一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术提供了一种用于铜钨合金的化学机械抛光液，其含有水、研磨颗粒、银离子、硫酸根离子、铜腐蚀抑制剂和氧化剂。本发明专利技术的抛光液可以在实现铜钨合金高速抛光速度的同时，显著抑制铜表面的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种用于铜钨合金的化学机械抛光液，其含有水、研磨颗粒、银离子、硫酸根离子、铜腐蚀抑制剂和氧化剂。本专利技术的抛光液可以在实现铜钨合金高速抛光速度的同时，显著抑制铜表面的腐蚀。【专利说明】一种化学机械抛光液
本专利技术涉及化学机械抛光液，更具体地说，涉及用于铜钨合金的抛光液。
技术介绍
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，其中，由IBM公司在二十世纪80年代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)是一种由化学作用、机械作用以及这两种作用相结合而实现平坦化的技术；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一样的运动方向旋转；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。对金属层化学机械抛光(CMP)的主要机制被认为是:氧化剂先将金属表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化铝为代表的研磨剂将该层氧化膜机械去除，产生新的金属表面；产生的新的金属表面继续被氧化，这两种作用协同进行。作为化学机械抛光(CMP)对象之一的金属钨，在高电流密度下，抗电子迁移能力强，并且能够与硅形成很好的欧姆接触，所以可作为接触窗及介层洞的填充金属及扩散阻挡层。铜作为导线，被广泛应用于现在的铜互联结构中。铜钨合金是一种用于微电子领域的新型材料，既有铜的良好导热性，又有钨的很低的热膨胀系数，用作微电路衬底。对于钨材料的抛光:1991年，F.B.Kaufman等报道了铁氰化钾用于鹤化学机械抛光的方法("Chemical Mechanical Polishing for Fabricating Patterned W Metal Features asChip Interconnects"，Journal of the Electro chemical Society,Vol.138,N0.11,1991年11月)。美国专利5340370公开了一种用于钨化学机械抛光(CMP)的配方，其中含有0.1M铁氰化钾，5wt%氧化硅，同时含有作为pH缓冲剂的醋酸盐。由于铁氰化钾在紫外光或日光照射下，以及在酸性介质中，会分解出剧毒的氢氰酸，因而限制了其广泛使用。美国专利5527423，美国专利6008119和美国专利6284151等公开了将Fe (NO3)3，氧化铝体系用于钨机械抛光(CMP)的方法。该抛光体系在静态腐蚀速率(static etchrate)方面具有优势，但是由于采用氧化铝作为研磨剂，产品缺陷(defect)方面存在显著不足。同时高浓度的硝酸铁使得抛光液的PH值呈强酸性，严重腐蚀设备，同时，生成铁锈，污染抛光垫。除此之外，高浓度的铁离子作为可移动的金属离子，严重降低了半导体元器件的可靠性。 美国专利5225034,美国专利5354490首次公开了将过氧化氢和金属共同使用，用做氧化剂进行金属的抛光方法。但是这种抛光方法，对金属铜的表面没有任何保护，表面腐蚀严重。美国专利5958288公开了将硝酸铁用做催化剂，过氧化氢用做氧化剂，进行钨化学机械抛光的方法。该专利技术由于铁离子的存在，和双氧水之间发生Fenton反应，双氧水会迅速、并且剧烈地分解失效，因此该抛光液存在稳定性差的问题。同时这种配方，对金属的表面没有保护，铜表面腐蚀严重。美国专利5980775和美国专利6068787在美国专利5958288基础上，加入有机酸做稳定剂，改善了过氧化氢的分解速率。