專利名稱：：一種用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光漿料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種拋光漿料，具體的涉及一種用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光漿料及其用途。
背景技術(shù)：
：集成電路(IC)制造工藝中平坦化技術(shù)已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一。而化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術(shù)?；瘜W(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)是集清洗、干燥、在線檢測、終點(diǎn)檢測等技術(shù)于一體的化學(xué)機(jī)械平坦化技術(shù)，是集成電路IC向微細(xì)化、多層化、平坦化、薄型化發(fā)展的產(chǎn)物，是集成電路提高生產(chǎn)效率、降低成本、晶圓全局平坦化的必備技術(shù)。CMP在IC制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，拋光對象包括襯底、介質(zhì)及互連材料等。其中金屬CMP是90納米以下芯片制造中器件和互連制造的關(guān)鍵工藝之一，是亞90納米時(shí)代的研究熱點(diǎn)。金屬銅，鋁，鎢正在越來越多地應(yīng)用于集成電路器件上的互連，必須通過化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)現(xiàn)多層互連，因而開發(fā)出新一代的金屬化學(xué)機(jī)械拋光液一直讓業(yè)界關(guān)注。US5958288公開了一種含氧化劑和多氧化態(tài)催化劑的組合物用于金屬鴇拋光。US5980775和6068787公開了一種同時(shí)含有氧化劑和多氧化態(tài)催化劑以及穩(wěn)定劑的組合物能夠?qū)崿F(xiàn)金屬鎢拋光。CN200580019842.0公開了一種含有氧化劑、多氧化態(tài)催化劑、穩(wěn)定劑和腐蝕抑制劑的組合物。以上這些專利均用到鐵的化合物(硝酸鐵)做為催化劑。它們的拋光對象的襯底表面污染物較高，介電質(zhì)侵蝕也較高，產(chǎn)品良率低。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是針對現(xiàn)有的用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液存在的不足，提供一種用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光漿料及其用途，該拋光漿料拋光對象的襯底表面污染物較低，介電質(zhì)侵蝕較低，產(chǎn)品良率較高。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光漿料，含有氧化劑、研磨顆粒和載體，其中，所述的氧化劑包括選自高錳酸、錳酸、及其可溶性鹽中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明，所述的高錳酸、錳酸的可溶性鹽較佳的包括常見的高錳酸鈉、高錳酸鉀、高錳酸銨、錳酸鈉、錳酸鉀和錳酸銨等。高錳酸、錳酸、或其可溶性鹽的濃度較佳的為重量百分比0.025%，根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的拋光漿料中，所述的氧化劑還包括一種或多種氧化還原電位高于二價(jià)錳離子的水溶性氧化劑，過氧化物除外。該水溶性氧化劑能夠在金屬氧化中與高錳酸或其可溶性鹽發(fā)生協(xié)同作用，增加金屬的絕對去除速率，減少對介電質(zhì)的相對去除速率。較佳的，所述的水溶性氧化劑選自過硫酸，高氯酸，氯酸，次氯酸，溴酸，高碘酸，碘酸，硝酸以及所述各酸的可溶性鹽中的一種或多種。所述各酸的可溶性鹽較佳的為常見的鉀，鈉或銨鹽，優(yōu)選銨鹽。本發(fā)明的拋光漿料中，所述的水溶性氧化劑的濃度濃度較佳的也為重量百分比0.025%。更佳地，本發(fā)明的拋光漿料中含有的氧化劑為高錳酸鉀和過硫酸銨、高錳酸鉀和高氯酸銨、高錳酸鉀和過硫酸鉀、高錳酸鉀和硝酸銨、錳酸鉀和硝酸銨、或錳酸鉀和硝酸鉀。本發(fā)明所述的研磨顆?？梢允乾F(xiàn)有的本領(lǐng)域常規(guī)的研磨顆粒，較佳的選自氧化硅、氧化鋁、氧化鈰和聚合物顆粒，更優(yōu)選氧化硅。所述的聚合物如聚乙烯和聚四氟乙烯。本發(fā)明所述的研磨顆粒也可以是金屬膠體研磨顆粒，該金屬膠體研磨顆?？膳c氧化劑發(fā)生復(fù)合作用，而普通的研磨顆粒不能。所述的金屬膠體研磨顆?？梢酝ㄟ^市售得到，較佳的可選自氫氧化鐵膠體，氧化銀膠體，氧化銅膠體，氧化錳膠體，氧化釩膠體，氧化鉻膠體，氧化鉬膠體，氧化鈷膠體，氧化鎳膠體，氧化鈦膠體和氧化錫膠體。