本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造用化學(xué)試劑的，尤其涉及一種用于鎢拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物。
背景技術(shù)：
1、集成電路由硅基材上數(shù)百萬個元件構(gòu)成，這些元件通過多層互連技術(shù)相連。互連結(jié)構(gòu)通常具有第一金屬化層、互連層、第二金屬化層以及通常第三和后續(xù)的金屬層。不同互連層級之間的連接使用金屬通孔連接。隨著多層材料的沉積和去除，晶片的每一層都有要被平坦化的需求。這些不平坦會導(dǎo)致產(chǎn)品的各種缺陷，因此導(dǎo)電層和絕緣介質(zhì)層的平坦化技術(shù)變得至關(guān)重要。二十世紀(jì)80年代，由ibm公司首創(chuàng)的化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)技術(shù)被認(rèn)為是目前全局平坦化的最有效的方法。
2、在典型cmp工藝中，晶圓被固定在面朝下的拋光頭上，拋光盤表面用一個拋光墊覆蓋。在一定壓力下，研磨頭在拋光墊上線性移動或是沿著與研磨臺一樣的運(yùn)動方向旋轉(zhuǎn)。帶有研磨顆粒的拋光液(slurry)流到臺面上，在化學(xué)和機(jī)械的雙重作用下，晶片表面被拋光并實(shí)現(xiàn)全局平坦化。cmp可用于去除不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、吸附的雜質(zhì)、晶格損傷、劃痕等。
3、在集成電路設(shè)計(jì)中，cmp技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)鎢互連的首選方法。鎢常常用在接觸/通孔的集成電路設(shè)計(jì)中。鎢是一種硬金屬，且化學(xué)惰性，這對鎢cmp提出了挑戰(zhàn)。許多用于拋光鎢的cmp漿料因其腐蝕性而導(dǎo)致侵蝕和凹陷問題。嚴(yán)重情況下，導(dǎo)致電介質(zhì)層出現(xiàn)空腔、影響電性能。因此，需要一種用于鎢的cmp拋光方法和組合物，其抑制鎢晶片的腐蝕，以及鎢的凹陷與金屬線陣列的侵蝕。
4、針對這一問題，開發(fā)可以抑制腐蝕，最小化凹陷和侵蝕的鎢cmp漿料顯得尤為重要。如美國專利us2021340445公開了使用雙環(huán)脒添加劑的cmp漿料，可提供低凹陷和低侵蝕形貌。雙環(huán)脒的加入能一定程度上降低了對于大多數(shù)陣列的凹陷與侵蝕，但是隨著芯片制造技術(shù)的發(fā)展，芯片電路日趨復(fù)雜，這對拋光液提出了更高的要求。雙環(huán)脒的抑制效果不明顯，難以適應(yīng)高要求的鎢拋光環(huán)境。美國專利us?6083419公開了使用氨基酸作為鎢拋光腐蝕抑制劑的方法。氨基酸的加入對抑制鎢的腐蝕有一定的效果，但是在拋光過程中會影響鎢的正常拋光速度。美國專利us10286518公開了一種鎢拋光組合物，該組合物中使用了硫醇烷氧基化合物的cmp方法，抑制了鎢凹陷以及下層teos侵蝕并且有進(jìn)一步抑制腐蝕速率的性能，但是其在寬線區(qū)抑制效果一般。由上述事實(shí)可見，對于鎢拋光組合物，抑制鎢的腐蝕不僅具有挑戰(zhàn)性也具有重要的實(shí)際意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，采用研磨劑與有機(jī)羧酸、氧化劑、聚合物和含氮有機(jī)物的組合，得到一種可以具有高拋光速度、低鎢腐蝕、凹陷及侵蝕的拋光液。本發(fā)明解決的技術(shù)問題是在傳統(tǒng)鎢的腐蝕抑制劑的基礎(chǔ)上，通過特定的聚合物和含氮有機(jī)物的抑制劑組合，顯著降低了鎢的腐蝕(corrosion)、凹陷(dishing)和侵蝕(erosion)速率，從而減小了缺陷風(fēng)險(xiǎn)，提高良率。
2、本發(fā)明公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，含有：研磨顆粒、聚合物和含氮有機(jī)物的組合、有機(jī)羧酸、氧化劑、水和ph調(diào)節(jié)劑。
3、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述的聚合物是非離子型聚合物。
4、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述非離子型聚合物含有聚氧化烯官能團(tuán)。
5、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述的非離子型聚合物是由聚氧化乙烯或聚氧化丙烯形成的均聚物或氧化乙烯-氧化丙烯共聚物及氧化乙烯-丙烯酸酯共聚物。
6、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述非離子型聚合物是吐溫。
7、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述含氮有機(jī)物是含氮雜環(huán)類有機(jī)物。
8、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述含氮有機(jī)物是含氮雜環(huán)的氨基酸類有機(jī)物。
9、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，所述的含氮有機(jī)物是脯氨酸或組氨酸或色氨酸。
10、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，聚合物的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.005％～0.5％，優(yōu)選的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.005％～0.05％。
11、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物的所述聚合物和含氮有機(jī)物的組合中，含氮有機(jī)物的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.002％～0.2％，優(yōu)選的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.002％～0.05％。
12、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，所述研磨顆粒選自氧化鋁、氧化硅及其混合物。
