一种减少Keyhole的钨插塞化学机械抛光液及其应用的制作方法

本发明涉及化学机械抛光，具体涉及一种减少key hole的钨插塞化学机械抛光液及其应用。

背景技术：

1、随着半导体技术以及摩尔定律的高速发展，化学机械抛光(cmp)在芯片制造加工中所起到的作用变得越来越重要，当前cmp是唯一能实现全局平坦化的技术。

2、化学机械抛光工艺是将化学抛光与机械抛光相结合起来，综合彼此的优点，形成的一种新型的抛光工艺，其中所搭配的主要耗材有抛光液与抛光垫，其中抛光液中的磨料以及抛光垫两者共同起到机械去除的作用，另外抛光液中的化学助剂起到化学腐蚀的作用，在化学腐蚀与机械摩擦两者共同作用下，对抛光工件进行打磨抛光，从而获得高质量表面。

3、随着制程越来越高，线宽越来越小，对缺陷的把控的要求也越来越严格，特别是key hole的缺陷，直接导致器件失效，使芯片的良率大大降低，其中key hole缺陷有两部分原因造成的，其中一部分是来源于化学沉积工艺，该过程如果金属沉积不密实，就会导致key hole的发生，另一方面则来源于化学机械抛光过程中，在该过程中具有腐蚀性的抛光液与金属接触，形成电偶腐蚀，也会导致key hol缺陷的发生。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种减少key hole的钨插塞化学机械抛光液，通过添加一种保护助剂，能保证在化学机械抛光过程中减少key hole缺缺陷的产生。

2、本发明的另一目的在于提供一种减少key hole的钨插塞化学机械抛光液在钨化学机械抛光中的应用。

3、为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：

4、一种减少key hole的钨插塞化学机械抛光液，包含如下质量百分含量的组分：2％～20％的研磨剂、0.5％～5％的氧化剂、0.01％～0.5％钨催化剂，0.01％～0.05％的保护助剂，和去离子水，其中，所述保护助剂为含有共轭结构且含有氨基和羧基的化合物。

5、在一个具体的实施方案中，所述含有共轭结构且含有氨基和羧基的化合物为偶氮苯-4-苯甲酸。

6、在一个具体的实施方案中，所述研磨剂为气相二氧化硅，优选为商用电子级气相二氧化硅。

7、在一个优选的实施方案中，所述气相二氧化硅的比表面积为80～120m2/g；进一步优选地，所述气相二氧化硅在水溶液中的粒径为100～180nm。

8、在一个具体的实施方案中，所述的氧化剂选自过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠或次氯酸钾中的一种或多种；优选为过氧化氢。

9、在一个具体的实施方案中，所述钨催化剂为硝酸铁。

10、在一个具体的实施方案中，所述抛光液的ph值为2.0～2.5。

11、在一个具体的实施方案中，所述去离子水为超纯水，所述超纯水的电阻率不低于18mω.cm。

12、另一方面，前述的一种减少key hole的钨插塞化学机械抛光液在钨化学机械抛光中的应用。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

14、本发明的钨插塞化学机械抛光液通过添加特定的助剂来减少由于抛光液的腐蚀作用带来的key hole缺陷，从而实现在半导体领域特别是化学机械抛光中更有效的应用。

15、本发明的钨插塞化学机械抛光液中通过加入特定的助剂来减少key hole缺陷的发生，保护助剂为含有共轭结构且含有氨基和羧基的化合物，之所以能起到减少key hole缺陷的发生主要有以下几个原因：其一，钨抛光液通常ph在2-3左右，该ph值条件下钨表面带负电，可以与高分子化合物中质子化氨基通过静电作用吸附在表面，形成一层保护膜，减少电偶腐蚀的发生，从而减少key hole的发生；其二，其中羧基在酸性条件下带有负电荷，与氨基质子化带的电荷相反，可在一定程度上减轻与钨表面的静电作用，避免抛光速率过低或者清洗残留的问题；其三，该化合物含有苯环共轭和双键结构可使电荷快速转移，避免电荷集中，导致电偶腐蚀的发生，通过以上三个作用可大大减少key hole缺陷的发生，从而提高了芯片的良率。

技术特征：

1.一种减少key hole的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，包含如下质量百分含量的组分：2％～20％的研磨剂、0.5％～5％的氧化剂、0.01％～0.5％的钨催化剂，0.01％～0.05％的保护助剂，和去离子水，其中，所述保护助剂为含有共轭结构且含有氨基和羧基的化合物。

2.根据权利要求1所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述含有共轭结构且含有氨基和羧基的化合物为偶氮苯-4-苯甲酸。

3.根据权利要求1所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述研磨剂为气相二氧化硅，优选为商用电子级气相二氧化硅。

4.根据权利要求3所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述气相二氧化硅的比表面积为80～120m2/g；优选地，所述气相二氧化硅在水溶液中的粒径为100～180nm。

5.根据权利要求1所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述的氧化剂选自过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠或次氯酸钾中的一种或多种；优选为过氧化氢。

6.根据权利要求1所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述钨催化剂为硝酸铁。

7.根据权利要求1所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述钨插塞化学机械抛光液的ph值为2.0～2.5。

8.根据权利要求1所述的钨插塞化学机械抛光液，其特征在于，所述去离子水为超纯水，所述超纯水的电阻率不低于18mω.cm。

9.权利要求1～8任一项所述的减少key hole的钨插塞化学机械抛光液在钨化学机械抛光中的应用。

技术总结
本发明公开了一种减少Key hole的钨插塞化学机械抛光液及其应用，所述钨插塞化学机械抛光液包含如下质量百分含量的组分：2％～20％的研磨剂、0.5％～5％的氧化剂、0.01％～0.5％的钨催化剂，0.01％～0.05％的保护助剂，和去离子水；其中，所述保护助剂为含有共轭结构且含有氨基和羧基的化合物。本发明的钨插塞化学机械抛光液具有抛光速率快、Key hole缺陷少、表面质量好等特点。

技术研发人员：崔晓坤,卞鹏程,王庆伟,徐贺,李国庆,王瑞芹,王永东,韩翠婷,张宏源,卫旻嵩
受保护的技术使用者：万华化学集团电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13