本發(fā)明所述的研磨顆粒的粒徑較佳的為11500nm，更佳地為30200nm。研磨顆粒的濃度較佳的為重量百分比0.110%。本發(fā)明可以同時(shí)包含本領(lǐng)域常規(guī)的研磨顆粒和金屬膠體研磨顆粒。本發(fā)明的一較佳實(shí)施例為，所述的拋光漿料組分如下研磨顆粒的濃度為0.110%，兩類氧化劑的濃度分別為0.025%，載體為余量，以上百分比均指占拋光漿料的總重量百分比。本發(fā)明的拋光漿料的pH值較佳的可為2.012.0，更佳的為3.010.0?？梢圆捎胮H調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，pH調(diào)節(jié)劑較佳的可選自各種酸和域堿，以將pH調(diào)節(jié)至所需值即可。較佳的，所述的酸可選自硫酸、硝酸和磷酸，所述的堿可選自氨水、氫氧化鉀、乙醇胺和三乙醇胺。本發(fā)明的拋光漿料還可以包含任一種或幾種其它的本領(lǐng)域的常規(guī)添加劑，如表面活性劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制劑和殺菌劑等，以進(jìn)一步提高表面的拋光性能。本發(fā)明所述的"載體"為本領(lǐng)域的常規(guī)載體，較佳的如水或醇等。本發(fā)明的拋光槳料的制備方法，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的將各組分混合的方法。較佳的包括下列步驟將各物料研磨顆粒、氧化劑加入反應(yīng)器中并攪拌均勻，加入載體稀釋，最后用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，繼續(xù)攪拌至形成均勻流體，然后靜置30分鐘以上即得。本發(fā)明的用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光槳料適用的拋光對象可為常見的半導(dǎo)體制程使用的金屬，包括鎢、銅、鋁、鉭或氮化鉭；最適合的拋光對象是包括鎢或銅。因此，本發(fā)明還提供所述的拋光漿料在化學(xué)機(jī)械拋光半導(dǎo)體制程中使用的包括鎢、銅、鋁、鉅或氮化鉭的金屬中的用途。本發(fā)明除特別說明之外，所用各原料或試劑均市售可得。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的用于金屬化學(xué)機(jī)械拋6光的拋光漿料l)通過高錳酸、錳酸、或其可溶性鹽的作用，優(yōu)選的通過高錳酸、錳酸、或其可溶性鹽與另一種氧化劑的產(chǎn)生協(xié)同作用，增加了金屬的絕對去除速率，降低了拋光顆粒的使用，從而降低成本和降低介電層的絕對去除速率，使缺陷、劃傷、粘污和其它殘留明顯下降，從而降低襯底表面污染物；2)平坦化過程中具有較小的的對介電質(zhì)的相對去除速率，可以防止金屬平坦化過程中產(chǎn)生的介電質(zhì)侵蝕，提高產(chǎn)品良率。具體實(shí)施例方式下面用實(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。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。對比實(shí)施例12和實(shí)施例1~25將各物料按下列順序研磨顆粒、氧化劑、其他添加劑依次加入反應(yīng)器中并攪拌均勻，加入載體稀釋至所需體積，最后用pH調(diào)節(jié)劑(20XKOH或稀HN03，根據(jù)pH值的需要進(jìn)行選擇)調(diào)節(jié)到所需pH值繼續(xù)攪拌至均勻流體，靜置30分鐘即得到拋光漿料。"其他添加劑"是表面活性劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制劑、或殺菌劑。其中，十二垸基二甲基芐基氯化銨作為表面活性劑，異丙醇作為穩(wěn)定劑，丁二酸作為腐蝕抑制劑，異噻唑啉酮作為殺菌劑。具體見表1。表l本發(fā)明的拋光漿料實(shí)施例1~25<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>下面通過試驗(yàn)例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。效果實(shí)施例1分別用上述對比實(shí)施例12和實(shí)施例1~2、5~6、10和18的拋光漿料對不同材料進(jìn)行拋光，拋光條件相同。對于有圖案的硅片為濺射Ta阻擋層和化學(xué)氣相沉積鎢(W)的硅襯底，拋光鎢和在介電層(TEOS)停止。拋光材料鎢，介電層。拋光機(jī)臺(tái)LogitechPM5。拋光參數(shù)如下Logitech.拋光墊，向下壓力3-5psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速/拋光頭轉(zhuǎn)速-60/80rpm，拋光時(shí)間120s，化學(xué)機(jī)械拋光漿料流速100mL/min。