[发明专利]CMP中碱性抛光液抑制GLSI铜钴阻挡层电偶腐蚀的应用

说明书

技术领域

本发明属于化学机械抛光领域，尤其涉及一种CMP中碱性抛光液抑制GLSI铜钴阻挡层电偶腐蚀的应用。

背景技术

目前，极大规模集成电路(GLSI)多层布线化学机械抛光仍在使用互连扩散阻挡层Ta/TaN。它具有很好的阻挡性能和热稳定性。但是，随着集成电路工业的不断发展，为了保证器件性能，降低互连线的电阻，必须减小扩散阻挡层和铜籽晶的厚度(<5nm)，因此对GLSI的Cu阻挡层材料特性要求越来越高。良好的阻挡层材料应具备以下的特点：第一，材质致密且与铜之间的扩散系数低。第二，对铜的电迁移具有很好的阻挡特性。第三，能够很好的与铜和介质附着。第四，较低的淀积温度。第五，较低的电阻率。

由于钴的优秀化学物理性能被选为下一代极大规模集成电路阻挡层材料之一，钴的优越特性包含：1)具有较低的电阻率6.64；2)对铜和low-k介质有较好的粘附性；3)铜在钴阻挡层中的扩散系数低；4)CVDCo具有良好的台阶覆盖性。

Heylen在国际互连技术会议曾报导过抛光液PH值以及Cu、Co之间电偶腐蚀的研究，结果表明在酸性抛光液中Co具有较高腐蚀速率Co作为阳极被加速腐蚀，而使用碱性抛光液有利于提高抛光后芯片的良品率。同年Nishizawa报导了PH值以及H₂O₂浓度对Co腐蚀的影响，结论与Heylen的研究类似，他们提出在PH＝10的抛光液中Cu、Co之间的电偶腐蚀可以被抑制，但还远没有达到理想的效果。因此Co与Cu之间的电偶腐蚀成为微电子技术发展必须攻克且一直没有很好解决的技术难题，直接影响了芯片的优品率、成品率与可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种CMP中碱性抛光液抑制GLSI铜钴阻挡层电偶腐蚀的应用，克服了Co与Cu之间的电位差，解决了它们之间严重电偶腐蚀问题，Co与Cu之间的电偶腐蚀得到了很好的抑制。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种CMP中碱性抛光液抑制GLSI铜钴阻挡层电偶腐蚀的应用，主要由水溶胶、FA/0Ⅰ型鳌合剂、pH无机酸调节剂和复合型非离子活性剂组成的碱性抛光液，其特征是：所述复合型非离子活性剂为FA/0Ⅰ型表面活性剂，所述FA/0Ⅰ型表面活性剂抑制铜互连Co阻挡层的Co与Cu之间电偶腐蚀的应用。

所述碱性抛光液的主要组成成分按重量％计，粒径10-100nm的纳米SiO₂水溶胶1-20％,H₂O₂0.01-0.5％、FA/0Ⅰ型鳌合剂0.5-5％,pH无机酸调节剂0.1-2％；FA/0Ⅰ型表面活性剂0.1-5％。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用在碱性抛光液基础上添加复合型非离子活性剂，使得Co与Cu之间的电位差几乎为零，且界面应力得到了有效控制；选用复合型非离子活性剂还可使抛光表面吸附物处理易清洗的物理吸附状态，有利于表面沾污物的去除，同时减少损伤层，提高晶片表面质量的均匀性；选用的鳌合剂可与对晶片表面残留的金属离子发生反应，生成可溶性的大分子鳌合物，在较小作用下即可脱离晶片表面，同时可起到缓冲和缓蚀的作用；选用的氧化剂H₂O₂促使原子Co变成Co离子，有效提高了Co抛光去除速率。CMP中应用碱性抛光液的FA/0Ⅰ型表面活性剂使得Co与Cu之间的电偶腐蚀得到了很好的抑制。

附图说明

图1是实施例1的Co与Cu之间塔菲尔曲线图；

图2是实施例2的Co与Cu之间塔菲尔曲线图；

图3是实施例3的Co与Cu之间塔菲尔曲线图。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

本实施例提供了一种CMP中碱性抛光液抑制GLSI铜钴阻挡层电偶腐蚀的应用，主要由水溶胶、FA/0Ⅰ型鳌合剂、pH无机酸调节剂和复合型非离子活性剂组成的碱性抛光液，所述复合型非离子活性剂为FA/0Ⅰ型表面活性剂，所述FA/0Ⅰ型表面活性剂抑制铜互连Co阻挡层的Co与Cu之间电偶腐蚀的应用。

所述碱性抛光液的主要组成成分按重量％计，粒径10-100nm的纳米SiO₂水溶胶1-20％,H₂O₂0.01-0.5％、FA/0Ⅰ型鳌合剂0.5-5％,pH无机酸调节剂0.1-2％；FA/0Ⅰ型表面活性剂0.1-5％。