本发明专利技术涉及一种铜化学机械抛光液及其制备方法，所述铜化学机械抛光液包括复合磨粒、分散剂A、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂。本发明专利技术提供的化学机械抛光液分散性更好，稳定性高，沉降效果不明显。此外磷酸氢锆具有片层状结构，受到外力时会产生定向排列从而优化磨粒的取向，这样优化后的抛光磨粒在抛光过程中更加稳定，产生的划痕更少，整个抛光体系更加稳定，可实现更好的抛光效果。
A copper chemical mechanical polishing fluid and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种铜化学机械抛光液及其制备方法
本专利技术涉及抛光领域，具体涉及一种铜化学机械抛光液及其制备方法。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)是近年来发展迅速的精密抛光工艺，区别于传统的纯机械或纯化学的抛光方法，CMP通过化学的和机械的综合作用，从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。它利用了磨损中的“软磨硬”原理，即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光。在一定压力及抛光浆料存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，借助于纳米粒子的研磨作用与氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合，在被研磨的工件表面形成光洁表面。CMP技术最广泛的应用是在集成电路(IC)和超大规模集成电路中(ULSI)对基体材料硅晶片的抛光。而国际上普遍认为，器件特征尺寸在0.35μm以下时，必须进行全局平面化以保证光刻影像传递的精确度和分辨率，而CMP是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术，其应用范围正日益扩大。CMP工艺中，抛光液和抛光垫为主要消耗品。其中抛光液的成分主要由三部分组成：腐蚀介质、成膜剂和助剂、纳米磨料粒子。抛光浆料要满足抛光速率快、抛光均一性好及抛后易清洗等要求。要获得品质好的抛光效果，必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用，则会在抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹；反之，机械抛光作用大于化学腐蚀作用则表面产生高损伤层。而随着芯片技术的革新，在化学机械抛光过程中铜的抛光引人关注，而抛光中抛光液的选择尤其重要。CN101418189A公开了一种金属铜的抛光液，其所提供的抛光液具有的Cu的去除速率对下压力变化的敏感度较低。采用本专利技术的抛光液抛光后，铜表面光洁，表面形貌较好。CN105885701A公开了一种弱碱性铜抛光液，该抛光液的pH为7-9，通过乙二胺作为pH调节剂，同时乙二胺具有络合剂的作用。在弱碱性环境中通过化学和机械抛光中相互作用最终实现工件表面抛光，不存在挥发作用，不会对设备造成任何腐蚀损坏。而且，对工件抛光后达到较高的表面平坦化，并通过乙二胺作为络合剂的加速铜氧化膜溶解作用，保持较高表面平坦化的同时保持较好抛光速率。同时还具有组分简单、工艺过程简化、成本低的优点。但是上述抛光液分散性较差，稳定性地，沉降效果明显，同时其抛光效果仍较差。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种铜化学机械抛光液及其制备方法，本专利技术提供的化学机械抛光液分散性更好，稳定性高，沉降效果不明显。此外磷酸氢锆具有片层状结构，受到外力时会产生定向排列从而优化磨粒的取向，这样优化后的抛光磨粒在抛光过程中更加稳定，产生的划痕更少，整个抛光体系更加稳定，可实现更好的抛光效果。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种铜化学机械抛光液，所述铜化学机械抛光液包括复合磨粒、分散剂A、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂A。本专利技术利用无机二维纳米填料磷酸氢锆及氧化铝制备的复合磨粒作为抛光磨粒，这种新型的抛光复合材料与传统的片状氧化铝相比，分散性更好，稳定性高，沉降效果不明显。此外磷酸氢锆具有片层状结构，受到外力时会产生定向排列从而优化磨粒的取向，这样优化后的抛光磨粒在抛光过程中更加稳定，产生的划痕更少，整个抛光体系更加稳定，可实现更好的抛光效果。上述抛光液各组分质量百分含量之和为100％。