一种化学机械抛光液及其用途的制作方法

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液及其用途。

背景技术：

1、随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由ibm公司首创的化学机械抛光(cmp)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。化学机械抛光(cmp)由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械抛光时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台相同的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。

2、随着芯片制造技术的不断更新，cu的电阻率会以指数形式增加，进而增加传输延迟。而具有更低电阻率的钴材料，是先进制程中cu的良好替代物。优良的钴的抛光液需要具备：具有较高的去除速率、极佳的腐蚀抑制性和良好的平坦化效率。钴的莫氏硬度大于铜的莫氏硬度，钴在酸性条件下极易发生腐蚀，而碱性条件下钴会生成致密的钴氧化物进而降低去除速率，因此中性ph条件有利于同时平衡腐蚀和去除速率两方面。但中性ph条件下部分研磨颗粒自身会发生团聚而导致抛光液不稳定，采用合适的稳定剂对研磨颗粒处理显得至关重要。专利cn 111183195 a、cn 103946958 b中选用共聚物对研磨颗粒进行包覆，提高了抛光液的稳定性和去除速率，但使用ph均为酸性条件。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种化学机械抛光液及其用途，在不影响钴的去除速率的情况下，对钴表面腐蚀有较好的抑制，能够有效降低钴静态腐蚀速率。

2、具体而言，本发明提供一种化学机械抛光液，包括研磨颗粒、腐蚀抑制剂、络合剂、表面活性剂、氧化剂、ph调节剂和水。

3、优选的，所述研磨颗粒为胶体二氧化硅研磨颗粒。

4、优选的，所述研磨颗粒的质量百分比浓度为0.1～5.0％。

5、优选的，所述研磨颗粒的粒径为20～100nm。

6、优选的，所述腐蚀抑制剂为唑类化合物。

7、优选的，所述腐蚀抑制剂选自1,2,3-三氮唑、1,2,4-三氮唑、3-硝基-1,2,4-三氮唑、3-氨基-1,2,4-三氮唑、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑、4-氨基-1,2,4-三氮唑、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-1,2,4-三氮唑、5-氨基-1h-四氮唑、5-甲基四氮唑、5-苯基-1h-四氮唑、5-巯基-1-苯基-四氮唑、5-苄基四氮唑、5-苄硫基四氮唑、苯并三氮唑、5-羟基苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的一种或多种。

8、优选的，所述腐蚀抑制剂的质量百分比含量为0.001～2.0％。

9、优选的，所述络合剂选自柠檬酸、酒石酸、吡啶甲酸、丙二酸、丁二酸、苯、甘氨酸、丙氨酸、组氨酸、丝氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、环己二胺四乙酸、乙二胺二琥珀酸及其可溶性盐类中的一种或多种。

10、优选的，所述络合剂的质量百分比含量为0.1～2.0％。

11、优选的，所述氧化剂为过氧化氢，质量百分比浓度为0.1～2.0％。

12、优选的，所述表面活性剂为炔二醇类非离子表面活性剂，质量百分比浓度为0.001～0.1％。

13、典型的炔二醇类非离子表面活性剂结构如下：

14、

15、常用的炔二醇非离子表面活性剂包括且不限于赢创的surfynol及dynol系列，赫普菲乐psa/fs/d50x系列，苍洪实业的bettersol系列，艾克米的surfadol系列及凯门的greesol a/e系列等产品。

16、优选的，所述化学机械抛光液的ph值为5～10。

17、优选的，所述化学机械抛光液的ph值为6.5～8.5。

18、本发明的另一方面，提供一种将以上任一所述的化学机械抛光液用于钴的抛光的用途。

19、本发明中的化学机械抛光液通过添加合适的炔二醇类非离子表面活性剂，对钴表面腐蚀有较好的抑制，能够有效降低co晶圆的静态腐蚀速率，同时不影响co的去除速率。

技术特征：

1.一种化学机械抛光液，其特征在于，

2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

3.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

6.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

7.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

8.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

9.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

10.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

11.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

12.如权利要求11所述的化学机械抛光液，其特征在于，

13.一种将权利要求1-12任一所述的化学机械抛光液用于钴的抛光的用途。

技术总结
本发明提供了一种化学机械抛光液，包括研磨颗粒、腐蚀抑制剂、络合剂、表面活性剂、氧化剂、pH调节剂和水。本发明中的化学机械抛光液通过添加合适的炔二醇类非离子表面活性剂，能够有效改善钴表面的腐蚀情况，提高钴的去除速率，显著降低钴的静态腐蚀速率，同时不影响钴的去除速率，满足实际抛光应用需求。

技术研发人员：周靖宇,马健,荆建芬,姚颖,杨俊雅,蔡鑫元,宋凯,汪国豪,邱欢,王正,杨征
受保护的技术使用者：安集微电子科技（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/30