专利名称：：一种用于化学机械研磨的抛光液的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种半导体制造工艺中的抛光液，具体涉及一种用于化学机械研磨的抛光液。
背景技术：
：随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械研磨(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。化学机械研磨(CMP)由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械研磨时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。对金属层CMP的主要机制被认为是氧化剂先将金属表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化铝为代表的研磨剂将该层氧化膜机械去除，产生新的金属表面继续被氧化，这两种作用协同进行。作为CMP(化学机械研磨)对象之一的金属钨，在高电流密度下，抗电子迁移好，不形成小丘，应力低，而且能够与硅形成很好的欧姆接触，所以可作为接触窗及介层洞的填充金属及扩散阻挡层。针对钨的CMP，常用的氧化剂主要有含铁金属的盐类，碘酸盐、双氧水等。1991年，F.B.Kaufman等报道了铁氰化钾用于鸨的CMP技术("ChemicalMechanicalPolishingforFabricatingPatternedWMetalFeaturesasChipInterconnects",JournaloftheElectrochemicalSociety,Vol.138,No.11，November1991)。美国专利5340370公开了一种用于鸽CMP的配方，其中含有0.1M铁氰化钾，5%氧化硅，同时含有醋酸盐作为pH缓冲剂。美国专利5527423，6008119，6284151等公开了Fe(N03)3、氧化铝体系进行鸨的CMP方法。其中，铁离子的浓度较高，如美国专利5527423所用Fe(N03)3浓度5%。由于铁离子有生成氧化物的倾向，所以，含大量铁离子的研磨液对CMP机台存在着严重的污染问题。同时，大量铁离子的存在也会对抛光介质造成离子沾污，改变绝缘层的性质，降低器件的可靠度。美国专利5980775，5958288，6068787公开了用铁离子作催化剂、双氧水作氧化剂进行钨CMP方法。在这种催化机制中，铁离子的含量被降至了200ppm左右，但是，由于铁离子催化双氧水分解，所以催化剂要和氧化剂分开存放，在CMP之前进行混合。因此增加了生产中的操作环节，同时，和氧化剂混合好之后的研磨液不稳定，不能长期存放。
发明内容因此，本发明要解决的技术问题就是针对现有的抛光液存在的上述不足，提供一种用于化学机械研磨的抛光液，其可以有效的用于化学机械抛光半导体材料中的金属钨，其中含有易对CMP机台和器件造成污染的金属离子的浓度较低，对CMP机台的污染较小，同时该抛光液不用各组份分开存放，也能保证性质长期稳定。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种用于化学机械研磨的抛光液，含有水、研磨颗粒和氧化剂，其中，所述的氧化剂同时含有硝酸盐和金属盐，硝酸盐的阳离子为金属离子或非金属离子，当硝酸盐的阳离子为金属离子时，所述金属盐的阳离子不同于所述硝酸盐的阳离子。根据本发明，本发明的抛光液含有至少一种硝酸盐和至少另一种金属5盐。其中，所述的硝酸盐为硝酸根离子和其他离子组成的化合物，所述的其他离子可以是金属离子，也可以是非金属离子，如铵离子、季铵盐阳离子。所述的硝酸盐较佳的选自主族及副族元素的可溶性的硝酸盐中的一种或多种。更佳的选自硝酸铵、硝酸钾和硝酸季铵盐中的一种或多种。所述的硝酸盐的含量较佳的为重量百分比0.02%10%，更佳的为1%~5%。其中，所述的金属盐为金属离子的正盐、酸式盐、碱式盐，较佳的为选自但不限于金属的硝酸盐、磷酸盐、盐酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磺酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、溴酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、锰酸盐和高锰酸盐中的一种或多种。所述的金属盐较佳的选自Ag,Co，Cr,Cu，Fe，Mo:Mn，Nb,Ni,Os，Pd,Ru,Sn,Ti、K、Na和V的盐类中的一种或多种。更佳的选自Ag盐和Fe盐中的一种或两种。所述的金属盐的含量较佳的为重量百分比0.02%~2%，更佳的为0.1%~0.5%。本发明的抛光液同时含有硝酸盐和金属盐。当硝酸盐为硝酸的金属盐时，该抛光液的另一个组分——金属盐组分必须为另一种金属的盐类，但可以是该另一种金属的硝酸盐；当硝酸盐为硝酸的非金属盐时，如硝酸的铵盐、季铵盐等，该抛光液的金属盐组分可以是金属的任何盐，包括金属的硝酸盐。两种或两种以上的上述的硝酸盐和金属盐可以发生协同作用，增强对钨的去除速率，从而实现在较低的易对CMP机台和器件造成的污染的金属离子浓度条件下有效去除钨的目的，进而减少污染。抛光液中含有的硝酸盐和另一种金属盐的含量关系较佳的为硝酸盐0.0210wt%，同时金属盐0.022wt%;更佳的为硝酸盐l5wtn/。，同时金属盐0.10.5wt"5/。。本发明所述金属盐的浓度比现有的任何非催化体系的钨的化学机械抛光液低得多，却同样可实现对钨的有效去除，减少了抛光过程中金属离子对抛光机台的污染。而现有技术中的以双氧水加铁离子为代表的催化体系的鸨的化学机械抛光液，其中金属盐的浓度虽然比本专利低，但是由于金属催化双氧水分解，所以抛光液各组分要分开包装，使用前再混合，使用不方便；而本发明的抛光液不用，这也是本发明的优点之一。根据本发明，本发明的抛光液的另一个组分是研磨颗粒。所述的研磨颗粒为本领域常规的研磨颗粒，较佳的选自Si02、A1203、Zr02、Ce02、SiC、Fe203、Ti02和Si3N4中的一种或多种。研磨颗粒的粒径较佳的为30~200nm，更佳的为50120nrn。研磨颗粒的含量也为本领域的常规含量，较佳的为重量百分比0.1%~10%，更佳的为1%~5%。根据本发明，本发明的抛光液的另一个组分是水。同本领域的常规，所述的水的含量为补足抛光液的重量百分比为100%。本发明的抛光液还可含有其它本领域的常规添加剂，如杀菌剂和表面活性剂等。