CN103184009A - 一种化学机械抛光液 - Google Patents

一种化学机械抛光液 Download PDF

Info

Publication number
CN103184009A
CN103184009A CN2011104459323A CN201110445932A CN103184009A CN 103184009 A CN103184009 A CN 103184009A CN 2011104459323 A CN2011104459323 A CN 2011104459323A CN 201110445932 A CN201110445932 A CN 201110445932A CN 103184009 A CN103184009 A CN 103184009A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chemical mechanical
polishing liquid
mechanical polishing
liquid according
mass percent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104459323A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103184009B (zh
Inventor
姚颖
宋伟红
孙展龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Anji Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd filed Critical Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Priority to CN201110445932.3A priority Critical patent/CN103184009B/zh
Priority claimed from CN201110445932.3A external-priority patent/CN103184009B/zh
Publication of CN103184009A publication Critical patent/CN103184009A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103184009B publication Critical patent/CN103184009B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于阻挡层的化学机械抛光液，该抛光液包含研磨颗粒、金属缓蚀剂、络合剂，氧化剂和水，其还包含一种两性表面活性剂。本发明的化学机械抛光液对超低k介电材料的去除速率有抑制作用，但对钽、铜和二氧化硅(Teos)的去除速率无明显的影响，因此可以大大提供衬底的抛光选择性。

Description

一种化学机械抛光液
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光液。
背景技术
在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，随着互连层数的增加和工艺特征尺寸的缩小，对硅片表面平整度的要求也越来越高，如果没有平坦化的能力，在半导体晶圆上创建复杂和密集的结构是非常有限的，化学机械抛光方法CMP就是可实现整个硅片平坦化的最有效的方法。
CMP工艺就是使用一种含磨料的混合物和抛光垫抛光集成电路表面。在典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。
随着集成电路技术向超深亚微米方向发展(32、28nm)，因特征尺寸减小而导致的寄生电容愈加严重的影响着电路的性能，为减小这一影响，就必须采用超低k电介质来降低相邻金属线之间的寄生电容，目前较多采用超低k电介质为Coral，在CMP过程中除了要严格控制表面污染物指标以及杜绝金属腐蚀外，还要具有较低的蝶形凹陷和抛光均一性才能保证更加可靠的电性能，特别是阻挡层的平坦化过程中需要在更短的时间和更低的压力下快速移除阻挡层金属，封盖氧化物并能很好的停止在超低k介电质表面，形成互连线，而且对小尺寸图形不敏感。这就对CMP提出了更高的挑战，因为通常超低k介电质为参杂碳的氧化硅，具有相似的表面亲水性，要控制停止层的残留厚度，就要有很强的选择比的调控能力，还要有很高的稳定性和易清洗等特征。因为32，28nm制程均为最新的工艺，目前还没有相关CMP抛光液的技术专利报道。本专利旨在提供一种适合于32、28nm铜互连制程中的阻挡层抛光液，在较温和的条件下具有金属和介质界面的工艺停止特性，并能很好的控制蝶形凹陷，金属腐蚀和表面污染物指标。
专利USP6046112公开了采用ZrO2为磨料，配合羟胺，来抛光低介电材料SOG，但该抛光液的原料成本和生产成本高。专利US6974777公开了一种用于低介电材料的抛光液，该抛光液包含一种HLB值大于7的非离子表面活性剂，该表面活性剂会抑制低介电材料的抛光速率。专利CN200810042571.6公开了季铵盐型阳离子表面活性剂在用于抛光低介电材料的抛光液中的应用，在该抛光液中，季铵盐型阳离子表面活性剂会抑制低介电材料的抛光速率。专利CN200610116746.4公开了一种用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液使用无机磷酸及其盐和有机磷酸及其盐提高低介电材料的抛光速率。
发明内容
本发明解决了在抛光过程中超低k介电材料对金属以及二氧化硅(Teos)的去除速率选择比不易控制的间题。
本发明提供了一种化学机械抛光液，该抛光液含有研磨颗粒、金属缓蚀剂、络合剂、氧化剂，水以及一种两性表面活性剂。
其中：所述的两性表面活性剂为氧化胺型表面活性剂，为R1(R2)2N+→O，其中：R1为-CmH2m+1，12≤m≤18，R2为-CH3、-C2H5或-CH2CH2OH。
所述的氧化胺型表面活性剂的质量百分比浓度为：0.0001～1.0％，较佳的为0.001～0.5％。
其中，所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈，掺杂铝的二氧化硅和/或聚合物颗粒；质量百分比浓度为1～20％，优选为2～10％；研磨颗粒的粒径为20～150nm，优选为30～120nm。
其中，所述的金属缓蚀剂为唑类化合物，优选的为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑，5-甲基-四氮唑中的一种或多种。
其中，金属缓蚀剂的质量百分比浓度为0.001～2％，优选的为0.01～1％。
其中，络合剂为草酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸、甘氨酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、多氨基多醚基亚甲基膦酸和/或氨基三亚甲基膦酸。
其中，络合剂的质量百分比浓度为0.001～2％，优选的为0.01～1％。
其中，氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸，过硫酸钾和/或过硫酸铵；氧化剂的质量百分比浓度为0.01～1％。
其中，该化学机械抛光液的PH值为2.0～7.0。
本发明可通过调节抛光液中的两性表面活性剂的含量来控制超低k介电材料的去除速率，且对钽、铜和二氧化硅(Teos)的去除速率无明显的影响，满足抛光过程中对衬底抛光速率选择比的要求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步阐述本发明的优势。
表1给出了对比抛光液和本发明的抛光液1～13的配方，按表中配方，将各成分简单均匀混合，余量为水，之后采用氢氧化钾、氨水和硝酸调节至合适PH值，即可制得各实施例抛光液。
表1对比抛光液和本发明的抛光液1～13
Figure BDA0000125323820000041
采用对比抛光液和本发明的抛光液1～13按照下述条件对铜、钽、二氧化硅(TEOS)和超低k介电材料(Coral)进行抛光。抛光条件：抛光垫为Politex 14’，下压力为1.5psi，转速为抛光盘/抛光头＝70/90rpm，抛光液流速为200ml/min，抛光时间为2min，Logitech PM5 polisher。
表2对比抛光液和本发明抛光液1～13对铜、钽、二氧化硅(TEOS)和超低k介电材料(Coral)的去除速率
Figure BDA0000125323820000051
结果如表2所示：与未添加氧化胺型表面活性剂的对比抛光液1相比，抛光液1～13均不同程度的抑制了超低k介电材料Coral的去除速率，而且对铜、钽、二氧化硅(TEOS)的去除速率影响不大，而且本发明的抛光液可以通过改变氧化胺型表面活性剂的浓度来调节超低介电材料的去除速率，获得工艺要求的抛光速率选择比。

