專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械拋光漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于銅的化學(xué)機(jī)械拋光漿料。
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(guò)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(shì)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(méi)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)械拋光過(guò)程一般分為3個(gè)步驟，第1步是先用較高的下壓力，以快且高效的去除速率除去襯底表面上大量的銅，第2步是在快要接近阻擋層時(shí)降低下壓力，降低去除速率拋光剩余的金屬銅并停在阻擋層，第3步再用阻擋層拋光液去除阻擋層及部分介電層和金屬銅，實(shí)現(xiàn)平坦化。其中第1步和第2步中均使用到銅化學(xué)機(jī)械拋光液。銅拋光一方面要盡快去除阻擋層上多余的銅，另一方面要盡量減小拋光后銅線的蝶形凹陷。在銅拋光前，銅線帶有部分凹陷。拋光時(shí)，介質(zhì)材料上的銅在主體壓力下(較高)易于被去除，而凹陷處的銅所受的拋光壓力比主體壓力低，銅去除速率小。隨著拋光的進(jìn)行，銅的高度差會(huì)逐漸減小，達(dá)到平坦化。但是在拋光過(guò)程中，如果銅拋光液的化學(xué)作用太強(qiáng)，靜態(tài)腐蝕速率太高，則銅的鈍化膜即使在較低壓力下(如銅線凹陷處)也易于被去除，導(dǎo)致平坦化效率降低，拋光后的蝶形凹陷增大。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(kāi)了一種用于金屬CMP的組合物和方法；專利號(hào)為US5，527，423公開(kāi)了一種用于金屬層的化學(xué)機(jī)械拋光漿料；專利號(hào)為US6，821，897公開(kāi)了一種使用聚合體絡(luò)合劑的銅CMP的方法；專利號(hào)為CN02114147. 9公開(kāi)了一種銅化學(xué)一機(jī)械拋光工藝用拋光液；專利號(hào)為CN01818940. 7公開(kāi)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(kāi)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。但是上述用于銅的拋光漿料存在拋光速度不夠快，使用后襯底表面存在缺陷、劃傷、粘污和銅的殘留，或者是拋光后銅塊的凹陷過(guò)大，或者是拋光過(guò)程中存在著局部或整體腐蝕以及銅在常溫和拋光溫度(如 50°C)下的靜態(tài)腐蝕速率較高等問(wèn)題。因此有必要開(kāi)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)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種能夠降低銅的靜態(tài)腐蝕速率的用于銅的化學(xué)機(jī)械拋光漿料。這種拋光漿料至少含有一種磷酸酯類表面活性劑，該漿料還含有研磨顆粒、絡(luò)合劑、氧化劑。使用本發(fā)明的漿料的可以降低銅的靜態(tài)腐蝕速率
具體的說(shuō)，本發(fā)明的具體方法是向拋光漿液中加入一種磷酸酯類表面活性劑，所述的磷酸酯類表面活性劑具有如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光漿液，其包括一種磷酸酯類表面活性劑、研磨顆粒、絡(luò)合劑和氧化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的磷酸酯類表面活性劑具有如下結(jié)構(gòu)
3.如權(quán)利要求1或2所述的拋光漿液，其特征在于，所述的磷酸酯類表面活性劑的含量為重量百分比0. 0005 2%。
4.如權(quán)利要求3所述的拋光漿液，其特征在于，所述的磷酸酯類表面活性劑的含量為重量百分比0.001 1%。
5.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的研磨顆粒為二氧化硅、氧化鋁、 摻雜鋁或覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和/或高分子研磨顆粒。
6.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的研磨顆粒的重量百分比濃度為 0. 1 20%。
7.如權(quán)利要求1或5所述的拋光漿液，其特征在于，所述的研磨顆粒的粒徑為20 150nmo
8.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的絡(luò)合劑為氨羧化合物及其鹽、有機(jī)羧酸及其鹽、有機(jī)膦酸及其鹽和/或有機(jī)胺。
9.如權(quán)利要求8所述的拋光漿液，其特征在于，所述的氨羧化合物選自甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、絲氨酸、天冬氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、環(huán)己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一種或多種；所述的有機(jī)羧酸為醋酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、蘋(píng)果酸、乳酸、沒(méi)食子酸和磺基水楊酸中的一種或多種；所述的有機(jī)膦酸為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、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一種或多種；所述的有機(jī)胺為乙二胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、多乙烯多胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺；所述的鹽為鉀鹽、鈉鹽和/或銨鹽。
10.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的絡(luò)合劑的含量為質(zhì)量百分比 0. 01 10%。
11.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的氧化劑選自過(guò)氧化氫、過(guò)氧化脲、過(guò)氧甲酸、過(guò)氧乙酸、過(guò)硫酸鹽、過(guò)碳酸鹽、高碘酸、高氯酸、高硼酸、高錳酸鉀和硝酸鐵中的一種或多種。
12.如權(quán)利要求1所述的拋光漿液，其特征在于，所述的氧化劑的含量為質(zhì)量百分比 0. 05 10%。
全文摘要
一種用于銅的化學(xué)機(jī)械拋光漿料至少含有一種磷酸酯類表面活性劑，還含有研磨顆粒、絡(luò)合劑、氧化劑。使用本發(fā)明的漿料的可以降低銅的靜態(tài)腐蝕速率。
文檔編號(hào)C09G1/02GK102533118SQ201010585380
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者張建, 荊建芬, 蔡鑫元 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司