[发明专利]一种钴基材抛光液及其应用

说明书

本发明涉及一种钴基材抛光液及其应用，按重量百分比，包括如下组分：液相载体50‑80％；磨料0.1‑10％；氧化剂≤1％；铵盐化合物0.005‑20％；抑制剂0.1‑100mM。本发明通过选择合适的氧化剂、铵盐化合物以及抑制剂并将他们合理组合，通过提高机械和化学作用来提高抛光速率，控制Co表面腐蚀情况以及改善表面质量，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于抛光液领域，特别涉及一种钴基材抛光液及其应用。

背景技术

随着器件特征尺寸的不断缩小，在集成电路(BEOL)工艺中，将铜用作互连线的互连材料面临着若干挑战。这些包括随着厚度的减小而急剧增加的电阻率，在20nm或更小的窄沟槽宽度处的非保形沉积，以及扩散阻挡层/衬里的尺寸限制。这导致了对Cu互连中新的粘附层/阻挡层以及新的沟槽填充材料的研究。其中Cu互连结构中传统的粘附层/阻挡层(Ta/TaN)不再满足需求需要替换成其他的材料，例如Ru，Co，Ir或它们的合金，已经逐渐进入科研人员的视线之中。在铜互连中所有的粘附/阻挡替代材料，Co具有较低的电阻率，高的热稳定性，并且具有优良的阻隔性和粘附性及其与直接电镀铜的相容性已有报道。结果表明钴有潜力用作铜中的粘附层。Co是一种有前途的替代互连材料Cu，与铜相比它在较小尺寸(约10nm)处的电阻率较低，可以满足前两个金属层M1和M2在这些较低节点处的互连线挑战。

随着集成电路金属互连技术的发展和布线层数的增加，化学机械抛光(CMP)已经广泛应用于芯片制造过程中的表面平坦化。在钴互连工艺的抛光过程中，钴抛光液往往引入一些络合剂或螯合剂，其对金属离子具有较强的络合或者螯合作用，能够显著提高对钴的抛光速率。但是当抛光速率过快的时候，钴的表面质量会变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钴基材抛光液及其应用，通过选择合适的氧化剂、铵盐化合物以及抑制剂并将他们合理组合，通过提高机械和化学作用来提高抛光速率，控制Co表面腐蚀情况以及改善表面质量，具有良好的应用前景。

本发明提供了一种钴基材抛光液，按重量百分比，包括如下组分：

所述液相载体为去离子水。

所述磨料为二氧化硅颗粒、氧化铈颗粒或氧化铝颗粒。

所述二氧化硅颗粒的粒径为5-100nm。所述二氧化硅颗粒的粒径为单一粒径。所述单一粒径通常指所使用的二氧化硅颗粒的粒径保持一致。所述二氧化硅颗粒优选为球形二氧化硅颗粒或者非球形二氧化硅颗粒。

所述氧化剂为NaClO、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、双氧水中的一种或几种。

所述铵盐化合物为氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵、碘化铵、硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵、氟化铵、溴化铵、钼酸铵、二钼酸铵、乳酸铵、铬酸铵、氟硼酸铵、聚丙烯酸铵、甲酸铵、水溶性聚磷酸铵、磷钼酸铵、草酸铵、砷酸二氢铵、硫酸亚铁胺六水合物、磷酸铵、磷钼酸铵、氟钛酸铵、磷酸铵钠、甘草酸单铵盐、碳酸氢铵、硬脂酸铵、重铬酸铵、碲酸铵、八钼酸铵、甘草酸单铵盐、邻苯二甲酸铵、草酸氧钛铵、甘草酸二铵、十二双酸铵、硼酸氢铵四水合物、癸二酸铵、高聚磷酸铵、磷酸氯非铵、四钼酸铵、聚磷酸铵、钼酸铵溶液、甘草酸单铵、草酸氢铵、双癸二酸铵、乙酸铵、甘醇酸铵、硝基磷酸铵、钼酸铵、醋酸劳利铵、烟酸铵、硼酸氢铵四水合物、磷酸氯二铵、盐酸磷酸铵、改性聚磷酸铵、尿酸氢铵、尿酸铵、硫代磷酸铵盐、磷酸三铵三水、盐酸二乙铵、甘草酸二铵盐、硼酸氢铵四水合物、盐酸羟铵中的一种或几种。所述铵盐化合物在抛光液体系中存在铵根离子，其中优选硫酸铵。

所述抑制剂为二乙醇胺、甲基二乙醇胺盐、烷基磷酸酯二乙醇胺盐、亚氨二乙醇胺乙酸盐、二乙醇胺硫酸氢盐、十二烷基硫酸二乙醇胺盐、二氯吡啶酸乙醇胺盐、二乙醇胺癸二酸盐、油酸二乙醇胺盐中的一种或几种。所述抑制剂在抛光液体系中属于吸附膜型缓蚀剂，在金属表面上形成一层吸附膜来抑制腐蚀反应，其中优选二乙醇胺。