WO2012009938A1 - 极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法 - Google Patents
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- Example 1 Preparation of 2500 g of multilayer wiring anti-oxidation solution
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Description
极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法 技术领域
本发明属于抛光后晶片表面的防氧化方法， 特别涉及一种极大规模集成 电路多层布线碱性抛光后防氧化方法。
背景技术
集成电路密度的增加和器件特征尺寸的减小使得线间电容与金属连线的 电阻增大， 由此引起的金属互连线的 RC延迟甚至比器件的本征延迟还要大。 由于 Cu 比 A1具有更低的电阻率、优越的抗电迁移特性和低的热敏感性， 而 且可以产生较小的 RC延迟并能提高电路的可靠性，因此已经被用作互连线的 理想材料随器件几何尺寸的缩小， 金属层数的增加， 每一层的平坦化程度成 为影响集成电路刻蚀线宽的重要因素之一， 已成为微电子进一步发展的瓶颈。 CMP工艺是目前最有效、 最成熟的平坦化技术。 但是抛光后表面能量高、 表 面张力大、 易于氧化， 表面铜被氧化导致器件的电学特性、 成品率有很大的 影响； 会间接降低了金属连线的厚度， 增大了内连线阻， 从而降低了器件的 可靠性， 使器件有可能产生断线从而造成电路失效， 产生灾难性的后果。 目 前的防氧化方法是把阻蚀剂和磨料一起加到抛光液中，但是 CMP工序中的抛 光工艺完成后， 铜材料表面原子刚刚断键， 表面能很高， 极易吸附小颗粒而 降低自身表面能。 因此， 抛光液中的磨料颗粒容易吸附在铜表面， 颗粒周围 残留的抛光液表面张力大呈小球状分布在铜表面而继续与铜发生化学反应， 极易造成腐蚀不均匀， 表面一致性较差； 同时为后续的清洗带来了困难。 为 了满足多层布线器件发展的需求， 极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防 氧化技术成为急待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处， 为解决极大规模集成电路多层布 线 CMP后多层布线表面能量高、 表面张力大、 残留抛光液分布不均、 易氧化 等问题， 而公开一种简便易行、 无污染的极大规模集成电路多层布线碱性抛
将 FA/OI表面活性剂 0.5— 1%、 FA/OII型螯合剂 0.05—0.5%、 FA/ΟΠ型 阻蚀剂 1— 10%、 余量去离子水， 搅拌均匀后制备成 pH值为 6.8— 7.5水溶性 表面防氧化液；
(2) 在极大规模集成电路多层布线进行碱性 CMP后用清洗液水抛完后 立即使用步骤 （1 ) 中得到的防氧化液进行水抛防氧化， 在 lOOOPa— 2000Pa 的低压力、 2000 -5000ml I min的大流量条件下进行水抛防氧化，抛光清洗时 间至少 0.5— 1分钟， 以使多层布线表面形成钝化层。 所述步骤 （1 )所述的表面活性剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售的 FA/OI 型表 面 活 性 剂 、 Οπ-7(( 0Η21- 6Η4-Ο- Η2 Η2Ο)7-Η) 、 Οπ-10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、 O-20 (C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、 JFC中的一种。 所述步骤 （1 ) 所述的螯合剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售的 FA/O
所述步骤（1 )所述的阻蚀剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售 FA/O II 型阻蚀 （氧） 剂。 FA/OII型阻蚀剂作用可比单一苯丙三氮唑作用提高 3倍， 为乌洛托品 （六亚甲基四胺） 和苯丙三氮唑 （连三氮杂茚） 的复合物， 其中
所述乌洛托品分子式为 C6H12N4， 结构式为:
所述苯丙三氮唑分子式为 C6H5N3 , 结构式为
本发明的有益效果是 ：
1. CMP后清洗液水抛后选用含表面活性剂、螯合剂、 阻蚀剂等的防氧化 液， 进行大流量水抛来防止多层布线表面氧化， 对设备无腐蚀， 并可将清洗 后微量残留于多层布线表面的抛光液冲走， 可获得洁净、 完美的抛光表面。
