TWI867131B - 化學機械拋光液 - Google Patents
化學機械拋光液 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI867131B TWI867131B TW109145994A TW109145994A TWI867131B TW I867131 B TWI867131 B TW I867131B TW 109145994 A TW109145994 A TW 109145994A TW 109145994 A TW109145994 A TW 109145994A TW I867131 B TWI867131 B TW I867131B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- acid
- chemical mechanical
- mechanical polishing
- polishing liquid
- polishing
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title abstract 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 125000005233 alkylalcohol group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 32
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 27
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 27
- 125000004106 butoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 claims description 20
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 claims description 20
- -1 azole compound Chemical class 0.000 claims description 19
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 claims description 9
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 7
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 4H-1,2,4-triazole Chemical compound C=1N=CNN=1 NSPMIYGKQJPBQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- LMHAGAHDHRQIMB-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichloro-1,2,3,3,4,4-hexafluorocyclobutane Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(Cl)C1(F)Cl LMHAGAHDHRQIMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YTZPUTADNGREHA-UHFFFAOYSA-N 2h-benzo[e]benzotriazole Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2C2=NNN=C21 YTZPUTADNGREHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CMGDVUCDZOBDNL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2h-benzotriazole Chemical compound CC1=CC=CC2=NNN=C12 CMGDVUCDZOBDNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 3
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical compound CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N dtpmp Chemical compound OP(=O)(O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(=O)O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O DUYCTCQXNHFCSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 1H-pyrrole Natural products C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TUCSLJFYSQXGEV-UHFFFAOYSA-N 2-Butylbenzothiazole Chemical compound C1=CC=C2SC(CCCC)=NC2=C1 TUCSLJFYSQXGEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 2
