抛光液制造技术

本发明专利技术提供一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，所述抛光液包含：双季铵阳离子；腐蚀抑制剂；和胶体二氧化硅，其中所述抛光液的ｐＨ值在２．５至５．０的范围内。根据本发明专利技术，可以提供能够实现优异阻挡层抛光速率以及抑制由于固体磨料粒的聚集而引起擦伤的产生的抛光液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体器件的制备工艺中使用的抛光液。更具体而 言，涉及一种在半导体器件上形成布线(wiring line)的工艺过程中为了平 坦化而优选用于抛光主要由阻挡层金属材料组成的阻挡层的抛光液。
技术介绍
近年来，在半导体器件比如半导体集成电路(下文中，称作LSI)的 发展中，为了使这样的器件小型化并提高它们的速度，已经通过降低布线 的厚度以及形成多层布线来寻求提高的密度和集成。而且，为了实现这种 目的，已经采用了各种技术，比如化学机械抛光(下文中称作CMP)等。 对于加工层如夹层绝缘膜的表面平坦化、对于插头的形成、对于埋入金属 布线的形成等，CMP是必要的技术，并且CMP进行衬底的平滑和从布线 形成上将过量金属薄膜除去，以及将在绝缘膜的表面上的过量阻挡层除 去。CMP的常规方法是这样的方法将抛光垫固定在圆形抛光工作台(抛 光台板)的表面上，用抛光液浸渍抛光垫的表面，将衬底(晶片)的表面按压 到垫上，然后将抛光台板和晶片同时旋转，同时从它们的背侧施加预定量 的压力(抛光压力)，从而使得晶片的表面通过由此产生的机械磨损而被平 坦化。当制备半导体器件比如LSI时，在多个布线层内形成细线，并且当在 这些层中的每一个内形成比如铜的金属布线时，预形成比如Ta、 TaN、4，以防止布线材料扩散到一个或多个夹层绝缘膜 内，以及提高布线材料的粘合。为了形成各个布线层，通常地，首先在一个阶段或多个阶段进行对金属膜的CMP处理(下文中，称作金属膜CMP)，以将过量的通过电镀 等沉积的布线材料移除，之后，进行CMP处理，以将已经暴露在金属膜 表面上的阻挡层金属材料(阻挡层金属)移除(下文中，称作阻挡层金属 CMP)。然而，金属膜CMP可以引起过度抛光，这种多度抛光被称作表 面凹陷，以及引起布线部分侵蚀的发生。为了降低这样的表面凹陷，在这种在金属膜CMP之后的阻挡层金属 CMP中，应当形成布线层，在该布线层中，由于表面凹陷、侵蚀等引起 的水平面差最终通过调节金属布线部分的抛光速率和阻挡层金属部分的 抛光速率而降低。具体地，在阻挡层金属CMP中，优选的是，阻挡层金 属和绝缘层的抛光速率适度地高，因为当与金属布线材料的抛光速率相 比，阻挡层金属和夹层绝缘膜的抛光速率较低时，可能产生由于布线部分 的过度抛光所带来的表面凹陷以及由表面凹陷所引起的侵蚀。这样不仅具 有提高阻挡层金属CMP的处理量的优点，而且由于上述原因，还需要相 对地提高阻挡层金属和绝缘层的抛光速率，因为在实践中，金属膜CMP 通常会引起表面凹陷。在CMP中使用的金属抛光液通常包括磨料粒(例如，氧化铝或二氧化 硅)和氧化剂(例如，过氧化氢或过硫酸)。基本抛光机理被认为是，金属 表面被氧化剂氧化，然后用磨料粒将由此形成的氧化物膜移除。然而，当在CMP处理中使用包含这些种类的固体磨料粒的抛光液时， 可能产生比如如下的问题抛光损伤(擦伤)、整个抛光表面被过度抛光的 现象(变薄)、抛光金属表面凹陷的现象(表面凹陷)、以及由于在金属布线 层之间放置的绝缘体的过度抛光导致多个金属布线表面凹陷的现象(侵蚀) 等。而且，存在成本有关的问题，比如常规使用的在用含有固体磨料粒的 抛光液进行抛光之后从半导体表面上消除残余抛光液的清洁方法会复杂， 以及比如要求当处置这种清洁后的液体(废液)时，必须将固体磨料粒沉 淀。对于含有这种固体磨料粒的抛光液，进行了下列研究。例如，提出了旨在实现高的抛光速率，而实际上不产生擦伤的CMP抛光剂和抛光方法(例如，日本专利申请公开2003-17446);用于改善CMP的可洗涤性的抛光组合物和抛光方法(例如，日本专利申请公开2003-142435);以及旨在防止磨料粒聚集的抛光组合物(例如，日本专利申 请公开2000-84832)。然而，即使在上述抛光液中，仍然没有用以实现在抛光阻挡层时高的 抛光速率，同时抑制由固体磨料粒的聚集而引起的擦伤的技术。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而取得，并且提供一种抛光液。 根据本专利技术的一个方面，提供一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，该抛光液包含 双季铵阳离子； 腐蚀抑制剂；和胶体二氧化硅，其中所述抛光液的pH值在2.5至5.0的范围内。具体实施方式下文中，解释本专利技术的具体实施方案。本专利技术的抛光液是用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，所述 抛光液包含(A)双季铵阳离子、(B)腐蚀抑制剂和(C)胶体二氧化硅，并 且所述抛光液的pH值在2.5至5.0的范围内，以及必要时包含任选组分。 本专利技术抛光液的每一种组分都可以包括单一组分或两种以上的组合。 尽管本专利技术的作用不清楚，但是假定它们以下列方式起作用。 具体地，据认为，抛光微粒和被抛光表面之间的相互作用由抛光液中 被吸附到抛光微粒的表面上的双季铵阳离子增加。更具体地说，据认为， 由于双季铵阳离子的作用，具有带负电表面的抛光微粒和具有带负电表面 的被抛光表面之间的排斥力得到缓和。因此，据认为，抛光微粒和被抛光 表面之间的物理作用(由于刮擦而消除的物理作用)得到增强，由此提高了 在各种膜中的抛光速率。本专利技术的抛光液不仅包括在用于抛光时的抛光液(具体地，根据需 要稀释的抛光液)，而且包括抛光液的浓縮液。浓缩液或浓缩的抛光液指 的是溶质浓度被调节到高于用于抛光时的抛光液浓度的水平且在抛光时 用水或水溶液稀释而使用的抛光液。稀释比按体积计通常为1至20倍。 在本说明书中的表述浓缩物和浓縮液是作为常规用来表示浓縮物 或浓缩液的表述使用的，即，比使用时的状态更浓的状态，而不是伴随 物理浓縮过程比如蒸发等的通常术语的意义。下文中，将更详细地解释本专利技术的抛光液的每种构成组分。(A)双季铵阳离子本专利技术的抛光液包含双季铵阳离子(下文中，简称作特定阳离子)。 本专利技术的双季铵阳离子没有特别的限制，只要它具有在分子结构内包 含两个季氮的构型即可。在这些中，从达到抛光速率的充分改善的目的考 虑，双季铵阳离子优选为由下面式(l)表示的化合物引入的阳离子 式(l)<formula>formula see original document page 7</formula>在上述式(l)中，R'至I^各自独立地表示含有1至20个碳原子的烷 基、链烯基、环烷基、芳基或芳烷基。而且，式(1)的基团R'至W中的一 对或多对可以彼此结合。具体地，含有1至20个碳原子的垸基实例可以包括甲基、乙基、丙 基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基。这些中，优选甲基、乙基、丙基和 丁基。而且，链烯基优选具有2至IO个碳原子，并且具体地，其实例可以 包括乙炔基、丙基等。具体地，环烷基的实例可以包括环己基、环戊基等。这些中，优选环 己基。具体地，芳基的实例可以包括丁炔基(butynyl group)、戊炔基(pentynyl group)、己炔基(hexynylgroup)、苯基、萘基等。这些中，优选苯基。具体地，芳烷基的实例可以包括苄基等。这些中，优选苄基。上述基团各自还可以具有取代基。可以被引入的取代基的实例可以包 括羟基、氨基、羧基、磷基、亚氨基、硫醇基、磺基、硝基等。在上述式(l)中，X表示含有l至10个碳原子的亚垸基、亚链烯基、 亚环垸基和亚芳基，或它们中两个以上基团的任意组合。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，所述抛光液包含：　　　　双季铵阳离子；　　　　腐蚀抑制剂；和　　　　胶体二氧化硅，其中　　　　所述抛光液的ｐＨ值在２．５至５．０的范围内。

