用于抛光低介电材料的化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术公开了一种用于抛光低介电材料的化学机械抛光液，包含研磨颗粒、腐蚀抑制剂、氧化剂和水，其特征在于还包含至少一种增速剂。本发明专利技术的抛光液能在较低的压力下具有较高的低介电材料的去除速率，对其它材料，如金属铜（Ｃｕ）、氧化硅（Ｔｅｏｓ）、金属坦（Ｔａ）／氮化坦（ＴａＮ）阻挡层等也有较高的去除速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种用于抛光低介电材料的 化学机械抛光液。
技术介绍
传统介电层材料(如TEOS)由于具有较高的介电常数，会导致传导层 之间电容增大，从而影响集成电路的速度，使效率降低，随着集成电路的复 杂化和精细化，这种基底材料越发不能满足更先进制程的(65nm或45nm) 技术要求，在衬底中引入低介电材料(如CDO、 SOG)是集成电路技术发 展的必然趋势，随之产生了许多用于低介电材料的抛光浆液。但目前现有技术中的低介电材料抛光液都没有达到制造成本和技术表 现的完美结合。如专利文献US6046112公开了一种酸性浆料，采用Zr02为' 磨料，配合羟胺，来抛光低介电材料SOG。所采用的磨料价格高，生产成本 高。再如专利文献US6974777公开了一种用于低介电材料的抛光液，该抛光 液包含有一种HLB值大于7的非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂会 抑制低介电材料的抛光速率，而对铜和钽的去除速率影响不大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决较低的压力下，低介电材料的去除速率较低及 抛光选择比较难控制的问题，提供一种新型的低介电材料的化学机械抛光液。该抛光液能在较低的压力下具有较高的低介电材料的去除速率，对其他材料，如金属铜(Cu)、氧化硅(Teos)、金属坦(Ta)/氮化坦(TaN)阻挡层也有 较高的去除速率。本专利技术的抛光液包含研磨颗粒、腐蚀抑制剂、氧化剂和水，其特征在于 还包含至少一种增速剂。本专利技术中，所述的增速剂可选自下列中的一个或多个无机磷酸及其盐， 和有机磷酸及其盐。所述的无机磷酸及其盐可为磷酸、亚磷酸、焦磷酸、三 偏磷酸、六偏磷酸、三聚磷酸、多聚磷酸及上述酸的盐。所述的有机磷酸及 其盐可为2-膦酸丁烷基-l,2，4-三羧酸(PBTCA)、乙二胺四亚甲基膦酸 (EDTMP)、 二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、 氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、 2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、多氨基多醚基亚甲 基膦酸(PAPEMP)，及上述酸的盐。所述的增速剂的重量百分比浓度较佳的 为0.001~2%，更佳的为0.01~1%。本专利技术中，所述的研磨颗粒可以为现有技术中的任何研磨颗粒，如二氧 化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化钛、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二 氧化硅或高分子聚合物颗粒。所述的研磨颗粒的重量百分比浓度较佳的为 1 20%，更佳的为2 15%。所述的研磨颗粒的粒径较佳的为20 150nrn，更 佳的为30 120nrn。本专利技术中，所述的腐蚀抑制剂可为唑类化合物。所述的唑类化合物可为 苯并三氮唑、l-苯基-5-巯基四氮唑、2-巯基-苯并噻唑、苯并咪唑、2-巯基 苯并咪唑或5-氨基-lH-四氮唑等。所述的腐蚀抑制剂的重量百分比浓度较佳 的为0.001~1%，更佳的为0.01~0.5%。本专利技术中，所述的氧化剂可为过氧化氢、过氧化脲、过氧乙酸、过硫酸 钾或过硫酸铵。所述的氧化剂的重量百分比浓度较佳的为0.001 5%，更佳 的为0.05~2%。 本专利技术的抛光液为酸性溶液，pH值较佳的为2.0 7.0，更佳的为2.0 5.0。本专利技术的抛光液还可以包括表面活性剂。所述的表面活性剂是非离子表 面活性剂、阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。本专利技术的抛光液还可以包括pH调节剂、粘度调节剂、消泡剂或杀菌剂 等来达到本专利技术的专利技术效果。本专利技术的抛光液可由下述方法制得将一定量的研磨颗粒加入搅拌器， 搅拌下以一定速率加入一定量的去离子水及各种组分并混合均匀，用本领域 公知的pH调节剂调节至所需pH值即可。本专利技术的抛光液较佳的抛光低介电材料，如掺杂碳的氧化物(CDO)，比如掺杂碳的二氧化硅BD，或多孔材料等低介电基底材料。本专利技术的积极进步效果在于能在较低的压力下具有较高的低介电材料 的去除速率，对其它材料，如金属铜(Cu)、氧化硅(Teos)、金属坦(Ta)/氮化 坦(TaN)阻挡层等也有较高的去除速率。其效果将通过实施例中的对比实 验进一步说明。附图说明图1为对比实施例1的抛光液和效果实施例1中含有不同种类增速剂的 抛光液1~13在低抛光压力(lpsi)下对低介电材料BD (掺杂碳的二氧化硅) 的去除速率的影响。图1中从左至右依次为，对比实施例1的抛光液、效果 实施例1中的抛光液1至13对低介电材料BD (掺杂碳的二氧化硅)的去除 速率。