Claims (20)

1.一种化学机械抛光液，该抛光液含有研磨颗粒、金属缓蚀剂、络合剂、氧化剂、水以及一种两性表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的两性表面活性剂为氧化胺型表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化胺型表面活性剂为R1(R2)2N+→O，其中：R1为-CmH2m+1，12≤m≤18，R2为-CH3、-C2H5或-CH2CH2OH。
4.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化胺型表面活性剂的质量百分比浓度为：0.0001～1.0％。
5.根据权利要求4所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化胺型表面活性剂的质量百分比浓度为：0.001～0.5％。
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈，掺杂铝的二氧化硅和/或聚合物颗粒。
7.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的质量百分比浓度为1～20％。
8.根据权利要求7所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的质量百分比浓度为2～10％。
9.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为20～150nm。
10.根据权利要求9所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为30～120nm。
11.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的金属缓蚀剂为唑类化合物。
12.根据权利要求11所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的唑类化合物为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑，5-甲基-四氮唑中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的金属缓蚀剂的质量百分比浓度为0.001～2％。
14.根据权利要求13所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的金属缓蚀剂的质量百分比浓度为0.01～1％。
15.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的络合剂为草酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸、甘氨酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸，多氨基多醚基亚甲基膦酸和/或氨基三亚甲基膦酸。
16.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的络合剂的质量百分比浓度为0.001～2％。
17.根据权利要求16所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的络合剂的质量百分比浓度为0.01～1％。
18.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化剂为过氧化氢、过氧乙酸，过硫酸钾和/或过硫酸铵。
19.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化剂的质量百分比浓度为0.01～1％。
20.根据权利要求1项所述的化学机械抛光液，其特征在于：该化学机械抛光液的PH值为2.0～7.0。
CN201110445932.3A 2011-12-27 一种化学机械抛光液 Active CN103184009B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110445932.3A CN103184009B (zh) 2011-12-27 一种化学机械抛光液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110445932.3A CN103184009B (zh) 2011-12-27 一种化学机械抛光液

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103184009A true CN103184009A (zh) 2013-07-03
CN103184009B CN103184009B (zh) 2016-12-14

