抛光液制造技术

一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，所述抛光液包含：季铵阳离子；腐蚀抑制剂；在末端具有磺基的聚合物化合物；无机粒子；和有机酸，所述抛光液的ｐＨ值在１至７的范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在制备半导体器件的工艺中使用的抛光液。
技术介绍
近年来，在半导体器件如半导体集成电路(下文中，称作"Lsr)的发展 中，为了使这样的器件小型化并提高它们的速度，己经通过降低布线的厚 度以及形成多层布线来寻求提高的密度和集成度。而且，为了实现这种目的，已经采用了各种技术，如化学机械抛光(下文中称作"CMP")等。对于加工层如夹层绝缘膜的表面平坦化、对于插头的形成、对于埋入金属布线的形成等，CMP是必要的技术，并且CMP进行衬底的平滑和从布线形成 物上将过量金属薄膜除去，以及将在绝缘膜表面上的过量阻挡层除去。CMP的常规方法是这样的方法将抛光垫固定在圆形抛光工作台(抛 光台板)的表面上，用抛光液浸渍抛光垫的表面，将衬底(晶片)的表面按压 到垫上，然后将抛光台板和晶片同时旋转，同时从它们的背侧施加预定量 的压力(抛光压力)，从而使得晶片的表面通过由此产生的机械磨损而被平 坦化。当制备半导体器件如LSI时，在多个布线层内形成细线，并且当在这 些层中的每一个内形成如铜的金属布线时，预形成如Ta、 TaN、 Ti和TiN 的阻挡层金属，以防止布线材料扩散到一个或多个夹层绝缘膜内，以及提 高布线材料的粘附。为了形成各个布线层，通常地，首先在一个阶段或多个阶段进行对金 属膜的CMP处理(下文中，称作"金属膜CMP")，以将过量的通过电镀等 沉积的布线材料移除，之后，进行CMP处理，将已经暴露在金属膜表面 上的阻挡层金属材料(阻挡层金属)移除(下文中，称作"阻挡层金属CMP")。 然而，金属膜CMP可能引起过度抛光，这种过度抛光被称作表面凹陷， 以及引起布线部分侵蚀的发生。为了减少这样的表面凹陷，在这种在金属膜CMP之后的阻挡层金属 CMP中，应当形成这样的布线层，在该布线层中，由于表面凹陷、侵蚀 等引起的水平差通过调节金属布线部分的抛光速率和阻挡层金属部分的 抛光速率而最终降低。具体地，在阻挡层金属CMP中，因为当与金属布 线材料的抛光速率相比，阻挡层金属和夹层绝缘膜的抛光速率较低时，可 能产生由于布线部分的过度抛光所带来的表面凹陷以及由表面凹陷所引 起的侵蚀，所以优选的是，阻挡层金属和绝缘层的抛光速率适度地高。这样不仅具有提高阻挡层金属CMP处理量的优点，而且由于上述原因，还需要相对地提高阻挡层金属和绝缘层的抛光速率，因为在实践中，表面凹陷通常由金属膜CMP造成。CMP中采用的金属抛光液通常包括磨料粒(例如，氧化铝或二氧化硅)和氧化剂(例如，过氧化氢和过硫酸)。据认为基本的抛光机理是金属表面被氧化剂氧化，然后将由此形成的氧化膜用磨料粒移除。然而，当在CMP处理中使用包含这些种类的固体磨料粒的抛光液时，可能产生如下的问题例如，抛光损伤(擦伤)、整个抛光表面被过度抛光的现象(变薄)、抛光金属表面凹陷的现象(表面凹陷)、以及由于在金属布线 层之间放置的绝缘体的过度抛光导致多个金属布线表面凹陷的现象(侵蚀) 等。而且，存在成本有关的问题，如常规使用的在用含有固体磨料粒的抛 光液进行抛光之后从半导体表面上消除残余抛光液的清洁方法会复杂，例如要求当处置这种清洁后的液体(废液)时，必须将固体磨料粒沉淀。 对于含有这种固体磨料粒的抛光液，进行了下列研究。例如，提出了旨在实现高的抛光速率，而实际上不产生擦伤的CMP 抛光剂和抛光方法(例如，日本专利申请公开2003-17446);用于提高CMP 的可洗涤性的抛光组合物和抛光方法(例如，日本专刑申请公开 2003-142435);以及旨在防止磨料粒聚集的抛光组合物(例如，日本专利申 请公开2000-84832)。然而，即使采用如上所述的抛光液，仍然没有获得可以实现在抛光必 要层时高的抛光速率，并且能够抑制由固体磨料粒的聚集而引起的擦伤的 技术。特别是，近年来，随着布线进一步微型化，已经开始将介电常数比通 常使用的夹层绝缘膜比如TEOS更低的低介电常数材料用作绝缘膜。这种类型的绝缘膜被称为低k膜，所述低k膜由例如有机聚合物基材料，SiOC 基材料或SiOF基材料制成，并且通常通过将其与绝缘膜层压而使用。然 而，这种类型的绝缘膜的强度比现有的绝缘膜更低；因此，在CMP方法 中，诸如过度抛光和擦伤的问题更加显著。