- 229940120146 EDTMP Drugs 0.000 claims description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims description 2
- NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N edtmp Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CCN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O NFDRPXJGHKJRLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940090960 diethylenetriamine pentamethylene phosphonic acid Drugs 0.000 claims 2
- VPTUPAVOBUEXMZ-UHFFFAOYSA-N (1-hydroxy-2-phosphonoethyl)phosphonic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)CP(O)(O)=O VPTUPAVOBUEXMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 claims 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 34
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 29
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 abstract 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 20
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- BAERPNBPLZWCES-UHFFFAOYSA-N (2-hydroxy-1-phosphonoethyl)phosphonic acid Chemical compound OCC(P(O)(O)=O)P(O)(O)=O BAERPNBPLZWCES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000007518 final polishing process Methods 0.000 description 1
- DKPHLYCEFBDQKM-UHFFFAOYSA-H hexapotassium;1-phosphonato-n,n-bis(phosphonatomethyl)methanamine Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])(=O)CN(CP([O-])([O-])=O)CP([O-])([O-])=O DKPHLYCEFBDQKM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HLZKNKRTKFSKGZ-UHFFFAOYSA-N tetradecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCO HLZKNKRTKFSKGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJIOQYGWTQBHNH-UHFFFAOYSA-N undecanol Chemical compound CCCCCCCCCCCO KJIOQYGWTQBHNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本發明提供一種化學機械拋光液，所述拋光液含有：研磨顆粒、金屬腐蝕抑制劑、螯合劑、氧化劑、非離子表面活性劑以及水，所述非離子表面活性劑為乙氧基化丁氧基化烷基醇。使用本發明中的化學機械拋光液在獲得較高TEOS（二氧化矽）和鉭的去除速率的同時，能有效地調節BD（低介電常數材料）和銅的去除速率，能滿足各種工藝條件下對材料去除的要求。
Description
本發明涉及一種化學機械拋光液。
在積體電路的製造中，半導體矽晶片上有許多包含多重溝槽的電介質層，這些填充有金屬導線的溝槽在電介質層內排列形成電路互連圖案，圖案的排列通常具有金屬鑲嵌結構和雙重金屬鑲嵌結構。這些鑲嵌結構先採用阻擋層覆蓋電介質層，再用金屬覆蓋阻擋層。這些金屬至少需要充滿溝槽從而形成電路互連。隨著積體電路的器件尺寸縮小、佈線層數增加，由於銅具有比鋁更優異的抗電遷移能力和高的導電率，現有技術中，銅已替代鋁成為深亞微米積體電路的導線材料。而阻擋層主要採用鉭或氮化鉭，用以阻止銅擴散至鄰近的電介質層。
在晶片的製造過程中，化學機械拋光(CMP)用來平坦化晶片表面。這些平坦化的晶片表面有助於積體電路晶片的多層疊加和積體電路技術的發展。銅的CMP工藝通常分為兩步：第一步是用銅的化學機械拋光液與金屬銅互聯，並停留在阻擋層表面，該步驟根據拋光機台的不同可以在一個拋光盤或兩個拋光盤上完成；第二步是使用阻擋層的化學機械拋光液去除阻擋層、部分介電層和銅，提供平坦的拋光表面。阻擋層的拋光步驟通常要求快速地去除阻擋層和部分介電材料，但為實現拋光表面平坦化的效果，拋光液通常需要對不同的材料有不同的去除速率，以免造成作為互連導線的銅的過度凹陷。
