一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液。本发明所述抛光液中包含研磨颗粒、络合剂、氧化剂，表面活性剂、抑菌剂和水，抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％；研磨颗粒含量为重量百分比3～15％；络合剂的含量为重量百分比1～5％；表面活性剂的含量为重量百分比0.01～1％；过氧化氢的含量为重量百分比0.5～3％；用水补足含量至重量百分比100％。本发明抛光液适用于下压力不大于5.516kPa时铜的精抛光，不包含腐蚀抑制剂。
【专利说明】-种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铜化学机械抛光液，特别适用于低下压力的铜化学机械精抛光 液。
【背景技术】
[0002] 集成电路制造过程中，对铜的化学机械抛光（CMP)压力通常在20. 685kPa左右，但 Low-k(低介电质）材料的引入促使其向10.3425kPa以下发展。铜的互连线采用镶嵌工艺 制造，即：先光刻刻蚀沟槽，在沟槽内填充铜阻挡层（钽、氮化钽、钨等），再填充铜，形成铜 导线并覆盖在低k介质层（Low-k介质层）上。然后通过化学机械抛光将Low-k介质层上 多余的铜与阻挡层除去，在沟槽里留下铜互连线。铜的化学机械抛光过程一般分为3个步 骤，见图1，集成电路制造过程中铜膜CMP过程示意图：首先，快速去除衬底表面上大量的铜 并留下一定厚度的铜，一般需除去约7000埃（"埃"，10的负10次方米，纳米的十分之一） 厚度的铜膜，此步骤称为铜的粗抛光（Pl);其次，用较低去除速率去除剩余的金属铜并停 留在阻挡层，一般需除去约500埃厚度的铜膜，此步骤称为铜的精抛光（P2);最后，用阻挡 层抛光液去除阻挡层及部分介电层和金属铜，一般需去除约200埃，此步骤成为阻挡层抛 光（P3)，最后可实现加工晶圆表面局部与全局的平坦化。
[0003] 专利 CN103160207A、CN102477259A、CN1629238A、CN102477259A、CN1644640A、 CN1787895A、CN1955239A、CN 102121127A、CN 102816531A、CN 102950537A 等均提供了一种 用于铜的化学机械抛光浆料，在添加腐蚀抑制剂的基础上，有效降低了抛光后的碟形坑。但 是，苯并三唑（BTA)等腐蚀抑制剂具有一定毒性，对抛光及后续清洗过程中的人员均有潜 在风险。同时，苯并三唑（BTA)等腐蚀抑制剂的加入生成了 BTA-Cu致密膜，导致铜抛光速 率的降低，而过量的苯并三唑还会增加抛光过程的震动噪音。虽然减小下压力可改善噪音 问题，但又会导致去除速率和生产效率的降低。因此，存在能够提高铜精抛光过程中减小碟 形坑、降低表面粗糙度，且不会对抛光速率产生不利影响的抛光液的需求。特别的，存在能 够在低下压力时提高铜精抛光速率的抛光液的需求，同时减小碟形坑与降低表面粗糙度的 需求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术中存在的不足，提供一种适用 于低下压力的铜化学机械精抛光液。此抛光液适用于下压力不大于5. 516kPa时铜膜的精 抛光，且不含腐蚀抑制剂，可在保持较高的铜的抛光速率的同时，明显改善铜的抛光表面粗 糙度，减小碟形坑。
[0005] 本发明一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，通过以下技术方案实现其目 的：
[0006] 所述抛光液中包含研磨颗粒、络合剂、氧化剂，表面活性剂、抑菌剂和水；
[0007] 所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或 几种组合物，抑菌剂的含量为重量百分比0. OOl?1% ;
[0008] 所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中 的一种或多种，研磨颗粒含量为重量百分比3?15% ;
[0009] 所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、氨基三乙 酸、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种，络合剂的含量为重量百分比1? 5% ；
[0010] 所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙 烯醚中的一种或多种，表面活性剂的含量为重量百分比0. 01?1% ;
[0011] 所述氧化剂为过氧化氢，过氧化氢的含量为重量百分比〇. 5?3% ;
[0012] 所述的水较佳的为电阻率为18. 2MQ. cm的超纯水，用水补足含量至重量百分比 100%。
[0013] 本发明的抛光液可按下述方法制备：将除氧化剂以外的其他组分按比例混合均 匀，使用前加氧化剂，混合均匀即可使用。
[0014] 本发明的有益效果在于：此抛光液适用于下压力不大于5. 516kPa时铜的精抛光， 不包含腐蚀抑制剂。抛光过程中，表面铜与络合剂、氧化剂共同发生反应生成氧化亚铜保 护层，硬度适中的氧化亚铜保护层更适用于低下压力时的铜抛光，可在保持较高的铜的抛 光速率（约5000埃）的同时，明显改善铜的抛光表面粗糙度（低至Inm)，减小碟形坑（约 15nm)。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1集成电路制造过程中铜膜CMP过程示意图。
[0016]
【权利要求】
1. 一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，其特征在于，其由研磨颗粒、络合剂、 表面活性剂、氧化剂、抑菌剂和水组成； 所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或几种， 抑菌剂的含量为重量百分比〇. 〇〇1?1% ; 所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中的一 种或多种，研磨颗粒含量为重量百分比3?15% ; 所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、氨基三乙酸、 氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种，络合剂的含量为重量百分比1?5% ; 所述的表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚 中的一种或多种，表面活性剂的含量为重量百分比〇. 01?1% ; 所述氧化剂为过氧化氢，过氧化氢的含量为重量百分比〇. 5?3% ; 用水补足含量至重量百分比100%。
2. 如权利要求1所述的一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，其特征在于，所 述的水为电阻率为18. 2MQ . cm的超纯水。
3. 如权利要求1所述的一种适用于低下压力的铜化学机械精抛光液，其特征在于，抛 光下压力在2. 0685kPa与5. 516kPa之间。
【文档编号】C23F3/04GK104451690SQ201410685583
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】何彦刚, 高宝红, 张保国, 武鹏, 张金, 刘伟娟, 潘国峰, 刘玉岭 申请人:河北工业大学