一种化学机械抛光液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种化学机械抛光液，包括二氧化硅研磨颗粒，含一个或多个羧基的含氮杂环化合物，唑类化合物及其衍生物，有机酸，氧化剂。本发明专利技术的抛光液同时具有较高的铜抛光速率氮化硅抛光速率，而且铜和氮化硅的抛光速率比接近1:1，从而用于抛光含有铜和氮化硅的晶片时，降低了抛光后的晶片表面的碟形凹陷，提高了表面平整度。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光液及其应用
本专利技术涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液及其应用。
技术介绍
在晶圆的制作中,氮化硅材料通常作为阻挡层或者刻蚀终止层来保护下层结构。在半导体装置的生产中，在各个阶段都要进行去除氮化硅层的步骤，例如在形成元素分离结构的步骤中，要除去作为阻挡层的氮化硅层。目前常用的去除氮化硅层的方法，是在约150℃的高温下，使用磷酸/硝酸混合溶液等液体，通过湿法刻蚀方法去除氮化硅层。而对于化学机械抛光液来说，大多数的抛光液都是力求降低氮化硅的去除速率，而得到其他材料相对比较高的去除速率。比如在浅沟槽隔离(STI)工艺中，氮化硅作为终止层，使用的化学机械抛光液则需要具有高的二氧化硅去除速率及较低的氮化硅。而在半导体新兴技术中，铜和氮化硅材料会同时应用于同一晶片中，这就需要在抛光氮化硅的同时抛光金属铜。而现有的化学机械抛光液，在抛光含有铜和氮化硅的晶片时，对铜和氮化硅的抛光速率差异很大，从而导致抛光后的晶片表面产生碟形凹陷，表面平整度差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种化学机械抛光液，通过将含一个或多个羧基的含氮杂环化合物、唑类化合物与有机酸复配使用，从而具有较高的铜和氮化硅抛光速率，并且该抛光液对铜和氮化硅的抛光速率比接近1:1，从而降低抛光后的晶片表面的碟形缺陷。具体地，本专利技术提供了一种化学机械抛光液，包括二氧化硅研磨颗粒，含一个或多个羧基的含氮杂环化合物，唑类化合物及其衍生物，有机酸，氧化剂。优选地，所述二氧化硅研磨颗粒的质量百分比含量为1％-15％。优选地，所述二氧化硅研磨颗粒的质量百分比含量为5％-15％。优选地，所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物包括含一个或多个羧基的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物中的一种或多种。优选地，所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物包括2-羧基吡啶、3-羧基吡啶、4-羧基吡啶、2，3-二羧基吡啶、2，4-二羧基吡啶、3，4-二羧基吡啶、2，6-二羧基吡啶、3，5-二羧基吡啶、2-羧基哌啶、3-羧基哌啶、4-羧基哌啶、2，3-二羧基哌啶、2，4-二羧基哌啶、2，6-二羧基哌啶、3，5-二羧基哌啶、2-羧基吡咯烷、3-羧基吡咯烷、2，4-二羧基吡咯烷、2，5-二羧基吡咯烷、2-羧基吡咯、3-羧基吡咯、2，5-二羧基吡咯中的一种或多种。优选地，所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物的质量百分比含量为0.01％-0.5％。优选地，所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物的质量百分比含量为0.01-0.1％。优选地，所述唑类化合物及其衍生物包括1，2，3-三氮唑、1H-四氮唑、1，2，4-三氮唑、1-甲基-5氨基四氮唑、5-甲基四氮唑、1-氨基-5-巯基-1，2，4四氮唑、5-苯基四氮唑和1-苯基-5-巯基四氮唑、苯并三氮唑、5-甲基-1，2，3-苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、1-羟基-苯并三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、3，5-二氨基-1，2，4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-1，2，4-三氮唑、3-氨基-5-巯基-1，2，4-三氮唑、5-乙酸-1H-四氮唑、5-甲基四氮唑和5-氨基-1H-四氮唑中的一种或多种。优选地，所述唑类化合物及其衍生物的质量百分比含量为0.01％-2％。优选地，所述有机酸包括柠檬酸，草酸，酒石酸，羟基乙叉二膦酸，氨基三甲叉膦酸，甘氨酸，精氨酸，脯氨酸中的一种或多种。优选地，所述有机酸包括柠檬酸，羟基乙叉二膦酸，甘氨酸中的一种或多种。优选地，所述有机酸的质量百分比含量为0.1％-2％。优选地，所述氧化剂为过氧化氢。优选地，所述氧化剂的质量百分比含量为0.1％-1.5％。优选地，所述氧化剂的质量百分比含量为0.5％-1.5％。优选地，所述化学机械抛光液的pH为2-6。本专利技术的化学机械抛光液中，还可以包括杀菌剂和pH调节剂。其中，杀菌剂可以选择5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，2-甲基-4-异噻唑啉酮，1，2-苯丙异噻唑啉酮，碘代丙炔基氨基甲酸酯，1，3-二羟甲基-5，5-甲基海因等，pH调节剂可以选择HNO3、KOH、K2HPO4或KH2PO4等。本专利技术的另一方面，提供了一种上述的化学机械抛光液在氮化硅和铜的抛光中的应用。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的抛光液同时具有较高的铜抛光速率氮化硅抛光速率，而且铜和氮化硅的抛光速率比接近1:1，从而用于抛光含有铜和氮化硅的晶片时，可以降低抛光后的晶片表面碟形凹陷，提高平整度。具体实施方式下面通过具体实施例进一步阐述本专利技术的优点，但本专利技术的保护范围不仅仅局限于下述实施例。表1为本专利技术实施例1-10以及对比例1-3的抛光液的成分及含量。按照该表配制实施例和对比例抛光液，将各组分混合均匀，用水补足质量百分比至100％，用pH调节剂调节pH至相应值，得到本专利技术各实施例及对比例的抛光液。本专利技术的抛光液也可以先配制成浓缩样，使用前加水稀释即可。表1本专利技术实施例1-10和对比例1-3的抛光液成分分别用上述实施例1-10和对比例1-3的化学机械抛光液对含有氮化硅和铜的12寸晶片进行抛光，抛光条件为：采用LK抛光机进行抛光，使用IC1010pad抛光垫，抛光压力为3.0psi，抛光流量300ml/min。得到每个实施例和对比例的抛光液对铜和氮化硅的抛光速率，记于表2。表2本专利技术实施例1-10和对比例1-3的抛光结果由表2可见，对比例1的抛光液中只含有二氧化硅研磨颗粒，对氮化硅和铜的抛光速率都比较低，抛光效率低；对比例2在对比例1的基础上仅加入了羧基化合物，提高了氮化硅的抛光速率，但是未能有效提高铜的抛光速率，从而该抛光液对氮化硅和铜的抛光速率差异大。而对比例3的抛光液在对比例1的基础上仅加入了唑类化合物，有机酸和过氧化氢，提高了铜的抛光速度，但是未能有效提高氮化硅的抛光速率，从而该抛光液对氮化硅和铜的抛光速率差异大。使用对比例2，3的抛光液对含有铜和氮化硅的晶片进行抛光时，由于两种材料的抛光速率差异较大，导致抛光后的晶片表面产生碟形凹陷，表面平整度低，抛光效果差。与对比例相比，本专利技术实施例1-10的抛光液，不仅具有较高的铜和氮化硅的抛光速率，而且铜和氮化硅的抛光速率比接近1:1，从而用于抛光含有铜和氮化硅的晶片时，两种材料能够以比较接近的速度被去除，从而减少了由于抛光速度差异造成的碟形凹陷，提高了表面平整度。这是因为，本专利技术实施例1-10的抛光液中，羧基化合物可以有效提高氮化硅的抛光速率，而羧基化合物配合实施例中的其他组分，包括有机酸或者有机磷酸、唑以及过氧化氢，可控制铜的去除速度与氮化硅的去除速度相当，从而，可以减少抛光后基底表面的蝶形凹陷，提高表面平整度。另外，从表2中可以看出，本专利技术的抛光液可以通过改变各组分的具体种类和含量，可以同步调节铜和氮化硅的抛光速率，始终保持铜和氮化硅的抛光速率仍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光液，包括二氧化硅研磨颗粒，含一个或多个羧基的含氮杂环化合物，唑类化合物及其衍生物，有机酸，氧化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光液，包括二氧化硅研磨颗粒，含一个或多个羧基的含氮杂环化合物，唑类化合物及其衍生物，有机酸，氧化剂。


