化学机械抛光液及其使用方法与流程

在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，随着互连层数的增加和工艺特征尺寸的缩小，对硅片表面平整度的要求也越来越高，如果没有平坦化的能力，在半导体晶圆上创建复杂和密集的结构是非常有限的，化学机械抛光工艺cmp就是可实现整个硅片平坦化的最有效的方法。cmp工艺就是使用一种含磨料的混合物抛光集成电路表面。在安集科技典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。铜阻挡层的cmp通常分为三步，第一步使用较高的压力去除大量的铜，第二步减低抛光压力，移除晶圆表面残余的铜并停在阻挡层上。第三步使用铜阻挡层抛光液进行阻挡层抛光。其中在第二步去除残余铜的过程中，铜表面会形成碟型凹陷。针对这一现象，通常会在第三步使用具有一定铜、阻挡层、介电层选择比的抛光液对碟型凹陷加以修复。随着集成电路技术向45nm及以下技术节点发展以及互连布线密度的急剧增加，互连系统中电阻、电容带来的rc耦合寄生效应迅速增长，影响了器件的速度。为减小这一影响，就必须采用低介电常数(low k)绝缘材料来降低相邻金属线之间的寄生电容，由于低介电常数材料的机械强度变弱，因而该材料的引入给工艺技术尤其是化机械抛光工艺(cmp)带来极大的挑战。通常而言，选择比的调节是通过对金属移除速率和阻挡层、介电层移除速率的优化与调整，在cmp过程中不仅需要满足阻挡层抛光过程中对各种材料的抛光速率和选择比的要求。本专利提供的抛光液不仅满足阻挡层抛光过程中对各种材料的抛光速率和选择比的要求，针对前程铜抛光后的不同程度的碟型凹陷，均有很好的修复与控制能力。旨在提供一种化学机械抛光液适合于铜互连制程中的阻挡层平坦化，用于抛光至少包含阻挡层金属钽(ta)、铜及二氧化硅介电层的工艺，或者至少包含阻挡层金属钽(ta)、铜、二氧化硅介电层及低介电(low k)材料的工艺。安集科技提供一种化学机械抛光液，包括研磨颗粒，金属缓蚀剂，络合剂，氧化剂，表面活性剂和水，其中所述表面活性剂为一种或多种脂肪醇衍生物。与未添加上述表面活性剂的对比抛光液1，以及添加了低浓度表面活性剂的对比抛光液2相比，在具有同等甚至更低的抛光速率选择比的情况下，抛光液1～17均体现出对铜抛光后产生的碟型凹陷更有效的修复能力。与此同时铜的去除速率仍能保持在较高的水平。应当注意的是，安集科技的实施例有较佳的实施性，且并非对安集科技作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离安集科技技术方案的内容，依据安集科技的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于安集科技技术方案的范围内。