專利名稱：一種化學機械拋光液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學機械拋光液。
背景技術：
在130nm以下的半導體工藝制程中，金屬銅已被廣泛用作互連線路材料。Cu互連 線路的化學機械拋光(CMP)是現(xiàn)今全面平坦化工藝中廣泛應用的技術。不同的制程對銅的 拋光速率有著不同的技術要求。采用工藝條件的優(yōu)化來調(diào)節(jié)銅的去除速率是業(yè)界常用的方 法。已有很多文獻報道不同的拋光液配方，以達到不同的選擇比來調(diào)節(jié)Cu的表面形貌和去 除速率。在Cu的化學機械拋光過程中，分兩個階段快速去除階段和軟著陸階段(如圖1 所示)?？焖偃コA段需要很高的銅的去除速率和較高的拋光均一性，軟著陸階段要求比較 低的去除速率和較好的表面形貌。通過雙氧水的濃度來調(diào)節(jié)銅去除的快慢是工藝上常用的 手段，如果對雙氧水的濃度比較敏感，就可以通過雙氧水快速提高去除速率，可以實現(xiàn)快速 去除階段的在線調(diào)控，以達到工藝要求。而軟著陸階段可以降低雙氧水的濃度來降低金屬 銅的去除，并添加表面活性劑使得拋光停止在阻擋層上。圖1是大馬士工藝示意圖?；瘜W機械拋光過程中，Cu的去除速率對雙氧水濃度變化的敏感程度直接影響化學 機械拋光工藝的可控性，從而影響拋光性能的穩(wěn)定性。對雙氧水濃度變化過于敏感可導致 對拋光性能難于精準控制。合適的敏感度，可以實現(xiàn)在線彈性調(diào)整拋光選擇比，達到工藝要 求。迄今為止，尚未有相關文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是為了適應不同的化學機械拋光工藝的制程和階段 對Cu的拋光速率的要求，而提供一種Cu的去除速率對雙氧水濃度變化的敏感度較高的化 學機械拋光液。本發(fā)明的拋光液含有磨料、雙氧水、水和下述絡合劑中的一種或多種種或多 種三氮唑、碳原子上含有給電子取代基的三唑化合物、嘧啶、嘧啶衍生物、哌嗪和哌嗪衍生 物。其中，所述的三氮唑較佳的為1，2，4_三氮唑；所述的碳原子上含有給電子取代基 的三唑化合物較佳的為5-羧基-3-氨基-1，2，4三氮唑或3-氨基-1，2，4-三氮唑；所述的 嘧啶衍生物較佳的為乙胺嘧啶；所述的哌嗪衍生物較佳的為哌嗪六水。其中，所述的絡合劑的含量較佳的為質(zhì)量百分比0. 1 5%，更佳的為質(zhì)量百分比 0. 2 3%。其中，所述的磨料可選用本領域常用磨料，如SiO2* Al2O3等。所述的磨料的含量 較佳的為質(zhì)量百分比0. 1 20%。其中，所述的雙氧水的含量較佳的為質(zhì)量百分比0. 1 10%。本發(fā)明的拋光液還可含有陽離子表面活性劑、季氨鹽型表面活性劑和非離子型表面活性劑中的一種或多種。其中，所述的陽離子表面活性劑較佳的為分子量為2000 50000的聚乙烯亞胺；所述的季氨鹽型表面活性劑較佳的為十六烷基三甲基氯化銨；所述 的非離子型表面活性劑較佳的為聚乙二醇。添加上述表面活性劑后，本發(fā)明的拋光液對阻 擋層Ta具有較低的去除速率，在拋光過程中可使得銅的拋光在軟著陸階段停止在阻擋層 上面。所述的表面活性劑的含量較佳的為質(zhì)量比10 lOOOppm，更佳的為50 500ppm。本發(fā)明的拋光液還可含有本領域其他常規(guī)添加劑，如緩蝕劑、殺菌劑、防霉劑和有 機溶劑等。本發(fā)明的拋光液的PH值較佳的為1 7，更佳的為2 5。本發(fā)明的拋光液由上述各成分簡單均勻混合后，采用常規(guī)PH劑調(diào)節(jié)至適合pH即 可制得。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)明的拋光液對Cu的去除速率對雙氧水含量變 化的敏感度較高。添加陽離子表面活性劑、季氨鹽型表面活性劑和非離子型表面活性劑后， 本發(fā)明的拋光液對阻擋層Ta具有較低的去除速率，在拋光過程中可使得銅的拋光在軟著 陸階段停止在阻擋層上面，適合軟著陸或阻擋層的拋光。大大降低了溶膠型二氧化硅的顆 粒粒徑，減小對拋光材料的過度研磨，使得拋光效果更細膩。采用本發(fā)明的拋光液拋光后， 銅表面比較光滑，表面形貌較好。