2.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述二氧化硅研磨颗粒的质量百分比含量为1％-15％。


3.根据权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述二氧化硅研磨颗粒的质量百分比含量为5％-15％。


4.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物包括含一个或多个羧基的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物包括2-羧基吡啶、3-羧基吡啶、4-羧基吡啶、2，3-二羧基吡啶、2，4-二羧基吡啶、3，4-二羧基吡啶、2，6-二羧基吡啶、3，5-二羧基吡啶、2-羧基哌啶、3-羧基哌啶、4-羧基哌啶、2，3-二羧基哌啶、2，4-二羧基哌啶、2，6-二羧基哌啶、3，5-二羧基哌啶、2-羧基吡咯烷、3-羧基吡咯烷、2，4-二羧基吡咯烷、2，5-二羧基吡咯烷、2-羧基吡咯、3-羧基吡咯、2，5-二羧基吡咯中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物的质量百分比含量为0.01％-0.5％。


7.根据权利要求6所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述含一个或多个羧基的含氮杂环化合物的质量百分比含量为0.01％-0.1％。


8.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，
所述唑类化合物及其衍生物包括1，2，3-三氮唑、1H-四氮唑、1，2，4-三氮唑、1-甲基-5氨基四氮唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文婷，荆建芬，宋凯，汪国豪，杨俊雅，李恒，
申请(专利权)人：安集微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31