拋光液制造技術(shù)

一種用于拋光半導(dǎo)體集成電路的阻擋層的拋光液，所述拋光液包含：季銨陽離子；腐蝕抑制劑；在末端具有磺基的聚合物化合物；無機(jī)粒子；和有機(jī)酸，所述拋光液的ｐＨ值在１至７的范圍內(nèi)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種在制備半導(dǎo)體器件的工藝中使用的拋光液。
技術(shù)介紹
近年來，在半導(dǎo)體器件如半導(dǎo)體集成電路(下文中，稱作"Lsr)的發(fā)展 中，為了使這樣的器件小型化并提高它們的速度，己經(jīng)通過降低布線的厚 度以及形成多層布線來尋求提高的密度和集成度。而且，為了實(shí)現(xiàn)這種目的，已經(jīng)采用了各種技術(shù)，如化學(xué)機(jī)械拋光(下文中稱作"CMP")等。對于加工層如夾層絕緣膜的表面平坦化、對于插頭的形成、對于埋入金屬布線的形成等，CMP是必要的技術(shù)，并且CMP進(jìn)行襯底的平滑和從布線形成 物上將過量金屬薄膜除去，以及將在絕緣膜表面上的過量阻擋層除去。CMP的常規(guī)方法是這樣的方法將拋光墊固定在圓形拋光工作臺(拋 光臺板)的表面上，用拋光液浸漬拋光墊的表面，將襯底(晶片)的表面按壓 到墊上，然后將拋光臺板和晶片同時(shí)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)從它們的背側(cè)施加預(yù)定量 的壓力(拋光壓力)，從而使得晶片的表面通過由此產(chǎn)生的機(jī)械磨損而被平 坦化。當(dāng)制備半導(dǎo)體器件如LSI時(shí)，在多個(gè)布線層內(nèi)形成細(xì)線，并且當(dāng)在這 些層中的每一個(gè)內(nèi)形成如銅的金屬布線時(shí)，預(yù)形成如Ta、 TaN、 Ti和TiN 的阻擋層金屬，以防止布線材料擴(kuò)散到一個(gè)或多個(gè)夾層絕緣膜內(nèi)，以及提 高布線材料的粘附。為了形成各個(gè)布線層，通常地，首先在一個(gè)階段或多個(gè)階段進(jìn)行對金 屬膜的CMP處理(下文中，稱作"金屬膜CMP")，以將過量的通過電鍍等 沉積的布線材料移除，之后，進(jìn)行CMP處理，將已經(jīng)暴露在金屬膜表面 上的阻擋層金屬材料(阻擋層金屬)移除(下文中，稱作"阻擋層金屬CMP")。 然而，金屬膜CMP可能引起過度拋光，這種過度拋光被稱作表面凹陷， 以及引起布線部分侵蝕的發(fā)生。為了減少這樣的表面凹陷，在這種在金屬膜CMP之后的阻擋層金屬 CMP中，應(yīng)當(dāng)形成這樣的布線層，在該布線層中，由于表面凹陷、侵蝕 等引起的水平差通過調(diào)節(jié)金屬布線部分的拋光速率和阻擋層金屬部分的 拋光速率而最終降低。具體地，在阻擋層金屬CMP中，因?yàn)楫?dāng)與金屬布 線材料的拋光速率相比，阻擋層金屬和夾層絕緣膜的拋光速率較低時(shí)，可 能產(chǎn)生由于布線部分的過度拋光所帶來的表面凹陷以及由表面凹陷所引 起的侵蝕，所以優(yōu)選的是，阻擋層金屬和絕緣層的拋光速率適度地高。這樣不僅具有提高阻擋層金屬CMP處理量的優(yōu)點(diǎn)，而且由于上述原因，還需要相對地提高阻擋層金屬和絕緣層的拋光速率，因?yàn)樵趯?shí)踐中，表面凹陷通常由金屬膜CMP造成。CMP中采用的金屬拋光液通常包括磨料粒(例如，氧化鋁或二氧化硅)和氧化劑(例如，過氧化氫和過硫酸)。據(jù)認(rèn)為基本的拋光機(jī)理是金屬表面被氧化劑氧化，然后將由此形成的氧化膜用磨料粒移除。然而，當(dāng)在CMP處理中使用包含這些種類的固體磨料粒的拋光液時(shí)，可能產(chǎn)生如下的問題例如，拋光損傷(擦傷)、整個(gè)拋光表面被過度拋光的現(xiàn)象(變薄)、拋光金屬表面凹陷的現(xiàn)象(表面凹陷)、以及由于在金屬布線 層之間放置的絕緣體的過度拋光導(dǎo)致多個(gè)金屬布線表面凹陷的現(xiàn)象(侵蝕) 等。而且，存在成本有關(guān)的問題，如常規(guī)使用的在用含有固體磨料粒的拋 光液進(jìn)行拋光之后從半導(dǎo)體表面上消除殘余拋光液的清潔方法會復(fù)雜，例如要求當(dāng)處置這種清潔后的液體(廢液)時(shí)，必須將固體磨料粒沉淀。 對于含有這種固體磨料粒的拋光液，進(jìn)行了下列研究。例如，提出了旨在實(shí)現(xiàn)高的拋光速率，而實(shí)際上不產(chǎn)生擦傷的CMP 拋光劑和拋光方法(例如，日本專利申請公開2003-17446);用于提高CMP 的可洗滌性的拋光組合物和拋光方法(例如，日本專刑申請公開 2003-142435);以及旨在防止磨料粒聚集的拋光組合物(例如，日本專利申 請公開2000-84832)。然而，即使采用如上所述的拋光液，仍然沒有獲得可以實(shí)現(xiàn)在拋光必 要層時(shí)高的拋光速率，并且能夠抑制由固體磨料粒的聚集而引起的擦傷的 技術(shù)。特別是，近年來，隨著布線進(jìn)一步微型化，已經(jīng)開始將介電常數(shù)比通 常使用的夾層絕緣膜比如TEOS更低的低介電常數(shù)材料用作絕緣膜。