Family

ID=

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104745094A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN104830235A (zh) * 2015-04-29 2015-08-12 清华大学 用于钴阻挡层结构化学机械抛光的抛光液及其应用
CN105802511A (zh) * 2014-12-29 2016-07-27 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用
CN112621557A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 Yag晶片的抛光方法
CN114951840A (zh) * 2022-06-02 2022-08-30 西南交通大学 一种齿轮数控化学机械抛光装置及方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046112A (en) * 1998-12-14 2000-04-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Chemical mechanical polishing slurry
CN1682354A (zh) * 2002-09-25 2005-10-12 清美化学股份有限公司 研磨剂组合物、其制备方法及研磨方法
JP2006210451A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物
CN100341966C (zh) * 2003-09-17 2007-10-10 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 用于半导体晶片的抛光组合物
CN101153205A (zh) * 2006-09-29 2008-04-02 安集微电子（上海）有限公司 用于抛光低介电材料的化学机械抛光液
CN101397480A (zh) * 2007-09-28 2009-04-01 富士胶片株式会社 抛光液和抛光方法
CN101665664A (zh) * 2008-09-05 2010-03-10 安集微电子（上海）有限公司 季铵盐型阳离子表面活性剂和一种化学机械抛光液的应用
US20100167547A1 (en) * 2008-12-25 2010-07-01 Fujifilm Corporation Polishing liquid
CN101821354A (zh) * 2007-10-10 2010-09-01 第一毛织株式会社 用于金属的化学机械抛光的浆料组合物以及使用其的抛光方法
CN102212315A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 福吉米株式会社 研磨用组合物及研磨方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046112A (en) * 1998-12-14 2000-04-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Chemical mechanical polishing slurry
CN1682354A (zh) * 2002-09-25 2005-10-12 清美化学股份有限公司 研磨剂组合物、其制备方法及研磨方法
CN100341966C (zh) * 2003-09-17 2007-10-10 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 用于半导体晶片的抛光组合物
JP2006210451A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用組成物
CN101153205A (zh) * 2006-09-29 2008-04-02 安集微电子（上海）有限公司 用于抛光低介电材料的化学机械抛光液
CN101397480A (zh) * 2007-09-28 2009-04-01 富士胶片株式会社 抛光液和抛光方法
CN101821354A (zh) * 2007-10-10 2010-09-01 第一毛织株式会社 用于金属的化学机械抛光的浆料组合物以及使用其的抛光方法
CN101665664A (zh) * 2008-09-05 2010-03-10 安集微电子（上海）有限公司 季铵盐型阳离子表面活性剂和一种化学机械抛光液的应用
US20100167547A1 (en) * 2008-12-25 2010-07-01 Fujifilm Corporation Polishing liquid
CN102212315A (zh) * 2010-04-08 2011-10-12 福吉米株式会社 研磨用组合物及研磨方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104745094A (zh) * 2013-12-26 2015-07-01 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN104745094B (zh) * 2013-12-26 2018-09-14 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN105802511A (zh) * 2014-12-29 2016-07-27 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其应用
CN104830235A (zh) * 2015-04-29 2015-08-12 清华大学 用于钴阻挡层结构化学机械抛光的抛光液及其应用
CN112621557A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 Yag晶片的抛光方法
CN114951840A (zh) * 2022-06-02 2022-08-30 西南交通大学 一种齿轮数控化学机械抛光装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101490192B (zh) 用于抛光低介电材料的抛光液
KR101232442B1 (ko) 아미노실란으로 처리된 연마제 입자를 이용한 연마 조성물 및 방법
CN104745086A (zh) 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液及其使用方法
CN101153205A (zh) 用于抛光低介电材料的化学机械抛光液
CN106928859A (zh) 一种化学机械抛光液及其应用
CN104745089A (zh) 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液及其使用方法
CN101665664B (zh) 季铵盐型阳离子表面活性剂和一种化学机械抛光液的应用
CN102093817A (zh) 一种用于钽阻挡抛光的化学机械抛光液
CN108250977A (zh) 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液
CN104745088B (zh) 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液及其使用方法
CN106928862A (zh) 一种化学机械抛光液及其在抛光ulk-铜互连制程中阻挡层的应用
JP5516594B2 (ja) Ｃｍｐ研磨液、並びに、これを用いた研磨方法及び半導体基板の製造方法
CN104745084A (zh) 一种用于铝的化学机械抛光液及使用方法
JP2010095650A (ja) 研磨剤組成物及びこの研磨剤組成物を用いた基板の研磨方法
CN103897602A (zh) 一种化学机械抛光液及抛光方法
CN108250973A (zh) 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液
CN102137904B (zh) 一种化学机械抛光液
CN104745090A (zh) 一种化学机械抛光液及其应用
CN102559059A (zh) 一种化学机械抛光液
CN102477259A (zh) 一种化学机械抛光浆料
CN102464947A (zh) 一种化学机械抛光液
CN103184009A (zh) 一种化学机械抛光液
CN104745085B (zh) 一种用于钴阻挡层抛光的化学机械抛光液
CN103184009B (zh) 一种化学机械抛光液
CN108250972B (zh) 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant