[发明专利]一种用于钨化学机械抛光的抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钨化学机械抛光液，具体涉及一种含有硝酸钾的化学机械抛光液。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械研磨(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。

化学机械研磨(CMP)由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械研磨时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。

对金属层化学机械研磨(CMP)的主要机制被认为是：氧化剂先将金属表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化铝为代表的研磨剂将该层氧化膜机械去除，产生新的金属表面继续被氧化，这两种作用协同进行。

作为化学机械研磨(CMP)对象之一的金属钨，在高电流密度下，抗电子迁移能力强，并且能够与硅形成很好的欧姆接触，所以可作为接触窗及介层洞的填充金属及扩散阻挡层。

针对钨的化学机械研磨(CMP)，常用的氧化剂主要有含铁金属的盐类，碘酸盐、双氧水等。

1991年，F.B.Kaufman等报道了将铁氰化钾用于钨的化学机械研磨(CMP)技术。(″Chemical Mechanical Polishing for Fabricating Patterned WMetal Features as Chip Interconnects″，Journal of the Electrochemical Society，Vol.138，No.11，November 1991)。

美国专利5340370公开了一种用于钨化学机械研磨(CMP)的配方，其中含有0.1M铁氰化钾，5％氧化硅，同时含有醋酸盐作为pH缓冲剂。

美国专利5980775，5958288，6068787公开了用铁离子作催化剂、双氧水作氧化剂进行钨化学机械研磨(CMP)方法。在这种催化机制中，铁离子的含量被降至了200ppm左右。但由于铁离子的催化，使得双氧水分解，所以催化剂要和氧化剂分开存放，在化学机械研磨(CMP)之前才进行混合。因此增加了生产中的操作环节，同时，和氧化剂混合好之后的研磨液不稳定，会缓慢分解失效。同时，该体系具有静态腐蚀速率(static etch rate)过大的缺点。

美国专利5527423，6008119，6284151等公开了Fe(NO₃)₃，氧化铝体系用于钨的化学机械抛光(CMP)方法。该抛光体系在静态腐蚀速率(static etchrate)上具有优势，但是在产品缺陷(defect)上存在显著不足。

在钨化学机械抛光中，缺陷(defect)高一直是技术难点，造成良率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在硝酸铁作为氧化剂的基础上，通过加入硝酸钾，来显著降低了产品(wafer)的缺陷(Defect)，提高了生产的良率。

本发明的化学机械抛光液，含有研磨剂，硝酸铁，稳定剂，硝酸钾和水。

本发明中，所述的研磨剂是气相二氧化硅(fumed silica)和硅溶胶(colloidal silica)中的一种或多种。

本发明中，所述的研磨剂的质量百分比为0.2％～2％。

本发明中，所述的硝酸铁的质量百分比为0.1％～2％。

本发明中，所述的稳定剂的质量百分比为0.025％～0.5％。

本发明中，所述的硝酸钾的质量百分比为0.2％～3％。

本发明中，所述的稳定剂是可以和三价铁离子形成配位络合物的有机羧酸和/或有机膦酸。

本发明中，所述的稳定剂为丙二酸和/或2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸。

本发明的积极进步效果在于：在硝酸铁作为氧化剂的基础上，用硅溶胶(colloidal silica)代替氧化铝作为研磨剂，通过加入硝酸钾，显著降低了产品(wafer)的缺陷(defect)，提高了生产的良率。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。下述实施例中，百分比均为质量百分比。

表1给出了本发明的化学机械抛光液实施例1～11和对比例1-2的配方，按表1中所列组分及其含量，在去离子水中混合均匀，即可制得化学机械抛光液。