一种碱性化学机械抛光液的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于阻挡层抛光的碱性抛光液，含有研磨颗粒，唑类化合物，C1~C4季铵碱，氧化剂，水和调节硅片表面平整度的表面活性剂。该抛光液可以有效控制铜线细线区的侵蚀（erosion），快速实现全局平坦化。
【专利说明】一种碱性化学机械抛光液
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碱性化学机械抛光液，更具体地说，涉及一种用于阻挡层的碱性化学机械抛光液。
【背景技术】
[0002]化学机械抛光(CMP)，是实现芯片表面平坦化的最有效方法。
[0003]阻挡层通常介于二氧化硅和铜线之间，起到阻挡铜离子向介电层扩散的作用。抛光时，首先阻挡层之上的铜被去除。由于此时铜的抛光速度很快，会形成各种缺陷(例如:蝶形缺陷dishing,和侵蚀erosion)。在抛光铜时,通常要求铜CMP先停止在阻挡层上,然后换另外一种专用的阻挡层抛光液，去除阻挡层(例如钽)，同时对蝶形缺陷dishing和侵蚀erosion进行修正，实现全局平坦化。
[0004]商业化的阻挡层抛光液有酸性和碱性两种，各有优缺点。例如酸性阻挡层抛光液对铜的抛光速度容易通过双氧水调节，且双氧水稳定，但是对二氧化硅和TiN的抛光速度较慢；
[0005]碱性阻挡层抛光液对铜的抛光速度不容易通过双氧水调节，且双氧水不稳定，但是对二氧化硅和TiN的抛光速度较快。
[0006]随着技术的不断发展，Low-K材料被引入半导体制程，这样，阻挡层的抛光液、在继铜、钽、二氧化硅之后，对Lo w-K材料的抛光速度也提出了更高的要求。
[0007]在现有的阻挡层抛光技术中，US7241725、US7300480用亚胺、肼、
[0008]胍提升阻挡层的抛光速度。US7491252B2用盐酸胍提升阻挡层的抛光速度。US7790618B2用到亚胺衍生物和聚乙二醇硫酸盐表面活性剂，用于阻挡层的抛光。以上专利提高了阻挡层的抛光速度，但是不能很好地保护细线区的侵蚀(erosion)。
[0009]CN101665664A用季铵盐阳离子表面活性剂可抑制低介电材料(例如BD)的抛光速度。所述的阳离子季铵盐含有CS以上的长链，但是CS以上长链的大多数季铵盐型阳离子表面活性剂会显著抑制二氧化硅(OXIDE)的抛光速度，会阻止抛光。
[0010]EP2119353A1 使用 poly (methyl vinyl ether)用于含 Low-K 材料的阻挡层的抛光。US2008/0276543A1用甲脒、胍类以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的混合物用于阻挡层的抛光。这些配方在铜线细线区，尤其是在碱性抛光条件下，容易形成很深的侵蚀(Erosion)，硅片(wafer)表面平坦度的问题需要通过其他方法解决。
[0011]EP0373501B1公开了一种精抛液，用有机聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)调节抛光液的流体力学特性，改善硅片表面的平坦度，减少缺陷。但是这种精抛液，不能用于含有金属材料(铜、钽)的抛光。
[0012]在以上现有技术中，并没有一种抛光液可以在调节二氧化硅、1w-K材料、阻挡层、铜等多种材料抛光速度的同时，做到很好地保护、调节细线区的侵蚀(erosion)，同时硅片具有较高的全局平整度。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是提供一种碱性化学机械抛光液。在调节阻挡层、介电层、铜等多种材料抛光速度的同时，做到很好地保护细线区的侵蚀(erosion)，同时硅片具有较高的全局平整度。
[0014]本发解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种碱性化学机械抛光液，包含研磨颗粒，唑类化合物，络合剂，选自CfC4季铵碱中的一种或者多种，氧化剂，调节硅片表面平整度的表面活性剂和水。
[0015]在本发明中，所述的研磨颗粒为气相SiO2和/或溶胶SiO2，优选溶胶Si02。
[0016]在本发明中，所述的研磨颗粒浓度为质量百分比含量为5~25wt%。
[0017]在本发明中，所述的唑类化合物选自三氮唑及其衍生物，优选BTA和/或TTA及其衍生物，其中，优选TTA及其衍生物。
[0018]在本发明中，所述的唑类化合物的质量百分比含量为0.02、.2wt%。
[0019]在本发明中，所述的络合剂为氨基酸、柠檬酸和/或有机膦酸。其中，所述的有机膦酸优选为羟基亚乙基二膦酸(HEDP)和/或2-磷酸丁烷-1，2，4-三羟酸(JH-906)，更优选为为羟基亚乙基二膦酸(HEDP )。
[0020]在本发明中，所述的有机酸质量百分比含量为0.05^0.4wt%。 [0021]在本发明中，所述的CfC4季铵碱选自TMAH、TBAH、丁基三甲基氢氧化铵和三丁基甲基氢氧化铵中的一种或多种，优选TBAH。
[0022]在本发明中，所述的Cf C4季铵碱的质量百分比含量为0.05^1wt%o
[0023]在本发明中，所述的氧化剂为过氧化氢及其衍生物，优选过氧化氢。
[0024]在本发明中，所述的氧化剂的质量百分比含量为0.f lwt%。
[0025]在本发明中，所述的调节硅片表面平整度的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0026]在本发明中，所述的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量百分比含量为0.0riwt%o
