專利名稱：一種化學(xué)機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)機械拋光液。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，以及大規(guī)模集成電路互連層的不斷增加，導(dǎo)電層和絕緣介質(zhì)層的平坦化技術(shù)變得尤為關(guān)鍵。二十世紀80年代，由IBM公司首創(chuàng)的化學(xué)機械拋光(CMP)技術(shù)被認為是目前全局平坦化的最有效的方法?；瘜W(xué)機械拋光(CMP)由化學(xué)作用、機械作用以及這兩種作用結(jié)合而成。它通常由一個帶有拋光墊的研磨臺，及一個用于承載芯片的研磨頭組成。其中研磨頭固定住芯片，然后將芯片的正面壓在拋光墊上。當進行化學(xué)機械拋光時，研磨頭在拋光墊上線性移動或是沿著與研磨臺一樣的運動方向旋轉(zhuǎn)。與此同時，含有研磨劑的漿液被滴到拋光墊上，并因離心作用平鋪在拋光墊上。芯片表面在機械和化學(xué)的雙重作用下實現(xiàn)全局平坦化。對金屬層化學(xué)機械拋光(CMP)的主要機制被認為是氧化劑先將金屬表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化鋁為代表的研磨劑將該層氧化膜機械去除，產(chǎn)生新的金屬表面繼續(xù)被氧化，這兩種作用協(xié)同進行。作為化學(xué)機械拋光(CMP)對象之一的金屬鎢，在高電流密度下，抗電子遷移能力強，并且能夠與硅形成很好的歐姆接觸，所以可作為接觸窗及介層洞的填充金屬及擴散阻擋層。鎢的化學(xué)機械拋光(CMP)，有多種方法1991年，F(xiàn). B. Kaufman等報道了鐵氰化鉀用于鎢化學(xué)機械拋光的方法 (〃 Chemical Mechanical Polishing for Fabricating Patterned W Metal Featuresas Chip Interconnects" , Journal of the Electro chemical Society, Vol. 138, No. 11, 1991 年 11 月)。美國專利5340370公開了一種用于鎢化學(xué)機械拋光(CMP)的配方，其中含有0. IM 鐵氰化鉀，5%氧化硅，同時含有作為pH緩沖劑的醋酸鹽。由于鐵氰化鉀在紫外光或日光照射下，以及在酸性介質(zhì)中，會分解出劇毒的氫氰酸，因而限制了其廣泛使用。美國專利5527423，美國專利6008119，美國專利6284151等公開了將!^e (NO3) 3，氧化鋁體系用于鎢機械拋光(CMP)的方法。該拋光體系在靜態(tài)腐蝕速率(static etch rate) 方面具有優(yōu)勢，但是由于采用氧化鋁作為研磨劑，產(chǎn)品缺陷(defect)方面存在顯著不足。 同時高濃度的硝酸鐵使得拋光液的PH值呈強酸性，嚴重腐蝕設(shè)備，同時，生成鐵銹，污染拋光墊。除此之外，高濃度的鐵離子作為可移動的金屬離子，嚴重降低了半導(dǎo)體元器件的可靠性。美國專利5225034，美國專利5354490公開了將過氧化氫和硝酸銀共同使用，用做氧化劑進行金屬(銅)的拋光方法。但是在該類型方法中，硝酸銀用量很大(大于2%)， 造成拋光液成本過高，研磨劑不穩(wěn)定、容易沉淀，雙氧水快速分解等問題。美國專利5958288公開了將硝酸鐵用做催化劑，過氧化氫用做氧化劑，進行鎢化
3學(xué)機械拋光的方法。需要注意的是在該專利中，提到了多種過渡金屬元素，被實驗證實顯著有效的只有鐵元素。因此該發(fā)明的實際實施效果和范圍很有限。該方法雖然大幅度降低了硝酸鐵的用量，但是由于鐵離子仍然存在，和雙氧水之間發(fā)生i^enton反應(yīng)，雙氧水會迅速、并且劇烈地分解失效，因此該拋光液存在穩(wěn)定性差的問題。美國專利5980775和美國專利6068787在美國專利5958288基礎(chǔ)上，加入有機酸做穩(wěn)定劑，改善了過氧化氫的分解速率，但是過氧化氫分解速率仍然較高，通常兩周內(nèi)雙氧水濃度會降低10%以上，造成拋光速度下降，拋光液逐漸分解失效。鐵和雙氧水的體系中鎢的靜態(tài)腐蝕速度很快，直接影響到生產(chǎn)的良率，為此需要進一步添加鎢的靜態(tài)腐蝕抑制劑。CN98809580. 7和CN200610077360. 7在雙氧水加鐵的體系中加入了鎢的侵蝕抑制齊U，抑制鎢的腐蝕。以上拋光液存在一個共性的問題是拋光后，研磨劑以及拋光副產(chǎn)物會或多或少黏附在芯片表面，造成表面缺陷，需要進一步進行表面清洗(post-CMP clean) 0因此，拋光后芯片表面黏附研磨劑以及拋光副產(chǎn)物的多少，直接影響到post-CMP clean的清洗效率和難度。本發(fā)明提供一種拋光液，該拋光液具有非常高的鎢拋光速度，同時顯著降低了芯片表面缺陷。顯著提高產(chǎn)品的良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，從而提供一種新的拋光液， 該拋光液具有非常高的鎢拋光速度，同時顯著降低了芯片表面缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種化學(xué)機械拋光液，其包括水，研磨劑，銀離子、硫酸根離子、過氧化物以及表面活性劑。