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)：
：Cu互連線路CMP是現(xiàn)今全局平坦化中唯一廣泛應(yīng)用的技術(shù)。在大馬士革銅制程中會采用多種材料，例如絕緣層材料TEOS、金屬銅Cu、阻擋層材料Ta或TaN以及一些封蓋層材料(cappinglayer)。在90nm以下的制程中，會使用低介電材料(BlackDiamond)。這些材料具有不同的化學(xué)組成和機械強度，拋光液對它們的拋光去除速率是不同的。在CMP過程中，需要在阻擋層拋光階段有一定時間的過拋，以完全除去阻擋層、金屬殘留和有機物殘留，以保證拋光后的表面形貌。這個步驟的拋光要求拋光液具有較高的絕緣層材料的去除速率?，F(xiàn)有技術(shù)的方法主要依靠增大磨料顆粒的含量來提高絕緣層的去除速率。但含量過高的磨料顆粒會帶來一些負面影響，比如表面污染物增多、顆粒殘留以及表面劃傷等。采用化學(xué)方法提高絕緣層材料的去除速率可以使得拋光液中的固含量保持較低的水平，這樣既可保證絕緣層的去除又能獲得比較好的表面形貌。但目前，采用化學(xué)方法提高絕緣層材料的去除速率一直是CMP拋光漿料開發(fā)的難點，相關(guān)文獻并不多見。專利文獻US7,018,560(20050031789，公開日2005.2.10)公開了一種用于拋光半導(dǎo)體層的組合物，其中揭示了采用氟化季銨鹽來提高絕緣層TEOS膜的去除速率，但其提高的幅度有限，并且氟化物是屬于非環(huán)?；瘜W(xué)品，不符合當(dāng)今綠色化學(xué)品的發(fā)展方向。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的方法因增大磨料含量而造成的表面劃傷，顆粒殘留的缺陷，而提供一種可滿足阻擋層拋光過程中調(diào)整絕緣層與金屬的拋光選擇比的要求，并且保證優(yōu)良表面形貌的化學(xué)機械拋光液。本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液含有磨料、氧化劑和水，以及下述含氮有機物中的一種或多種含有14個氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物，以及胺類化合物；磨料的含量為小于或等于質(zhì)量百分比15%。其中，所述的含氮有機物的添加可提高TEOS的去除速率，而使得以增大磨料粒子含量的方法達到相同目的而引起的表面污染情況降至最低。通常磨料粒子的含量大于15%就可能引起表面劃傷和顆粒物殘留等表面問題。其中，所述的含有l(wèi)-4個氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物較佳的選自吡啶、嘧啶、哌啶、哌嗪、噻唑、三唑、四唑，以及上述化合物的衍生物中的一種或多種，所述的衍生物較佳的為帶巰基和/或氨基的衍生物，優(yōu)選化合物為5-羧基-3-氨基-1,2，4三氮唑、2-氨基嘧啶、3-氨基-l,2,4三氮唑、5-巰基-3-氨基-1,2，4三唑、二巰基苯丙噻唑、哌嗪六水、甲基苯丙三氮唑、2,3-二氨基吡啶和1-苯基-5-巰基-四氮唑中的一種或多種。其中，所述的胺類化合物較佳的選自二胺、二乙烯三胺和多烯多胺中的一種或多種。所述的含氮有機物的含量較佳的為質(zhì)量百分比0.011%，更佳的為質(zhì)量百分比0.1~0.5%。其中，所述的磨料為較佳的為Si02和減A1203;所述的磨料的含量較佳的為質(zhì)量百分比210%。其中，所述的氧化劑的含量較佳的為質(zhì)量百分比0.1~10%。所述的氧化劑可選自過氧化物，包括無機過氧化物(如過氧化氫、過氧化鈉等)和有機過氧化物(如過氧化苯甲酰)，以及過硫化物(如過硫酸鈉、過硫酸銨等)等。通常情況下，氧化劑濃度的增高或降低可以相應(yīng)的增加或減小金屬(尤其是銅)的去除速率。實際應(yīng)用中，通常采用雙氧水為氧化劑，并通過調(diào)節(jié)雙氧水的濃度來調(diào)節(jié)金屬的去除速率。本發(fā)明的拋光液的pH值較佳的為17，更佳的為2~5。本發(fā)明的拋光液還可進一步含有其它本領(lǐng)域常見的添加劑，例如絡(luò)合劑、緩蝕劑、殺菌劑、穩(wěn)定劑和表面活性劑等。本發(fā)明的拋光液由上述成分簡單均勻混合，之后采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)至合適pH值即可制得。pH調(diào)節(jié)劑可選用本領(lǐng)域常規(guī)調(diào)節(jié)劑，如氫氧化鉀、氨水和硝酸等。本發(fā)明中，所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明的拋光液在較低的磨料粒子含量下具有較高的阻擋層材料(Ta或TaN)的去除速率，與未添加含氮有機物的拋光液相比顯著提高的絕緣層材料(TEOS)的去除速率，以及約為100500A/min范圍內(nèi)的低介電材料(BD)的去除速率。本發(fā)明的Cu的去除速率可通過升高或降低氧化劑含量而相應(yīng)的升高或降低。本發(fā)明的拋光液可滿足阻擋層拋光過程中用化學(xué)方法調(diào)整絕緣層材料和金屬拋光選擇比的要求，避免通過增大磨料粒子含量達到相同目的而引起的表面污染物殘留等問題，從而提供滿足工藝要求和光滑平整的表面形貌。圖1為效果實施例中對比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18對TEOS和BD的去除速率柱狀圖。圖2為采用對比拋光液拋光后晶圓表面形貌的SEM(掃描電鏡)圖。圖3為采用拋光液16拋光后晶圓表面形貌的SEM(掃描電鏡)屈。具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1~17表1給出本發(fā)明的拋光液實施例1~17的配方，按照表中配方，將各成分簡單均勻混合，之后采用氫氧化鉀、氨水或硝酸調(diào)節(jié)至合適pH值，即可制得各拋光液。