但是过氧化氢的分解速度仍然很快，同样存在对金属铜的表面没有保护，铜表面腐蚀严重的问题。中国专利申请201010606954公开了用二氧化硅、银离子、硫酸根离子、过氧化物进行钨抛光的方法，该方法对钨具有很高的抛光速度，该体系同样存在对金属铜的表面没有保护，铜表面腐蚀严重的问题。在铜钨合金的抛光过程中，抛光液会同时接触到铜钨合金、铜线，在更复杂的制程中也有可能会接触到金属钨。因此需要一种抛光液，对铜钨合金具有较高的抛光速度，同时对铜既有高的抛光速度，又要有很好的保护。但是，在上述的抛光液中都没有解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种化学机械抛光液，可以在保证很高的铜、钨、铜钨合金的抛光速度下，同时对铜的表面没有腐蚀。本专利技术的抛光液含 有水、研磨颗粒、银离子、硫酸根离子、铜腐蚀抑制剂和氧化剂。在本专利技术中，所述研磨颗粒为二氧化硅和/或氧化铝。在本专利技术中，所述研磨颗粒的质量百分比浓度为0.l_20wt%，优选地，所述研磨颗粒的质量百分比浓度为l_5wt%在本专利技术中，所述银离子来自含银离子的无机盐。在本专利技术中，所述含银离子的无机盐为硝酸银、硫酸银、氟化银和/或高氯酸银。在本专利技术中，所述含银离子的无机盐的质量百分比浓度为0.01-0.5wt%。优选地，所述含银离子的无机盐的质量百分比浓度为0.05-0.2wt%。 在本专利技术中，所述无机盐为硝酸银。在本专利技术中，所述硫酸根离子来自无机硫酸盐。在本专利技术中，所述无机硫酸盐为硫酸铵盐、钾盐、钠盐和/或硫酸季铵盐。在本专利技术中，所述无机硫酸盐的质量百分比为0.05-lwt%o优选地，所述无机硫酸盐的质量百分比为0.1-0.5wt%。在本专利技术中，所述铜腐蚀抑制剂选自唑类和/或能吸附在铜表面的表面活性剂。在本专利技术中，所述唑类铜腐蚀抑制剂为三氮唑、苯并三氮唑和/或其衍生物。在本专利技术中，所述唑类腐蚀抑制剂为TAZ和/或BTA。在本专利技术中，所述表面活性剂为含聚氧乙烯醚长链的表面活性剂。在本专利技术中，所述含聚氧乙烯醚长链的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。在本专利技术中，所述铜腐蚀抑制剂的质量百分比浓度为0.05-0.2wt%。 在本专利技术中，所述氧化剂选自无机过氧化物。在本专利技术中，所述无机过氧化物为双氧水和/或单过硫酸钾。在本专利技术中，所述过氧化物为双氧水。在本专利技术中，所述无机过氧化物的质量百分比浓度为0.5_6wt%。优选地，所述无机过氧化物的质量百分比浓度为l_4wt%。在本专利技术中，所述抛光液的PH为值2~5。上述任一抛光液可应用在铜钨合金的抛光中。本专利技术的技术效果在于:1、可以在保证很高的铜、钨、铜钨合金的抛光速度下，同时对铜的表面没有腐蚀；2、本专利技术的抛光液体系中不含催化双氧水分解的铁离子，因此，含银离子的体系对双氧水的稳定性远远优于含铁体系。(在同样的浓度条件下，含铁体系，双氧水一周内至少降解10%，含银体系双氧水不分解)。因此，配方用于生产，更稳定。【具体实施方式】本专利技术所用试剂及原料均市售可得。本专利技术的清洗液由上述成分简单均匀混合即可制得。 制备实施例下面通过具体实施例，对本专利技术抛光液进行详细的介绍和说明，以使更好的理解本专利技术，但是下述实施例并不限制本专利技术范围。表1给出了本专利技术实施例1飞以及对比抛光液主要组分及其质量百分含量，按表中所列组分及其含量，在去离子水中混合均匀，用PH调节剂(硝酸或氢氧化钾)调到所需PH值，即可制得化学机械抛光液。表1:本专利技术实施例1-6以及对比例1-2的配方表【权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光液，其含有水、研磨颗粒、银离子、硫酸根离子、铜腐蚀抑制剂和氧化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，何华锋，
申请(专利权)人：安集微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31