一種含氮化合物在提高鉭拋光速率中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種含氮化合物在提高鉭拋光速率中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] Cu互連線路CMP是現(xiàn)今全局平坦化中唯一廣泛應(yīng)用的技術(shù)。在大馬士革銅制程中 會(huì)采用多種材料，例如絕緣層材料TE0S、金屬銅Cu、阻擋層材料Ta或TaN以及一些封蓋層 材料（cappinglayer)。在90nm以下的制程中，會(huì)使用低介電材料（BlackDiamond)。這 些材料具有不同的化學(xué)組成和機(jī)械強(qiáng)度，拋光液對(duì)它們的拋光去除速率是不同的。在CMP 過(guò)程中，需要在阻擋層拋光階段有一定時(shí)間的過(guò)拋，以完全除去阻擋層、金屬殘留和有機(jī)物 殘留，以保證拋光后的表面形貌。這個(gè)步驟的拋光要求拋光液具有較高的絕緣層材料的去 除速率?，F(xiàn)有技術(shù)的方法主要依靠增大磨料顆粒的含量來(lái)提高絕緣層的去除速率。但含量 過(guò)高的磨料顆粒會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響，比如表面污染物增多、顆粒殘留以及表面劃傷等。
[0003] 采用化學(xué)方法提高絕緣層材料的去除速率可以使得拋光液中的固含量保持較低 的水平，這樣既可保證絕緣層的去除又能獲得比較好的表面形貌。但目前，采用化學(xué)方法提 高絕緣層材料的去除速率一直是CMP拋光漿料開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)，相關(guān)文獻(xiàn)并不多見(jiàn)。專利文獻(xiàn) US7, 018, 560 (20050031789,公開(kāi)日2005. 2. 10)公開(kāi)了 一種用于拋光半導(dǎo)體層的組合物， 其中揭示了采用氟化季銨鹽來(lái)提高絕緣層TE0S膜的去除速率，但其提高的幅度有限，并且 氟化物是屬于非環(huán)?；瘜W(xué)品，不符合當(dāng)今綠色化學(xué)品的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的方法因增大磨料含量而造成 的表面劃傷，顆粒殘留的缺陷，而提供一種可滿足阻擋層拋光過(guò)程中調(diào)整絕緣層與金屬的 拋光選擇比的要求，并且保證優(yōu)良表面形貌的化學(xué)機(jī)械拋光液。
[0005] 本發(fā)明的一方面在于提供一種含氮化合物在提高鉭拋光速率中的應(yīng)用，該含氮化 合物添加入化學(xué)機(jī)械拋光液中，且該含氮化合物具體為以下化合物中的一種或多種：含有 1~4個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物，以及胺類(lèi)化合物。
[0006] 其中，優(yōu)選地，前述含有1~4個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物選自吡啶、嘧啶、 哌啶、哌嗪、噻唑、三唑、四唑，以及上述化合物的衍生物中的一種或多種。
[0007] 其中，優(yōu)選地，前述衍生物為帶巰基和/或羧基和/或氨基的衍生物。
[0008] 其中，優(yōu)選地，前述含有1~4個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物選自5-羧 基-3-氨基-1，2, 4三氮唑、2-氨基嘧啶、3-氨基-1，2, 4三氮唑、5-巰基-3-氨基-1，2, 4三 唑、二巰基苯丙噻唑、哌嗪六水、甲基苯丙三氮唑、2, 3-二氨基吡啶和1-苯基-5-巰基-四 氮唑中的一種或多種。
[0009] 其中，優(yōu)選地，前述胺類(lèi)化合物選自二胺、二乙烯三胺和多烯多胺中的一種或多 種。
[0010] 其中，優(yōu)選地，前述含氮有機(jī)物的含量為質(zhì)量百分比0. 01~1%。
[0011] 其中，優(yōu)選地，前述含氮有機(jī)物的含量為質(zhì)量百分比0. 1~0.5%。
[0012] 其中，其中，優(yōu)選地，前述化學(xué)機(jī)械拋光液含有磨料、氧化劑和水，且所述磨料的含 量為小于或等于質(zhì)量百分比15%。其中，優(yōu)選地，前述磨料為Si02和/或A1203。且磨料 的含量為質(zhì)量百分比2~10%。
[0013] 其中，優(yōu)選地，前述氧化劑為過(guò)氧化物和/或過(guò)硫化物。
[0014] 其中，優(yōu)選地，前述氧化劑的含量為質(zhì)量百分比0. 1~10%。
[0015] 其中，優(yōu)選地，前述拋光液的pH值為2~5。
[0016] 本發(fā)明的拋光液還可進(jìn)一步含有其它本領(lǐng)域常見(jiàn)的添加劑，例如絡(luò)合劑、緩蝕劑、 殺菌劑、穩(wěn)定劑和表面活性劑等。
[0017] 本發(fā)明的拋光液由上述成分簡(jiǎn)單均勻混合，之后采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)至合適pH值 即可制得。pH調(diào)節(jié)劑可選用本領(lǐng)域常規(guī)調(diào)節(jié)劑，如氫氧化鉀、氨水和硝酸等。本發(fā)明中，所 用試劑及原料均市售可得。
[0018] 本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。
[0019] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明的拋光液在較低的磨料粒子含量下具有較高 的阻擋層材料（Ta或TaN)的去除速率，與未添加含氮有機(jī)物的拋光液相比顯著提高的絕緣 層材料（TE0S)的去除速率，以及約為100~500A/min范圍內(nèi)的低介電材料（BD)的去除速 率。本發(fā)明的Cu的去除速率可通過(guò)升高或降低氧化劑含量而相應(yīng)的升高或降低。本發(fā)明 的拋光液可滿足阻擋層拋光過(guò)程中用化學(xué)方法調(diào)整絕緣層材料和金屬拋光選擇比的要求， 避免通過(guò)增大磨料粒子含量達(dá)到相同目的而引起的表面污染物殘留等問(wèn)題，從而提供滿足 工藝要求和光滑平整的表面形貌。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為效果實(shí)施例中對(duì)比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18對(duì)TE0S和BD的去除 速率柱狀圖。
[0021] 圖2為采用對(duì)比拋光液拋光后晶圓表面形貌的SEM(掃描電鏡）圖。