作为本专利技术优选的技术方案，所述化学机械抛光液中复合磨粒的质量百分含量为5-10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铜化学机械抛光液中分散剂A的质量百分含量为0.5-2％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铜化学机械抛光液中氧化剂的质量百分含量为0.5-1.5％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铜化学机械抛光液中缓蚀剂的质量百分含量为0.1-0.5％，例如可以是0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铜化学机械抛光液中稳定剂的质量百分含量为0.1-0.5％，例如可以是0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或0.5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铜化学机械抛光液中溶剂A的质量百分含量为82-93.8％，例如可以是82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93或93.8％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述复合磨粒中包括氧化铝、助剂及磷酸氢锆纳米片及溶剂B。优选地，所述复合磨粒中氧化铝的质量百分含量为5-10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述复合磨粒中助剂包括聚乙二醇和聚丙烯酸钠。优选地，所述复合磨粒中磷酸氢锆纳米片的质量百分含量为5-10％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述复合磨粒中溶剂B的质量百分含量为73-87.5％，例如可以是73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％或87％.5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述聚丙烯酸钠的质量百分含量为2-5％，例如可以是2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述聚乙二醇的质量百分含量为0.5-2％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述溶剂B包括水。优选地，所述磷酸氢锆纳米片的直径为0.1-10μm，例如可以是0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铜化学机械抛光液，其特征在于，所述铜化学机械抛光液包括复合磨粒、分散剂A、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂A。/n
【技术特征摘要】
1.一种铜化学机械抛光液，其特征在于，所述铜化学机械抛光液包括复合磨粒、分散剂A、氧化剂、缓蚀剂、pH调节剂、稳定剂及溶剂A。
2.如权利要求1所述的铜化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液中复合磨粒的质量百分含量为5-10％；
优选地，所述铜化学机械抛光液中分散剂A的质量百分含量为0.5-2％；
优选地，所述铜化学机械抛光液中氧化剂的质量百分含量为0.5-1.5％；
优选地，所述铜化学机械抛光液中缓蚀剂的质量百分含量为0.1-0.5％；
优选地，所述铜化学机械抛光液中稳定剂的质量百分含量为0.1-0.5％；
优选地，所述铜化学机械抛光液中溶剂A的质量百分含量为82-93.8％。
3.如权利要求1或2所述的铜化学机械抛光液，其特征在于，所述复合磨粒中包括氧化铝、助剂、磷酸氢锆纳米片及溶剂B；
优选地，所述复合磨粒中氧化铝的质量百分含量为5-10％；
优选地，所述复合磨粒中助剂包括聚乙二醇和聚丙烯酸钠；
优选地，所述复合磨粒中磷酸氢锆纳米片的质量百分含量为5-10％；
优选地，所述复合磨粒中溶剂B的质量百分含量为73-87.5％；
优选地，所述聚丙烯酸钠的质量百分含量为2-5％；
优选地，所述聚乙二醇的质量百分含量为0.5-2％；
优选地，所述溶剂B包括水；
优选地，所述磷酸氢锆纳米片的直径为0.1-10μm；
优选地，所述氧化铝包括α氧化铝；
优选地，所述氧化铝的直径为0.5-2μm。
4.如权利要求1-3任一项所述的铜化学机械抛光液，其特征在于，所述分散剂A包括聚乙二醇；
优选地，所述氧化剂包括水溶性氧化剂，优选为双氧水；
优选地，所述缓蚀剂包括离子型缓蚀剂，优选为苯并三氮唑；
优选地，所述稳定剂包括十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯醇；
优选地，所述pH调节剂包括水溶性绿色环保调节剂，优选为水杨酸、柠檬酸或磷酸中的1中或至少2中的组合；
优选地，所述溶剂A包括水。
5.如权利要求1-4任一项所述的铜化学机械抛光液，其特征在于，所述分散剂A还包括聚丙烯钠或聚丙烯酰胺。
6.如权利要求1-5任一项所述的铜化学机械抛光液，其特征在于，所述铜化学机械抛光液的pH为2-4。
7.如权利要求1-6任一项所述的铜化学机械抛光液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)复合磨粒的制备：将氧化铝和助剂依次加入溶剂B中并进行第一搅拌，之后加入磷酸氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，孙大陟，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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