專利名稱：極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法
技術領域：
本發明屬于拋光后晶片表面的防氧化方法，特別涉及一種極大規模集成電路多層 布線堿性拋光后防氧化方法。
背景技術：
集成電路密度的增加和器件特征尺寸的減小使得線間電容與金屬連線的電阻增 大，由此引起的金屬互連線的RC延遲甚至比器件的本征延遲還要大。由于Cu比Al具有更 低的電阻率、優越的抗電遷移特性和低的熱敏感性，而且可以產生較小的RC延遲并能提高 電路的可靠性，因此已經被用作互連線的理想材料隨器件幾何尺寸的縮小，金屬層數的增 加，每一層的平坦化程度成為影響集成電路刻蝕線寬的重要因素之一，已成為微電子進一 步發展的瓶頸。CMP工藝是目前最有效、最成熟的平坦化技術。但是拋光后表面能量高、表 面張力大、易于氧化，表面銅被氧化導致器件的電學特性、成品率有很大的影響；會間接降 低了金屬連線的厚度，增大了內連線阻，從而降低了器件的可靠性，使器件有可能產生斷線 從而造成電路失效，產生災難性的后果。目前的防氧化方法是把阻蝕劑和磨料一起加到拋 光液中，但是CMP工序中的拋光工藝完成后，銅材料表面原子剛剛斷鍵，表面能很高，極易 吸附小顆粒而降低自身表面能。因此，拋光液中的磨料顆粒容易吸附在銅表面，顆粒周圍殘 留的拋光液表面張力大呈小球狀分布在銅表面而繼續與銅發生化學反應，極易造成腐蝕不 均勻，表面一致性較差；同時為后續的清洗帶來了困難。為了滿足多層布線器件發展的需 求，極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化技術成為急待解決的重要問題。
發明內容
本發明的目的在于克服上述不足之處，為解決極大規模集成電路多層布線CMP后 多層布線表面能量高、表面張力大、殘留拋光液分布不均、易氧化等問題，而公開一種簡便 易行、無污染的極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法。本發明的拋光后水溶液成分及水拋步驟如下一種極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法，其特征在于實施步驟 如下(重量％ )(1)制備防氧化液將FA/ΟΙ表面活性劑0. 5-1%, FA/0II型螯合劑0. 05-0. 5%, FA/0II型阻蝕劑 1-10%、余量去離子水，攪拌均勻后制備成PH值為6. 8-7. 5水溶性表面防氧化液；(2)在極大規模集成電路多層布線進行堿性CMP后用清洗液水拋完后立即使用步 驟(1)中得到的防氧化液進行水拋防氧化，在1000Pa-2000Pa的低壓力、2000-5000ml/min 的大流量條件下進行水拋防氧化，拋光清洗時間至少0. 5-1分鐘，以使多層布線表面形成 鈍化層。所述步驟(1)所述的表面活性劑為天津晶嶺微電子材料有限公司市售的FA/ΟΙ型 表面活性劑、0 _7 ((CltlHfC6H4-O-CH2CH2O) 7Η)、0 -10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O) 10-Η)、0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0-CH2CH20) 70-H)、JFC 中的一種。所述步驟(1)所述的螯合劑為天津晶嶺微電子材料有限公司市售的FA/0II型螯 合劑乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)。其結構式為 所述步驟(1)所述的阻蝕劑為天津晶嶺微電子材料有限公司市售FA/0 II型阻蝕 (氧)劑。FA/0II型阻蝕劑作用可比單一苯丙三氮唑作用提高3倍，為烏洛托品(六亞甲 基四胺)和苯丙三氮唑(連三氮雜茚)的復合物，其中
所述烏洛托品分子式為C6H12N4，結構式為
所述苯丙三氮唑分子式為C6H5N3，結構式為 本發明的有益效果是1. CMP后清洗液水拋后選用含表面活性劑、螯合劑、阻蝕劑等的防氧化液，進行大 流量水拋來防止多層布線表面氧化，對設備無腐蝕，并可將清洗后微量殘留于多層布線表 面的拋光液沖走，可獲得潔凈、完美的拋光表面。2.由于水拋過程多層布線表面能量高，防氧化劑中的FA/0II型阻蝕劑易于在多 層布線表面形成單分子鈍化層，防止拋光后新鮮銅氧化，從而達到潔凈、完美的拋光表面。
具體實施例方式以下結合較佳實施例，對依據本發明提供的具體實施方式
