[发明专利]一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液

说明书

本发明公开了一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液及其应用，该抛光液包含二氧化硅颗粒、唑类化合物、络合剂、硅氧烷类表面活性剂和氧化剂。本发明的化学机械抛光液可以满足阻挡层抛光过程中对各种材料的抛光速率和选择比要求，对半导体器件表面的缺陷具有强的矫正能力，能够快速实现平坦化，提高工作效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光液领域，尤其涉及一种可用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液。

背景技术

在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，随着互连层数的增加和工艺特征尺寸的缩小，对硅片表面平整度的要求也越来越高，如果没有平坦化的能力，在半导体晶圆上创建复杂和密集的结构是非常有限的，化学机械抛光方法(CMP)就是可实现整个硅片平坦化的最有效的方法。

CMP工艺就是一种使用含研磨颗粒的混合物和抛光垫抛光集成电路表面。在典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。在抛光期间，旋转垫片和操作台，同时在衬底背面保持向下的力，将研磨颗粒和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应，开始进行抛光过程。

随着集成电路技术向超深亚微米(如：32nm、28nm)的方向发展，特征尺寸的减小，导致了寄生电容愈加严重地影响着电路的性能。为减小这一影响，需要采用低介电材料来降低相邻金属线之间的寄生电容。目前，常用的低介电材料为BD(Black Diamond)，在其CMP工艺过程中，除了要严格控制表面污染物指标、杜绝金属腐蚀外，还要具备较低的蝶形凹陷和均一的抛光才能保证更可靠的电性能。尤其在其阻挡层的平坦化过程中，移除阻挡层的金属需要在更短的时间和更低的压力下快速完成；此外，移除阻挡层的同时还需要封盖氧化物并能很好地停止在低介电材料表面，形成互连线，并且对小尺寸图形不敏感。这对CMP提出了更高的要求，因为低介电材料为掺杂碳的氧化硅，与二氧化硅具有相似的表面性，要控制停止层的残留厚度，就要求抛光液具有对去除速率选择比具备强的调控能力、高的稳定性及易清洗等特征。

现有技术中，CN1400266A公开一种碱性化学机械抛光液，其包含二氧化硅磨料、络合剂、胺类化合物螯合剂和非离子表面活性剂，其用于阻挡层抛光时无法避免对铜金属层的腐蚀现象；专利CN101372089A公开一种化学机械抛光浆料，其包含二氧化硅研磨颗粒、腐蚀抑制剂、氧化剂、非离子氟表面活性剂、芳族磺酸氧化剂表面化合物，其克服了对铜金属层的腐蚀，但是抛光速率低，抛光效率不高；专利CN1688665A公开一种化学机械抛光浆料，其包含研磨剂、两亲性非离子表面活性剂、有机酸、腐蚀抑制剂，该两亲性非离子表面活性剂的加入，提高了铜相对于二氧化硅的去除速率的选择比，但是降低了二氧化硅的抛光速率，且阻挡层去除速率不高

因此，提供一种适于低介电材料-铜互连制程中的阻挡层抛光液，在较温和的条件下具有高的阻挡层去除速率和低介电材料界面的工艺停止特性，并能很好的控制蝶形凹陷，金属腐蚀和表面污染物指标的抛光液是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种适于低介电材料-铜互连制程中的阻挡层抛光液，在较温和的条件下具有高的阻挡层去除速率及低介电材料界面的工艺停止特性，并且能有效控制蝶形凹陷，金属腐蚀和表面污染物现象。

具体地，本发明提供了一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液，该抛光液包含研磨颗粒、唑类化合物、络合剂、硅氧烷类表面活性剂和氧化剂。

其中，所述硅氧烷类表面活性剂的化学式为：其中，Me＝CH₃，0≤m≤50，0≤n≤50；R＝NHCH₂CHCH₂,CH₂CH₂COOH或(CH₂)₃O(C₂H₄O)_xH，0≤x≤100。