2.由于水抛过程多层布线表面能量高， 防氧化剂中的 FA/OII型阻蚀剂易 于在多层布线表面形成单分子钝化层， 防止抛光后新鲜铜氧化， 从而达到洁 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： 实施例 1 : 配制 2500g多层布线防氧化液
在 18ΜΩ超纯去离子水 2236.25g中分别加入 FA/OI表面活性剂 12.5g、 FA/OII型螯合剂 1.25g、 FA/OII型阻蚀 （氧） 剂 250g， 边加入边搅拌均匀， 制备成 2500g pH值为 6.8— 7.5的防氧化液； 利用制备好的防氧化液对碱性化 学机械抛光后的铜材料在 lOOOPa的低压力、 5000ml/min的大流量条件下进行 抛光清洗， 抛光清洗时间 Q .5分钟； 用 OLYMPUS BX60M金相显微镜观察布 线使得铜材料表面光泽， 无氧化层。
加入的表面活性剂或采用 Οπ-7(( 。Η21- 6Η4-0- Η2 Η20)7-Η)、 Οπ-10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、 O-20 (C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、 JFC中的一种。
剂等均为天津晶岭微电子材料有限公司市售产品。
实施例 2: 配制 3000g多层布线防氧化液
在 18ΜΩ超纯去离子水 2925g中分别加入 FA/OI表面活性剂 30g、 FA/OII 型螯合剂 15g、 ？八/0 11型阻蚀剂3(^, 边加入边搅拌均匀， 制备成 3000g pH 值为 6.8— 7.5的防氧化液； 利用制备好的防氧化液对碱性化学机械抛光后的 铜材料在 2000Pa的低压力、 2000ml/min的大流量条件下进行抛光清洗， 抛光 清洗时间 1分钟；用 OLYMPUS BX60M金相显微镜观察布线使得铜材料表面 光泽， 无氧化层。
其它同实施例 1。
实施例 3 : 配制 3500g多层布线防氧化液
在 18ΜΩ超纯去离子水 3265g中分别加入 FA/OI表面活性剂 20g、 FA/OII 型螯合剂 15g、 FA/OII型阻蚀剂 200g， 边加入边搅拌均匀， 制备成 3500g pH 值为 6.8— 7.5 的防氧化液； 利用制备好的防氧化液对碱性化学机械抛光后的 铜材料在 1500Pa的低压力、 4000ml/min的大流量条件下进行抛光清洗， 抛光 清洗时间 1分钟；用 OLYMPUS BX60M金相显微镜观察布线使得铜材料表面 光泽， 无氧化层。
其它同实施例 1。
上述参照实施例对极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法进 行的详细描述， 是说明性的而不是限定性的， 可按照所限定范围列举出若干 个实施例， 因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改， 应属本发明的保 护范围之内。
Claims
1. 一种极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法， 其特征在于： 实施 步骤如下， 按重量％计：
( 1 ) 制备防氧化液
将表面活性剂 0.5— 1%、 螯合剂 0.05—0.5%、 阻蚀剂 1一 10%、 余量去离子水， 搅拌均匀后制备成 pH值为 6.8— 7.5水溶性表面防氧化液；
(2) 在极大规模集成电路多层布线进行碱性 CMP后用清洗液水抛完后立即使 用步骤 （1 ) 中制备的防氧化液进行水抛防氧化， 在 lOOOPa— 2000Pa的低压力、 2000 -5000ml / min的大流量条件下进行水抛防氧化， 抛光清洗时间 0.5— 1分 钟， 以使多层布线表面形成钝化层。
2. 按照权利 1 所述的极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法， 其特 征在于： 所述步骤 （1 ) 所述的表面活性剂为 FA/OI 型表面活性剂、 0 -7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、 0,-10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、 O-20 (C12— 18H25— 37-C6H4-0-CH2CH20)7。-H)、 JFC的一种。
3. 按照权利 1 所述的极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法， 其特 征在于： 所述步骤（1 )所述的螯合剂为市售 FA/OII型螯合剂： 乙二胺四乙酸四
(四羟乙基乙二胺）。
4. 按照权利 1 所述的极大规模集成电路多层布线碱性抛光后防氧化方法， 其特 征在于： 所述步骤 （1 ) 所述的阻蚀剂为市售 FA/OII阻蚀剂。
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