一种用于抛光钽的化学机械抛光方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种提高钽的抛光速度的化学机械抛光方法。
【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)，同时对蝶形缺陷和侵蚀进行修正， 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] 钽是阻挡层常用的金属。在现有的抛光技术中，US7241725、US7300480用亚胺、肼、 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。CN200510030871. 9用 有机膦酸、聚丙烯酸类、氧化剂提高钽的抛光速度。US20080276543用碳酸胍类化合物提高 钽的抛光速度。TWI227728B中使用环氧乙烷（EO)和环氧丙烷（PO)共聚物，用于阻挡层的 抛光。这些表面活性剂没有大幅提升钽的抛光速度，相反，对钽的抛光速度略有抑制。
[0007] 在抛光液中常用到表面活性剂改善抛光性能。环氧乙烷（EO)和环氧丙烷（PO)共 聚物是常用到的表面活性剂。例如CN200410101122. 6，CN200810131102用环氧乙烷（EO)和 环氧丙烷（PO)嵌段共聚物选择性地在多晶硅的表面上形成钝化层，抑制相对于氧化硅和氮 化硅的多晶硅除去速率。CN200880102726用环氧乙烷-环氧丙烷无规共聚物，修饰晶片表 面，其缺点是抛光速度非常慢。CN200980000271用环氧乙烷（EO)和环氧丙烷（PO)共聚物 用于铜的抛光，提高抛光选择性，其抛光目的是实现非常高的铜的速度（ΜΟΟΟΑ/min)，同时 抑制钽的抛光速度（〈l〇〇A/min)。
[0008] 在以上专利中，钽的抛光速度主要依赖于研磨剂的含量，化学添加剂组分并没有 大幅提升钽的抛光速度。
[0009] 本发明提供一种方法可以大幅提高钽的抛光速度。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种通过添加化学添加剂，而非使用研磨剂，提高钽的抛 光速率的方法。
[0011] 本发明公开了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括：
[0012] 提供硅片，所述硅片包含钽；
[0013] 提供一种碱性化学机械抛光液，含有水、研磨剂、钾盐、环氧乙烯环氧丙烯共聚物、 氧化剂，碱性PH值；
[0014] 提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；
[0015] 在化学机械抛光垫和硅片之间的界面处或界面附近，通过抛光机台将化学机械抛 光液分配到所述化学机械抛光垫上；并且在不低于I. 5psi下压力的作用下在化学机械抛 光垫的抛光表面和硅片之间的界面处建立动态接触；
[0016] 娃片被抛光；且从娃片上除去一部分钽。
[0017] 其中该下压力优选的范围为1. 5~4psi。
[0018] 其中，研磨剂为二氧化硅。
[0019] 其中,研磨剂含量为质量百分比为5~20%。
[0020] 其中，钾盐为无机钾盐，且该无机钾盐不为有机络合剂。本领域技术人员所熟知 的，络合剂为能与金属离子形成络合离子的化合物，柠檬酸钾、草酸钾等即为常见的络合 剂，这些钾盐不是可起到本发明技术效果的钾盐。
[0021] 其中,钾盐的含量为质量百分比为0. 1~1%。
[0022] 其中，钾盐为碳酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸钾、氟化钾、溴化钾、硫酸钾中的一种或 多种。
[0023] 其中，氧化剂为过氧化物。
[0024] 其中，过氧化物为双氧水。
[0025] 其中，氧化剂的含量是质量百分比0. 1~2%
[0026] 其中，碱性化学机械抛光液进一步含有硅烷偶联剂。
[0027] 其中，硅烷偶联剂含量是质量百分比0. 005%~0. 1%。
[0028] 其中，硅烷偶联剂是KH560。
[0029] 其中，抛光液的PH值为9. 5-11. 5。
[0030] 其中，抛光液对钽的去除速率>600A/min。
[0031] 其中，在上述抛光过程中，研磨垫转速70~130转/分钟，抛光机台的研磨头自转 转速70~150转/分钟，化学机械抛光液滴加速度50~200ml/min。
[0032] 上述试剂在浆料中的浓度均为质量百分数。
[0033] 本发明的积极进步效果在于：本发明的抛光液提高了钽的抛光速度。提高了芯片 生产的产量和效率，进一步降低了生产成本。同时，采用的EO-PO共聚物，生物可降解，更加 环保。
【具体实施方式】
[0034] 本发明所用试剂及原料均市售可得。本发明的抛光液由上述成分简单均匀混合即 可制得。
[0035] 下面通过具体实施例对本发明的化学机械抛光液进行详细描述，以使更好的理解 本发明，但下述实施例并不限制本发明范围。实施例中各成分百分比均为质量百分比。
[0036] 制备实施例
