CN109971355A - 一种化学机械抛光液 - Google Patents
一种化学机械抛光液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109971355A CN109971355A CN201711439533.XA CN201711439533A CN109971355A CN 109971355 A CN109971355 A CN 109971355A CN 201711439533 A CN201711439533 A CN 201711439533A CN 109971355 A CN109971355 A CN 109971355A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chemical mechanical
- mechanical polishing
- polishing liquid
- acid
- polishing
- 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.)
- Pending
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 150000003851 azoles Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Natural products CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 3
- GGZHVNZHFYCSEV-UHFFFAOYSA-N 1-Phenyl-5-mercaptotetrazole Chemical compound SC1=NN=NN1C1=CC=CC=C1 GGZHVNZHFYCSEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ULRPISSMEBPJLN-UHFFFAOYSA-N 2h-tetrazol-5-amine Chemical compound NC1=NN=NN1 ULRPISSMEBPJLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940120146 EDTMP Drugs 0.000 claims description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims description 2
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 claims description 2
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000417 fungicide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000007524 organic acids Chemical group 0.000 claims description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 2
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- SZHQPBJEOCHCKM-UHFFFAOYSA-N 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid Chemical class OC(=O)CCC(P(O)(O)=O)(C(O)=O)CC(O)=O SZHQPBJEOCHCKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims 1
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N Indole Chemical class C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000000218 acetic acid group Chemical group C(C)(=O)* 0.000 claims 1
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium peroxydisulfate Substances [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VAZSKTXWXKYQJF-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)OOS([O-])=O VAZSKTXWXKYQJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims 1
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 32
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 28
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 9
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002736 nonionic surfactant Chemical class 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BHNHHSOHWZKFOX-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1H-indole Chemical class C1=CC=C2NC(C)=CC2=C1 BHNHHSOHWZKFOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000047703 Nonion Species 0.000 description 1
- 229910003978 SiClx Inorganic materials 0.000 description 1
- YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical compound CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N Thiazole Chemical compound C1=CSC=N1 FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- -1 phospho Chemical class 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N thiophenol Chemical compound SC1=CC=CC=C1 RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液及其使用方法,该抛光液包含研磨颗粒、唑类化合物、络合剂、聚乙烯吡咯烷酮和氧化剂。本发明的化学机械抛光液可以满足阻挡层抛光过程中对各种材料的抛光速率和选择比要求,对半导体器件表面的缺陷有很强的矫正能力,快速实现平坦化,提高工作效率,降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光液领域,尤其涉及一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液。
