一种含氮化合物在提高钽抛光速率中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含氮化合物在提高钽抛光速率中的应用，该含氮化合物添加入化学机械抛光液中，且该含氮化合物为以下化合物中的一种或多种：含有1～4个氮原子的杂环化合物及其衍生物，以及胺类化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
Cu互连线路CMP是现今全局平坦化中唯一广泛应用的技术。在大马士革铜制程中 会采用多种材料，例如绝缘层材料TE0S、金属铜Cu、阻挡层材料Ta或TaN以及一些封盖层 材料（cappinglayer)。在90nm以下的制程中，会使用低介电材料（BlackDiamond)。这 些材料具有不同的化学组成和机械强度，抛光液对它们的抛光去除速率是不同的。在CMP 过程中，需要在阻挡层抛光阶段有一定时间的过抛，以完全除去阻挡层、金属残留和有机物 残留，以保证抛光后的表面形貌。这个步骤的抛光要求抛光液具有较高的绝缘层材料的去 除速率。现有技术的方法主要依靠增大磨料颗粒的含量来提高绝缘层的去除速率。但含量 过高的磨料颗粒会带来一些负面影响，比如表面污染物增多、颗粒残留以及表面划伤等。 采用化学方法提高绝缘层材料的去除速率可以使得抛光液中的固含量保持较低 的水平，这样既可保证绝缘层的去除又能获得比较好的表面形貌。但目前，采用化学方法提 高绝缘层材料的去除速率一直是CMP抛光浆料开发的难点，相关文献并不多见。专利文献 US7, 018, 560 (20050031789,公开日2005. 2. 10)公开了 一种用于抛光半导体层的组合物， 其中揭示了采用氟化季铵盐来提高绝缘层TE0S膜的去除速率，但其提高的幅度有限，并且 氟化物是属于非环保化学品，不符合当今绿色化学品的发展方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的方法因增大磨料含量而造成 的表面划伤，颗粒残留的缺陷，而提供一种可满足阻挡层抛光过程中调整绝缘层与金属的 抛光选择比的要求，并且保证优良表面形貌的化学机械抛光液。 本专利技术的一方面在于提供，该含氮化 合物添加入化学机械抛光液中，且该含氮化合物具体为以下化合物中的一种或多种：含有 1~4个氮原子的杂环化合物及其衍生物，以及胺类化合物。 其中，优选地，前述含有1~4个氮原子的杂环化合物及其衍生物选自吡啶、嘧啶、 哌啶、哌嗪、噻唑、三唑、四唑，以及上述化合物的衍生物中的一种或多种。 其中，优选地，前述衍生物为带巯基和/或羧基和/或氨基的衍生物。 其中，优选地，前述含有1~4个氮原子的杂环化合物及其衍生物选自5-羧 基-3-氨基-1，2, 4三氮唑、2-氨基嘧啶、3-氨基-1，2, 4三氮唑、5-巯基-3-氨基-1，2, 4三 唑、二巯基苯丙噻唑、哌嗪六水、甲基苯丙三氮唑、2, 3-二氨基吡啶和1-苯基-5-巯基-四 氮唑中的一种或多种。 其中，优选地，前述胺类化合物选自二胺、二乙烯三胺和多烯多胺中的一种或多 种。 其中，优选地，前述含氮有机物的含量为质量百分比0. 01~1%。 其中，优选地，前述含氮有机物的含量为质量百分比0. 1~0.5%。 其中，其中，优选地，前述化学机械抛光液含有磨料、氧化剂和水，且所述磨料的含 量为小于或等于质量百分比15%。其中，优选地，前述磨料为Si02和/或A1203。且磨料 的含量为质量百分比2~10%。 其中，优选地，前述氧化剂为过氧化物和/或过硫化物。 其中，优选地，前述氧化剂的含量为质量百分比0. 1~10%。 其中，优选地，前述抛光液的pH值为2~5。 本专利技术的抛光液还可进一步含有其它本领域常见的添加剂，例如络合剂、缓蚀剂、 杀菌剂、稳定剂和表面活性剂等。 本专利技术的抛光液由上述成分简单均匀混合，之后采用pH调节剂调节至合适pH值 即可制得。pH调节剂可选用本领域常规调节剂，如氢氧化钾、氨水和硝酸等。本专利技术中，所 用试剂及原料均市售可得。 本专利技术所用试剂及原料均市售可得。 本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的抛光液在较低的磨料粒子含量下具有较高 的阻挡层材料（Ta或TaN)的去除速率，与未添加含氮有机物的抛光液相比显著提高的绝缘 层材料（TE0S)的去除速率，以及约为100~500A/min范围内的低介电材料（BD)的去除速 率。