13、進(jìn)一步地，所述的研磨顆粒的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.01％～5％，優(yōu)選的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.01％～1.0％。
14、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，有機(jī)羧酸選自：乳酸、丁二酸、丙二酸、酒石酸、葡萄糖酸、鄰苯二甲酸、蘋果酸、乙醇酸中的一種或多種。
15、進(jìn)一步地，所述的有機(jī)羧酸的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.01％～5％，優(yōu)選的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.1％～3％。
16、進(jìn)一步地，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物中，所述氧化劑是過氧化氫和/或硝酸鐵。
17、進(jìn)一步地，所述氧化劑的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.001％～4％。
18、進(jìn)一步地，所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物的ph值為2～7。
19、采用了上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
20、1.本發(fā)明公開的拋光組合物主要通過丙二酸、鐵及雙氧水、特定的二氧化硅或氧化鋁磨料實(shí)現(xiàn)了對鎢的拋光效果。最重要的是相比于傳統(tǒng)單一的化學(xué)物質(zhì)作為腐蝕抑制劑，聚合物和含氮有機(jī)物的組合能夠顯著降低拋光液的腐蝕速度，并減少鎢的凹陷與金屬線陣列的侵蝕等問題。
21、2.本發(fā)明公開的拋光組合物解決了鎢拋光過程中存在的過高的金屬腐蝕、凹陷與侵蝕問題。
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，含有：研磨顆粒、聚合物和含氮有機(jī)物的組合、有機(jī)羧酸、氧化劑、水和ph調(diào)節(jié)劑。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的聚合物是非離子型聚合物。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的非離子型聚合物含有聚氧化烯官能團(tuán)。
4.如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的非離子型聚合物是由聚氧化乙烯或聚氧化丙烯形成的均聚物或氧化乙烯-氧化丙烯共聚物及氧化乙烯-丙烯酸酯共聚物。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的非離子型聚合物是吐溫。
6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的含氮有機(jī)物是含氮雜環(huán)類有機(jī)物。
7.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的含氮有機(jī)物是具有含氮雜環(huán)的氨基酸類有機(jī)物。
8.如權(quán)利要求7所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的含氮有機(jī)物是脯氨酸或組氨酸或色氨酸。
9.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的聚合物和含氮有機(jī)物的組合，其所述聚合物的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.005％～0.5％，所述含氮有機(jī)物的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.002％～0.2％。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的聚合物和含氮有機(jī)物的組合，其所述聚合物的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.005％～0.05％；所述含氮有機(jī)物的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.002％～0.05％。
11.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述研磨顆粒選自氧化鋁、氧化硅及其混合物。
12.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的研磨顆粒的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.01％～5％。
13.如權(quán)利要求12所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的研磨顆粒的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.01％～1.0％。
14.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，有機(jī)羧酸選自：乳酸、丁二酸、丙二酸、酒石酸、葡萄糖酸、鄰苯二甲酸、蘋果酸、乙醇酸中的一種或多種。
15.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的有機(jī)羧酸的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.01％～5％。
16.如權(quán)利要求15所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述的有機(jī)羧酸的質(zhì)量百分比含量范圍為：0.1％～3％。
17.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述氧化劑是過氧化氫和/或硝酸鐵。
18.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述氧化劑的質(zhì)量百分比含量范圍為0.001％～4％。
19.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，ph值為2～7。