[发明专利]用于抛光低介电材料的抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光液，尤其涉及一种用于抛光低介电材料的抛光液。

技术背景

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。

CMP抛光液主要包括磨料、化学试剂和溶剂等。磨料主要为各种无机 或有机颗粒，如二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、氧化铈、氧化铁、聚合物颗 粒和/或它们的混合物等。CMP抛光液的溶剂主要为水或醇类。而化学试剂 是用来控制抛光速率和抛光选择比、改善抛光表面性能以及提高抛光液的稳 定性，包括氧化剂、络合剂、缓蚀剂和/或表面活性剂等。

在一些公开专利中，铵盐和季铵类物质被用来调节一些非金属物质的抛 光速率，如在CN 1498931A中，在二氧化硅为磨料的抛光液中，水溶性季 铵盐被用来提高多晶硅的抛光速率和改善抛光液的稳定性，其多晶硅膜抛光 速率与氮化物膜抛光速率的比率达到50。如USP 6,046,112，该抛光液包括 ZrO₂磨料、表面活性剂、TMAH或TBAH、和水，其对SOG具有较高的抛 光速率和较高的抛光选择性，抛光速率达到4000/min，抛光选择性高达8， 但是其使用ZrO₂磨料，价格昂贵。在USP 7018560中，含有2～15个碳链 长度的有机季胺盐用于增加TEOS的抛光速率，同时降低SiC、SiCN、Si₃N₄和SiCO等材料的抛光速率。然而以上专利中，铵盐和季铵类物质并没有用 于提高低介电材料CDO的抛光速率。

随着集成电路复杂程度的增加和器件尺寸的减小，一些含有Si、C、O 的低介电材料逐渐被应用于集成电路，以提高未来集成电路的开合能力。低 介电材料包括掺碳二氧化硅(CDO)、碳氧化硅(SiOC)和有机硅玻璃(OSG) 等，而掺碳二氧化硅(CDO)是目前应用较广的一种低介电材料。这些低介电 材料在未来将取代二氧化硅(如TEOS、FSG、SOG等)，构成集成电路中 的绝缘层。

发明概要

本发明的目的是提供一种用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液用于 提高低介电材料的抛光速率，本发明的抛光液包括掺铝二氧化硅磨料和水， 其特征在于：还包括含铵根离子或季铵类的小分子活性物质。由于这类小分 子活性物质用于本发明的抛光液中能够形成铵根离子或季铵离子，从而可以 提高低介电材料的抛光速率，但对钽、铜的抛光速率无明显的影响，从而可 以提高抛光选择性。

在本发明中，术语“小分子活性物质”是指分子量M_w＜500的含铵根离 子的活性物质或季铵类的活性物质。

在本发明中，所述的活性物质可以为氨水、各种铵盐、各种季铵盐、各 种季铵碱，较佳地为氨水、氨基酸、五硼酸铵、酒石酸铵、四甲基氢氧化铵 (TMAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)和/或四丁基四氟硼酸铵，以及具有 类似结构的铵盐或季铵类等物质，优选四丁基氢氧化铵和四丁基四氟硼酸 铵。

所述的活性物质的用量较佳地为0.001～0.5％，更佳地为0.001～0.2％。 所述的掺铝二氧化硅磨料的浓度可以为现有技术中抛光集成电路衬底的抛 光液中给出的各种浓度，较佳地为1～20％，更佳地为2～15％，水为余量。 以上浓度均指占整个抛光液的重量百分比。

所述的掺铝二氧化硅磨料为溶胶型掺铝二氧化硅分散液，这种溶胶型磨 料分散液可以大大降低衬底表面的刮痕、腐蚀、点蚀等衬底表面缺陷问题。

所述的溶胶型掺铝二氧化硅分散液的pH值较佳地为2～7。

在本发明中，所述的掺铝二氧化硅磨料的粒径较佳地是5～500nm，更 佳地是5～100nm，最优选20～80nm。

本发明的抛光液的pH值较佳地为2～7。

本发明的抛光液还可以包括现有技术中的各种添加剂，如阻蚀剂、氧化 剂、速率增助剂、表面活性剂和/或其他助剂等等。