專利名稱：一種用于金屬鉬拋光工藝的拋光液的制作方法
技術領域：
本發明屬于微電子拋光エ藝技術領域，具體涉及ー種用于微電子拋光エ藝的拋光液。
背景技術：
當今集成電路發展迅速，器件的物理尺寸越來越小，因此器件的互連結構中的溝槽尺寸也隨之減小。傳統的互連結構中，在層間介質上需要使用PVD淀積銅籽晶層/Ta/TaN結構，然后在此基礎上進行電鍍銅。互連尺寸的減小，使得PV 無法保證淀積銅籽晶層能夠在大的深寬比的溝槽中擁有良好的均勻性，這樣會使下ー步電鍍銅的過程中使銅無法完全填充整個溝槽。解決方法之一就是找到ー種金屬來代替Ta使銅能夠直接電鍍在金屬表面。已經有許多文獻報告了ー些可能可以取代Ta的金屬，其中金屬鑰就是其中的ー種，而且文獻報道中可以發現金屬Mo擁有和Ta可比擬的熱學和電學性能，Mo的電阻率比Ta低很多；Mo的價格相比Ta更加便宜。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可以提高微電子拋光エ藝中鑰拋光速度的拋光液。本發明涉及以鑰作為集成電路的ー個金屬層，進行拋光的拋光エ藝。在集成電路中，鑰主要作為銅互連的阻擋層和黏附層，但是鑰也可以在太陽能電池中使用，作為金屬柵在MOSFET中使用，金屬抗腐蝕中使用。凡是利用鑰或者鑰的合金、鑰的化合物在電路中使用，并需要進行拋光エ藝的，都屬于本發明所述拋光エ藝范圍之內。本發明提供的用于微電子拋光エ藝的拋光液。其組分包括0-5%的氧化劑，O. 1-25%的研磨顆粒，螯合劑O. 001-10%，以及余量的水。其中，百分比均為重量百分比，所述螯合劑為硫酸銨，碳酸銨，硝酸銨或其它銨鹽，或者為他們之中幾種的混合物。所述拋光液PH值范圍為5-10。本發明的拋光液所使用螯合劑能有效提高金屬鑰的靜態腐蝕和拋光速率。本發明提供的CMP拋光液中有ー種氧化劑。氧化劑的作用是將金屬鑰氧化為相應的金屬氧化物，氫氧化物或者離子。所述拋光液中氧化劑可選自于過氧化氫、碘酸鉀、溴酸鉀、高碘酸鉀、高氯酸鉀中的ー種，或者其中幾種的混合物；其中優選過氧化氫作為氧化劑。氧化劑所占重量比例可為0-10% ;其中優選氧化劑重量比例為3%-5%。本發明提供的CMP拋光液至少含有ー種研磨顆粒。研磨顆粒作用是通過機械摩擦去除與研磨顆粒接觸的金屬或者金屬的反應物，達到機械去除的目的。研磨顆粒可選自于常用的ニ氧化硅、ニ氧化鈰、或三氧化ニ鋁納米顆粒。其中優選ニ氧化硅溶膠作為研磨顆粒。研磨顆粒的粒子直徑可為10-100nm。研磨顆粒重量比例根據所需拋光速率可為
O.1-25%。其中優選研磨顆粒重量比例為1_5%。本發明提供的CMP拋光液至少含有ー種螯合剤。螯合劑的作用是提高鑰在拋光液中的靜態腐蝕和拋光速率。所用螯合劑為硫酸銨，碳酸銨，硝酸銨或其它銨鹽，或他們之中幾種的混合物。其中優選硫酸銨作為螯合剤。硫酸銨有效提高鑰的靜態腐蝕和拋光速率。螯合劑的比重可以為O. 01-10%。其中優選比重為O. 01-0. 1%。本發明提供的CMP拋光液PH值范圍為5-10。拋光液PH值過低，在PH〈5情況下，硫酸銨加入溶液中提升速率的作用沒有能夠體現。而PH值過高，PH>10時，容易造成low-k介質的損傷。所以PH值選為5-10比較合適。PH調節劑可選擇稀釋的硝酸和氫氧化鉀。
圖I. (a)拋光前和(b)拋光后的互連結構截面示意圖。
具體實施例方式使用本拋光液的具體實施方式
與傳統的拋光液使用方式類似。在化學機械拋光エ 藝期間，晶片由拋光頭支撐正面朝下，壓在附有拋光墊的拋光臺上，拋光液由泵的抽取和拋光臺的旋轉均勻的分散在晶片表面，由拋光頭對晶片施加壓力，拋光頭和拋光臺同時旋轉達到去除晶片上多余銅以及介質表面的粘附層和阻擋層的目的。值得注意的是，以上所述使用方式是基于本領域傳統拋光機而言，對特別的拋光機系統，可以根據實際情況合理調整執行方式同樣能達到化學機械平坦化目的。附圖I是拋光前互連結構截面示意圖與拋光后形成的互連結構截面示意圖。其中，介質可以是傳統的ニ氧化硅，也可以是low-k介質；銅阻擋層材料可以是TaN，TiN, TaCN, TiCN等金屬氮化物或者金屬氮碳化合物，以及其他阻擋層材料。阻擋層的生長方式可以是PVD，ALD或者CVD。通過使用本發明拋光液去除附圖