二氧化矽（TEOS）是常見的介電材料，隨著技術的不斷發展，半導體的製造過程引入了低介電常數（Low-k）材料（BD）。而TEOS作為封蓋層沉積在BD表面，在拋光過程中，TEOS被全部去除，而BD被部分去除。為了提高產能，通常需要較高的TEOS去除速率，但BD的去除速率不能太高，以便較好地控制拋光過程。同時在拋光過程中，在介電材料和銅之間有一個合適的拋光選擇比，從而實現全域平坦化。由於TEOS具有較強的化學惰性，較難通過化學方法來提高去除速率，因此現在的拋光液主要通過提高拋光液的磨料含量來提高TEOS的去除速率，但是高含量的拋光磨料會明顯增大BD的去除速率，不宜控制拋光終點。
本發明旨在提供一種可用於阻擋層拋光的化學機械拋光液，在獲得高TEOS和鉭去除速率的同時，能有效地調節BD和銅的去除速率，能滿足各種工藝條件下對晶片平坦化的要求。
具體的，本發明中的化學機械拋光液含有：研磨顆粒、金屬腐蝕抑制劑、螯合劑、氧化劑、非離子表面活性劑以及水。
在一些實施例中，所述非離子表面活性劑為乙氧基化丁氧基化烷基醇，所述乙氧基化丁氧基化烷基醇中，乙氧基數x為5-20，丁氧基數y為5-20，烷基為碳原子數11-15的直鏈或支鏈；優選的，烷基為碳原子數12-14的直鏈或支鏈。
在一些實施例中，所述非離子表面活性劑的質量百分比濃度為0.001-0.2wt%，優選為0.005-0.1wt%。
在一些實施例中，所述研磨顆粒為二氧化矽。
在一些實施例中，所述研磨顆粒的質量百分比濃度為3-20wt%。
在一些實施例中，所述金屬腐蝕抑制劑為唑類化合物，優選為苯並三氮唑、甲基苯並三氮唑、1,2,4-三氮唑、5-甲基-四氮唑、5-氨基-四氮唑、5-苯基四氮唑、巰基苯基四氮唑、苯並咪唑、萘並三唑、2-巰基-苯並噻唑中的一種或多種。
在一些實施例中，所述金屬腐蝕抑制劑的質量百分比濃度為0.005-0.5wt%，優選為0.01-0.2wt%。
在一些實施例中，所述螯合劑為有機酸、有機胺中的一種或多種。所述有機酸選自草酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸、酒石酸、甘氨酸、丙氨酸、氨三乙酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羥基亞乙基二膦酸、乙二胺四亞甲基、2-羥基膦酸基乙酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四乙酸中的一種或多種；有機胺選自乙二胺、三乙醇胺中的一種或多種。
在一些實施例中，所述螯合劑的質量百分比濃度為0.01-2wt%。
在一些實施例中，所述氧化劑為過氧化氫。
在一些實施例中，所述氧化劑的質量百分比濃度為0.05-1wt%。
在一些實施例中，水為餘量。
在一些實施例中，所述的化學機械拋光液的pH值為8-12。
本發明中的化學機械拋光液中，還可以包含pH調節劑和殺菌劑等其他本領域的添加劑。
本發明的化學機械拋光液可以將除氧化劑以外的組分濃縮製備，在使用前用去離子水稀釋並添加氧化劑至本發明的濃度範圍。
與現有技術相比，本發明的優點在於：在獲得高TEOS和鉭的去除速率的同時，能有效地調節BD和銅的去除速率。
下面通過具體實施例進一步闡述本發明的優勢，但本發明的保護範圍不僅僅局限於下述實施例。
實施例
按照表1中對比例1-3和實施例1-17的組分以及含量，將除氧化劑以外的其他組分混合均勻，其中，水為餘量。再使用pH調節劑將拋光液調節至所需pH值。在使用前添加相應含量的氧化劑，混合均勻即可。
表1 對比例1-3和實施例1-17拋光液的組分、含量和pH值
| 拋光液 | 研磨顆粒 | 金屬腐蝕抑制劑 | 螯合劑 | 表面活性劑 | 氧化劑 | pH | |||||
| 具體組分 | 含量 wt% | 具體組分 | 含量 wt% | 具體組分 | 含量 wt% | 具體組分 | 含量 wt% | 具體組分 | 含量 wt% | ||
| 對比例1 | SiO2 | 12 | 苯並三氮唑 | 0.03 | 檸檬酸 | 0.1 | 過氧化氫 | 0.5 | 10 | ||
| (150nm) | |||||||||||
| 對比例2 | SiO2 | 3 | 5-苯基四氮唑 | 0.2 | 草酸 | 0.1 | 過氧化氫 | 0.8 | 8 | ||
| (70nm) | |||||||||||
| 對比例3 | SiO2 | 5 | 巰基苯基四氮唑 | 0.1 | 多氨基多醚基亞甲基膦酸 | 0.5 | （乙氧基)10 (丁氧基)7 C12醇 | 0.1 | 過氧化氫 | 1 | 7 |
| (110nm) | |||||||||||
| 實施例1 | SiO2 | 12 | 苯並三氮唑 | 0.05 | 乙二胺 | 0.1 | (乙氧基)5 (丁氧基)10 C12醇 | 0.005 | 過氧化氫 | 0.5 | 10 |
| (150nm) | |||||||||||
| 實施例2 | SiO2 | 12 | 苯並三氮唑 | 0.05 | 丙二酸 | 0.5 | (乙氧基)8 (丁氧基)10 C12醇 | 0.01 | 過氧化氫 | 0.5 | 8 |
| (130nm) | |||||||||||
| 實施例3 | SiO2 | 12 | 苯並三氮唑 | 0.05 | 丁二酸 | 0.5 | (乙氧基)15 (丁氧基)10 C11醇 | 0.02 | 過氧化氫 | 0.5 | 10 |
| (150nm) | |||||||||||
| 實施例4 | SiO2 | 8 | 苯並咪唑 | 0.005 | 檸檬酸 | 0.5 | (乙氧基)20 (丁氧基)12 C13醇 | 0.001 | 過氧化氫 | 0.3 | 10 |
| (50nm) | |||||||||||
