本发明专利技术公开了一种化学机械抛光液，其含有水、比表面积(用BET比表面积测试法测得)范围为120～300m2/g的研磨剂、质量百分比为0.1～0.2％的能产生银离子的化合物、质量百分比为0.1～0.3％能产生硫酸根离子的化合物和过氧化物。本发明专利技术的抛光液在保证非常高的钨的抛光速度的同时，通过优化研磨剂的比表面积的范围，银离子的质量百分比和硫酸根离子的质量百分比，从而显著降低抛光液在硅片表面的残留颗粒和降低抛光液的生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种化学机械抛光液，尤其涉及一种用于抛光钨材料的化学机械抛光液。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，以及大規模集成电路互连层的不断増加，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)是ー种由化学作用、机械作用以及这两种作用相结合而实现平坦化的技木；它通常由ー个带有 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吋，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一祥的运动方向旋转；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，以ニ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。目前钨的化学机械抛光(CMP)，有多种方法，如F. B. Kaufman等报道的铁氰化钾用于鹤化学机械抛光的方法("Chemical Mechanical Polishing for FabricatingPatterned W Metal Features as Chip Interconnects " , Journal of the Electrochemical Society, Vol. 138，No. 11，1991 年 11 月)、美国专利 US5340370 公开的ー种用于钨化学机械抛光(CMP)的浆料配方，其中含有铁氰化钾和氧化硅磨料，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US5527423公开的金属层化学机械抛光液、美国专利US006008119A公开的半导体晶片抛光方法、以及美国专利US6284151公开的钨化学机械抛光浆料等均采用Fe (NO3)3Al2O3体系用于钨化学机械抛光(CM P)。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，同吋，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US5958288公开的金属CMP抛光组合物采用硝酸铁用作催化剂，过氧化氢用做氧化剂，进行钨化学机械抛光，需要注意的是，在该专利中，提到了多种过渡金属元素，被实验证实显著有效的只有铁元素，因此该专利技术的实际实施效果和范围很有限。该方法虽然大幅度降低了硝酸铁的用量，但是由于铁离子仍然存在，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。美国专利US5980775公开金属CMP抛光浆料、和美国专利US6068787公开的抛光浆料在美国专利US5958288基础上，加入有机酸做稳定剂，改善了过氧化氢的分解速率，但是过氧化氢分解速率仍然较高，通常两周内双氧水浓度会降低10 %以上，造成抛光速度下降，抛光液逐渐分解失效。由于铁和双氧水的体系中钨的静态腐蚀速度很快，直接影响到生产的良率，为此需要进ー步添加钨的静态腐蚀抑制剂。如中国专利CN1326199C公开的包括钨侵蚀抑制剂的抛光组合物、和CN1966594A公开的包括钨侵蚀抑制剂的抛光组合物，均在双氧水和铁催化剂的体系中加入了钨的侵蚀抑制剂，抑制钨的腐蚀。上述专利的缺点是加入抑制剂后，会降低钨的抛光速度
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供ー种化学机械抛光液，在保证处于非常高的钨的抛光速度的同时，通过优化研磨剂的比表面积的范围，银离子的质量百分比和硫酸根离子的质量百分比，从而显著降低抛光液在硅片表面的残留颗粒和降低抛光液的生产成本。本专利技术的化学机械抛光液，其包含水、比表面积(用BET比表面积测试法测得)范围为120 300m2/g的研磨剂、质量百分比为O. I O. 2%的能产生银离子的化合物、质量百分比为O. I O. 3%能产生硫酸根离子的化合物和过氧化物。本专利技术中，比表面积(用B ET比表面积测试法测得)范围为120 300m2/g的研磨剂选自SiO20本专利技术中，比表面积(用BET比表面积测试法测得)范围为120 300m2/g的研磨剂的质量百分含量为O. I 10%，并优选为O. 5 6%。本专利技术中，能产生银离子的化合物可以是硫酸银、硝酸银、氟化银和/或高氯酸银的可溶性银盐中的ー种或多种。本专利技术中，能产生硫酸根离子的化合物可以是硫酸盐，较佳选择为非金属的硫酸盐中的ー种或多种；其中，非金属硫酸盐优选为硫酸铵。本专利技术中，过氧化物优选为过氧化氢，其含量优选为质量百分比O. I 5%，最佳含量为质量百分比I 2%。本专利技术的抛光液还可以进ー步含有pH调节剂；优选地，本专利技术的抛光液pH值为O. 5 5。本专利技术中，化学机械抛光液用于对钨的抛光。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I)在保证处于非常高的钨的抛光速度的同时，通过优化研磨剂的比表面积的范围，银离子的质量百分比和硫酸根离子的质量百分比，从而显著降低抛光液在硅片表面的残留颗粒和降低抛光液的生产成本；2)降低环境的污染，减轻污水处理的压力；3)降低各化合物的质量百分比后，有利于提高抛光液浓缩后的稳定性，进ー步提高运输效率，降低运输成本。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术抛光钨的化学机械抛光液进行详细描述，以使更好的理解本专利技术，但下述实施例并不限制本专利技术范围。实施例中各成分百分比均为质量百分比。实施例I 12本专利技术抛光钨的化学机械抛光液，包括硝酸银(提供银离子的物质)、硫酸铵(提供硫酸根离子的物质)、双氧水(过氧化氢)和ニ氧化硅研磨剂。各主要组分的质量百分含量和pH值见表I。各组分在去离子水中，混合均匀，用pH调节剂调节抛光液的pH值。对比例I 16以ニ氧化硅为研磨剂，双氧水为氧化剂，配制对比例I 16的化学机械抛光液。其中，对比例I不加入银离子和硫酸根离子,对比例2 16在对比例I的基础上加入硝酸银提供银离子和硫酸铵提供硫酸根离子。各组分在去离子水中混合均匀，加入pH调节剂调节pH值，制备得到对比抛光液。对比例主要组分质量百分比和抛光液pH值见表2。表I、本专利技术的化学机械抛光液实施例I 1权利要求1.ー种化学机械抛光液,包含水、比表面积范围为120 300m2/g的研磨剂、质量百分比为O. I O. 2%的能产生银离子的化合物、质量百分比为O. I O. 3%能产生硫酸根离子的化合物和过氧化物。2.如权利要求I所述的化学机械抛光液，其特征在于所述比表面积范围为120 300m2/g的研磨剂选用SiO2。3.如权利要求I或2所述的化学机械抛光液，其特征在于所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学机械抛光液，包含：水、比表面积范围为120～300m2/g的研磨剂、质量百分比为0.1～0.2％的能产生银离子的化合物、质量百分比为0.1～0.3％能产生硫酸根离子的化合物和过氧化物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何华锋，王晨，
申请(专利权)人：安集微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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