[发明专利]碱性阻挡层抛光浆液

说明书

技术领域

本发明涉及碱性阻挡层抛光浆液。

背景技术

随着超大规模集成电路(ULSI)技术向着更小的线宽发展，对常规的化 学机械抛光(CMP)法提出了新的挑战。另外，要引入低k和超低k介电膜，需 要使用更温和的CMP工艺，这是因为膜的机械强度低，与相邻层的粘着性 很差。例如，多孔碳掺杂的氧化物(CDO)表现出弱化的机械强度和减小的热 容，这对确保工艺步骤的实施带来了显著的挑战。具体来说，人们特别担忧 的是脱层、划痕和速率均匀性的控制。另外，针对形貌、均匀性和缺陷度 的日益严格的标准对用于低k膜的抛光浆液提出了更多的要求。

将各种低k膜集成化成ULSI可能需要大量的步骤，还需要引入新的技 术，例如超临界清洁、介电和金属覆盖层、共形沉积阻挡层和铜、用低的 向下作用力和无磨料浆液进行化学机械平面化。随着线宽的减小，如果要 选择性地除去阻挡层(例如氮化钽阻挡层)而不使得互连过分凹陷，则也要求 更严格的标准。另外，因为阻挡层材料通常具有很强的耐腐蚀性，这些浆液 通常需要强氧化剂，例如过氧化氢，以获得可接受的去除速率。

总之，实施低k材料的复杂性为阻挡层CMP工艺带来了更大的挑战，因 此需要能够控制复杂的输入变量，达到稳定的高产率。调节工艺变量将有 助于减小低k膜上的抛光变化。但是，最好在阻挡层CMP浆液中加入专门具 有低k介电值的表面活性剂，且所述表面活性剂具有可调节性，具有工艺可 调性能。例如，Ye等人在美国专利第6,916,742号中揭示了一种浆液，该浆液 能够调节聚乙烯基吡咯烷酮的量，以控制氮化钽和碳掺杂的氧化物(CDO) 的去除速率。通过调节聚乙烯基吡咯烷酮和二氧化硅的量，可控制该浆液 除去氮化钽(阻挡层)的速率与除去CDO(超低k电介质)的速率之比。不幸的 是，这些浆液对于一些应用产生缺陷的程度过高。

人们需要一种抛光浆液，该浆液能够按照标准除去阻挡层和铜，而产 生更少的缺陷。另外，人们需要一种浆液，该浆液能够除去阻挡层，同时具 有受控制的介电腐蚀和受控制的铜凹陷，以减小线宽。另外，所述抛光浆液 优选是不含氧化剂的，以省去因为提供和设置氧化剂所产生的成本。

发明内容

本发明提供了可对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机 械抛光的水性浆液，该浆液包含：0-5重量％的氧化剂，0.1-25重量％的二 氧化硅颗粒，0.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.02-5重量％的亚胺阻挡 层去除剂，0.02-5重量％的碳酸盐，0.01-10重量％的用来减小铜互连的静蚀 刻的抑制剂，0.001-10重量％的络合剂，以及余量的水，所述亚胺阻挡层去 除剂选自以下的至少一种：甲脒，甲脒衍生物，甲脒盐，胍，胍衍生物，胍 盐，以及它们的混合物；所述水性浆液的pH值为9-11。

本发明的另一个方面提供了一种可用来对包括含钽阻挡层和铜互连的 半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：1-20重量％的二 氧化硅颗粒，0.002-2重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.05-3重量％的碳酸胍(所 述碳酸胍中的至少一部分在浆液中解离)，0.02-5重量％的用来减少对铜互 连的静蚀刻的抑制剂，0.01-5重量％的有机酸络合剂和余量的水；所述水性 浆液是无氧化剂的，pH值为9.5-10.5。

本发明的另一个方面提供了可用来对包括含钽阻挡层和铜互连的半导 体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：2-20重量％的二氧化 硅颗粒，0.01-1.5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.05-2重量％的碳酸胍(所述 碳酸胍中的至少一部分在所述浆液中解离)，0.05-2重量％的用来减少对铜 互联的静蚀刻的抑制剂，0.01-5重量％的有机酸络合剂和余量的水；所述水 性浆液是不含氧化剂的，pH值为9.5-10.5。

附图说明

图1是用本发明的浆液除去CDO，TEOS和铜的速率对pH值所做的曲线 图。

具体实施方式