這種類型的絕緣膜被稱為低k膜，所述低k膜由例如有機(jī)聚合物基材料，SiOC 基材料或SiOF基材料制成，并且通常通過將其與絕緣膜層壓而使用。然 而，這種類型的絕緣膜的強(qiáng)度比現(xiàn)有的絕緣膜更低；因此，在CMP方法 中，諸如過度拋光和擦傷的問題更加顯著。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是考慮到上述情形做出的。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供一種用于拋光半導(dǎo)體集成電路的阻擋層 的拋光液。所述拋光液包含季銨陽離子、腐蝕抑制劑、在末端具有磺基的 聚合物、無機(jī)粒子和有機(jī)酸。所述拋光液的pH值在l至7的范圍內(nèi)。具體實(shí)施方式下文中，將描述本專利技術(shù)的具體實(shí)施方案。 ；本專利技術(shù)的拋光液包含季銨陽離子、腐蝕抑制劑、在末端具有磺基的聚 合物、無機(jī)粒子和有機(jī)酸，并且具有在l至7的范圍內(nèi)的pH值。在需要 時(shí)，所述拋光液可以包含任意組分。本專利技術(shù)拋光液所含有的各種組分可以單獨(dú)或者以其至少兩種的組合 使用。本專利技術(shù)的"拋光液"不僅包括在用于拋光時(shí)的拋光液(具體地，根據(jù)需要 稀釋的拋光液)，而且包括拋光液的濃縮液。濃縮液或濃縮的拋光液指的是 溶質(zhì)濃度被調(diào)節(jié)到高于用于拋光時(shí)的拋光液的溶質(zhì)濃度水平且在拋光時(shí) 用水或水溶液稀釋而使用的拋光液。稀釋比按體積計(jì)通常為1至20倍。 在本說明書中的表述"濃縮物"和"濃縮液"是作為常規(guī)用來表示"濃縮物"或 "濃縮液"的表述使用的，即，比使用時(shí)的狀態(tài)更濃的狀態(tài)，而不是伴隨物 理濃縮過程如蒸發(fā)等的通常術(shù)語的意義。下文中，將更詳細(xì)地解釋本專利技術(shù)的拋光液的每種構(gòu)成成分。 (A)季銨陽離子本專利技術(shù)的拋光液包含季銨陽離子(下文中，在有些情況下，可以簡稱作 "特定陽咼子")。本專利技術(shù)的季銨陽離子不限于具體某種，只要它具有在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)包含 一個(gè)或兩個(gè)季氮的結(jié)構(gòu)即可。在這些中，從達(dá)到拋光速率的充分改善的目 的考慮，優(yōu)選由下述式(1)或式(2)表示的陽離子式(1)612+式(2)在式(1)和式(2)中，W至W各自獨(dú)立地表示含有1至20個(gè)碳原子的 烷基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基或芳垸基，并且W至I^中的兩個(gè)可以彼此 結(jié)合以形成環(huán)結(jié)構(gòu)。作為R1至R6的含1至20個(gè)碳原子的烷基的具體實(shí)例包括甲基、乙基、 丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，并且在這些中，優(yōu)選甲基、乙基、 丙基和丁基。作為R1至R6的鏈烯基優(yōu)選為具有2至10個(gè)碳原子的鏈烯基，并且其 具體實(shí)例包括乙烯基和丙烯基。作為R'至RS的環(huán)烷基的具體實(shí)例包括環(huán)己基和環(huán)戊基，并且在這些 中，優(yōu)選環(huán)己基。作為R'至W的芳基的具體實(shí)例包括苯基和萘基，并且這些中，優(yōu)選作為R'至RS的芳垸基的具體實(shí)例包括芐基，并且在這些芳烷基中， 優(yōu)選芐基。由R'至W表示的基團(tuán)各自還可以具有取代基。可以被引入的取代基 的實(shí)例包括羥基、氨基、羧基、雜環(huán)基、吡啶鑰基、氨基烷基、磷酸酯基、2<formula>formula see original document page 7</formula>亞氨基、硫醇基、磺基和硝基。在式(2)中，X表示含有1至IO個(gè)碳原子的亞垸基、亞鏈烯基、亞環(huán) 烷基、亞芳基，或通過將這些基團(tuán)中的至少兩個(gè)組合而獲得的基團(tuán)。而且，除如上所述有機(jī)連接基團(tuán)之外，由x表示的連接基團(tuán)還可以在其鏈內(nèi)包括一s-、 —s(=o)2-、 —0-或一((=0)~。含有1至IO個(gè)碳原子的亞烷基的具體實(shí)例可以本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于拋光半導(dǎo)體集成電路的阻擋層的拋光液，所述拋光液包含：　季銨陽離子；　腐蝕抑制劑；　在末端具有磺基的聚合物化合物；　無機(jī)粒子；和　有機(jī)酸；其中　所述拋光液的ｐＨ值在１至７的范圍內(nèi)。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齋江俊之，上村哲也，
申請(專利權(quán))人：富士膠片株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]