詳述如下實施例1 配制2500g多層布線防氧化液在18ΜΩ超純去離子水2236. 25g中分別加入FA/ΟΙ表面活性劑12. 5g、FA/ΟΙI 型螯合劑1. 25g、FA/ΟΙI型阻蝕(氧)劑250g，邊加入邊攪拌均勻，制備成2500g pH值為 6. 8-7. 5的防氧化液；利用制備好的防氧化液對堿性化學機械拋光后的銅材料在IOOOPa的 低壓力、5000ml/min的大流量條件下進行拋光清洗，拋光清洗時間0. 5分鐘；用OLYMPUS BX60M金相顯微鏡觀察布線使得銅材料表面光澤，無氧化層。加入的表面活性劑或采用0 _7 ((CltlH2^C6H4-O-CH2CH2O) 7_Η)、0廣10 ((C1QH2「C6H4-0-CH2CH2O) 10-H)、0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0-CH2CH20) 70-H)、JFC 中的一種。以上所述的FA/ΟΙ表面活性劑、FA/0II型螯合劑、FA/0II型阻蝕(氧)劑等均為 天津晶嶺微電子材料有限公司市售產品。實施例2 配制3000g多層布線防氧化液在Ι8ΜΩ超純去離子水2925g中分別加入FA/ΟΙ表面活性劑30g、FA/011型螯合 劑15g、FA/0 II型阻蝕劑30g，邊加入邊攪拌均勻，制備成3000g pH值為6. 8-7. 5的防氧化 液；利用制備好的防氧化液對堿性化學機械拋光后的銅材料在2000Pa的低壓力、2000ml/ min的大流量條件下進行拋光清洗，拋光清洗時間1分鐘；用OLYMPUS BX60M金相顯微鏡觀 察布線使得銅材料表面光澤，無氧化層。其它同實施例1。實施例3 配制3500g多層布線防氧化液在18ΜΩ超純去離子水3265g中分別加入FA/ΟΙ表面活性劑20g、FA/011型螯合 劑15g、FA/0II型阻蝕劑200g，邊加入邊攪拌均勻，制備成3500g pH值為6. 8-7. 5的防氧化 液；利用制備好的防氧化液對堿性化學機械拋光后的銅材料在1500Pa的低壓力、4000ml/ min的大流量條件下進行拋光清洗，拋光清洗時間1分鐘；用OLYMPUS BX60M金相顯微鏡觀 察布線使得銅材料表面光澤，無氧化層。其它同實施例1。上述參照實施例對極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法進行的詳 細描述，是說明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個實施例，因此在不脫 離本發明總體構思下的變化和修改，應屬本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法，其特征在于實施步驟如下，按重量％計(1)制備防氧化液將表面活性劑0.5 1％、螯合劑0.05 0.5％、阻蝕劑1 10％、余量去離子水，攪拌均勻后制備成pH值為6.8 7.5水溶性表面防氧化液；(2)在極大規模集成電路多層布線進行堿性CMP后用清洗液水拋完后立即使用步驟(1)中制備的防氧化液進行水拋防氧化，在1000Pa 2000Pa的低壓力、2000 5000ml/min的大流量條件下進行水拋防氧化，拋光清洗時間0.5 1分鐘，以使多層布線表面形成鈍化層。
2.按照權利1所述的極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法，其特征在 于所述步驟⑴所述的表面活性劑為FA/ΟΙ型表面活性劑、0π-7 ((CltlH2rC6H4-O-CH2CH2O)7 -H)、0 -10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O) 10-Η) ,0-20 (C12_18H25_37-C6H4-0_CH2CH20) 70-H)、JFC 的一種。
3.按照權利1所述的極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法，其特征在 于所述步驟(1)所述的螯合劑為市售FA/0II型螯合劑乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二 胺)。
4.按照權利1所述的極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法，其特征在 于所述步驟(1)所述的阻蝕劑為市售FA/0II阻蝕劑。
全文摘要
本發明涉及一種極大規模集成電路多層布線堿性拋光后防氧化方法，實施步驟如下(重量％)(1)制備防氧化液將FA/OI表面活性劑0.5-1％、FA/OII型螯合劑0.05-0.5％、FA/OII型阻蝕劑1-10％、余量去離子水，攪拌均勻后制備成pH值為6.8-7.5水溶性表面防氧化液；(2)在極大規模集成電路多層布線進行堿性CMP后用清洗液水拋后立即使用步驟(1)中制備的防氧化液進行水拋防氧化，在1000Pa-2000Pa的低壓力、2000-5000ml/min的大流量條件下進行水拋防氧化，拋光清洗時間至少0.5-1分鐘，以使多層布線表面形成鈍化層。在拋光后用清洗液水拋后立即使用防氧化劑對多層布線進行大流量水拋進行防氧化處理，能有效防止拋光后新鮮銅氧化，從而達到潔凈、完美的拋光表面。
文檔編號H01L21/768GK101901782SQ20101023167
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月21日 優先權日2010年7月21日
發明者劉效巖, 劉玉嶺, 田軍 申請人:河北工業大學