【技术特征摘要】
JP 2007-2-26 2007-0462071.一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，所述抛光液包含双季铵阳离子；腐蚀抑制剂；和胶体二氧化硅，其中所述抛光液的pH值在2.5至5.0的范围内。2. 根据权利要求1所述的抛光液，其中所述双季铵阳离子是由下面 的式(l)表示的化合物引入的阳离子，式(l)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，在式(l)中R'至W各自独立地表示含有1至20个碳原子的 烷基、链烯基、环垸基、芳基或芳垸基，并且基团W至RS中的一对或多 对可以彼此结合；并且X表示含有1至10个碳原子的亚垸基、亚链烯基、 亚环烷基或亚芳基，或者表示它们中两个以上基团的组合；并且nA表 示抗衡阴离子，其中n和m各自独立地表示l或2的整数，并且其中当 n为l时，m为2，以及当n为2时，m为l。3. 根据权利要求1所述的抛光液，其中相对于所述抛光液的总量， 所述胶体二氧化硅的浓度为0.5质量％至15质量％。4. 根据权利要求1所述的抛光液，其中所述胶体二氧化硅的平均初 级粒子大小在20 nm至50 nm的范围内。5. 根据权利要求1所述的抛光液，其中所述腐蚀抑制剂是选自由下 列化合物组成的组中的至少一种化合物1,2,3-苯并三唑、5,6-甲基-1,2，3...

【专利技术属性】
技术研发人员：上村哲也，斋江俊之，吉川将，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]