所述研磨劑選自硅溶膠、氣相二氧化硅、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。所述研磨劑含量為質(zhì)量百分比0. 1 10%。所述銀離子來自于硫酸銀、硝酸銀、氟化銀和/或高氯酸銀的可溶性銀鹽，銀鹽的重量百分比為0. 05% 0. 3%。所述硫酸根離子來自于硫酸鹽，較佳的來自于非金屬的硫酸鹽。所述非金屬硫酸鹽為硫酸銨。所述過氧化物為過氧化氫，含量為質(zhì)量百分比0. 1 5%，較佳的為質(zhì)量百分比1 2%。所述的表面活性劑為兩性表面活性劑，該兩性表面活性劑為氨基酸，優(yōu)選組氨酸和/或酪氨酸。該兩性表面活性劑含量為20ppm 500ppm。本發(fā)明拋光液進一步含有pH調(diào)節(jié)劑，本發(fā)明拋光液pH值為0. 5 5。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明提供一種新的拋光液，用于化學(xué)機械拋光，顯著提高了鎢的拋光速度，同時顯著降低了芯片表面缺陷，提高了生產(chǎn)效率，降低制造成本，提高了產(chǎn)品的良率。


圖1為實施例1的拋光效果圖，芯片在光學(xué)顯微鏡下暗場照片，芯片表面看不到研磨劑以及拋光副產(chǎn)物殘留；圖2為對比例8的拋光效果圖，芯片在光學(xué)顯微鏡下暗場照片，白色亮點為研磨劑以及拋光副產(chǎn)物殘留。
具體實施例方式制備實施例表1給出了本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液實施例1 16及對比例1 9的配方，按表 1中所列組分及其含量，在去離子水中混合均勻，用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)到所需pH值，即可制得化學(xué)機械拋光液。表1本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液實施例1 16及對比例1 9的配方
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機械拋光液，其包括水，研磨劑，銀離子、硫酸根離子、過氧化物以及表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述研磨劑選自硅溶膠、氣相二氧化硅、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述研磨劑含量為質(zhì)量百分比0. 1 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述銀離子來自于硫酸銀、硝酸銀、氟化銀和/或高氯酸銀的可溶性銀鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的化學(xué)機械拋光液，其中，所述銀鹽重量百分比為0.05% 0. 3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述硫酸根離子來自于硫酸Τττ . ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述硫酸根離子來自于非金屬的硫酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述非金屬硫酸鹽為硫酸銨。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述過氧化物為過氧化氫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述過氧化氫含量為質(zhì)量百分比0. 1 5%。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述過氧化氫含量為質(zhì)量百分比1 2%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述的表面活性劑為兩性表面活性劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述的兩性表面活性劑為氨基酸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述的兩性表面活性劑為組氨酸和/或酪氨酸
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述的兩性表面活性劑含量為 20ppm 500ppm
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述的化學(xué)機械拋光液進一步含有PH調(diào)節(jié)劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所述的化學(xué)機械拋光液的PH 值為0. 5 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)機械拋光液，包括水，研磨劑，銀離子、硫酸根離子、過氧化物以及表面活性劑。該拋光液具有非常高的鎢拋光速度，同時顯著降低了芯片表面缺陷。
文檔編號C23F3/06GK102477258SQ20101056412
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者何華鋒, 王晨 申請人:安集微電子(上海)有限公司