[0027]在本发明中，所述的抛光液pH值为扩12。
[0028]在本发明中，所述抛光液还包含pH值调节剂，其中，pH值调节剂为碱或酸，其中，所述的碱为Κ0Η,所述的酸为ΗΝ03。
[0029]如上所述的抛光液可应用在抛光阻挡层。
[0030]聚乙烯吡咯烷酮可应用在调节硅片表面的平整度。
[0031]01~04季铵碱可应用在有效控制铜线细线区的侵蚀。
[0032]本发明所用试剂、原料以及产品均市售可得。
[0033]本发明的积极进步效果在于:
[0034]I)通过调节多种材料的抛光速度，显著提高硅片表面的平整度。
[0035]2)有效控制铜线细线区的侵蚀(erosion)，同时配方中含有Cf C4季铵碱，不同于含C8以上的季铵盐表面活性剂，不会形成泡沫，还可以作为有机碱，调节PH值，优于Κ0Η，不引入金属离子。
【具体实施方式】
[0036]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。[0037]按照表1中各实施例的成分及其比例配制抛光液，混合均匀。
[0038]表1本发明实施例1-9以及对比例1-2的配方
[0039]
【权利要求】
1.一种碱性化学机械抛光液，含有:研磨颗粒，唑类化合物，络合剂，选自Cf C4季铵碱中的一种或者多种，氧化剂，调节硅片表面平整度的表面活性剂和水。
2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的研磨颗粒为气相SiO2和/或溶胶 SiO2。
3.根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于，所述的研磨颗粒为溶胶Si02。
4.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的研磨颗粒浓度为质量百分比含量为5~25wt%。
5.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的唑类化合物选自三氮唑及其衍生物。
6.根据权利要求5所述的抛光液，其特征在于，所述的三氮唑及其衍生物为BTA和/或TTA及其衍生物。
7.根据权利要求6所述的抛光液，其特征在于，所述的三氮唑为TTA及其衍生物。
8.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的唑类化合物的质量百分比含量为 0.02~0.2wt%0
9.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的络合剂为氨基酸、柠檬酸和/或有机膦酸。
10.根据权利要求9所 述的抛光液，其特征在于，所述的有机膦酸为羟基亚乙基二膦酸(HEDP)和 / 或 2-磷酸丁烷-1，2，4-三羟酸(JH-906)。
11.根据权利要求10所述的抛光液，其特征在于，所述的有机膦酸为羟基亚乙基二膦酸(HEDP)。
12.根据权利要求9所述的有机酸质量百分比含量为0.05、.4wt%。.
13.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的CrC4季铵碱选自TMAH、TBAH、丁基三甲基氢氧化铵和三丁基甲基氢氧化铵中的一种或多种。
14.根据权利要求13所述的抛光液，其特征在于，所述的CfC4季铵碱为TBAH。
15.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的CfC4季铵碱的质量百分比含量为0.05~lwt%。
16.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的氧化剂为过氧化氢及其衍生物。
17.根据权利要求16所述的抛光液，其特征在于，所述的氧化剂为过氧化氢。
18.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的氧化剂的质量百分比含量为.0.1~lwt%。
19.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的调节硅片表面平整度的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
20.根据权利要求1所述的抛光液，所述的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量百分比含量为.0.0riwt%o
21.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述的抛光液PH值为扩12。
22.根据权利要求21所述的抛光液，其特征在于，所述抛光液还包含pH值调节剂，其中，pH值调节剂为碱或酸。
23.根据权利要求22所述的抛光液，其特征在于，所述的碱为Κ0Η。
24.根据权利要求22所述的抛光液，其特征在于，所述的酸为ΗΝ03。
25.如权利要求1-24任一项所述的抛光液在抛光阻挡层中的应用。
26.聚乙烯吡咯烷 酮在调节硅片表面平整度中的应用。
27.C1-C4季铵碱在有效控制铜线细线区的侵蚀中的应用。
【文档编号】H01L21/321GK103773244SQ201210396145
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】王晨, 何华锋 申请人:安集微电子（上海）有限公司