[发明专利]一种含有混合磨料的低介电材料抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光液，尤其涉及一种含有混合磨料的低介电材料抛光液。

背景技术

在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，一层上面又沉积一层，使得在衬底表面形成了不规则的形貌。现有技术中使用的一种平坦化方法就是化学机械抛光(CMP)，CMP工艺就是使用一种含磨料的混合物和抛光垫去抛光一集成电路表面。在典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。

在绝大多数CMP抛光液中，往往采用各种无机或有机颗粒作为磨料，例如二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、氧化铈、氧化铁、聚合物颗粒和/或他们的混合物等。由于这些无机或有机颗粒具有不同的粒径、硬度、表面化学基团等特性，对各种抛光基材往往表现出不同的抛光性能，尤其在对基材的抛光速率和选择比上会有很大的差异。

因此，在一些CMP抛光液中会采用两种或两种以上的磨料，以改善各种基材的抛光速率和调节他们的选择比。比如US6,896,590公开的抛光液主要为两种不同粒径的粒子的混合磨料体系，用以调整和控制金属、阻挡层和二氧化硅的抛光速率与选择比：第一种粒子的粒径为5-50nm；另一种粒子的粒径为50-100nm。US6,896,591公开的含有三种磨料体系，主要用于抛光磷化镍基材：(1)高硬度的α-氧化铝颗粒；(2)气相氧化铝颗粒和(3)二氧化硅颗粒。而US6,924,227公开的采用两种不同粒径的二氧化硅磨料体系，来抛光Cu和阻挡层Ta或TaN，并改善抛光过程中的腐蚀和刮伤等缺陷。这两种不同粒径的二氧化硅磨料体系为：(1)第一种二氧化硅的粒径为5-30nm；(2)第二种二氧化硅的初始粒径小于5nm。在上述抛光液的体系基础上，还可以加入第三种颗粒以形成新的阻挡层抛光液，该第三种颗粒为氧化铝颗粒。

发明内容

本发明的目的提供一种含有混合磨料的低介电材料抛光液，并应用于同时含有金属、CDO和TEOS结构的集成电路中。

本发明的上述目的通过下列技术方案来实现：本发明的抛光液包括两种或两种以上的抛光磨料，其中一种磨料为掺铝二氧化硅，第二种磨料包括二氧化硅、氧化铝、铝包裹二氧化硅和/或锆包裹二氧化硅。

发明中所述的第二种磨料为二氧化硅。

所述的掺铝二氧化硅磨料的质量百分比浓度较佳地为0.5～15％。

所述的掺铝二氧化硅溶胶磨料的粒径较佳地是5～500nm；更佳地是10～100nm。

发明中所述的第二种磨料的质量百分比浓度较佳地为0.5～15％。

所述的第二种磨料的粒径较佳地是10～100nm。

所述的抛光液的pH值较佳地为2～12。

本发明所述的抛光液还包括阻蚀剂、氧化剂、速率增助剂或表面活性剂一种或多种。

其中所述的阻蚀剂较佳地是苯并三唑。

所述的氧化剂较佳地是过氧化氢。

所述的速率增助剂较佳地是有机羧酸、有机羧酸盐、氨基酸或有机磷酸中的一种或多种；所述的速率增助剂更佳地是草酸、酒石酸、丁二酸、正丁胺、酒石酸铵、五硼酸铵、甘氨酸或乙二胺四甲叉磷酸中的一种或多种。

所述的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性和两性离子表面活性剂；较佳地是聚丙烯酰胺、右旋糖苷、聚丙烯酸、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵或四丁基氢氧化铵中的一种或多种。

本发明所述的抛光液用于抛光包含金属、阻挡层、二氧化硅和低介电材料结构的集成电路。

本发明的积极进步效果在于：本发明的抛光液可以较好地调整低介电材料氧化硅(BD)与TEOS的抛光速率的同时，防止金属抛光过程中产生的局部和整体腐蚀，提高产品良率。而且能应用在同时含有金属、掺碳二氧化硅(CDO)和二氧化硅(TEOS)结构的集成电路中。

附图说明

图1为掺铝二氧化硅及其混合磨料体系的抛光速率图；

图2为掺铝二氧化硅的粒径对低介电材料的抛光速率影响图；

图3为混合磨料的粒径对低介电材料的抛光速率影响图；

图4为不同用量的混合磨料的抛光速率图；

图5为不同用量的混合磨料的抛光速率图；

图6为不同用量的混合磨料的抛光速率图；