技术实现思路
本专利技术是考虑到上述情形做出的。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层 的抛光液。所述抛光液包含季铵阳离子、腐蚀抑制剂、在末端具有磺基的 聚合物、无机粒子和有机酸。所述抛光液的pH值在l至7的范围内。具体实施方式下文中，将描述本专利技术的具体实施方案。 ；本专利技术的抛光液包含季铵阳离子、腐蚀抑制剂、在末端具有磺基的聚 合物、无机粒子和有机酸，并且具有在l至7的范围内的pH值。在需要 时，所述抛光液可以包含任意组分。本专利技术抛光液所含有的各种组分可以单独或者以其至少两种的组合 使用。本专利技术的"抛光液"不仅包括在用于抛光时的抛光液(具体地，根据需要 稀释的抛光液)，而且包括抛光液的浓縮液。浓縮液或浓缩的抛光液指的是 溶质浓度被调节到高于用于抛光时的抛光液的溶质浓度水平且在抛光时 用水或水溶液稀释而使用的抛光液。稀释比按体积计通常为1至20倍。 在本说明书中的表述"浓縮物"和"浓縮液"是作为常规用来表示"浓縮物"或 "浓缩液"的表述使用的，即，比使用时的状态更浓的状态，而不是伴随物 理浓缩过程如蒸发等的通常术语的意义。下文中，将更详细地解释本专利技术的抛光液的每种构成成分。 (A)季铵阳离子本专利技术的抛光液包含季铵阳离子(下文中，在有些情况下，可以简称作 "特定阳呙子")。本专利技术的季铵阳离子不限于具体某种，只要它具有在分子结构内包含 一个或两个季氮的结构即可。在这些中，从达到抛光速率的充分改善的目 的考虑，优选由下述式(1)或式(2)表示的阳离子式(1)612+式(2)在式(1)和式(2)中，W至W各自独立地表示含有1至20个碳原子的 烷基、链烯基、环烷基、芳基或芳垸基，并且W至I^中的两个可以彼此 结合以形成环结构。作为R1至R6的含1至20个碳原子的烷基的具体实例包括甲基、乙基、 丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基，并且在这些中，优选甲基、乙基、 丙基和丁基。作为R1至R6的链烯基优选为具有2至10个碳原子的链烯基，并且其 具体实例包括乙烯基和丙烯基。作为R'至RS的环烷基的具体实例包括环己基和环戊基，并且在这些 中，优选环己基。作为R'至W的芳基的具体实例包括苯基和萘基，并且这些中，优选作为R'至RS的芳垸基的具体实例包括苄基，并且在这些芳烷基中， 优选苄基。由R'至W表示的基团各自还可以具有取代基。可以被引入的取代基 的实例包括羟基、氨基、羧基、杂环基、吡啶鑰基、氨基烷基、磷酸酯基、2<formula>formula see original document page 7</formula>亚氨基、硫醇基、磺基和硝基。在式(2)中，X表示含有1至IO个碳原子的亚垸基、亚链烯基、亚环 烷基、亚芳基，或通过将这些基团中的至少两个组合而获得的基团。而且，除如上所述有机连接基团之外，由x表示的连接基团还可以在其链内包括一s-、 —s(=o)2-、 —0-或一((=0)~。含有1至IO个碳原子的亚烷基的具体实例可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光半导体集成电路的阻挡层的抛光液，所述抛光液包含：　季铵阳离子；　腐蚀抑制剂；　在末端具有磺基的聚合物化合物；　无机粒子；和　有机酸；其中　所述抛光液的ｐＨ值在１至７的范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斋江俊之，上村哲也，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]