| 實施例5 | SiO2 | 8 | 甲基苯並三氮唑 | 0.01 | 酒石酸 | 0.7 | (乙氧基)5 (丁氧基)20 C13醇 | 0.002 | 過氧化氫 | 0.3 | 11 |
| (50nm) | |||||||||||
| 實施例6 | SiO2 | 7 | 甲基苯並三氮唑 | 0.02 | 甘氨酸 | 0.05 | (乙氧基)18 (丁氧基)12 C14醇 | 0.001 | 過氧化氫 | 0.05 | 9 |
| (70nm) | |||||||||||
| 實施例7 | SiO2 | 6 | 苯並三氮唑 | 0.02 | 氨基三甲叉膦酸 | 1 | (乙氧基)8 (丁氧基)5 C15醇 | 0.04 | 過氧化氫 | 1 | 10 |
| (70nm) | 5-氨基-四氮唑 | 0.05 | |||||||||
| 實施例8 | SiO2 | 7 | 苯並三氮唑 | 0.02 | 氨三乙酸 | 2 | (乙氧基)9 (丁氧基)7 C13醇 | 0.002 | 過氧化氫 | 0.2 | 11 |
| (70nm) | 1,2,4-三氮唑 | 0.05 | |||||||||
| 實施例9 | SiO2 | 5 | 5-氨基-四氮唑 | 0.03 | 乙二胺四乙酸 | 0.1 | (乙氧基)10 (丁氧基)14 C12醇 | 0.05 | 過氧化氫 | 0.5 | 10 |
| (90nm) | 1,2,4-三氮唑 | 0.05 | |||||||||
| 實施例10 | SiO2 | 3 | 5-甲基-四氮唑 | 0.5 | 羥基亞乙基二膦酸 | 0.7 | (乙氧基)8 (丁氧基)10 C12醇 | 0.02 | 過氧化氫 | 1 | 10 |
| (100nm) | |||||||||||
| 實施例11 | SiO2 | 12 | 5-苯基四氮唑 | 0.2 | 乙二胺四亞甲基膦酸 | 0.2 | (乙氧基)12 (丁氧基)10 C12醇 | 0.01 | 過氧化氫 | 0.8 | 10 |
| (200nm) | |||||||||||
| 實施例12 | SiO2 | 8 | 5-苯基四氮唑 | 0.2 | 2-羥基膦酸基乙酸 | 0.5 | （乙氧基)12 (丁氧基)18 C12醇 | 0.05 | 過氧化氫 | 0.8 | 12 |
| (120nm) | |||||||||||
| (110nm) | |||||||||||
| 實施例13 | SiO2 | 15 | 巰基苯基四氮唑 | 0.2 | 二乙烯三胺五甲叉膦酸 | 0.6 | (乙氧基)12 (丁氧基)8 C12醇 | 0.2 | 過氧化氫 | 1 | 9 |
| (20nm) | |||||||||||
| 實施例14 | SiO2 | 20 | 巰基苯基四氮唑 | 0.5 | 丙氨酸 | 0.01 | (乙氧基)15 (丁氧基)5 C12醇 | 0.2 | 過氧化氫 | 0.8 | 11 |
| (30nm) | |||||||||||
| 實施例15 | SiO2 | 12 | 萘並三唑 | 0.1 | 2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸 | 0.3 | (乙氧基)8 (丁氧基)10 C12醇 | 0.1 | 過氧化氫 | 0.5 | 11 |
| (50nm) | |||||||||||
| 實施例16 | SiO2 | 10 | 2-巰基-苯並噻唑 | 0.2 | 草酸 | 0.4 | (乙氧基)5 (丁氧基)10 C12醇 | 0.2 | 過氧化氫 | 0.5 | 11 |
| (70nm) | |||||||||||
| 實施例17 | SiO2 | 6 | 苯並三氮唑 | 0.03 | 檸檬酸 | 0.2 | (乙氧基)5 (丁氧基)10 C12醇 | 0.08 | 過氧化氫 | 0.5 | 10 |
| (110nm) | 三乙醇胺 | 0.1 |
效果實施例一
使用對比例1-3及實施例1-17的拋光液按照下述條件分別對銅(Cu)、鉭（Ta）、二氧化矽（TEOS）和低介電常數材料BD進行拋光。拋光條件：拋光機台為12”Reflexion LK機台，拋光墊為Fujibo pad，下壓力為2.5psi，轉速為拋光盤/拋光頭=93/87rpm，拋光液流速為300ml/min，拋光時間為60s。測得對比例1-3和實施例1-17拋光液對銅（Cu）、鉭（Ta）、二氧化矽（TEOS）、低介電常數材料BD的去除速率，記於表2。
表2對比例1-3和實施例1-17拋光液的去除速率
| 拋光液 | Cu | Ta | TEOS | BD |
| 去除速率(Å/min) | 去除速率(Å/min) | 去除速率(Å/min) | 去除速率(Å/min) | |
| 對比例1 | 680 | 1705 | 2480 | 2896 |
| 對比例2 | 103 | 216 | 257 | 546 |
| 對比例3 | 126 | 220 | 279 | 107 |
| 實施例1 | 1456 | 1782 | 2512 | 1172 |
| 實施例2 | 660 | 1597 | 1898 | 567 |
| 實施例3 | 370 | 1816 | 2477 | 958 |
| 實施例4 | 644 | 1049 | 1187 | 1304 |
| 實施例5 | 479 | 1330 | 1349 | 1119 |
| 實施例6 | 719 | 998 | 924 | 1321 |
| 實施例7 | 606 | 882 | 973 | 610 |
| 實施例8 | 358 | 1134 | 1179 | 1043 |
| 實施例9 | 550 | 875 | 932 | 505 |
| 實施例10 | 364 | 419 | 490 | 391 |