[0037] 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。
[0038] 按照表1中各实施例以及对比实施例的成分及其比例配制抛光液，混合均匀，用 水补足质量百分比至100%。用KOH或HN03调节到所需要的pH值。其中抛光条件为：抛光 机台为Logitech (英国）1PM52型，fujibo抛光垫，4cm*4cm正方形多晶娃Wafer,研磨压力 I. 5psi,研磨台（研磨垫）转速70转/分钟，研磨头自转转速150转/分钟，抛光液滴加速 度 100ml/min。
[0039] 表1本发明的化学机械抛光液实施例和对比例配方及抛光效果
[0040]
【主权项】
1. 一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括： 提供硅片，所述硅片包含钽； 提供一种碱性化学机械抛光液，含有水、研磨剂、钾盐、环氧乙烯环氧丙烯共聚物、氧化 剂，碱性PH值； 提供具有抛光表面的化学机械抛光垫； 在所述化学机械抛光垫和硅片之间的界面处或界面附近，通过抛光机台，将所述化学 机械抛光液分配到所述化学机械抛光垫上；并且在不低于I. 5psi的下压力的作用下在化 学机械抛光垫的抛光表面和硅片之间的界面处建立动态接触； 所述娃片被抛光；且从娃片上除去一部分钽。
2. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的研磨剂为二氧化硅。
3. 如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的研磨剂含量为质量百分比为5~ 20%。
4. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的钾盐为无机钾盐，且所述无机钾盐并 非为有机络合剂。
5. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的钾盐的含量为质量百分比为0. 1~ 1%〇
6. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的钾盐为碳酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸 钾、氟化钾、溴化钾、硫酸钾中的一种或多种。
7. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氧化剂为过氧化物。
8. 如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述过氧化物为双氧水。
9. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氧化剂的含量是质量百分比0. 1~2%。
10. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述碱性化学机械抛光液进一步含有硅 烧偶联剂。
11. 如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述硅烷偶联剂含量是质量百分比 0· 005% ~0· 1%。
12. 如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述硅烷偶联剂是KH560。
13. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述抛光液的pH值为9. 5-11. 5。
14. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述抛光液对钽的去除速率>600A/min。
15. 如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述研磨垫转速70~130转/分钟，抛光 机台的研磨头自转转速70~150转/分钟，化学机械抛光液滴加速度50~200ml/min。
【专利摘要】本发明涉及一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供硅片，硅片包含钽；提供一种碱性化学机械抛光液，含有水、研磨剂、钾盐、环氧乙烯环氧丙烯共聚物、氧化剂，碱性pH值；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫和硅片之间的界面处或界面附近，通过抛光机台，将化学机械抛光液分配到化学机械抛光垫上；并且在不低于1.5psi的向下作用力下压力的作用下在化学机械抛光垫的抛光表面和硅片之间的界面处建立动态接触；硅片被抛光；且从硅片上除去一部分钽。
【IPC分类】B24B37-07, C09G1-02
【公开号】CN104647197
【申请号】CN201310597273
【发明人】王晨, 何华锋
【申请人】安集微电子（上海）有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月22日