本发明的抛光液的pH值较佳的为17，更佳的为25。可选用的pH调节剂如氢氧化钾、氨水或硝酸等。本发明的抛光液可按本领域常规方法制备，如由下述方法制得将上述成分均匀混合，然后采用pH调节剂调整pH值到所需值。本发明所用试剂及原料均市售可得。本发明的积极进步效果在于本发明的抛光液可以有效的用于化学机械抛光半导体材料中的金属钨，而且其含有较低浓度的易对CMP机台和器件造成污染的金属离子，形成的污染小，并且该抛光液不用各组份分开存放，也能保证性质长期稳定，因此本发明抛光液在半导体晶片化学机械抛光等微电子领域具有良好的应用前景。具体实施方式下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例1~27表1是实施例127的本发明抛光液的配方。按表1中所列组分及其含量，简单混合均匀，余量为水，之后采用氢氧化钾、氨水和硝酸调节至所需pH值，即制得各实施例的抛光液。表l.实施例127抛光液的组分和含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注1:杀菌剂PQ375全称是1，3-二羟甲基-5，5-二甲基海因(乙内酰脲)2:十二烷基三甲基氯化铵用途是表面活性剂。下面通过效果实施例来进一步说明本发明的有益效果。效果实施例1表2是对比抛光液1~2和本发明抛光液15的配方。按表2将抛光液各成分混合，余量为水，采用KOH和硝酸调节pH后，即制得。抛光条件为抛光机台为Logitech(英国)1PM52型，12英寸politex抛光垫(pad),4cn^4cm正方形Wafer,研磨压力4psi，研磨台(polishingtable)转速70转/分钟，研磨头(carrier)自转转速150转/分钟，抛光液滴加速度IOOml/min。抛光对象为tungsten(钨)wafer。表2.对比抛光液1~2和本发明抛光液15对金属钨的去除速率<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表2中的对比抛光液1、2和本发明的抛光液1的结果可见，硝酸钾和硝酸铁之间存在协同作用，可以提高钩去除速率。由抛光液1、2的结果可见，硝酸钾与低浓度的硝酸铁对钨的去除速率的增加不明显，而与相对稍高浓度的硝酸铁作用，对钨的去除速率增加明显，表明硝酸钾与硝酸铁之间对钨的去除速率的增加不是依靠硝酸铁的催化作用，而是依靠硝酸钾与硝酸铁之间的协同作用。抛光液2、3的结果表明，多种氧化剂之间的协同作用可以显著提高钨去除速率，同时，硝酸铁可以降到很低的浓度。抛光液4、5的结果表明这种协同作用不限于铁、银离子，其他离子，例如金属铜离子和硝酸根之间也存在协同作用。权利要求1、一种用于化学机械研磨的抛光液，含有水、研磨颗粒和氧化剂，其特征是，所述的氧化剂同时含有硝酸盐和金属盐，硝酸盐的阳离子为金属离子或非金属离子，当硝酸盐的阳离子为金属离子时，所述金属盐的阳离子不同于所述硝酸盐的阳离子。2、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的硝酸盐为选自主族及副族元素的可溶性的硝酸盐中的一种或多种。3、根据权利要求2所述的抛光液，其特征是，所述的硝酸盐为选自硝酸铵、硝酸钾和硝酸季铵盐中的一种或多种。4、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的硝酸盐的含量为重量百分比0.02%~10%。5、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的金属盐为选自金属的硝酸盐、磷酸盐、盐酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磺酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、溴酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、锰酸盐和高锰酸盐中的一种或多种。6、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的金属盐为选自Ag,Co,Cr,Cu,Fe，Mo，Mn,Nb,Ni,Os,Pd,Ru,Sn,Ti,K,Na和V的盐类中的一种或多种。7、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的金属盐的含量为重量百分比0.02%~2%。8、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的硝酸盐的含量为0.02-10°/。，同时金属盐的含量为0.02~2%，所述百分比为重量百分比。9、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的研磨颗粒为选自Si02、A1203、Zr02、Ce02、SiC、Fe203、1102和Si3N4中的一种或多种。10、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的研磨颗粒的粒径为30200nm。11、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的研磨颗粒的含量为重量百分比0.1%~10%。12、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的抛光液还含有杀菌剂和表面活性剂中的一种或多种。13、根据权利要求1所述的抛光液，其特征是，所述的抛光液的pH值为17。14、根据权利要求13所述的抛光液，其特征是，所述的抛光液的pH值为25。全文摘要本发明公开了一种用于化学机械研磨的抛光液，含有水、研磨颗粒和氧化剂，其中，所述的氧化剂同时含有硝酸盐和金属盐，硝酸盐的阳离子为金属离子或非金属离子，当硝酸盐的阳离子为金属离子时，所述金属盐的阳离子不同于所述硝酸盐的阳离子。本发明抛光液，利用硝酸盐和金属盐之间的协同作用可以有效的用于化学机械抛光半导体材料中的金属钨，而且其中含有易对CMP机台和器件造成污染的金属离子的浓度较低，对CMP机台的污染较小，同时该抛光液各组份不用分开存放，也能保证性质长期稳定，减少了CMP操作环节。文档编号C09G1/02GK101649162SQ20081004177公开日2010年2月17日申请日期2008年8月15日优先权日2008年8月15日发明者春徐,杨春晓,晨王申请人:安集微电子(上海)有限公司