背景技术
目前,在集成电路制造中,随着互连技术的标准的不断提高、互连层数不断增加、工艺特征尺寸不断缩小,对硅片表面平整度的要求也越来越高。如果不能实现平坦化,在半导体晶圆上创建复杂和密集的结构就会是非常有限的。化学机械抛光方法(CMP)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(32nm、28nm)方向发展,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,就必须采用低介电材料来降低相邻金属线之间的寄生电容,目前较多采用低介电材料为BD(Black Diamond),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,还要具有较低的碟型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和封盖层二氧化硅(TEOS)并能很好的停止在低介电材料表面,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,因为要控制低介电材料的残留厚度,化学机械抛光液就要有很强的二氧化硅(TEOS)与低介电材料层的去除速率选择比的调控能力,还要有很高的稳定性和易清洗等特征。
目前市场上已存在许多应用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液,如,CN1400266公开一种碱性阻挡层抛光液,该抛光液包含二氧化硅磨料,胺类化合物和非离子表面活性剂,其在抛光后,会对铜金属层产生腐蚀;CN101372089A公开一种碱性阻挡层抛光液,其含有二氧化硅磨料,腐蚀抑制剂,氧化剂,非离子氟表面活性剂,芳族磺酸氧化剂化合物,其对阻挡层抛光速率较低,抛光效率低;CN101012356A公开一种酸性阻挡层抛光液,其包含氧化剂,部分被铝覆盖的二氧化硅颗粒,抑制剂和络合剂,其对铜金属层存在严重的腐蚀;另外,CN104830235A公开了一种用于钴阻挡层结构的化学机械抛光液,其含有研磨颗粒,氧化剂,金属络合剂,金属缓蚀剂,表面活性剂和水,通过加入非离子表面活性剂去降低钴的去除速率,进一步减少钴的腐蚀,但此发明未提及抛光液对二氧化硅和低介电材料的去除效果。
为此,针对现有技术中存在的问题,寻求一种能够适合于低介电材料‐铜互连制程中的阻挡层抛光,并可在较温和的条件下实现高的阻挡层去除速率和低介电材料界面的工艺停止特性,同时能很好的控制碟型凹陷(Dishing)、介质层侵蚀(Erosion)、金属腐蚀和表面污染物的化学机械抛光液是本行业亟待解决解决的问题。
发明内容
为解决上述缺陷,本发明提供了一种化学机械抛光液适合于低介电材料‐铜互连制程中的阻挡层抛光,并可在较温和的条件下实现高的阻挡层去除速率和低介电材料界面的工艺停止特性,同时能很好的控制碟型凹陷(Dishing)、介质层侵蚀(Erosion)、金属腐蚀和表面污染物。
本发明提供了一种应用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液,该抛光液包含研磨颗粒、唑类化合物、络合剂、聚乙烯吡咯烷酮和氧化剂。
其中研磨颗粒为二氧化硅颗粒;研磨颗粒的质量百分比浓度较佳的为1‐20%,更佳的为2‐10%;所述的研磨颗粒的粒径较佳的为20‐150nm,更佳的为30‐120nm。
其中唑类化合物,较佳的选自下列中的一种或多种:苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、5‐苯基四氮唑、5‐氨基‐四氮唑、巯基苯基四氮唑、苯并咪唑,萘并三唑和/或2‐巯基‐苯并噻唑。所述的唑类化合物的质量百分比浓度较佳的为0.001‐1%,更佳的为0.01‐0.5%。
其中络合剂为有机酸、有机膦酸、氨基酸和/或有机胺,较佳的选自下列中的一种或多种:乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、2‐膦酸丁烷‐1,2,4‐三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、,乙二胺四甲叉膦酸,甘氨酸和/或乙二胺,所述的络合剂的质量百分比的浓度较佳的为0.001‐2%,更佳的为0.01‐1%。
其中聚乙烯吡咯烷酮的分子量较佳的为1000‐1000000,更佳的为1000‐500000。聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度较佳的为:0.001‐2.0%,更佳的为0.01‐1.0%。
其中氧化剂选自下列中的一种或多种:过氧化氢、过氧乙酸,过硫酸钾和/或过硫酸铵。较佳为过氧化氢,所述的氧化剂的质量百分比浓度较佳的为0.01‐5%,更佳的为0.1‐2%。
其中所述的化学机械抛光液的pH值为8.0‐12.0,更佳的为9.0‐11.0。
本发明的化学机械抛光液还可以包含pH调节剂和杀菌剂等其他本领域添加剂。
本发明的化学机械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,用pH调节剂(如KOH或HNO3)调节到所需要的pH值,使用前加氧化剂,混合均匀即可。
与现有技术相比较,本发明的技术优势在于:其在较温和的条件下具有高的阻挡层材料、介电层材料的去除速率和可调的低介电材料、铜的去除速率;其能在抛光过程中很好的控制碟型形凹陷(Dishing)、介质层侵蚀(Erosion)、金属腐蚀的产生,以及减少表面污染物。
附图说明
图1为采用对比抛光液1抛光后铜(Cu)表面的显微镜照片图;
图2为采用抛光液1抛光后铜(Cu)表面的显微镜照片图。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐述本发明的优点,但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。
本发明的化学机械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,用pH调节剂(如KOH或HNO3)调节到所需要的pH值,使用前加氧化剂,混合均匀即可。
本发明所用试剂及原料均市售可得。
表1为对比抛光液1‐2和本发明的1‐13中的各组分含量。按表1中的配方制备抛光液时,首先将除氧化剂以外的其他组分混合均匀,再用KOH或HNO3将抛光液调节到所需要的pH值。最后,在使用抛光液前进一步加入氧化剂,混合均匀即可。水为余量。本发明所用试剂及原料均市售可得。
表1为对比抛光液1‐2和1‐13中的各组分含量
实施例一