| 實施例11 | 476 | 1830 | 2252 | 886 |
| 實施例12 | 361 | 1511 | 1802 | 590 |
| 實施例13 | 302 | 1565 | 1604 | 298 |
| 實施例14 | 258 | 1953 | 2434 | 351 |
| 實施例15 | 390 | 1608 | 1745 | 486 |
| 實施例16 | 317 | 1320 | 1631 | 349 |
| 實施例17 | 813 | 1045 | 1152 | 559 |
由表2可見，與對比例相比，本發明實施例1-17拋光液通過添加乙氧基化丁氧基化烷基醇作為離子表面活性劑，在鹼性條件下可調節拋光液對Cu和BD的去除速率，同時保持了不影響Ta和TEOS的去除速率。對比例3拋光液pH小於8，不能實現較高的Ta和TEOS去除速率；拋光液pH高於12則會降低拋光液中研磨顆粒的穩定性。對比例1的拋光液僅使用含量較高的研磨顆粒及氧化劑，對銅（Cu）、鉭（Ta）、二氧化矽（TEOS）、低介電常數材料BD均有較高的去除速率，並不能有效地調節拋光液對銅（Cu）和低介電常數材料BD的去除速率。
效果實施例二
使用對比例1的拋光液和本發明實施例1、4、10的拋光液按照下述條件對帶有圖案的銅晶片進行拋光。
所述圖形晶片為市售的12英寸Sematech754圖形晶片，膜層材料從上至下為銅/鉭/氮化鉭/TEOS/BD，拋光過程分三步，第一步用市售的銅拋光液去除大部分的銅，第二步用市售的銅拋光液去除殘留的銅，第三步用本發明的阻擋層拋光液去除阻擋層（鉭/氮化鉭）、二氧化矽TEOS、和部分BD，並最終拋光過程停在BD層上。
上述阻擋層拋光液的拋光條件為：拋光機台為12”Reflexion LK機台，拋光墊為Fujibo pad，下壓力為2.5psi，轉速為拋光盤/拋光頭=93/87rpm，拋光液流速為300ml/min，拋光時間為60s。測得的對比例1和實施例1、4、10拋光液的去除速率記於表3。
表3對比例1和實施例1、4、10拋光液拋光前後的碟型凹陷（Dishing）和介質層侵蝕（Erosion）
| 拋光液 | 碟型凹陷（Å） | 介質層侵蝕（Å） | ||
| 拋光前 | 拋光後 | 拋光前 | 拋光後 | |
| 對比例1 | 980 | -897 | 174 | 341 |
| 實施例1 | 950 | 117 | 177 | 95 |
| 實施例4 | 951 | 83 | 166 | 42 |
| 實施例10 | 948 | 141 | 173 | 89 |
其中，表3中所述「碟型凹陷」是指阻擋層拋光前在金屬墊上的碟型凹陷，「介質層侵蝕」是指阻擋層線上寬為0.18微米，密度為50%的密線區域（50%銅/50%介電層）上的介質層侵蝕。
由表3可以看出，對比例1的拋光液雖然可修正前程（銅拋光後）在晶圓上產生的碟型凹陷，但是銅區域高於介質層區域，且不能修正前程在晶圓密線區域上產生的介質層侵蝕，不能獲得工藝要求的晶圓形貌。與對比例1拋光液相比，本發明實施例的拋光液由於能夠有效的控制TEOS/BD對銅的去除速率的選擇比，因而能較好的修正前程（銅拋光後）在晶圓上產生的碟型凹陷和介質層侵蝕，獲得了較好的晶圓形貌。
綜上所述，本發明提供的一種可用於阻擋層拋光的化學機械拋光液，通過添加乙氧基化丁氧基化烷基醇作為非離子表面活性劑，使得拋光液在鹼性條件下在獲得高TEOS和鉭去除速率的同時，能有效地調節BD和銅的去除速率，從而較好的修正前程（銅拋光後）在晶圓上產生的碟型凹陷和介質層侵蝕。
應當理解的是，本發明所述wt%均指的是質量百分含量。
以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為範例，本發明並不限制於以上描述的具體實施例。對於本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的範疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和範圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的範圍內。
Claims (13)
- 一種化學機械拋光液，包括研磨顆粒、金屬腐蝕抑制劑、螯合劑、氧化劑、非離子表面活性劑和水，其中，所述非離子表面活性劑為乙氧基化丁氧基化烷基醇，所述乙氧基化丁氧基化烷基醇中，乙氧基數x為5-20，丁氧基數y為5-20，烷基為碳原子數11-15的直鏈或支鏈烷基，所述非離子表面活性劑的質量百分比濃度為0.001-0.2wt%。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述非離子表面活性劑的質量百分比濃度為0.005-0.1wt%。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述研磨顆粒為二氧化矽。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述研磨顆粒的質量百分比濃度為3-20wt%。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述金屬腐蝕抑制劑為唑類化合物。
- 如請求項5所述的化學機械拋光液，其中，所述金屬腐蝕抑制劑選自苯並三氮唑、甲基苯並三氮唑、1,2,4-三氮唑、5-甲基-四氮唑、5-氨基- 四氮唑、5-苯基四氮唑、巰基苯基四氮唑、苯並咪唑、萘並三唑、2-巰基-苯並噻唑中的一種或多種。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述金屬腐蝕抑制劑的質量百分比濃度為0.005-0.5wt%。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述螯合劑選自有機酸、有機胺中的一種或多種。