表l本發(fā)明的拋光液實施例117實水wt%磨料氧化劑含氮有機物施例wt%具體物質(zhì)wt%具體物質(zhì)wt%具體物質(zhì)pH196.92Si020.1過氧化氫1乙二胺2293.95Si021過氧化鈉0.1二乙烯三胺489.998Si022過氧化苯甲酰0.01四乙烯五胺484.510Si02過硫酸鈉0.55-羧基-3-氨基-1，2,4三氮唑6574.215A120310過硫酸銨0.82-氨基嘧啶7679.9512A12038過氧化氫0.053-氨基-1，2,4三氮唑796.33Si020.5過氧化氫0.25-巰基-3-氨基-1,2，4三唑47<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>效果實施例表2給出了對比拋光液和本發(fā)明的拋光液118的配方，按照表中配方，將各成分簡單均勻混合，之后采用氫氧化鉀或硝酸調(diào)節(jié)至合適pH值，即可制得各拋光液。表2對比拋光液和本發(fā)明的拋光液118<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>采用對比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18按照下述條件對TEOS、BD、Cu和Ta進行拋光。拋光條件拋光墊為Politex14'，下壓力為2psi，轉(zhuǎn)速為拋光盤/拋光頭-70/90rpm，拋光液流速為100ml/min，拋光時間為2min。結(jié)果如表3和圖1所示。表3對比拋光液和本發(fā)明的拋光液1~18對TEOS、BD、Cu和Ta的去除速率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表3和圖l可以看出，與空白參比樣對比，加入含氮有機物的拋光液1~18的TEOS的去除速率有不同程度的提高，其中拋光液2~5提高的幅度較小，拋光液618的TEOS提高的幅度較高。而low-k材料的去除速率也呈現(xiàn)不同的變化趨勢，在100500的范圍內(nèi)變動。拋光液l18均具有較高的Ta的去除速率。圖2和圖3分別為采用對比拋光液和拋光液16拋光后晶圓表面形貌的SEM圖。由圖2和圖3對比可見，本發(fā)明的拋光液16拋光后的晶圓表面形貌光滑平整，表面光潔平整，無污染顆粒殘留。權(quán)利要求1.一種化學(xué)機械拋光液，其特征在于含有磨料、氧化劑和水，以及下述含氮有機物中的一種或多種含有1～4個氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物，以及胺類化合物；磨料的含量為小于或等于質(zhì)量百分比15％。2.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的含有1~4個氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物選自吡啶、嘧啶、哌啶、哌嗪、噻唑、三唑、四唑，以及上述化合物的衍生物中的一種或多種。3.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于所述的衍生物為帶巰基和/或羧基和/或氨基的衍生物。4.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于所述的含有14個氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物選自5-羧基-3-氨基-1，2,4三氮唑、2-氨基嘧啶、3-氨基-1，2，4三氮唑、5-巰基-3-氨基-1，2，4三唑、二巰基苯丙噻唑、哌嗪六水、甲基苯丙三氮唑、2,3-二氨基吡啶和l-苯基-5-巰基-四氮唑中的一種或多種。5.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的胺類化合物選自二胺、二乙烯三胺和多烯多胺中的一種或多種。6.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的含氮有機物的含量為質(zhì)量百分比0.01~1%。7.如權(quán)利要求6所述的拋光液，其特征在于所述的含氮有機物的含量為質(zhì)量百分比0.1~0.5%。8.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的磨料為Si02和/或Al203。9.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的磨料的含量為質(zhì)量百分比210%。10.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑為過氧化物和/或過硫化物。11.如權(quán)利要求l所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑的含量為質(zhì)量百分比0.110%。12.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的拋光液的pH值為25。全文摘要本發(fā)明公開了一種化學(xué)機械拋光液，其含有磨料、氧化劑和水，以及下述含氮有機物中的一種或多種含有1～4個氮原子的雜環(huán)化合物及其衍生物，以及胺類化合物，該類化合物可明顯提高TEOS的研磨速率；磨料的含量為小于或等于質(zhì)量百分比15％。本發(fā)明的拋光液具有較高的阻擋層材料(Ta或TaN)的去除速率，約為100～500A/min范圍內(nèi)的低介電材料(BD)的去除速率，可通過改變氧化劑含量獲得滿足拋光要求的Cu的去除速率。本發(fā)明的拋光液可滿足阻擋層拋光中過拋階段對各種材料的拋光選擇比的要求，并且可保證拋光后的表面形貌光滑平整，表面光潔平整，并可對前程的表面形貌缺陷進行矯正，無污染顆粒殘留。文檔編號C09G1/00GK101463226SQ20071017271公開日2009年6月24日申請日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者包建鑫,穎姚,宋偉紅,陳國棟申請人:安集微電子(上海)有限公司