[0022] 圖3為采用拋光液16拋光后晶圓表面形貌的SEM(掃描電鏡）圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí) 施例范圍之中。
[0024] 實(shí)施例1~17
[0025] 表1給出本發(fā)明的拋光液實(shí)施例1~17的配方，按照表中配方，將各成分簡(jiǎn)單均 勻混合，之后采用氫氧化鉀、氨水或硝酸調(diào)節(jié)至合適pH值，即可制得各拋光液。
[0026] 表1本發(fā)明的拋光液實(shí)施例1~17
[0027]
[0029] 效果實(shí)施例
[0030] 表2給出了對(duì)比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18的配方，按照表中配方，將各成 分簡(jiǎn)單均勻混合，之后采用氫氧化鉀或硝酸調(diào)節(jié)至合適pH值，即可制得各拋光液。
[0031] 表2對(duì)比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18
[0032]
[0034] 采用對(duì)比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18按照下述條件對(duì)TEOS、BD、Cu和Ta 進(jìn)行拋光。拋光條件：拋光墊為P〇litexl4'，下壓力為2psi，轉(zhuǎn)速為拋光盤(pán)/拋光頭= 70/90rpm，拋光液流速為100ml/min，拋光時(shí)間為2min。結(jié)果如表3和圖1所示。
[0035] 表3對(duì)比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18對(duì)TEOS、BD、Cu和Ta的去除速率
[0036]
[0037]
[0038] 從表3和圖1可以看出，與空白參比樣對(duì)比，加入含氮有機(jī)物的拋光液1~18的 TEOS的去除速率有不同程度的提高，其中拋光液2~5提高的幅度較小，拋光液6~18的 TEOS提高的幅度較高。而low-k材料的去除速率也呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，在100~500的 范圍內(nèi)變動(dòng)。拋光液1~18均具有較高的Ta的去除速率。
[0039] 圖2和圖3分別為采用對(duì)比拋光液和拋光液16拋光后晶圓表面形貌的SEM圖。由 圖2和圖3對(duì)比可見(jiàn)，本發(fā)明的拋光液16拋光后的晶圓表面形貌光滑平整，表面光潔平整， 無(wú)污染顆粒殘留。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含氮化合物在提高鉭拋光速率中的應(yīng)用，且所述含氮化合物添加入化學(xué)機(jī)械拋 光液中，其特征在于，所述含氮化合物為以下化合物中的一種或多種：含有1~4個(gè)氮原子 的雜環(huán)化合物及其衍生物，以及胺類(lèi)化合物。2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的含有1~4個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物 及其衍生物選自吡啶、嘧啶、哌啶、哌嗪、噻唑、三唑、四唑，以及上述化合物的衍生物中的一 種或多種。3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的衍生物為帶巰基和/或羧基和/或 氨基的衍生物。4. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的含有1~4個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物及 其衍生物選自5-羧基-3-氨基-1，2, 4三氮唑、2-氨基嘧啶、3-氨基-1，2, 4三氮唑、5-巰 基-3-氨基-1，2, 4三唑、二巰基苯丙噻唑、哌嗪六水、甲基苯丙三氮唑、2, 3-二氨基吡啶和 1-苯基-5-巰基-四氮唑中的一種或多種。5. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的胺類(lèi)化合物選自二胺、二乙烯三胺和 多烯多胺中的一種或多種。6. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的含氮有機(jī)物的含量為質(zhì)量百分比 0· 01 ~1%〇7. 如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的含氮有機(jī)物的含量為質(zhì)量百分比 0· 1 ~0· 5%〇8. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述化學(xué)機(jī)械拋光液含有磨料、氧化劑和 水，且所述磨料的含量為小于或等于質(zhì)量百分比15%。9. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的磨料為Si02和/或A1203。10. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的磨料的含量為質(zhì)量百分比2~ 10%〇11. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的氧化劑為過(guò)氧化物和/或過(guò)硫化 物。12. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的氧化劑的含量為質(zhì)量百分比0. 1~ 10%〇13. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的拋光液的pH值為2~5。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含氮化合物在提高鉭拋光速率中的應(yīng)用，該含氮化合物添加入化學(xué)機(jī)械拋光液中，且該含氮化合物為以下化合物中的一種或多種：含有1～4個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物，以及胺類(lèi)化合物。
【IPC分類(lèi)】C23F3/06, C09G1/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105297025
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410351547
【發(fā)明人】荊建芬, 高嫄, 姚穎, 張建, 邱騰飛, 潘依君
【申請(qǐng)人】安集微電子科技(上海)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年7月23日