專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，甚大規(guī)模集成電路芯片集成度已達(dá)幾十億個(gè)元器件，特 征尺寸已經(jīng)進(jìn)入納米級(jí)，這就要求微電子工藝中的幾百道工序，尤其是多層布線、襯底、介 質(zhì)必須要經(jīng)過化學(xué)機(jī)械平坦化。甚大規(guī)模集成布線正由傳統(tǒng)的Al向Cu轉(zhuǎn)化。與Al相比， Cu布線具有電阻率低，抗電遷移能率高，RC延遲時(shí)間短，Cu布線的優(yōu)勢已使其替代Al成為 半導(dǎo)體制作中的互聯(lián)金屬。但是目前還沒有對(duì)銅材進(jìn)行有效地等離子蝕刻或濕法蝕刻，以使銅互連在集成電 路中充分形成的公知技術(shù)，因此銅的化學(xué)機(jī)械拋光方法被認(rèn)為是最有效的工藝方法。銅的 化學(xué)機(jī)械拋光方法的工作原理一般是先用快且高效的去除速率除去襯底表面上大量的銅， 當(dāng)快要接近阻擋層時(shí)即軟著陸，降低去除速率拋光剩余的金屬銅并停在阻擋層。目前，出現(xiàn) 了一系列的適合于拋光Cu的化學(xué)機(jī)械拋光漿料，如專利號(hào)為US 6，616，717公開了一種用 于金屬CMP的組合物和方法；專利號(hào)為US 5，527，423公開了一種用于金屬層的化學(xué)機(jī)械拋 光漿料；專利號(hào)為US 6，821，897公開了一種使用聚合體絡(luò)合劑的銅CMP的方法；專利號(hào)為 CN 02114147. 9公開了一種銅化學(xué)-機(jī)械拋光工藝用拋光液；專利號(hào)為CN 01818940. 7公 開了銅的化學(xué)機(jī)械拋光所用的漿料；專利號(hào)為CN 98120987. 4公開了一種用于銅的CMP漿 液制造以及用于集成電路的制造方法。但是使用銅的拋光過程中由于銅的去除較多，常常 會(huì)殘留在拋光墊上，影響拋光性能，因此需要在拋光后使用酸性的拋光墊清洗液來去除銅 的殘留。但拋光漿料，特別是PH值較高的拋光漿料往往與拋光墊清洗液不相容，導(dǎo)致使用 清洗液后銅的去除速率降低。因此有必要開發(fā)出新的用于銅的化學(xué)機(jī)械拋光漿料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是用于拋光銅的化學(xué)機(jī)械拋光液與拋光墊清洗液不 相容，導(dǎo)致銅的去除速率降低，從而提供一種在使用拋光墊清洗液后也能保持較高的銅去 除速率的化學(xué)機(jī)械拋光液。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液，含有研磨顆粒，腐蝕抑制劑，氧化劑，水和至少兩種絡(luò) 合劑。本發(fā)明中，所述的兩種絡(luò)合劑為含氨基的化合物及其鹽和有機(jī)酸及其鹽。所述的 鹽選自鉀鹽、鈉鹽和/或銨鹽中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的含氨基的化合物為氨基酸和/或多胺。本發(fā)明中，所述的氨基酸選自甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、 蛋氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、色氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬 酰胺和/或谷氨酰胺中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的多胺選自乙二胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和/或多乙烯多胺中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的有機(jī)酸為有機(jī)羧酸和/或有機(jī)膦酸。本發(fā)明中，所述的有機(jī)羧酸選自醋酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、蘋果 酸、乳酸、馬來酸、沒食子酸和/或磺基水楊酸中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的有機(jī)膦酸選自2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羥 基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-羥基膦酸基乙酸和/或多氨 基多醚基甲叉膦酸中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的含氨基的化合物及其鹽的質(zhì)量百分含量為0.01 10%。本發(fā)明中，所述的有機(jī)酸及其鹽的質(zhì)量百分含量為0. 01 3%。本發(fā)明中，所述的氧化劑選自過氧化氫、過氧化脲、過氧甲酸、過氧乙酸、過硫酸 鹽、過碳酸鹽、高碘酸、高氯酸、高硼酸、高錳酸鉀和/或硝酸鐵中的一種或多種。所述的氧 化劑的質(zhì)量百分含量為0.01 10%。本發(fā)明中，所述的研磨顆粒選自二氧化硅、三氧化二鋁、摻雜鋁的二氧化硅、覆蓋 鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和/或高分子研磨顆粒中的一種或多種。所述的研磨顆 粒的質(zhì)量百分含量為0. 1 5%。所述的研磨顆粒的粒徑為20 150nm。本發(fā)明中，所述的腐蝕抑制劑選自氮唑、咪唑、噻唑、吡啶和/或嘧啶類化合物中 的一種或多種。本發(fā)明中，所述的氮唑類化合物選自苯并三氮唑、5-甲基-1，2，3-苯并三氮唑、 5-羧基苯并三氮唑、1-羥基-苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、4-氨 基-1，2，4_三氮唑、3，5- 二氨基-1，2，4_三氮唑、5-羧基-3-氨基-1，2，4_三氮唑、3-氨 基-5-巰基-1，2，4-三氮唑、5-乙酸-IH-四氮唑、5-甲基四氮唑、5-苯基四氮唑、5-氨 基-IH-四氮唑和/或1-苯基-5-巰基-四氮唑中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的咪唑類化合物為苯并咪唑和/或2-巰基苯并咪唑。本發(fā)明中，所述的噻唑類化合物選自2-巰基-苯并噻唑、2-巰基噻二唑和/或 5-氨基-2-巰基-1，3，4-噻二唑中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的吡啶選自2，3-二氨基吡啶、2-氨基吡啶和/或2-吡啶甲酸中的 一種或多種。本發(fā)明中，所述的嘧啶為2-氨基嘧啶。本發(fā)明中，所述的腐蝕抑制的質(zhì)量百分含量為0. 001 5%。發(fā)明的拋光液，pH為4 11，較佳地為5 8。本發(fā)明的拋光液中，還可以含有本領(lǐng)域其他常規(guī)添加劑，如pH調(diào)節(jié)劑、粘度調(diào)節(jié) 劑、消泡劑和/或殺菌劑中的一種或多種。本發(fā)明的拋光液可根據(jù)需要濃縮制備，使用前用去離子水稀釋并加入氧化劑混合 均勻。本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于可在使用拋光墊清洗液后仍保持較高的拋光速率。
具體實(shí)施例方式制備實(shí)施例1下面用實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。