圖1為Cu的化學機械拋光工藝中兩個階段的示意圖。圖2為效果實施例中拋光液系列進行拋光的Cu去除速率圖。圖3為采用效果實施例中拋光液2拋光前銅表面的照片圖。圖4為采用效果實施例中拋光液2拋光后銅表面的照片圖。
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 9表1給出了本發(fā)明的拋光液實施例1 9，按表中配方將各成分簡單均勻混合，余 量為水，即可制得各實施例的拋光液。表1本發(fā)明的拋光液實施例1 9
權利要求
1.一種化學機械拋光液，含有磨料、雙氧水、PH調(diào)節(jié)劑、水和下述絡合劑中的一種或 多種三氮唑、碳原子上含有給電子取代基的三唑化合物、嘧啶、嘧啶衍生物、哌嗪和哌嗪衍 生物，所述磨料的顆粒粒徑為10 30nm。
2.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的三氮唑為1，2，4_三氮唑；所述的 碳原子上含有給電子取代基的三唑化合物為5-羧基-3-氨基-1，2，4三氮唑或3-氨基-1， 2,4-三氮唑；所述的嘧啶衍生物為乙胺嘧啶；所述的哌嗪衍生物為哌嗪六水。
3.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的絡合劑的含量為質(zhì)量百分比 0. 1 5%。
4.如權利要求3所述的拋光液，其特征在于所述的絡合劑的含量為質(zhì)量百分比 0. 2 3%。
5.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的磨料為SiO2或Al2O315
6.如權利要求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0.1 20%。
7.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的雙氧水的含量為質(zhì)量百分比 0. 1 10%。
8.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的的拋光液的pH值為1 7。
9.如權利要求8所述的拋光液，其特征在于所述的的拋光液的pH值為2 5。
10.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的化學機械拋光液還含有下述表面 活性劑中的一種或多種陽離子表面活性劑、季氨鹽型表面活性劑和非離子型表面活性劑。
11.如權利要求10所述的拋光液，其特征在于所述的陽離子表面活性劑為分子量為 2000 50000的聚乙烯亞胺；所述的季氨鹽型表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨；所述 的非離子型表面活性劑為聚乙二醇。
12.如權利要求10所述的拋光液，其特征在于所述的表面活性劑的含量為質(zhì)量比10 IOOOppmo
13.如權利要求12所述的拋光液，其特征在于所述的表面活性劑的含量為質(zhì)量比 50 500ppmo
14.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述PH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鉀或硝酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學機械拋光液，含有磨料、雙氧水、pH調(diào)節(jié)劑、水和下述絡合劑中的一種或多種三氮唑、碳原子上含有給電子取代基的三唑化合物、嘧啶、嘧啶衍生物、哌嗪和哌嗪衍生物，所述磨料的顆粒粒徑為10～30nm。本發(fā)明的化學機械拋光液對Cu的去除速率對其所含的雙氧水的濃度變化的敏感度較高。采用本發(fā)明的拋光液拋光后，銅表面比較光滑，表面形貌較好。
文檔編號C09G1/02GK102115637SQ20091024766
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者俞昌, 王淑敏, 肖正龍 申請人:安集微電子(上海)有限公司