[发明专利]缓蚀剂、其制备方法及化学机械抛光组合物

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光水性组合物领域，尤其是涉及组合物中的新型缓蚀剂及其制备方法和含有该缓蚀剂的化学机械抛光组合物。

背景技术

化学机械抛光(CMP)技术是上世纪八十年代由IBM研发的实现全局平整化的工艺技术，它可以避免缺陷随互连层数的增加而逐层叠加，目前业已成为微电子制造业中几乎所有步骤的核心微处理技术。

随着集成电路技术进入到深亚微米级，由不断缩小特征尺寸所带来的互连性能降低已经越来越明显。这是因为特征尺寸的缩小将导致互连引线横截面和线间距的减小，电阻、电容、电感引起的寄生效应将会严重影响电路的性能。而采用低介电常数介质材料(即低k介质材料)则是提高互连性能的有效途径之一。但是当k＜2.2时，低k介质层的机械强度下降，易出现低k薄膜脱层，所以必须开发低压力抛光技术及抛光组合物来适应新的生产需要。一般，减小下压力会对包括抛光速率在内的CMP总体性能产生不利影响。例如，采用成熟的商用铜抛光组合物进行铜抛光，压力为5.0psi时抛光速率为333.3nm/min，而当压力减小到约0.5psi时，抛光速率减小至101.9nm/min，相差3倍左右。因此，减小压力抛光会严重的影响生产能力。

化学机械抛光组合物在CMP步骤中是一种重要的影响因素。可根据选取的氧化剂、磨料和其它适合的添加剂如金属缓蚀剂等来调节抛光性能，以按所需的抛光速率来提供有效的抛光，同时将表面缺陷、腐蚀降至最低，并得到最佳的平面化效果。CN201110065350.2提供了适用于在至少小于1.0psi(6.89kPa)的下压力下抛光半导体晶片上铜的水性组合物，含有适用于低下压力弱机械作用情况下的含硫腐蚀平衡剂，抛光去除速率最高可达1711.4nm/min，表面粗糙度可至0.30～0.95nm。美国罗门哈斯公司提出了一种用于铜的低下压力抛光组合物和方法(CN1644644A)，适用于在至少小于3.0psi的下压力下抛光半导体晶片上的铜，其中添加的含磷化合物可增加铜的去除，实施例中1.0psi压力下，添加磷酸铵前后抛光去除速率分别为150.0nm/min和266.3nm/min。US6,620,037采用不添加缓蚀剂(如BTA)的抛光组合物进行铜抛光以期提升抛光速率，然而该组合物仍需要3.0psi或更大的下压力以便有效的去除铜(3.0psi时抛光速率为234.6nm/min)。

抛光液中选用的铜缓蚀剂多为唑类抑制剂，包括苯并三唑(BTA)、巯基苯并三唑(MBT)、甲苯三唑(TTA)。但这些缓蚀剂大都具有不易制备，污染环境不环保的缺点，而且大多只适用在常压下的抛光。因此需要提供一种新的缓蚀剂，更好地用于低下压力的化学机械抛光(CMP)技术。

发明内容

为了实现上述至少一个发明目的，本发明一方面提供了一种新的、含有唑基和酮基的缓蚀剂。进一步地，本发明还提供了这种缓蚀剂的制备方法。

另一方面，本发明提供了含有上述缓蚀剂的化学机械抛光组合物。

具体地，根据本发明一个方面的实施例，本发明提供的缓蚀剂，其结构式如下：

R₂＝H、-OH、-(CH₂)_nCH₃，其中n为0-4的整数。

进一步地，本发明还提供了上述缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：以无水乙醇为溶剂，以氨基唑类化合物、芳香醛、丙酮为原料，三者的摩尔比为1∶1.2∶1.2，在pH值2-3的条件下反应，生成具有如权利要求1所述的缓蚀剂。

在无水乙醇溶剂中，酸性环境下，三类原料发生曼尼希反应，生成具有本发明所公开结构的化合物。

根据本发明的实施方式之一，上述氨基唑类化合物选自5-氨基四唑，3-氨基三唑以及它们任意比例的组合物。

根据本发明的另一实施方式之一，上述芳香醛的结构式如下：

其中R₃＝H、-OH、-(CH₂)_nCH₃，n为0-4的整数，其位置在醛基的邻位、对位、间位。