一种用于铜制程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铜制程的化学机械抛光液，其含有研磨颗粒、有机膦酸类化合物、含氮唑类化合物、氧化剂和载体。本发明专利技术的抛光液可在较低的研磨颗粒的用量下，保证抛光速率的同时，使缺陷、划伤、粘污和其它残留明显下降，从而降低衬底表面污染物；具有合适的铜／钽的去除速率选择比，满足铜制程的抛光要求；可以防止金属抛光过程中产生的局部和整体腐蚀，提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学机械抛光液，具体的涉及一种用于铜制程的化学机械 抛光液。
技术介绍
随着微电子技术的发展，甚大规模集成电路芯片集成度已达几十亿个元器 件，特征尺寸已经进入纳米级，这就要求微电子工艺中的几百道工序，尤其是 多层布线、衬底、介质必须要经过化学机械平坦化。甚大规模集成布线的材料正由传统的Al向Cu转化。与Al相比，Cu布线具有电阻率低，抗电迁移能率 高，RC延迟时间短，可使布层数减少一半，成本降低30%，加工时间縮短40% 的优点。Cu布线的优势己经引起全世界广泛的关注。但是目前还没有对铜材进行有效地等离子蚀刻或湿法蚀刻，以使铜互连在 集成电路中充分形成的技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的替 代方法。目前，出现了一系列适合于抛光Cu的化学机械抛光浆料，如专利号 为US 6,616,717公开了一种用于金属CMP的组合物和方法；专利号为US 5,527,423公开了一种用于金属层的化学机械抛光浆料；专利号为US 6,821,897 公开了一种使用聚合体络合剂的铜CMP的方法；专利号为CN 02114147.9公开 了一种铜化学一机械抛光工艺用抛光液;专利号为CN 01818940.7公开了铜的化 学机械抛光所用的浆料；专利号为CN 98120987.4公开了一种用于铜的CMP浆4液制造以及用于集成电路的制造方法。但是上述用于铜制程的抛光液使用后， 衬底表面存在着缺陷、划伤、粘污和/或其它残留，或者是对铜的抛光选择性不 够，或者是抛光过程中存在着局部或整体腐蚀等问题。因此有必要开发出新的 用于铜的化学机械抛光桨料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有的用于铜制程的化学机械抛光 液易造成晶圆表面缺陷、污染残留和腐蚀，以及不能^足铜制程对抛光速率及 选择比的要求的缺陷，而提供一种可解决上述问题的用于铜制程的化学机械抛 光液。本专利技术的化学机械抛光液包括研磨颗粒、有机膦酸类化合物、含氮唑类 化合物、氧化剂和载体。其中，所述的研磨颗粒的含量较佳的为0.1 5%;所述的有机膦酸类化合物 的含量较佳的为0.5 3%;所述的含氮唑类化合物的含量较佳的为0.01 1%;所述的氧化剂的含量较佳的为0.5 10%;所述的载体为余量。以上百分比均指占整个化学机械抛光液的总重量百分比。本专利技术中，所述的研磨颗粒可选自本领域常用研磨颗粒，优选二氧化硅、 氧化铝、和聚合物颗粒(如聚苯乙烯或聚乙烯)中的一种或多种，更优选氧化硅。所述的研磨颗粒的粒径较佳的为20 200nm，更佳的为30 100nm。本专利技术中，所述的有机膦酸类化合物较佳的为羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、 氨基三並甲基膦酸(ATMP)、多氨基多醚基四亚甲基膦酸(PAPEMP)、 2-羟基 膦酰基乙酸(HPAA)、乙二胺四甲基膦酸(EDTMP)、 二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)、有机膦磺酸和多元醇膦酸酯(PAPE)中的一种或多种。本专利技术中，所述的含氮唑类化合物较佳的选自5-氨基-四氮唑、1， 2， 4-三 氮唑、苯并氮唑、5-甲基-四氮唑，5-苯基-l-氢-四氮唑和1-氢-四氮唑中的一种或 多种。本专利技术中，所述的氧化剂可为现有技术中的各种氧化剂，较佳的为过氧化 氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧乙酸和过氧化氢脲中的一种或多种，更佳的为 过氧化氢。本专利技术中，所述的载体较佳的为水。本专利技术的用于铜制程的化学机械抛光液的pH值较佳的为2.0 11.0，更佳 的2.0-5.0或9.0-11.0。 pH调节剂可为各种酸和/或碱，以将pH调节至所需值即 可，较佳的为硫酸、硝酸、磷酸、氨水、氢氧化钾、乙醇胺和/或三乙醇胺等等。本专利技术的化学机械抛光液还可以含有本领域其他常规添加剂，如表面活性 剂、稳定剂和杀菌剂，以进一步提高抛光液的抛光性能。将上述成分简单均匀混合，采用pH调节剂调至合适pH值，混合均匀静置 即可制得本专利技术的抛光液。pH调节剂可选用本领域常规pH调节剂，如氢氧化 钾、氨水和硝酸等。