CN104451690A - 一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液。本发明所述抛光液中包含研磨颗粒、络合剂、氧化剂，表面活性剂、抑菌剂和水，抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％；研磨颗粒含量为重量百分比3～15％；络合剂的含量为重量百分比1～5％；表面活性剂的含量为重量百分比0.01～1％；过氧化氢的含量为重量百分比0.5～3％；用水补足含量至重量百分比100％。本发明抛光液适用于下压力不大于5.516kPa时铜的精抛光，不包含腐蚀抑制剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜化学机械抛光液，特别适用于低下压力的铜化学机械精抛光液。
背景技术
集成电路制造过程中，对铜的化学机械抛光(CMP)压力通常在20.685kPa左右，但Low-k(低介电质)材料的引入促使其向10.3425kPa以下发展。铜的互连线采用镶嵌工艺制造，即：先光刻刻蚀沟槽，在沟槽内填充铜阻挡层(钽、氮化钽、钨等)，再填充铜，形成铜导线并覆盖在低k介质层(Low-k介质层)上。然后通过化学机械抛光将Low-k介质层上多余的铜与阻挡层除去，在沟槽里留下铜互连线。铜的化学机械抛光过程一般分为3个步骤，见图1，集成电路制造过程中铜膜CMP过程示意图：首先，快速去除衬底表面上大量的铜并留下一定厚度的铜，一般需除去约7000埃("埃"，10的负10次方米，纳米的十分之一)厚度的铜膜，此步骤称为铜的粗抛光(P1)；其次，用较低去除速率去除剩余的金属铜并停留在阻挡层，一般需除去约500埃厚度的铜膜，此步骤称为铜的精抛光(P2)；最后，用阻挡层抛光液去除阻挡层及部分介电层和金属铜，一般需去除约200埃，此步骤成为阻挡层抛光(P3)，最后可实现加工晶圆表面局部与全局的平坦化。
专利CN103160207A、CN102477259A、CN1629238A、CN102477259A、CN1644640A、CN1787895A、CN1955239A、CN 102121127A、CN 102816531A、CN 102950537A等均提供了一种用于铜的化学机械抛光浆料，在添加腐蚀抑制剂的基础上，有效降低了抛光后的碟形坑。但是，苯并三唑(BTA)等腐蚀抑制剂具有一定毒性，对抛光及后续清洗过程中的人员均有潜在风险。同时，苯并三唑(BTA)等腐蚀抑制剂的加入生成了BTA-Cu致密膜，导致铜抛光速率的降低，而过量的苯并三唑还会增加抛光过程的震动噪音。虽然减小下压力可改善噪音问题，但又会导致去除速率和生产效率的降低。因此，存在能够提高铜精抛光过程中减小碟形坑、降低表面粗糙度，且不会对抛光速率产生不利影响的抛光液的需求。特别的，存在能够在低下压力时提高铜精抛光速率的抛光液的需求，同时减小碟形坑与降低表面粗糙度的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术中存在的不足，提供一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液。此抛光液适用于下压力不大于5.516kPa时铜膜的精抛光，且不含腐蚀抑制剂，可在保持较高的铜的抛光速率的同时，明显改善铜的抛光表面粗糙度，减小碟形坑。
本发明一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，通过以下技术方案实现其目的：
所述抛光液中包含研磨颗粒、络合剂、氧化剂，表面活性剂、抑菌剂和水；
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，抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％；
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,研磨颗粒含量为重量百分比3～15％；
所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、氨基三乙酸、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种，络合剂的含量为重量百分比1～5％；
所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，表面活性剂的含量为重量百分比0.01～1％；
所述氧化剂为过氧化氢，过氧化氢的含量为重量百分比0.5～3％；
所述的水较佳的为电阻率为18.2MΩ.cm的超纯水，用水补足含量至重量百分比100％。
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：此抛光液适用于下压力不大于5.516kPa时铜的精抛光，不包含腐蚀抑制剂。抛光过程中，表面铜与络合剂、氧化剂共同发生反应生成氧化亚铜保护层，硬度适中的氧化亚铜保护层更适用于低下压力时的铜抛光，可在保持较高的铜的抛光速率(约5000埃)的同时，明显改善铜的抛光表面粗糙度(低至1nm)，减小碟形坑(约15nm)。
附图说明
图1集成电路制造过程中铜膜CMP过程示意图。
Claims (3)
1.一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，其特征在于，其由研磨颗粒、络合剂、表面活性剂、氧化剂、抑菌剂和水组成；
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％；
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，研磨颗粒含量为重量百分比3～15％；
所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、氨基三乙酸、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种，络合剂的含量为重量百分比1～5％；
所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，表面活性剂的含量为重量百分比0.01～1％；
所述氧化剂为过氧化氢，过氧化氢的含量为重量百分比0.5～3％；
用水补足含量至重量百分比100％。
2.如权利要求1所述的一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，其特征在于，所述的水为电阻率为18.2MΩ.cm的超纯水。
3.如权利要求1所述的一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，其特征在于，抛光下压力在2.0685kPa与5.516kPa之间。
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| CN201410685583.6A CN104451690A (zh) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | 一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114591686A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-07 | 万华化学集团电子材料有限公司 | 一种铜阻挡层化学机械抛光液及其应用 |
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- 2014-11-25 CN CN201410685583.6A patent/CN104451690A/zh active Pending
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