按照下述条件,采用表1中的对比抛光液1‐2和本发明的1‐13对铜(Cu)、钽(Ta)、二氧化硅(TEOS)和低介电材料(BD)进行抛光,比较不同抛光液对铜(Cu)、钽(Ta)、二氧化硅(TEOS)和低介电材料(BD)的去除速率的影响。
具体抛光条件为:抛光机台为12”Reflexion LK机台,抛光垫为Fujibo pad,下压力为1.5psi,转速为抛光盘/抛光头=113/107rpm,抛光液流速为300ml/min,抛光时间为1min。
表2对比抛光液1‐2和本发明抛光液1‐9对铜(Cu)、钽(Ta)、二氧化硅(TEOS)和低介电材料(BD)的去除速率
由表2可见,与对比抛光液1与2相比,本发明抛光液1‐13通过添加不同分子量和不同含量的非离子表面活性剂后,可以获得较高的阻挡层Ta和二氧化硅(TEOS)的去除速率,缩短抛光时间,提高产能,同时能够有效抑制低介电材料BD的去除速率,控制BD的去除速率低于TEOS的去除速率,从而有利于控制图形芯片的抛光过程和抛光后的BD剩余厚度,并保证芯片的表面均一性。
实施例二
采用对比抛光液2和本发明的抛光液1‐3按照下述条件对带有图案的铜晶片进行抛光。
该图形芯片为市售的12英寸Sematech754图形芯片,膜层材料从上至下为铜/钽/氮化钽/TEOS/BD,抛光过程分三步,第一步用市售的铜抛光液去除大部分的铜,第二步用市售的铜抛光液去除残留的铜,第三步用本发明的阻挡层抛光液将阻挡层(钽/氮化钽)、二氧化硅TEOS、和部分BD去除并停在BD层上。
阻挡层抛光液抛光条件:抛光机台为12”Reflexion LK机台,抛光垫为Fujibopad,下压力为1.5psi,转速为抛光盘/抛光头=113/107rpm,抛光液流速为300ml/min,抛光时间为70s。
表3对比抛光液2和本发明抛光液1‐3对带有图案的铜晶片抛光后的矫正能力对比
其中,上文中所述碟形凹陷,是指阻挡层抛光前在金属垫上的碟形凹陷,侵蚀是指阻挡层在线宽为0.18微米,密度为50%的密线区域(50%铜/50%介电层)上的介质层侵蚀,是指抛光后的矫正能力值。
由表3可以看出,与对比抛光液2相比,本发明的抛光液1‐3由于抑制了BD的去除速率,抛光后的碟形凹陷和侵蚀值明显低于抛光前。因此,本发明的抛光液能够较好的修正前程(铜抛光后)在晶圆上产生的碟形凹陷和侵蚀,以使抛光后的铜晶片获得较好的晶圆形貌。
实施例三
本实施例中采用对比抛光液1和本发明的抛光液1按照下述条件对铜(Cu)进行抛光。
图1和图2分别为采用对比抛光液1和本发明的抛光液1抛光后,铜(Cu)表面的显微镜照片图。参阅图2可以看出,本发明的抛光液能够有效抑制金属腐蚀,经过本发明的抛光液抛光后,铜(Cu)表面未发现金属腐蚀现象,且无污染颗粒残留。相反的,参阅图1可知,使用对比抛光液1抛光后,铜(Cu)表面存在金属腐蚀现象,并且存在污染颗粒残留物,抛光后的晶圆形貌不佳。
应当理解的是,本发明所述wt%均指的是质量百分含量。
应当注意的是,本发明的实施例有较佳的实施性,且并非对本发明作任何形式的限制,任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例,但凡未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (25)
1.一种化学机械抛光液,其特征在于,所述化学机械抛光液包括研磨颗粒、唑类化合物、络合剂、聚乙烯吡咯烷酮和氧化剂。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述研磨颗粒为二氧化硅颗粒。
3.如权利要求2所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述研磨颗粒的质量百分比浓度为1‐20%。
4.如权利要求3所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述研磨颗粒的质量百分比浓度为2‐10%。
5.如权利要求2所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述研磨颗粒的粒径为20‐150nm。
6.如权利要求5所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述研磨颗粒的粒径为30‐120nm。
7.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述唑类化合物选自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、5‐苯基四氮唑、5‐氨基四氮唑、巯基苯基四氮唑、苯并咪唑,萘并三唑和/或2‐巯基苯并噻唑中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述唑类化合物的质量百分比浓度为0.001‐1%。
9.如权利要求8所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述唑类化合物的质量百分比浓度为0.01‐0.5%。
10.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述络合剂为有机酸、有机膦酸、氨基酸和/或有机胺。
11.如权利要求10所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述络合剂选自乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、2‐膦酸丁烷‐1,2,4‐三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、,乙二胺四甲叉膦酸,甘氨酸和/或乙二胺中的一种或多种。
12.如权利要求10所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述络合剂的质量百分比的浓度为0.001‐2%。
13.如权利要求12所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述络合剂的质量百分比的浓度为0.01‐1%。
14.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1000‐1000000。
15.如权利要求14所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1000‐500000。
16.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为0.001‐2.0%。
17.如权利要求16所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为0.01‐1.0%。
18.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述氧化剂选自过氧化氢、过氧乙酸,过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。
19.如权利要求18所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述氧化剂为过氧化氢。