由图可见，与未添加任何增速剂的对比实施例l相比，效果实施例l 中添加了增速剂的抛光液1 13可不同程度增加低介电材料(BD)的去除速图2为对比实施例l的抛光液和效果实施例2中含不同浓度的增速剂磷 酸的抛光液14~19在低抛光压力(lpsi)下对低介电材料BD (掺杂碳的二 氧化硅)的去除速率的影响。图2中从左至右依次为对比实施例1的抛光液、 效果实施例2中的抛光液14 19对低介电材料BD (掺杂碳的二氧化硅)的 去除速率。由图可见，与未添加任何增速剂的对比实施例l相比，效果实施 例2中添加了不同浓度的增速剂磷酸的抛光液14~19，可不同程度增加低介 电材料(BD)的去除速率。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，并不因此将本专利技术限制在所 述的实施例范围之中。下列抛光液由下述方法制得将一定量的研磨颗粒加入搅拌器，搅拌下 以一定速率加入一定量的去离子水及其他组分并混合均匀，用KOH或HN03 调节至所需pH值即可。下列实施例中各化合物含量百分比为重量百分比。实施例1 l%Ce02 (粒径为30nm)、 0.001% l-苯基-5-巯基-四氮唑、0.2% 磷酸氢二氨、0.001%过氧化脲，水为余量，pH=2。实施例2 2%A1203 (粒径为20nm)、 0.01% 2-巯基-苯并噻唑、0.2%焦磷酸、 0.05%过氧乙酸、0.02%聚丙烯酸(分子量为3000)，水为余量,pKN3。 实施例3 10%TiO2 (粒径为150nm)、 0.2%苯并咪唑、0.2%多聚磷酸、0.5% 过硫酸钾、0.02%聚乙二醇200 (分子量为200)，水为余量，pH=4。 实施例4 15%掺杂Al的Si02(粒径为30nm)、 0.5% 2-巯基苯并咪唑、0.2% 乙二胺四亚基膦酸钾、2%过硫酸铵、0.02%聚丙烯酸(分子量为10000)，水为余量，pH=5。实施例5 20%覆盖Al的Si02(粒径为70證)、1% 5-氨基-lH-四氮唑、0.10/。 磷酸、0.1%磷酸钾、5%过氧化氢、0.02%十六烷基三甲基溴化铵，水为余量， pH=6。实施例6 10%聚甲基丙烯酸甲酯(粒径为120腿)、0.2%苯并三氮唑、0.1% 氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、 0.1 %磷酸、0.2%过氧化氢，水为余量，pH=7。 对比实施例l 10% Si02 (粒径为lOOnm) ， 0.2%苯并三氮唑、0.2%过氧化 氢，水为余量，pH=3。 效果实施例1抛光液1 10% Si02 (粒径为100nm)、 0.2%苯并三氮唑、0.2°/。磷酸、0.2% 过氧化氢，水为余量，pH-3。抛光液2 10% Si02 (粒径为100nm)、 0.2%苯并三氮唑、0.2%焦磷酸钾、 0.2%过氧化氢，水为余量，pH=3。抛光液3 10% Si0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光低介电材料的化学机械抛光液，包含研磨颗粒、腐蚀抑制剂、氧化剂和水，其特征在于：还包含至少一种增速剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于抛光低介电材料的化学机械抛光液，包含研磨颗粒、腐蚀抑制剂、氧化剂和水，其特征在于还包含至少一种增速剂。2. 根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的增速剂选自下列中的 一个或多个无机磷酸及其盐，和有机磷酸及其盐。3. 根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于所述的无机磷酸及其盐为磷 酸、亚磷酸、焦磷酸、三偏磷酸、六偏磷酸、三聚磷酸、多聚磷酸，及上 述酸的盐。4. 根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于所述的有机磷酸及其盐为 2-膦酸丁烷基-l,2，4-三羧酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸、多氨基多醚基亚甲基膦酸，及上述酸的盐。5. 根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的增速剂的重量百分比 浓度为0.001~2%。6. 根据权利要求5所述的抛光液，其特征在于所述的增速剂的重量百分比 浓度为0.01~1%。7. 根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于:所述的研磨颗粒为二氧化硅、 三氧化二铝、二氧化铈、二氧化钛、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化 硅或高分子聚合物颗粒。8. 根据权利要求1所述的抛光液，.其特征在于所述的研磨颗粒的粒径为 2(M50證。9. 根据权利要求8所述的抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的粒径为3(M20證。10. 根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的重量百分 比浓度为1~20%。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆建芬，宋伟红，陈国栋，姚颖，
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：31[中国|上海]