铜、铁含量小于0.1mg/L。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种钽化学机械抛光工序中的表面清洗方法，其特征是：其清洗方法步骤如下，
（1）制备水抛液：按重量份数计（份）
取去离子水，边均匀搅拌边加入表面活性剂0.5%-5%、天津晶岭微电子材料有限公司市售的FA/OII型螯合剂0.1-５%，天津晶岭微电子材料有限公司市售的FA/O II型阻蚀剂0.01-5%，搅拌均匀后制备成PＨ值为7.5-8.5的碱性水抛液；
（2）钽化学机械抛光工序中抛光后立即使用上述碱性水抛液采用大流量的方法利用喷头多方位对工件进行水抛，以使表面洁净，所述碱性水抛液大流量水抛的流量为1000ml/min-5000ml/min，时间为1-3分钟，水抛时工件压力为零或只保留抛光盘自身重量对工件的压力。
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