20.如权利要求18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0.01‐5%。
21.如权利要求20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0.1‐2%。
22.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述化学机械抛光液的pH值为8.0‐12.0。
23.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述化学机械抛光液的pH值为9.0‐11.0。
24.如权利要求1所述的化学机械抛光液,其特征在于,所述化学机械抛光液进一步包含pH调节剂和/或杀菌剂。
25.一种如权利要求1‐24任一项所述的化学机械抛光液在阻挡层平坦化中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711439533.XA CN109971355A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种化学机械抛光液 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711439533.XA CN109971355A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种化学机械抛光液 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109971355A true CN109971355A (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=67071420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711439533.XA Pending CN109971355A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种化学机械抛光液 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109971355A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113122142A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 安集微电子科技(上海)股份有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
-
2017
- 2017-12-27 CN CN201711439533.XA patent/CN109971355A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113122142A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 安集微电子科技(上海)股份有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
CN113122142B (zh) * | 2019-12-31 | 2024-04-12 | 安集微电子科技(上海)股份有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9305806B2 (en) | Chemical mechanical polishing slurry compositions and method using the same for copper and through-silicon via applications | |
KR101805678B1 (ko) | 코발트함유 기판의 화학적 기계적 연마(cmp) | |
KR101020613B1 (ko) | 탄탈 배리어 제거 용액 | |
TWI669359B (zh) | 低淺盤效應銅化學機械平坦化 | |
KR101031446B1 (ko) | 칼코게나이드 물질의 화학 기계적 평탄화를 위한 방법 | |
CN101767295B (zh) | 化学机械抛光组合物及其相关方法 | |
CN108250977B (zh) | 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液 | |
US20160035582A1 (en) | Chemical-mechanical planarization of substrates containing copper, ruthenium, and tantalum layers | |
JP2009004748A (ja) | アルカリ性バリヤ研磨スラリー | |
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 | |
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 | |
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 | |
TWI812595B (zh) | 用於阻擋層平坦化之化學機械研磨液 | |
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 | |
CN109971354A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
CN109971355A (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 | |
CN108250972B (zh) | 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液 | |
TW202134392A (zh) | 化學機械拋光液 | |
CN111378382B (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
CN111378367A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
CN103965788A (zh) | 一种碱性抛光液及抛光方法 | |
KR20190098225A (ko) | 폴리싱 조성물 | |
CN106928858A (zh) | 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液 | |
CN103773244A (zh) | 一种碱性化学机械抛光液 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190705 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |