一種適用於低下壓力的集成電路銅拋光液的製作方法
2023-05-17 18:20:41
一種適用於低下壓力的集成電路銅拋光液的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用於低下壓力的集成電路銅拋光液，屬於微電子輔助材料及超精密加工工藝【技術領域】。本發明的拋光液包含磨粒、氧化劑和去離子水、含複合抑制劑、複合絡合劑和矽溶膠橋聯劑。本發明能夠在低下壓力(1psi以下)條件下實現銅拋光的高去除速率和高表面均勻度。
【專利說明】一種適用於低下壓力的集成電路銅拋光液
【技術領域】
[0001] 本發明屬於微電子輔助材料及超精密加工工藝【技術領域】，特別涉及一種去除速率 高和表面均勻度高的銅拋光液。
【背景技術】
[0002] 化學機械拋光（CMP)是目前公認的實現材料局部和全局平坦化的最有效方法，廣 泛應用於IC製程的表面平坦化處理。銅已經作為IC集成電路的中間層引線，而且銅的CMP 作為微型器件的主要加工工藝，各國均在加緊攻關研宄。影響銅CMP全局平坦化的關鍵因 素是拋光液，它決定整個拋光工藝和拋光結果是否理想。另外，隨著微電子技術的不斷發 展，集成電路向高集成化、特徵尺寸微細化方向發展。為了儘可能降低由於特徵尺寸不斷減 小而產生的嚴重互連延遲，在集成電路製造工藝中，已逐漸傾向於應用更低介電常數的電 介質材料和具有更低電阻率、更優抗電子迀移性能的銅互連線代替鋁互聯線。然而，擁有更 低介電常數的電介質材料，在傳統的化學機械拋光條件下很容易因為應力過大而造成對銅 互連線嚴重損傷，使集成電路失效。因此，開發適用於低下壓力的銅拋光液成為應用低介電 常數電介質材料和銅互連線的集成電路製造工藝中的關鍵技術。一般，減小下壓力會對包 括拋光速率在內的CMP總體性能產生不利影響。例如，採用成熟的商用銅拋光組合物進行 銅拋光，壓力為5. Opsi時拋光速率為333. 3nm/min，而當壓力減小到約0· 5psi時，拋光速率 減小至101. 9nm/min，相差3倍左右。因此，減小壓力拋光會嚴重的影響生產能力。一般而 言，均勻度低於5%將不利於後道工序和操作，隨著拋光壓力降低，拋光後銅表面的均勻性 控制變得更為困難。因此，開發一種去除速率高、表面均勻度好的銅拋光液的任務既緊迫又 很有必要。
【發明內容】
[0003] 本發明針對現在技術存在著的缺陷，提出了一種適用於低下壓力的銅拋光液。本 發明能夠在低下壓力（Ipsi以下）條件下實現銅拋光的高去除速率和高表面均勻度。
[0004] 一種適用於低下壓力的集成電路銅拋光液，該拋光液包含磨粒、氧化劑和去離子 水，其特徵在於，該拋光液還包含磨粒、氧化劑和去離子水、含複合抑制劑、複合絡合劑和矽 溶膠橋聯劑。
[0005] 本發明所述的組分配比為：
[0006]
【權利要求】
1. 一種適用於低下壓力的集成電路銅拋光液，該拋光液包含磨粒、氧化劑和去離子水， 其特徵在於，該拋光液還包含磨粒、氧化劑和去離子水、含複合抑制劑、複合絡合劑和矽溶 膠橋聯劑。
2. 根據權利要求1所述的拋光液，其特徵在於所述組分配比為： 磨粒 0. 5?8wt%; 氧化劑 0. 5?10w1%; 複合抑制劑 0. 05?0. 5wt%; 複合絡合劑 1?5wt%; 矽溶膠橋聯劑 0. 001?0.lwt%; 去離子水 餘量。
3. 根據權利要求1或2所述的拋光液，其特徵在於，所述的低下壓力為lpsi以下。
4. 根據權利要求3所述的拋光液，其特徵在於，所述磨粒為酸性氧化矽磨粒，粒徑在 1?100nm範圍內，pH小於4。
5. 根據權利要求3所述的拋光液，其特徵在於，所述複合抑制劑為唑類化合物與自組 裝緩蝕劑的混合物。
6. 根據權利要求5所述的拋光液，其特徵在於，所述的唑類化合物為含氮唑類化合 物，有一氮唑、二氮唑或三氮唑，一氮唑、1，3-苯駢二氮唑、1，3-二氮唑、1，2-二氮唑、苯駢 三氮唑、咪唑、1-羥基苯並三氮唑、2-巰基苯並咪唑、1，2, 4-三氮唑、5-甲基苯駢三氮唑、 1，2, 3-三氮唑、3-氨基三氮唑-5-羧酸、3-氨基-1，2, 4-三氮唑、5-羧基苯並三氮唑、5-甲 基四氮唑、5-苯基四氮唑、5-氨基四氮唑、1-苯基-5-巰基四氮唑中的一種或幾種； 所述的自組裝緩蝕劑是主鏈為聚醚結構，末端活性官能團為胺基的聚合物，包括雙官 能、三官能，分子量從230到5000,如二官能團的（D-230、D-400、D-2000、D-4000)，三官能 團的（T-403、T-5000)。
7. 根據權利要求3所述的拋光液，其特徵在於，所述複合絡合劑為膦酸類與胺基酸的 混合物。
8. 根據權利要求7所述的拋光液，其特徵在於，所述膦酸是氨基三亞甲基膦酸、羥基亞 乙基二膦酸、2-羥基膦醯基乙酸、二己烯三胺五亞甲基膦酸、2-膦醯基-1，2, 4- 丁烷三羧 酸、2-膦酸丁烷-1，2,4-三羧酸四鈉和二己烯三胺五亞甲基膦酸鈉中的一種或幾種；所述 的胺基酸為甘氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、穀氨酸、組氨酸、精氨酸 中的一種或多種。
9. 根據權利要求3所述的拋光液，其特徵在於，所述矽溶膠橋聯劑為多羥基、或多醚基 的聚合物，選自聚乙烯醇、聚乙烯醇與聚苯乙烯嵌段共聚物、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化 乙烯和環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種。
10. 根據權利要求3所述的拋光液，其特徵在於，所述氧化劑為過氧化氫（HP0)及其衍 生物、過氧化脲（UHP0)、過氧甲酸（FP0A)、過氧乙酸（EP0A)、過碳酸鈉（SPC)、過硫酸（PSA) 及其鹽、高碘酸（PIA)及其鹽、高氯酸（PCA)及其鹽、氯酸（CA)及其鹽、次氯酸（HCA)及其 鹽、鉬酸（MA)及其鹽、硝酸（NA)及其鹽中的一種或多種。
【文檔編號】C09G1/02GK104479560SQ201410849637
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2014年12月30日
【發明者】潘國順, 顧忠華, 龔樺, 鄒春莉, 羅桂海, 王鑫, 陳高攀 申請人:深圳市力合材料有限公司, 清華大學, 深圳清華大學研究院