[发明专利]选择性阻挡层抛光浆液

说明书

技术领域

本发明一般涉及选择性阻挡层抛光浆液。

发明背景

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)法的一体化提出了新的挑战。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。另外，针对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。除了这些技术选择以外， ULSI制造者必需针对产率、可靠性、机械强度和性能(即电阻-电容(RC)延 迟造成的功率耗散)考虑和解决工艺复杂性的问题。

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，Bian在美国专利公开第2006/0131275号中揭示了一种浆液， 该浆液包含一种用来减小低k(例如碳掺杂的氧化物(CDO))去除速率的表面 活性剂，所述表面活性剂具有疏水性尾部(tail)，非离子型亲水性部分和阴离 子型亲水性部分。

人们需要一种抛光浆液，使其能够完成按照设计地除去阻挡层至超低 k电介质，同时减小CDO去除速率。另外，人们还需要一种浆液，其能够 使得在去除阻挡层的时候，就去除速率而言，对阻挡层的选择性高于电介 质。

发明内容

在本发明的一个方面，本发明包括一种可用来对包括铜互连的半导体 基片进行化学机械抛光的水性浆液，所述浆液包含0-25重量％的氧化剂， 0.1-30重量％的磨粒，0.001-5重量％的苯羧酸，0.00002-5重量％的多组分表 面活性剂，0.001-10重量％的用来减少铜互连的静态蚀刻的抑制剂，0-5重量 ％的用来加快铜互连去除速率的含磷化合物，0-10重量％的在抛光过程中 形成的络合剂，以及余量的水，所述多组分表面活性剂包含疏水性尾部 (tail)、非离子型亲水性部分和阴离子型亲水性部分，所述疏水性尾部包含 6-30个碳原子，所述非离子型亲水性部分包含10-300个碳原子。

在本发明的另一个方面，本发明包括一种可用来对具有铜互连的半导 体基片进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：0.01-15重量％的氧化 剂，0.1-40重量％的二氧化硅磨粒，0.01-3重量％的苯羧酸，0.00005-2重量％ 的多组分表面活性剂，0.002-5重量％的用来减少铜互连的静态蚀刻的吡咯 抑制剂，0-3重量％的用来加快铜互连去除速率的含磷化合物，0.01-5重量％ 的在抛光过程中形成的有机酸络合剂，以及余量的水，所述多组分表面活 性剂包含疏水性尾部、非离子型亲水性部分和阴离子型亲水性部分，所述疏 水性尾部包含8-20个碳原子，所述非离子型亲水性部分包含20-200个碳原 子；所述水性浆液的pH值为6-12。

在本发明的另一个方面，本发明包括一种可用来对包括铜互连的半导 体基片进行化学机械抛光的水性浆液，所述浆液包含0.1-10重量％的氧化 剂，0.25-35重量％的二氧化硅磨粒，0.02-2.5重量％的苯羧酸，0.0001-1重量 ％的多组分表面活性剂，0.005-2重量％的用来减少铜互连的静态蚀刻的苯 并三唑抑制剂，0.001-2重量％的用来加快铜互连去除速率的含磷化合物， 0.01-5重量％的在抛光过程中形成的有机酸络合剂，以及余量的水，所述 多组分表面活性剂包含疏水性尾部、非离子型亲水性部分和阴离子型亲水 性部分，所述疏水性尾部包含12-16个碳原子，所述非离子型亲水性部分包 含25-150个碳原子；所述水性浆液的pH值为7-11.5。

具体实施方式