[发明专利]一种碱性化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，更具体地说，涉及一种碱性化学机械抛光液。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，集成电路的器件尺寸缩小、布线层数增加，金属铜被广泛用作互连线路的材料，铜比铝的优势在于具有较低的电阻率，而且对电迁移具有高阻抗。但为了防止铜溶于介电材料，所以在铜和介电材料之间需要覆盖一层扩散阻挡层，常规的阻挡层材料包括钽、氮化钽、钛、氮化钛等。

铜的化学机械抛光（CMP）工艺一般分为两步，第一步用一种抛光液快速去除阻挡层上面覆盖的铜金属，该抛光液通常具有很高铜的抛光速率和低的阻挡层抛光速率，以便快速去除阻挡层表面多余的铜后停止在阻挡层上。第二步用一种抛光液去除阻挡层和少量的介电层，通过调节阻挡层、介电层和铜之间不同的去除速度，实现全局平坦化。

目前的阻挡层抛光液按照酸碱性可以分为两类，酸性阻挡层抛光液和碱性阻挡层抛光液。

当前涉及酸性抛光液的专利有很多，比如CN1312845A专利，该专利中公开了一种酸性阻挡层抛光液，其含有金属磨料和大量大分子的表面活性剂。但该抛光液存在抛光表面损伤，且为对设备腐蚀污染严重的酸性物质。

碱性的阻挡层抛光液也存在，比如：US7241725，US7300480，US7491252，US7790618采用含有亚胺类物质、以及BTA的碱性抛光液用于阻挡层的抛光。亚胺类物质，例如碳酸胍作为络合剂，提高钽的抛光速度。在上述专利中，采用单一络合剂BTA，对铜表面的腐蚀保护不足，或者需要较大的用量，不及TTA等抑制剂。加入碳酸胍等络合剂会显著降低抛光液的胶体稳定性。

上述现有技术使用的均为单一腐蚀抑制剂，对铜腐蚀的抑制效果非常有限。且均有使用络合剂。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种阻挡层抛光液，可以适度调节对铜表面的腐蚀抑制强度，控制铜的抛光速度。可以更好保护、抑制对铜宽线区和细线区的腐蚀。可以在不加常规络合剂就可以调控适度的铜抛光速度。最终实现快速全局平坦化、消除表面缺陷，提升抛光产品的性能。

本发明的碱性化学机械抛光液，其含有研磨颗粒、聚乙烯醇和氧化剂，其中，所述抛光液还含有铜腐蚀抑制剂A和铜腐蚀抑制剂B，其中，所述铜腐蚀抑制剂B既有铜腐蚀抑制作用，也具备络合作用。

在本发明中，所述铜腐蚀抑制剂B是1，2,4-三氮唑（TAZ）。

在本发明中，所述铜腐蚀抑制剂B的质量百分比含量是0.005-0.1wt％。优选地，所述铜腐蚀抑制剂B的质量百分比含量是0.01-0.03wt％。

在本发明中，所述铜腐蚀抑制剂A是三氮唑及其衍生物。优选地，所述铜腐蚀抑制剂A是苯骈三氮唑（BTA），甲基苯骈三氮唑（TTA）和/或其衍生物。

在本发明中，所述铜腐蚀抑制剂A的质量百分比含量是0.005-0.3wt％。优选地，所述铜腐蚀抑制剂A的质量百分比含量是0.04-0.1wt％。

在本发明中，所述的研磨颗粒为二氧化硅。

在本发明中，所述的研磨颗粒的质量百分比含量是1-20wt％。优选地，所述的研磨颗粒的质量百分比含量是10-15wt％。

在本发明中，所述的聚乙烯醇是PVA1788和/或PVA1799。

在本发明中，所述的聚乙烯醇的质量百分比含量是0.05-0.4wt％。优选地，所述的聚乙烯醇的质量百分比含量是0.1-0.2wt％。

在本发明中，所述的氧化剂为双氧水。

在本发明中，所述的氧化剂的质量百分比含量是0.1-1wt％。

在本发明中，所述抛光液的pH值为8至12。

在本发明中，所述抛光液还含有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）。优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮为K17，K15和/或K30。

在本发明中，所述聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的质量百分比含量是0.1-0.5wt％。

在本发明中，所述抛光液不包含络合剂。

上述任一项化学机械抛光液，可应用在阻挡层的抛光中。

本发明的铜腐蚀抑制剂A和铜腐蚀抑制剂B可应用在调节铜表面抛光中提高腐蚀抑制强度中。优选地，所述铜腐蚀抑制剂A为苯骈三氮唑（BTA），甲基苯骈三氮唑（TTA）和/或其衍生物，所述铜腐蚀抑制剂B为1，2,4-三氮唑（TAZ）。

与选用单一的铜的腐蚀抑制剂相比，双抑制剂体系具有如下优点：