专利名称：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Al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 均勻，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光后防氧化方法。本发明的抛光后水溶液成分及水抛步骤如下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(重量％ )(1)制备防氧化液将FA/ΟΙ表面活性剂0. 5-1%, FA/0II型螯合剂0. 05-0. 5%, FA/0II型阻蚀剂 1-10%、余量去离子水，搅拌均勻后制备成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1000Pa-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/ΟΙ型 表面活性剂、0 _7 ((CltlHfC6H4-O-CH2CH2O) 7Η)、0 -10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O) 10-Η)、0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0-CH2CH20) 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/0II型螯 合剂乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)。其结构式为 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/0 II型阻蚀 (氧)剂。FA/0II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/0II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。
具体实施例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/ΟΙ表面活性剂12. 5g、FA/ΟΙI 型螯合剂1. 25g、FA/ΟΙI型阻蚀(氧)剂250g，边加入边搅拌均勻，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IOOOPa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0. 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0 _7 ((CltlH2^C6H4-O-CH2CH2O) 7_Η)、0广10 ((C1QH2「C6H4-0-CH2CH2O) 10-H)、0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0-CH2CH20) 70-H)、JFC 中的一种。以上所述的FA/ΟΙ表面活性剂、FA/0II型螯合剂、FA/0II型阻蚀(氧)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Ι8ΜΩ超纯去离子水2925g中分别加入FA/ΟΙ表面活性剂30g、FA/011型螯合 剂15g、FA/0 II型阻蚀剂30g，边加入边搅拌均勻，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/ΟΙ表面活性剂20g、FA/011型螯合 剂15g、FA/0II型阻蚀剂200g，边加入边搅拌均勻，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。
权利要求
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 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1000Pa 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⑴所述的表面活性剂为FA/ΟΙ型表面活性剂、0π-7 ((CltlH2rC6H4-O-CH2CH2O)7 -H)、0 -10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O) 10-Η) ,0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0_CH2CH20) 70-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/0II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/0II阻蚀剂。
全文摘要
本发明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，实施步骤如下(重量％)(1)制备防氧化液将FA/OI表面活性剂0.5-1％、FA/OII型螯合剂0.05-0.5％、FA/OII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后用清洗液水抛后立即使用步骤(1)中制备的防氧化液进行水抛防氧化，在1000Pa-2000Pa的低压力、2000-5000ml/min的大流量条件下进行水抛防氧化，抛光清洗时间至少0.5-1分钟，以使多层布线表面形成钝化层。在抛光后用清洗液水抛后立即使用防氧化剂对多层布线进行大流量水抛进行防氧化处理，能有效防止抛光后新鲜铜氧化，从而达到洁净、完美的抛光表面。
文档编号H01L21/768GK101901782SQ20101023167
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者刘效岩, 刘玉岭, 田军 申请人:河北工业大学