[发明专利]一种用于钴互连结构钴膜CMP粗抛的碱性抛光液及其制备方法

说明书

本发明为一种用于钴互连结构钴膜CMP粗抛的碱性抛光液及其制备方法。该抛光液同时采用(OHA)与唑类作为抑制剂，通过OHA与唑类抑制剂的协同作用，在使用少量唑类抑制剂的情况下，达到更好的抛光后晶圆表面质量。本发明方法简单，适合规模化工业生产的需要；抛光后，钴表面粗糙度可达为0.60nm。

技术领域

本发明涉及一种应用于集成电路制造领域的碱性抛光液及其制备方法，尤其是一种用于钴互连结构钴膜CMP粗抛的碱性抛光液及其制备方法。

背景技术

随着集成电路的不断发展，晶圆尺寸将朝着越来越大、线宽越来越细的方向发展。在节点尺寸缩小的过程中，接触和互连上面临很大的挑战。随着线宽逐渐减小，互连变得越来越紧凑，RC延迟等问题逐渐显现。

当集成电路制程的技术节点缩小到10nm及以下时，采用铜作为互连材料将面临着诸多挑战，首先，随着铜导线线宽的减小，相对于铜体材料的电阻率会明显上升，并且更细的导线会导致更高的电流密度，从而引起铜布线温度升高，导致发生电迁移问题的可能性更大；而且，铜互连需要阻挡层来防止铜扩散进入介质材料，而且随着特征尺寸的缩小，阻挡层在布线的线宽占比越来越大，造成RC延迟，严重影响电路性能。另外，在铜布线制备工艺方面，如今的铜布线和通孔是通过电镀工艺由籽晶生长而来的，籽晶是由物理气相沉积(PVD)所形成的，但在22nm线宽以下，PVD在保形覆盖方面会到达极限，所以新的金属化方案是采用CVD和ALD工艺实现通孔和布线，从而完成金属的无空隙填充，但如何进一步扩展到更窄的铜布线，仍将面临巨大的挑战。

为了从根本解决上述问题，采用钴布线代替铜布线成为首选，自10nm技术节点，钴互连结构被英特尔公司提出，并得以应用于集成电路。相对于Cu的电子自由程39.9nm，钴的电子自由程只有11.8nm，这就意味着线宽在10nm及以下时，钴相对于铜拥有更低的电阻，而且钴互连结构可以采用无阻挡层结构，以简化制造工艺。除此之外，钴的熔点比铜的熔点更高，意味着钴的扩散活化能或结合能更大，从而减轻电迁移问题，提高其可靠性。并且，Co布线制备不需要高电阻的籽晶层，可最大化互连金属的可用体积，从而降低电路功耗，减小布线的线宽。用于钴互连结构钴膜CMP的抛光液的主要特点为钴和氮化钛具有高去除速率比以及较好的抛光后表面质量。目前用于钴互连结构钴膜CMP的抛光液主要由硅溶胶，氧化剂，络合剂，非离子表面活性剂，抑制剂组成。其中抑制剂主要以唑类抑制剂如BTA为主，唑类抑制剂如BTA对人体具有毒性，并且在未经妥当处理的情况下会对环境造成破坏。

发明内容

本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种用于钴互连结构钴膜CMP的高选择性的碱性抛光液。该抛光液同时采用(OHA)与唑类作为抑制剂，通过OHA与唑类抑制剂的协同作用，在使用少量唑类抑制剂的情况下，达到更好的抛光后晶圆表面质量。本发明方法简单，适合规模化工业生产的需要；抛光后，钴表面粗糙度可达为0.60nm。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种用于钴互连结构钴膜CMP粗抛的碱性抛光液，由下述组分构成，按质量百分比计

所述的组分比例之和为100％。

所述碱性抛光液的pH值为8.0-10.0；

所述络合剂为氨基三甲叉膦酸(ATMP)；

所述抑制剂为2,2’-[[((甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇(TT-LYK)和辛基异羟肟酸(OHA)的混合物；

所述非离子表面活性剂是辛基酚聚氧乙烯醚(OP)或烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)；

其中，质量比，2,2’-[[((甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇(TT-LYK)：辛基异羟肟酸(OHA)＝0.1-0.8:1；