表1給出了本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液的實(shí)施例1 M，按表中所給配方，將除氧化 劑以外的其他組分混合均勻，用水補(bǔ)足質(zhì)量百分比至100%。用KOH或HNO3調(diào)節(jié)到所需要 的PH值。使用前加氧化劑，混合均勻即可。表1本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液實(shí)施例1 M
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光液，含有研磨顆粒，腐蝕抑制劑，氧化劑，水和至少兩種絡(luò)合劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的兩種絡(luò)合劑為含氨基的化合物及其鹽和有機(jī)酸及其鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液，所述的含氨基的化合物為氨基酸和/或多胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋光液，所述的氨基酸選自甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、 脯氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、色氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、絲氨酸、天冬 氨酸、谷氨酸、天冬酰胺和/或谷氨酰胺中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋光液，所述的多胺選自乙二胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯 三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和/或多乙烯多胺中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液，所述的有機(jī)酸為有機(jī)羧酸和/或有機(jī)膦酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拋光液，所述的有機(jī)羧酸選自醋酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、丙 二酸、丁二酸、蘋果酸、乳酸、馬來酸、沒食子酸和/或磺基水楊酸中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拋光液，所述的有機(jī)膦酸選自2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、 氨基三甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-羥基膦 酸基乙酸和/或多氨基多醚基甲叉膦酸中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液，所述的鹽選自鉀鹽、鈉鹽和/或銨鹽中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液，所述的含氨基的化合物及其鹽的質(zhì)量百分含量為 0. 01 10%。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光液，所述的有機(jī)酸及其鹽的質(zhì)量百分含量為0.01 3 % ο
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的氧化劑選自過氧化氫、過氧化脲、過氧甲酸、 過氧乙酸、過硫酸鹽、過碳酸鹽、高碘酸、高氯酸、高硼酸、高錳酸鉀和/或硝酸鐵中的一種 或多種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的氧化劑的質(zhì)量百分含量為0.01 10%。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的研磨顆粒選自二氧化硅、三氧化二鋁、摻雜 鋁的二氧化硅、覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和/或高分子研磨顆粒中的一種或 多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的研磨顆粒的質(zhì)量百分含量為0.1 5%。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的研磨顆粒的粒徑為20 150nm。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的腐蝕抑制劑選自氮唑、咪唑、噻唑、吡啶和/ 或嘧啶類化合物中的一種或多種。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拋光液，所述的氮唑類化合物選自苯并三氮唑、5-甲基-1， 2，3-苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、1-羥基-苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-1， 2,4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑、3，5- 二氨基-1，2，4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-1，2， 4-三氮唑、3-氨基-5-巰基-1，2，4-三氮唑、5-乙酸-IH-四氮唑、5-甲基四氮唑、5-苯基 四氮唑、5-氨基-IH-四氮唑和/或1-苯基-5-巰基-四氮唑中的一種或多種。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拋光液，所述的咪唑類化合物為苯并咪唑和/或2-巰基苯 并咪唑。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拋光液，所述的噻唑類化合物選自2-巰基-苯并噻唑、 2-巰基噻二唑和/或5-氨基-2-巰基-1，3，4-噻二唑中的一種或多種。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拋光液，所述的吡啶選自2，3_二氨基吡啶、2-氨基吡啶和 /或2-吡啶甲酸中的一種或多種。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拋光液，所述的嘧啶為2-氨基嘧啶。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，所述的腐蝕抑制的質(zhì)量百分含量為0.001 5%。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，pH為4 11。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光液，含有pH調(diào)節(jié)劑、粘度調(diào)節(jié)劑、消泡劑和/或殺菌劑 中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其含有研磨顆粒，腐蝕抑制劑，氧化劑，水和至少兩種絡(luò)合劑。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液可在使用拋光墊清洗液后也能保持較高的銅去除速率。
文檔編號(hào)C23F3/04GK102101982SQ20091020138
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者荊建芬, 蔡鑫元 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司