- 如請求項8所述的化學機械拋光液，其中，所述有機酸選自草酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸、酒石酸、甘氨酸、丙氨酸、氨三乙酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、氨基三亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、2-羥基膦酸基乙酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、乙二胺四乙酸中的一種或多種；所述有機胺選自乙二胺、三乙醇胺中的一種或多種。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述螯合劑的質量百分比濃度為0.01-2wt%。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述氧化劑為過氧化氫。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述氧化劑的質量百分比濃度為0.05-1wt%。
- 如請求項1所述的化學機械拋光液，其中，所述化學機械拋光液的pH為8-12。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911403893.3 | 2019-12-31 | ||
| CN201911403893.3A CN113122144A (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种化学机械抛光液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202134392A TW202134392A (zh) | 2021-09-16 |
| TWI867131B true TWI867131B (zh) | 2024-12-21 |
Family
ID=76768587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109145994A TWI867131B (zh) | 2019-12-31 | 2020-12-24 | 化學機械拋光液 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113122144A (zh) |
| TW (1) | TWI867131B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115895454B (zh) * | 2022-11-22 | 2024-07-23 | 天津派森新材料技术有限责任公司 | 一种化学机械抛光液 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200940704A (en) * | 2007-10-29 | 2009-10-01 | Ekc Technology Inc | Composition comprising chelating agents containing amidoxime compounds |
| CN104412316A (zh) * | 2012-07-06 | 2015-03-11 | 巴斯夫欧洲公司 | 包含非离子性表面活性剂及含有至少一个酸基团的芳族化合物的化学机械抛光(cmp)组合物 |
| CN105378011A (zh) * | 2013-07-11 | 2016-03-02 | 巴斯夫欧洲公司 | 包含苯并三唑衍生物作为缓蚀剂的化学机械抛光组合物 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040092102A1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-05-13 | Sachem, Inc. | Chemical mechanical polishing composition and method |
| JP4271463B2 (ja) * | 2003-02-04 | 2009-06-03 | 東邦化学工業株式会社 | 水性フロアーポリッシュ用レベリング剤 |
| JP2007070548A (ja) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Kao Corp | 研磨液組成物 |
| US7456107B2 (en) * | 2006-11-09 | 2008-11-25 | Cabot Microelectronics Corporation | Compositions and methods for CMP of low-k-dielectric materials |
| US20080203059A1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-08-28 | Cabot Microelectronics Corporation | Dilutable cmp composition containing a surfactant |
| JP2010129941A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Fujifilm Corp | 金属用研磨液、および化学的機械的研磨方法 |
