[发明专利]多层铜互连阻挡层抛光液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层铜互连阻挡层抛光液及其制备方法，旨在提供一种能够延长抛光液的使用期限，有利于增强器件可靠性的多层铜互连阻挡层抛光液及其制备方法。按质量百分比计由下述组分组成：硅溶胶5‑20％，螯合剂0.1‑5％，杀菌剂0.15‑5％，表面活性剂0.001‑5％，pH值调节剂，去离子水余量；所述抛光液的pH值为7.5—11；所述杀菌剂为二价铜离子。本发明的抛光液通过各种组分的协同作用及合理配比，抛光效果好，稳定性强，能够满足微电子行业的需要。而且，本发明的抛光液呈碱性，pH为7.5‑11，不腐蚀设备，不污染环境。同时，原材料全部国产，生产成本低。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，更具体的说，是涉及一种在多层铜互连阻挡层CMP中能够有效杀菌的碱性阻挡层抛光液及其制备方法。

背景技术

集成电路一直遵循摩尔定律的发展，实现了从小规模到中规模、再到大规模、超大规模、甚大规模的飞跃，集成度越来越高。随着布线层数的增多、特征尺寸的进一步缩小，传统的铝布线出现了种种问题，RC延迟、电迁移失效等，严重影响了器件的性能。由于铜具有较低的电阻率、良好的抗电迁移能力，铜(Cu)取代铝(Al)布线成为新兴的互连线材料。为了能满足集成电路发展的要求和保证器件的性能，需要在电镀铜之后进行化学机械平坦化，抛光液的稳定性是实现高质量抛光的关键因素。

抛光液在放置过程中，表层会生长一层菌，使化学机械抛光速率不稳定，导致器件的可靠性下降。

在多层铜布线抛光液中，由于引入常规的杀菌剂会对抛光效果有影响，因此，目前的抛光液都是现用现配，使用不方便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够延长抛光液的使用期限，有利于增强器件可靠性的多层铜互连阻挡层抛光液。

本发明的另一个目的是提供一种制备方法简便，适于工业化生产的上述抛光液的制备方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种多层铜互连阻挡层抛光液，按质量百分比计由下述组分组成：硅溶胶5-20％，螯合剂0.1-5％，杀菌剂0.15-5％，表面活性剂0.001-5％，pH值调节剂，去离子水余量；所述抛光液的pH值为7.5—11；所述杀菌剂为二价铜离子。

所述硅溶胶的粒径为30nm—100nm,粘度为3.5-4.2，分散度为±3％。

所述的螯合剂为甘氨酸、FA/OII型螯合剂、DTPA、硫酸铵、柠檬酸、酒石酸、乙二胺四丙酸、乙二胺四乙酸中的一种或某几种按比例混合。

所述活性剂为FA/O表面活性剂、十二烷基二甲基氧化胺(OA)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸铵(ADS)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷基醇酞胺、脂肪铵聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)中的一种。

所述pH值调节剂为硝酸钾、硝酸、盐酸、氢氧化钾、四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵中的任一种。

所述螯合剂为FA/O II型螯合剂或柠檬酸；所述表面活性剂为FA/O表面活性剂或FA/O表面活性剂与十二烷基二甲基氧化胺的混合液；所述杀菌剂为甘氨酸铜；所述pH值调节剂采用浓度为40％的KOH或浓度为10％的硝酸。

一种多层铜互连阻挡层抛光液的制备方法，包括下述步骤：将螯合剂和表面活性剂加入适量去离子水中搅拌均匀，再边搅拌边加入杀菌剂，直至完全溶解，然后与硅溶胶混合，搅拌均匀，用去离子水补充余量，最后用pH值调节剂调节pH值至7.5—11。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的抛光液选取了Cu²⁺作为杀菌剂，既没有引入新的试剂，还能起到杀菌的效果，能有效地使抛光速率保持稳定，延长抛光液的使用期限，增强了器件的可靠性。