专利名称：抛光浆料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明属于抛光剂领域，尤其涉及一种抛光浆料及其用途。
背景技术：
随着微电子技术的发展，甚大规模集成电路芯片集成度已高达几十亿个元器件，特征尺寸已进入纳米级，这就要求微电子工艺中的近百道工艺，尤其是多层布线、衬底、介质必须进行化学机械全局平整化，而化学机械抛光(CMP)已被证明是最好的平整化方法。
在典型的化学机械抛光方法中，将基底被抛光表面直接与旋转抛光垫接触，同时在基底背面施加压力。在抛光期间，抛光垫随操作台旋转，同时在基底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液组成的液体(通常称为抛光)涂布于抛光垫片上，该抛光浆料与正在抛光的薄膜发生化学反应和机械作用开始进行抛光过程。抛光浆料在CMP中是一种重要的因素，而可根据制程的需要来选取抛光浆料中的氧化剂来调节抛光浆料的抛光性能。
在CMP抛光过程中，典型的含铜抛光浆料含有氧化剂。通过氧化剂在金属上的氧化来形成一层保护层，以阻止金属的腐蚀，并可提高研磨速率。然而，氧化剂在氧化时对于不同的金属的区分能力较差，从而造成氧化作用的选择性较差。且有时候氧化过程中形成的金属氧化物(如氧化铜或氧化铝)比其金属本身还要硬，从而使抛光更加困难、抛光缓慢，最终使得衬底表面缺陷率高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种抛光浆料。该抛光浆料不同于传统抛光浆料的氧化机制，传统抛光浆料中的氧化剂依抛光表面而选择。本发明的抛光浆料可以用于抛光Cu，Ta/TaN等金属，达到高的抛光速率、抛光选择比以及低的表面缺陷率。本发明的抛光浆料至少包括研磨颗粒和载体；还包括Cu2+盐或其它金属高价盐和逆歧化反应试剂。
其中，该研磨颗粒的质量浓度为1-30％、该载体的质量浓度为40-97.9％、该Cu2+盐或其它金属高价盐的质量浓度为1-20％；该逆歧化反应试剂的质量浓度为0.1-10％。
抛光浆料中含有Cu2+盐和逆歧化反应试剂，在抛光衬底时发生下列反应
该Cu2+盐为CuSO4、Cu(NO3)2、CuCO3、Cu(XO4)2、Cu(ClO3)2、Cu(ClO2)2、Cu2+的络合物、有机铜化合物或无机铜化合物；其中，X为Br、Cl或I。
该逆歧化反应试剂与Cu+形成沉淀物或形成稳定的络合物。
该逆歧化反应试剂与Cu+形成的络合物比该逆歧化反应试剂与Cu2+形成的络合物稳定。
该逆歧化反应试剂选自Cs(NH2)2或含下列阴离子的酸或盐中的一种或几种Cl-、Br-、I-、SCN-、NH3-、S2O32-和CN-。
该Cu2+盐和逆歧化反应试剂加在研磨垫中去。
该其它金属高价盐可为W6+或W4+盐。
该研磨颗粒选自二氧化硅、聚合物、金属氧化物和金属颗粒中的一种或几种；其中该金属氧化物颗粒为氧化铝、二氧化铈、氧化铜或Cu2O颗粒；该金属颗粒为Cu、W、Al、Fe、Ni、Ag、Pt或Au颗粒。
该研磨颗粒较佳的比表面积在20-20000m2/g之间。
该研磨颗粒较佳的尺寸在5-500nm之间。
该研磨颗粒可以是被选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、聚合物或金属中的一种或几种材料修饰过的或包封的。
该研磨颗粒可以是空心的。
该研磨颗粒可以是带电的或磁性的。
该载体可为固态或液态，该液态载体优选水或乙醇。
该抛光浆料还可以包括成膜剂、pH调节剂、分散剂、催化剂、络合剂、氧化剂或还原剂中的一种或几种。
本发明的另一目的是提供该抛光浆料在抛光含金属的衬底中的用途。
其中，该金属优选Cu、Ta/TaN、W、Al、Ti/TiN、Ag和Au中的一种或几种，更优选Cu和Ta/TaN。
本发明的积极进步效果在于本发明的抛光浆料在使用时具有快的研磨速率和高的抛光选择性，使用该抛光浆料后衬底无腐蚀且缺陷率低。
具体实施例方式
下面给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
实施例12wt％气相二氧化硅颗粒，平均粒径为100nm，5.0wt％KBr，0.5wt％BTA，10wt％CuSO4，其它为水。下压力1psi、抛光盘的转速102rpm、抛光头转速110rpm、抛光浆料流速200ml/min。
实施例25wt％二氧化铈颗粒，平均粒径为80nm，10wt％Cu(NO3)2，0.1wt％BTA，7.0wt％NH4Cl，其它为水。下压力2psi、抛光盘的转速102rpm、抛光头转速110rpm、抛光浆料流速200ml/min。
实施例35wt％氧化铜颗粒，平均粒径为70nm，10wt％Cu(NO3)，0.1wt％BTA，8wt％KSCN，0.1wt％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物，其它为水。下压力1psi、抛光盘的转速169rpm、抛光头转速180rpm、抛光浆料流速250ml/min。