拋光結(jié)果見表2。表2.對比拋光漿料在不同晶片上的拋光速率及拋光效果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光漿料，含有氧化劑、研磨顆粒和載體，其特征在于，所述的氧化劑包括選自高錳酸、錳酸、及其可溶性鹽中的一種或多種。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的高錳酸的可溶性鹽選自高錳酸鈉、高錳酸鉀和高錳酸銨，所述的錳酸的可溶性鹽選自錳酸鈉、錳酸鉀和錳酸銨。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的高錳酸、錳酸、或其可溶性鹽的濃度為重量百分比0.025%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的氧化劑還包括一種或多種氧化還原電位高于二價(jià)錳離子的水溶性氧化劑，過氧化物除外。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光漿料，其特征在于，所述的水溶性氧化劑選自過硫酸，高氯酸，氯酸，次氯酸，溴酸，高碘酸，碘酸，硝酸以及所述各酸的可溶性鹽。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光漿料，其特征在于，所述各酸的可溶性鹽包括鉀，鈉或銨鹽。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光漿料，其特征在于，所述的水溶性氧化劑的濃度為重量百分比0.025%。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光漿料，其特征在于，所述的拋光漿料中含有的氧化劑為高錳酸鉀和過硫酸銨、高錳酸鉀和高氯酸銨、高錳酸鉀和過硫酸鉀、高錳酸鉀和硝酸銨、高錳酸鉀和硝酸鉀、錳酸鉀和過硫酸銨、錳酸鉀和高氯酸銨、錳酸鉀和過硫酸鉀、錳酸鉀和硝酸銨、或錳酸鉀和硝酸鉀。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的研磨顆粒選自氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、聚合物顆粒和金屬膠體研磨顆粒。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的拋光漿料，其特征在于，所述的金屬膠體研磨顆粒選自氫氧化鐵膠體、氧化銀膠體、氧化銅膠體、氧化錳膠體、氧化釩膠體、氧化鉻膠體、氧化鉬膠體、氧化鈷膠體、氧化鎳膠體、氧化鈦膠體和氧化錫膠體。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的研磨顆粒的粒徑為11500nm。12、根據(jù)權(quán)利要求11所述的拋光漿料，其特征在于，所述的研磨顆粒的粒徑為30200nm。13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的研磨顆粒的濃度為重量百分比0.110%。14、根據(jù)權(quán)利要求1~13任一項(xiàng)所述的拋光漿料，其特征在于，該拋光漿料的pH值為2.012.0。15、根據(jù)權(quán)利要求1~13任一項(xiàng)所述的拋光漿料，其特征在于，還包含pH調(diào)節(jié)劑，表面活性劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制劑和/或殺菌劑。16、根據(jù)權(quán)利要求1~13任一項(xiàng)所述的拋光漿料，其特征在于，所述的載體為水或醇。17、一種權(quán)利要求1所述的拋光漿料在化學(xué)機(jī)械拋光半導(dǎo)體制程中使用的包括鎢、銅、鋁、鉭或氮化鉭的金屬中的用途。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于金屬化學(xué)機(jī)械拋光的拋光漿料及其用途，該拋光漿料含有氧化劑、研磨顆粒和載體，其中，所述的氧化劑選自高錳酸、錳酸、及其可溶性鹽中的一種或多種，優(yōu)選的還包括一種或多種氧化還原電位高于二價(jià)錳離子的水溶性氧化劑，過氧化物除外。本發(fā)明的拋光漿料通過高錳酸、錳酸、或其可溶性鹽的作用，優(yōu)選的通過高錳酸、錳酸、或其可溶性鹽中與另一種氧化劑產(chǎn)生協(xié)同作用，增加了金屬的絕對去除速率，降低了拋光顆粒的使用，從而降低成本和降低介電層的絕對去除速率，使缺陷、劃傷、粘污和其它殘留明顯下降；并且其在平坦化過程中具有較小的對介電質(zhì)的相對去除速率選擇比，可以防止金屬平坦化過程中產(chǎn)生的介電質(zhì)侵蝕，提高產(chǎn)品良率。文檔編號H01L21/304GK101608098SQ200810039298公開日2009年12月23日申請日期2008年6月20日優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日發(fā)明者春徐申請人:安集微電子(上海)有限公司