| CN103897600A (zh) * | 2012-12-24 | 2014-07-02 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液及其应用 |
| SG11201700255UA (en) * | 2014-07-15 | 2017-02-27 | Basf Se | A chemical mechanical polishing (cmp) composition |
| CN108250977B (zh) * | 2016-12-28 | 2021-08-27 | 安集微电子科技（上海）股份有限公司 | 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液 |
| CN109971354A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
-
2019
- 2019-12-31 CN CN201911403893.3A patent/CN113122144A/zh active Pending
-
2020
- 2020-12-24 TW TW109145994A patent/TWI867131B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200940704A (en) * | 2007-10-29 | 2009-10-01 | Ekc Technology Inc | Composition comprising chelating agents containing amidoxime compounds |
| CN104412316A (zh) * | 2012-07-06 | 2015-03-11 | 巴斯夫欧洲公司 | 包含非离子性表面活性剂及含有至少一个酸基团的芳族化合物的化学机械抛光(cmp)组合物 |
| CN105378011A (zh) * | 2013-07-11 | 2016-03-02 | 巴斯夫欧洲公司 | 包含苯并三唑衍生物作为缓蚀剂的化学机械抛光组合物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202134392A (zh) | 2021-09-16 |
| CN113122144A (zh) | 2021-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI729219B (zh) | 一種用於阻擋層平坦化的化學機械拋光液 | |
| WO2018120808A1 (zh) | 一种用于阻挡层的化学机械抛光液 | |
| WO2017114309A1 (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
| TW202126722A (zh) | 化學機械拋光液 | |
| CN103865400A (zh) | 一种磷酸酯表面活性剂在自停止抛光中的应用 | |
| CN106928862A (zh) | 一种化学机械抛光液及其在抛光ulk-铜互连制程中阻挡层的应用 | |
| TWI842803B (zh) | 化學機械拋光液及其應用 | |
| TWI867131B (zh) | 化學機械拋光液 | |
| CN109971354A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN109971357B (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| KR102794777B1 (ko) | 화학적 기계적 연마액 및 구리 연마에서 이의 용도 | |
| CN111378382B (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
| TW202426583A (zh) | 化學機械拋光液及其用途 | |
| TW202438617A (zh) | 化學機械拋光液 | |
| CN111378367A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN113122142B (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| TWI886366B (zh) | 化學機械拋光液及其使用方法 | |
| CN108250972B (zh) | 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液 | |
| CN103146306A (zh) | 一种tsv阻挡层抛光液 | |
| CN115058712A (zh) | 一种铜阻挡层化学机械抛光组合物及其应用 | |
| CN111378376A (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
| KR100725550B1 (ko) | 구리 배선 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 금속배선 연마 방법 | |
| CN109971355A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN114686112A (zh) | 一种化学机械抛光液及其使用方法 | |
| CN114686118A (zh) | 一种化学机械抛光液及其使用方法 |