專利名稱：一種用于鎢化學機械拋光的拋光液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于鎢化學機械拋光液，具體涉及一種含有硝酸鉀的化學機械拋 光液。
背景技術：
隨著半導體技術的不斷發(fā)展，以及大規(guī)模集成電路互連層的不斷增加，導電層和 絕緣介質(zhì)層的平坦化技術變得尤為關鍵。二十世紀80年代，由IBM公司首創(chuàng)的化學機械研 磨(CMP)技術被認為是目前全局平坦化的最有效的方法。化學機械研磨(CMP)由化學作用、機械作用以及這兩種作用結合而成。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。當進行化學機械研磨時，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。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的雙重作用下實現(xiàn)全局平坦化。對金屬層化學機械研磨(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。作為化學機械研磨(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。針對鎢的化學機械研磨(CMP)，常用的氧化劑主要有含鐵金屬的鹽類，碘酸鹽、雙氧水等。1991年，F(xiàn). B. Kaufman等報道了將鐵氰化鉀用于鎢的化學機械研磨(CMP)技術。 (〃 Chemical Mechanical Polishing for Fabricating Patterned WMetal Features as Chip Interconnects " , Journal of the Electrochemical Society, Vol. 138, No. 11, November 1991)。美國專利5340370公開了一種用于鎢化學機械研磨(CMP)的配方，其中含有0. IM 鐵氰化鉀，5%氧化硅，同時含有醋酸鹽作為pH緩沖劑。美國專利5980775，595擬88，6068787公開了用鐵離子作催化劑、雙氧水作氧化劑 進行鎢化學機械研磨(CMP)方法。在這種催化機制中，鐵離子的含量被降至了 200ppm左右。 但由于鐵離子的催化，使得雙氧水分解，所以催化劑要和氧化劑分開存放，在化學機械研磨 (CMP)之前才進行混合。因此增加了生產(chǎn)中的操作環(huán)節(jié)，同時，和氧化劑混合好之后的研磨 液不穩(wěn)定，會緩慢分解失效。同時，該體系具有靜態(tài)腐蝕速率(static etch rate)過大的 缺點。美國專利5527423，6008119，6觀4151等公開了 Fe (NO3) 3，氧化鋁體系用于鎢的化 學機械拋光(CMP)方法。該拋光體系在靜態(tài)腐蝕速率(static etchrate)上具有優(yōu)勢，但 是在產(chǎn)品缺陷(defect)上存在顯著不足。3
在鎢化學機械拋光中，缺陷(defect)高一直是技術難點，造成良率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是在硝酸鐵作為氧化劑的基礎上，通過加入硝酸鉀， 來顯著降低了產(chǎn)品(wafer)的缺陷(Defect)，提高了生產(chǎn)的良率。本發(fā)明的化學機械拋光液，含有研磨劑，硝酸鐵，穩(wěn)定劑，硝酸鉀和水。本發(fā)明中，所述的研磨劑是氣相二氧化硅(fumed silica)和硅溶膠(colloidal silica)中的一種或多種。本發(fā)明中，所述的研磨劑的質(zhì)量百分比為0. 2% 2%。本發(fā)明中，所述的硝酸鐵的質(zhì)量百分比為0. 1 % 2 %。本發(fā)明中，所述的穩(wěn)定劑的質(zhì)量百分比為0. 025% 0. 5%。本發(fā)明中，所述的硝酸鉀的質(zhì)量百分比為0. 2% 3%。本發(fā)明中，所述的穩(wěn)定劑是可以和三價鐵離子形成配位絡合物的有機羧酸和/或 有機膦酸。本發(fā)明中，所述的穩(wěn)定劑為丙二酸和/或2-磷酸丁烷-1，2，4-三羧酸。本發(fā)明的積極進步效果在于在硝酸鐵作為氧化劑的基礎上，用硅溶膠 (colloidal silica)代替氧化鋁作為研磨劑，通過加入硝酸鉀，顯著降低了產(chǎn)品(wafer) 的缺陷(defect)，提高了生產(chǎn)的良率。
具體實施例方式下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。下述實施例中，百分 比均為質(zhì)量百分比。表1給出了本發(fā)明的化學機械拋光液實施例1 11和對比例1-2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，即可制得化學機械拋光液。拋光機臺為Logitech(英國)1PM52型，IC1000拋光墊，4cm*4cm正方形Wafer， 研磨壓力4psi，研磨臺轉速70轉/分鐘，研磨頭自轉轉速150轉/分鐘，拋光液滴加速度 100ml/mino表1化學機械拋光液實施例1 7研磨劑硝酸 鐵％穩(wěn)定劑硝酸 鉀％鎢拋光速 率 (A/min)缺陷 (De feet S)研磨劑種類平均 粒徑 (ran)研磨劑 濃度％穩(wěn)定劑含量 %對比 例1硅溶膠 (colloidal silica)701. 51. 2丙二酸0. 33451533實施 例1硅溶膠 (colloidal701. 51. 2丙二酸0. 30. 2356021權利要求
1.一種化學機械拋光液，含有研磨劑，硝酸鐵，穩(wěn)定劑，硝酸鉀和水。
2.根據(jù)權利要求1所述的化學機械拋光液，所述的研磨劑是氣相二氧化硅(fumed silica)和/或硅溶膠(colloidal silica)中的一種或多種。
3.根據(jù)權利要求1所述的化學機械拋光液，所述的研磨劑的質(zhì)量百分比為0.2% 2 % 。
4.根據(jù)權利要求1所述的化學機械拋光液，所述的硝酸鐵的質(zhì)量百分比為0. 2 % 。
5.根據(jù)權利要求1所述的化學機械拋光液，所述的穩(wěn)定劑的質(zhì)量百分比為0.025% 0. 5%。
6.根據(jù)權利要求1所述的化學機械拋光液，所述的硝酸鉀的質(zhì)量百分比為0.2% 3 % 。
7.根據(jù)權利要求1所述的化學機械拋光液，所述的穩(wěn)定劑是可以和三價鐵離子形成配 位絡合物的有機羧酸和/或有機膦酸。
8.根據(jù)權利要求7所述的化學機械拋光液，所述的穩(wěn)定劑為丙二酸和/或2-磷酸丁 烷-1，2，4-三羧酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鎢化學機械拋光的拋光液，其含有研磨劑，硝酸鐵，穩(wěn)定劑，硝酸鉀和水。本發(fā)明的用于鎢化學機械拋光的拋光液在硝酸鐵作為氧化劑的基礎上，用硅溶膠(colloidal silica)代替氧化鋁作為研磨劑，通過加入硝酸鉀，顯著降低了產(chǎn)品(wafer)的缺陷(defect)，提高了生產(chǎn)的良率。
文檔編號C09G1/02GK102051126SQ20091019836
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者徐春, 王晨 申請人:安集微電子(上海)有限公司