本专利技术的Cu的去除速率可通过升高或降低氧化剂含量而相应的升高或降低。本专利技术 的抛光液可满足阻挡层抛光过程中用化学方法调整绝缘层材料和金属抛光选择比的要求， 避免通过增大磨料粒子含量达到相同目的而引起的表面污染物残留等问题，从而提供满足 工艺要求和光滑平整的表面形貌。【附图说明】 图1为效果实施例中对比抛光液和本专利技术的抛光液1~18对TE0S和BD的去除 速率柱状图。 图2为采用对比抛光液抛光后晶圆表面形貌的SEM(扫描电镜）图。 图3为采用抛光液16抛光后晶圆表面形貌的SEM(扫描电镜）图。【具体实施方式】 下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实 施例范围之中。 实施例1~17 表1给出本专利技术的抛光液实施例1~17的配方，按照表中配方，将各成分简单均 匀混合，之后采用氢氧化钾、氨水或硝酸调节至合适pH值，即可制得各抛光液。 表1本专利技术的抛光液实施例1~17 效果实施例 表2给出了对比抛光液和本专利技术的抛光液1~18的配方，按照表中配方，将各成 分简单均匀混合，之后采用氢氧化钾或硝酸调节至合适pH值，即可制得各抛光液。 表2对比抛光液和本专利技术的抛光液1~18 采用对比抛光液和本专利技术的抛光液1~18按照下述条件对TEOS、BD、Cu和Ta 进行抛光。抛光条件：抛光垫为P〇litexl4'，下压力为2psi，转速为抛光盘/抛光头= 70/90rpm，抛光液流速为100ml/min，抛光时间为2min。结果如表3和图1所示。 表3对比抛光液和本专利技术的抛光液1~18对TEOS、BD、Cu和Ta的去除速率 从表3和图1可以看出，与空白参比样对比，加入含氮有机物的抛光液1~18的 TEOS的去除速率有不同程度的提高，其中抛光液2~5提高的幅度较小，抛光液6~18的 TEOS提高的幅度较高。而low-k材料的去除速率也呈现不同的变化趋势，在100~500的 范围内变动。抛光液1~18均具有较高的Ta的去除速率。 图2和图3分别为采用对比抛光液和抛光液16抛光后晶圆表面形貌的SEM图。由 图2和图3对比可见，本专利技术的抛光液16抛光后的晶圆表面形貌光滑平整，表面光洁平整， 无污染颗粒残留。【主权项】1. ，且所述含氮化合物添加入化学机械抛 光液中，其特征在于，所述含氮化合物为以下化合物中的一种或多种：含有1~4个氮原子 的杂环化合物及其衍生物，以及胺类化合物。2. 如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的含有1~4个氮原子的杂环化合物 及其衍生物选自吡啶、嘧啶、哌啶、哌嗪、噻唑、三唑、四唑，以及上述化合物的衍生物中的一 种或多种。3. 如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的衍生物为带巯基和/或羧基和/或 氨基的衍生物。4. 如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的含有1~4个氮原子的杂环化合物及 其衍生物选自5-羧基-3-氨基-1，2, 4三氮唑、2-氨基嘧啶、3-氨基-1，2, 4三氮唑、5-巯 基-3-氨基-1，2, 4三唑、二巯基苯丙噻唑、哌嗪六水、甲基苯丙三氮唑、2, 3-二氨基吡啶和 1-苯基-5-巯基-四氮唑中的一种或多种。5. 如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的胺类化合物选自二胺、二乙烯三胺和 多烯多胺中的一种或多种。6. 如权利要求1所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氮化合物在提高钽抛光速率中的应用，且所述含氮化合物添加入化学机械抛光液中，其特征在于，所述含氮化合物为以下化合物中的一种或多种：含有1～4个氮原子的杂环化合物及其衍生物，以及胺类化合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：荆建芬，高嫄，姚颖，张建，邱腾飞，潘依君，
申请(专利权)人：安集微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31