CN104449398B - 一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液 - Google Patents

一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液。本发明抛光液包括研磨颗粒、络合剂、氧化剂、表面活性剂、腐蚀抑制剂、抑菌剂和水；络合剂含量为重量百分比0.01～10％；研磨颗粒含量为重量百分比1～40％；所述的氧化剂为过氧化氢，含量为重量百分比0.1～10％；表面活性剂含量为重量百分比0.01～5％；腐蚀抑制剂含量为重量百分比0.1～5％；抑菌剂含量为重量百分比0.001～1％，用水补充含量至100％。此抛光液适用于钴阻挡层的抛光，抛光液呈碱性，解决了钴在含有氧化剂的酸性抛光液中易于溶解的问题，同时提高了钴的抛光速率，降低了表面粗糙度。

Description

一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液
技术领域
本发明涉及化学机械抛光领域。具体来说，涉及一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液。
背景技术
近十年来，集成电路的导线宽度经历了从0.18μm到20nm的发展历程，这标志着集成电路己经进入到纳米级时代。目前，美国Inter公司集成电路制造工艺已达到14nm技术节点，集成度达到DRAM64G或90兆个晶体管/cm2。半导体工业随摩尔定律的飞速发展使其对晶圆表面的CMP工艺提出越来越严格的要求，主要是由于器件加工尺寸的进一步微细化对多层铜布线表面精度要求的进一步提高和新型阻挡层材料的不断引入。特别是进入14nm及以下技术节点后，铜互连层数达10层以上，对保护铜布线的阻挡层也要求不仅有好的阻挡效果，更要求有更小的厚度。钴因其高化学稳定性、高硬度等特点成为新型阻挡层材料具有良好的发展前景。但是，由于与通常用于阻挡层中的钽、氮化钽相比，钴具有更高的硬度与化学惰性，因此针对其阻挡层的化学机械抛光(CMP)也变得非常困难。
专利CN102516875B与CN102304327A均提供了一种基于金属Co的抛光工艺的抛光液，该抛光液均为酸性(pH值范围3-5)，分别包含氧化剂，研磨颗粒，螯合剂，噻唑衍生物抑制剂，以及余量的水。该抛光液使用噻唑衍生物抑制剂有效抑制了铜和钴的静态腐蚀，因而有效降低抛光后缺陷的产生；使用过氧化氢，过硫酸铵，高碘酸钾，高氯酸钾等氧化剂也能有效抑制钴的静态腐蚀，防止了钴在抛光过程中的过腐蚀。但是实验发现，在含有氧化剂的酸性抛光液中，阻挡层材料钴易于溶解，造成沟槽中铜的脱附。所以开发碱性的钴阻挡层抛光液十分必要。
发明内容
本发明的目的是，克服上述现有技术中存在的不足，提供一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液。
本发明一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液，该抛光液包括研磨颗粒、络合剂、氧化剂、表面活性剂、腐蚀抑制剂、抑菌剂和水；
所述的络合剂为乙二胺、二乙二胺、乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺的一种或多种组合物，含量为重量百分比0.01～10％；
所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中的一种或多种组合物，粒径为20～100nm，含量为重量百分比1～40％；
所述的氧化剂为过氧化氢，含量为重量百分比0.1～10％；
所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇醚、乙氧基化脂肪醇、月桂硫酸盐、聚月桂酸乙二醇酯中的一种或多种组合物，含量为重量百分比0.01～5％；
所述的腐蚀抑制剂为1,2,3-苯并三唑、甲基-1,2,3-苯并三唑、3-氨基-1,2,4三氮唑、1-(羟基甲基)苯并三唑、2,3-二氨基吡啶、2-氨基嘧啶和哌嗪六水中的一种或多种组合物，含量为重量百分比0.1～5％；
所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或几种组合物，含量为重量百分比0.001～1％；
所述的水为电阻率为18.2MΩ.cm的超纯水；用水补充含量至100％。
所述的抛光液呈碱性，pH在7.5与10.5之间。
本发明的抛光液可按下述方法制备：将除氧化剂以外的其他组分按比例混合均匀，使用前加氧化剂，混合均匀即可使用。
本发明的有益效果在于：此抛光液适用于钴阻挡层的抛光，抛光液呈碱性(络合剂乙二胺、二乙二胺、乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺的加入可保持抛光液呈碱性)，解决了钴在含有氧化剂的酸性抛光液中易于溶解的问题，同时提高了钴的抛光速率，降低了表面粗糙度。

Claims (3)

1.一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液，其特征在于，其由研磨颗粒、络合剂、氧化剂、表面活性剂、腐蚀抑制剂、抑菌剂和水组成，
所述的络合剂为乙二胺、二乙二胺、乙醇胺、三乙醇胺、羟乙基乙二胺中的一种或多种，络合剂的含量为重量百分比0.01～10％；
所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中的一种或多种组合物；
研磨颗粒的含量为重量百分比1～40％；
所述的氧化剂为过氧化氢；氧化剂的含量为重量百分比0.1～10％；
所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇醚、乙氧基化脂肪醇、月桂硫酸盐、聚月桂酸乙二醇酯中的一种或多种；表面活性剂的含量为重量百分比0.01～5％；
所述的腐蚀抑制剂为1,2,3-苯并三唑、甲基-1,2,3-苯并三唑、3-氨基-1,2,4三氮唑、1-(羟基甲基)苯并三唑、2,3-二氨基吡啶、2-氨基嘧啶和哌嗪六水中的一种或多种；腐蚀抑制剂的含量为重量百分比0.1～5％；
所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或几种；抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％；
用水补足含量至重量百分比100％；
所述的水为电阻率为18.2MΩ.cm的超纯水。
2.如权利要求1所述的一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液，其特征在于，所述的研磨颗粒的粒径为20～100nm。
3.如权利要求1所述的一种适用于钴阻挡层的碱性化学机械抛光液，其特征在于，所述的抛光液pH在7.5与10.5之间。
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