[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

本发明提供了一种碱性化学机械抛光液，其含有二氧化硅研磨颗粒、唑类化合物、络合剂、阴离子表面活性剂、钾盐和氧化剂。本发明的抛光液中加入了阴离子表面活性剂，改善了在高离子强度、高固含量下的胶体稳定性；静置较长时间后，抛光液的抛光速率不受影响，从而使得本发明的化学机械抛光液可以多倍浓缩，降低了抛光液的生产、存储及运输成本。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。

背景技术

目前，在大规模集成电路制造中，随着互连技术标准的不断的提高、互连层数不断的增加、工艺特征尺寸不断的缩小，对硅片表面平整度的要求也越来越高。化学机械抛光(CMP)是目前能够实现整个硅片表面平坦化最有效的方法。

在大马士革铜制程中会采用多种材料，例如绝缘层材料TEOS、金属铜Cu、阻挡层材料Ta或TaN以及一些封盖层材料。在90nm以下的制程中，会使用低介电材料。这些材料具有不同的化学组成和机械强度，抛光液对它们的抛光速率是不同的。在CMP过程中，需要完全除去阻挡层、部分绝缘层材料和铜，以保证抛光后的表面形貌。这个步骤的抛光要求抛光液具有较高的绝缘层材料和阻挡层的抛光速率。现有技术的方法主要依靠增大磨料颗粒的含量来提高绝缘层和阻挡层的抛光速率。

目前，CMP所用的研磨颗粒一般为二氧化硅溶胶，二氧化硅胶体可以在水溶液中均匀分散，不沉降，甚至可以保持1至3年的长时间稳定。研磨颗粒在水相中的稳定现象可以采用双电层理论进行解释：由于每一个颗粒表面都带有相同的电荷，这样颗粒之间就会存在相互排斥力，体系就不会出现凝聚。但是，如果胶体溶液中离子强度较高时，双电层被压缩，颗粒之间的排斥力减小，导致研磨颗粒不稳定，从而引起胶体的聚沉。而在抛光液应用中，需要加入各种化学添加剂来调节抛光速率，以及氢氧化钾等来调节 pH,因此，在抛光液特别是碱性抛光液中离子强度通常比较高，此外，为使化学机械抛光液及其使用方法更为经济有效，需要对抛光研磨液进行浓缩，这将更进一步增加抛光液中的离子强度，导致抛光液的胶体不稳定从而影响性能的稳定性。为了解决这个问题，专利CN 104371551A和104371552A等公开了含有硅烷偶联剂的化学机械抛光液，通过向抛光液中加入硅烷偶联剂，有助于抛光液中二氧化硅的分散，从而提高了抛光液的胶体稳定性。然而，在阻挡层抛光中，需要不同材料之间具有一定的抛光选择比，硅烷偶联剂会改变多种材料的抛光速率，会破坏这一选择比，此外，硅烷偶联剂并非在全部浓度范围都可以使用，硅烷偶联剂浓度过高时，反而会加速纳米颗粒的沉降。

因此，需要开发一种碱性化学机械抛光液，在高离子强度、高固含量下，具有较高的胶体稳定性和抛光速率稳定性，且不影响不同材料抛光速率及抛光速率选择比。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种化学机械抛光液，通过添加阴离子表面活性剂，从而在高离子强度、高固含量下，具有较高的胶体稳定性，从而可以进行多倍浓缩。

具体地，本发明提供了一种化学机械抛光液，包括二氧化硅研磨颗粒、唑类化合物、络合剂、阴离子表面活性剂、钾盐和氧化剂。所述化学机械抛光液具有较高的离子浓度。

所述浓缩样中研磨颗粒的质量百分比含量为10％-35％。

优选地，所述浓缩样中研磨颗粒的质量百分比含量为15％-30％。

优选地，所述研磨颗粒的粒径为20nm-200nm。

优选地，所述研磨颗粒的粒径为40nm-160nm。

优选地，所述唑类化合物包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、5-苯基四氮唑、5-氨基 -四氮唑、巯基苯基四氮唑、苯并咪唑、萘并三唑、2-巯基-苯并噻唑中的一种或多种。

优选地，所述唑类化合物的质量百分比含量为0.005％-1％。

优选地，所述唑类化合物的质量百分比含量为0.01％-0.5％。