I(a)中上表面多余的銅以及介質上面的金屬粘附層(鑰)和阻擋層，從而形成附圖I (b)所示結構。通過以下實施案例進ー步闡述本發明的實施方式。實施例I
拋光液配置5%的硅溶膠；5%的雙氧水；O. 05摩爾硫酸銨濃度；以及余量的水。PH值為 3. 0,5. O, 8. 0,9. O, 10. O ；
表一是用含O. 05摩爾的硫酸的鑰靜態腐蝕速率的對比數據。
ρΗ=3 ρΗ=5 ρΗ:8 ρΗ=9 ρΗ=10 5%歡攀水13.33.912.215.520.0
(.nm/mm)
5%漢氧水9.49.420.550.937.8
和0.05厚爾硫酸 接(nm/min)從表ー數據可以看出，在堿性條件下，拋光液中加入O. 05摩爾硫酸銨可以明顯降低鑰的腐蝕速率；在酸性條件下，比如pH=3時加入硫酸銨沒有體現出作用速度反而減慢了 ；對于PH=5，加入硫酸銨后速度有所提高，但是不是很明顯。實施例2
拋光液配置5%的硅溶膠；5wt%的雙氧水；0. 05摩爾硫酸銨濃度；以及余量的水。PH值分別調節至8.0，9.0，10. O ；拋光設備以及機械參數設置本實施例所用拋光機為CETR公司生產的CP-4桌上型拋光機；機械參數設置為壓カ為2psi，拋光液流速為100ml/min，拋光頭轉速為120rpm，拋光臺轉速為120rpm。表ニ是用含O. 05摩爾的硫酸的鑰靜態拋光速率的對比數據。
ρΗ=8ρΗ=9ρΗ=10
5wM 雙·氧水30.633.642.6
(nm/mm)
5wlM 雙氧水51.056.459.3
和O.O5摩爾琉酸銨(nm/mm) 從表ニ數據可以看出，在堿性條件下，拋光液中加入O. 05摩爾硫酸銨可以明顯降低鑰的拋光速率。同時在5wt%雙氧水和O. 05摩爾硫酸銨溶液中的拋光速率與靜態腐蝕速率比值分別為2. 5 ;I. I和I. 6，比值越高反應拋光的平坦化效率越高。所以pH=8時的平坦
化效率最高。
權利要求
1.一種用于金屬鑰拋光エ藝的拋光液，其特征在于該拋光液組分為氧化劑0-10%，研磨顆粒O. 1-25%，螯合劑O. 001-10%，水余量；其中，百分比均為重量百分比，所述螯合劑為硫酸銨，碳酸銨，硝酸銨或其它銨鹽，或他們之中幾種的混合物；拋光液PH值為5-10。
2.如權利要求I所述的拋光液，其特征在于，所述氧化劑選自以下的至少ー種過氧化氫，碘酸鉀，溴酸鉀，高碘酸鉀，高氯酸鉀。
3.如權利要求I或所述的拋光液，其特征在于，拋光液中研磨顆粒選自于以下的至少ー種ニ氧化硅，ニ氧化鈰，三氧化ニ鋁。
4.如權利要求3所述的拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒粒徑為10-100nm。
全文摘要
本發明屬于微電子拋光工藝技術領域，具體為一種用于金屬鉬拋光工藝的拋光液。該拋光液包含0-10%比重的氧化劑，0.1-25%的比重的研磨顆粒，0.001-10%比重的螯合劑，以及余量的水。所述螯合劑為硫酸銨，碳酸銨，硝酸銨或其它銨鹽，或他們之中幾種的混合物。所述拋光液PH值范圍為5-10。本發明的拋光液所使用螯合劑能有效提高金屬鉬的靜態腐蝕和拋光速率。
文檔編號C09G1/02GK102690608SQ20121018442
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者屈新萍, 陳飛 申請人:復旦大學