[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

本发明提供一种化学机械抛光液，包括：研磨颗粒、催化剂、稳定剂、交联大分子表面缺陷抑制剂、氧化剂、水和pH调节剂。本申请的化学机械抛光液实现了同时抛光钨、氧化硅和氮化硅，保证高的钨的抛光速度的同时兼具中等的氧化硅速度和低的氮化硅速度，大大降低了抛光后氮化硅表面的表面缺陷，实现快速平坦化。

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液。

背景技术

现代半导体技术向着微小化的方向迅速发展，半导体集成电路包含了硅基材和其上的数以百万计的元件，通过多层互连件形成互连结构。层和结构包括多种材料，如单晶硅、二氧化硅、钨、氮化硅和各种其它导电、半导电和电介质材料。这些材料的薄层结构可以通过多种沉积技术，如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等技术制造，之后多余的材料需要予以去除。随着多层材料的沉积和去除，晶片的最上表面变得不平坦。这些不平坦可能导致产品的各种缺陷，因此导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为重要。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械抛光(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。

化学机械抛光(CMP)由化学作用、机械作用以及两种作用结合而成。通常，晶片被固定于研磨头上，并将其正面与CMP设备中的抛光垫接触。在一定压力下，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，在晶片和抛光垫之间以一定流量注入抛光组合物(“浆料”)，浆料因离心作用平铺在抛光垫上。于是，在化学和机械的双重作用下，晶片表面被抛光并实现全局平坦化。CMP可用于去除不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、吸附的杂质、晶格损伤、划痕等。

在半导体集成电路设计制造中，钨被用于形成互连件和接触插塞。化学机械抛光是抛光钨的优选方法。由于钨具有一定硬度，其抛光工艺与其他金属有一定差别。同时，在某些化学机械抛光实际应用中，会出现需要同时抛光钨、氧化硅、氮化硅的情况。由于需要控制几种不同介质的速率、凹陷、表面缺陷，这对抛光组合物的设计提出了挑战。美国专利US 9567491公开了一种可以同时抛光钨、氧化硅和氮化硅的抛光组合物，描述了在图形化晶片上减小钨凹陷的方法，但是没有提出解决氮化硅表面缺陷的措施，并且其钨移除速率相对于氧化硅移除速率偏慢。美国专利US 9771496公开了一种含有环多糖化合物的抛光组合物，可以同时抛光钨，氧化硅和氮化硅。这种组合可以大幅减小氧化硅的缺陷，但是对减小氮化硅表面缺陷没有帮助。中国专利CN 104284960公开了一种高选择性抛光氧化硅/氮化硅的抛光组合物，可以控制氮化硅的缺陷，但是该组合不能用于钨抛光。中国专利CN105229110公开了一种可以控制氮化硅表面缺陷的抛光组合物，但是该组合也不能用于钨的抛光。然而，如果抛光后氮化硅的表面缺陷得不到良好控制，会导致其上方堆积的介电层不平整，进而影响晶片良率。

可见，寻求一种能同时抛光钨、氧化硅、氮化硅，并能减小氮化硅表面缺陷的抛光组合物在本领域具有重要的意义。

发明内容

为解决现有的钨化学机械抛光液无法同时抛光钨、氧化硅、氮化硅，并分别控制钨、氧化硅、氮化硅的速率和表面缺陷，在保持高的钨抛光速率的同时兼具中等的氧化硅速度和低的氮化硅速度，并能减小氮化硅表面缺陷的技术问题，本发明提供一种化学机械抛光液，包括：研磨颗粒、催化剂、稳定剂、交联大分子表面缺陷抑制剂、氧化剂、水和pH调节剂。

进一步地，所述交联大分子表面缺陷抑制剂是卡波姆。

进一步地，所述卡波姆的型号为934(即卡波姆934)、940(即卡波姆940)和941 (即卡波姆941)中的一种或多种，卡波姆934、卡波姆940和卡波姆941之间的区别在于粘度不同。

进一步地，所述型号为940的卡波姆的浓度范围为0.005％～0.1％。

进一步地，所述型号为940的卡波姆的浓度范围为0.005％～0.05％。

进一步地，所述研磨颗粒为SiO₂。