本专利技术所用试剂及原料均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于本专利技术的抛光液对铜材料具有较高的抛光速 率，而对阻挡层钽具有较低的抛光速率，铜/钽抛光速率选择比约在50到1000 范围内，可满足铜制程的抛光要求。本专利技术的抛光液可在较低的研磨颗粒的用 量下，保证抛光速率的同时，使缺陷、划伤、粘污和其它残留明显下降，从而 降低衬底表面污染物。本专利技术的抛光液还可防止金属抛光过程中产生的局部和 整体腐蚀，提高产品良率。附图说明图1为对比1抛光液抛光后的铜表面显微镜图片。图2为对比2抛光液抛光后的铜表面显微镜图片。 图3为实施例1抛光液抛光后的铜表面显微镜图片。 图4为实施例2抛光液抛光后的铜表面显微镜图片。具体实施例方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在戶万 述的实施例范围之中。 实施例1 9表1给出了本专利技术的抛光液1 9，将表中配方，将各成分混合均匀，去离子 水为余量，最后用pH调节剂(20XKOH或稀HNO3，根据pH值的需要进行选 择)调节到所需pH值，继续搅拌至均匀流体，静止30分钟即可得到各化学机 械抛光液。表l本专利技术的抛光液1 9配方实研磨颗粒有机膦酸氧化剂含氮唑类化合物其他施 例具体物 质含量 wt%粒 径 nm具体物质含量 wt%具体 物质含量 wt%具体物 质含量 wt%PH具体 物质含量 wt%1Si020,2570羟基亚乙 基二膦酸0.5过氧 化氢35-氨基 四氮唑0.052\\2Si020.2570羟基亚乙 基二膦酸0.8过氧 化氢31，2，4 -三 氮唑0.052\\3Si022702-羟基膦 酰基乙酸2过氧 化氢5苯并三 氮唑0.33\\<table>table see original document page 8</column></row><table>效果实施例表2给出了本专利技术的抛光液1 5和对比抛光液1 2，将表中配方，将各成分 混合均匀，去离子水为余量，最后用pH调节剂(20XKOH或稀HNO3，根据 pH值的需要进行选择)调节到所需pH值，继续搅拌至均匀流体，静止30分钟即可得到各化学机械抛光液。表2本专利技术的抛光液1 5和对比抛光液1 2配方<table>table see original document page 9</column></row><table>从上述结果来看，本专利技术的抛光液可以在低颗粒含量的条件下实现较大铜/ 钽选择比，实现铜的迅速抛光，有效地停在阻挡层上，表面不产生明显的缺陷 (划伤，腐蚀，表面颗粒等等)。图1和2分别为对比抛光液1和2抛光后的铜表面显微镜图片，图3和4 分别为抛光液1和2抛光后的铜表面显微镜图片。由图可见，本专利技术的抛光液 抛光后，表面基本无缺陷。本专利技术的抛光液在铜互连工艺中具有较高的应用价 值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铜制程的化学机械抛光液，其特征在于：其含有研磨颗粒、有机膦酸类化合物、含氮唑类化合物、氧化剂和载体。

【技术特征摘要】
1. 一种用于铜制程的化学机械抛光液，其特征在于其含有研磨颗粒、有机膦酸类化合物、含氮唑类化合物、氧化剂和载体。2. 如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒为二氧化硅、氧 化铝和聚合物颗粒中的一种或多种。3. 如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的粒径为 20 200nrn。4. 如权利要求3所述的抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的粒径为 30 100nrn。5. 如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的含量为质量百分比0.1~5%。6. 如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的有机膦酸类化合物为羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、多氨基多醚基四亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸、乙二胺四甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、有机膦磺酸和 多元醇膦酸酯中的一种或多种。7. 如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的有机膦酸类化合物的含量为质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐春，
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]