实施例41wt％氧化铝颗粒，平均粒径为40nm，0.1wt％KI，0.5wt％BTA，5wt％Cu(ClO4)2，其它为水。下压力1psi、抛光盘的转速102rpm、抛光头转速110rpm、抛光浆料流速200ml/min。
实施例530wt％胶质二氧化硅颗粒，平均粒径为20nm，10.0wt％NaS2O3，0.5wt％BTA，19wt％Cu(ClO2)2，其它为水。下压力1psi、抛光盘的转速102rpm、抛光头转速110rpm、抛光浆料流速200ml/min。
实施例630wt％胶质二氧化硅颗粒，平均粒径为20nm，10.0wt％NaS2O3，0.5wt％BTA，1wt％钨酸钾，其它为水。下压力1psi、抛光盘的转速102rpm、抛光头转速110rpm、抛光浆料流速200ml/min。
权利要求
1.一种抛光浆料，其包括研磨颗粒和载体，其特征在于还包括Cu2+盐或其它金属高价盐和逆歧化反应试剂。
2.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒的质量浓度为1-30％、该载体的质量浓度为40-97.9％、该Cu2+盐或其它金属高价盐的质量浓度为1-20％、该逆歧化反应试剂的质量浓度为0.1-10％。
3.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该Cu2+盐为CuSO4、Cu(NO3)2、CuCO3、Cu(XO4)2、Cu(ClO3)2、Cu(ClO2)2、Cu2+络合物、有机铜化合物或无机铜化合物；其中，X为Br、Cl或I。
4.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该逆歧化反应试剂与Cu+形成沉淀物或络合物。
5.根据权利要求4所述的抛光浆料，其特征在于该逆歧化反应试剂与Cu+形成的络合物比该逆歧化反应试剂与Cu2+形成的络合物稳定。
6.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该逆歧化反应试剂选自Cs(NH2)2或含下列阴离子的酸或盐中的一种或几种Cl-、Br-、I-、SCN-、NH3-、S2O32-和CN-。
7.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该Cu2+盐和逆歧化反应试剂存在研磨垫中。
8.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该其它金属高价盐为W6+或W4+盐。
9.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒选自二氧化硅、聚合物、金属氧化物和金属颗粒中的一种或几种；其中，该金属氧化物颗粒为氧化铝、二氧化铈、氧化镧、氧化钐、氧化铜或Cu2O颗粒；该金属颗粒为Cu、W、Al、Fe、Ni、Ag、Pt或Au颗粒。
10.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒的尺寸在5-500nm之间。
11.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒是被选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化钨、氧化镧、有机或无机聚合物或金属中的一种或几种材料修饰过的或包封的。
12.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒是空心的。
13.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒是带电的。
14.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该载体为固态或液态。
15.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该液态载体为水或有机溶剂如乙醇。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的抛光浆料，其特征在于该抛光浆料还包括成膜剂、pH调节剂、分散剂、催化剂、络合剂、氧化剂或还原剂中的一种或几种。
17.权利要求1所述的抛光浆料在抛光含金属的衬底中的用途。
18.根据权利要求17所述的用途，其特征在于该金属为Cu、Ta/TaN、W、Al、Ti/TiN、Ag和Au中的一种或几种。
19.根据权利要求18所述的用途，其特征在于该金属为Cu和Ta/TaN。
全文摘要
本发明公开了一种抛光浆料和该抛光浆料在抛光含金属的衬底中的用途，该抛光浆料包括研磨颗粒、载体、Cu
文档编号C09K3/14GK1854236SQ200510025300
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月21日 优先权日2005年4月21日
发明者杨春晓, 肖正龙, 俞昌 申请人:安集微电子(上海)有限公司