专利名称：一种化学机械抛光液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学机械抛光液。
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。在化学机械抛光方法中，将基底的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(通常称为化学机械抛光液)涂布于抛光垫片上，该化学机 械抛光液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。化学机械抛光液 在CMP中是一种重要的因素，而可根据制程的需要来选取合适的化学机械抛光液的来改变 抛光性能。在典型的金属化学机械抛光中，缺陷水平通常较高，尤其是存在点蚀、边蚀、腐蚀 等问题。而且，抛光速率也很高，对金属表面的损伤程度较大，易产生如划伤、表面粗糙等问 题。如美国专利US5，209，816揭示了一种用于铝的抛光液，其含有研磨颗粒、磷酸和双氧 水，铝的去除速率较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低金属的去除速率，防止金属材料在酸性条件下的整 体和局部腐蚀，减少缺陷，提高表面质量的化学机械抛光液。本发明揭示了一新的用于抛光金属层的化学机械抛光液。这种抛光液可以通过下 列物质组合在一起而形成研磨颗粒、络合剂及腐蚀抑制剂。使用本发明的浆料的可以降低 金属的去除速率，防止金属材料的整体和局部腐蚀，使缺陷明显下降，提高表面质量。详细说来，本发明的具体方法是向抛光液中添加了腐蚀抑制剂。该腐蚀抑制剂是一种具有星型结构的聚合物表面活性剂所述的化学机械抛光液，其特征在于所述的颜料亲和基团为羟基、氨基和羧基中 的一种或多种。形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的聚合单体包括下列中的一种或多种 丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和环氧乙烷。所述的丙烯酸类单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述的丙烯酸酯类单体为丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙 烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的丙 烯酰胺类单体为丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的单体还包括其他乙烯基类单体。所述的其他乙烯基类单体为乙烯、丙烯、苯乙烯或对甲基苯乙烯。
所述的含颜料亲和基团的星型聚合物为聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯与丙烯酸羟 乙酯的二元星型共聚物，对甲基苯乙烯与环氧乙烷的二元星型共聚物，苯乙烯与环氧乙烷 的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯与环氧乙烷的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯与丙烯酸 羟乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸 丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一种或多种。所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的数均分子量为800-50000。所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的含量为质量百分比0. 0001 5%。所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化 硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一种或多种。所述的研磨颗粒的含量为质量 百分比0. 1 20%。所述的研磨颗粒的粒径为20 150nm。所述络合剂为有机酸及其盐、有机膦酸及其盐。所述的有机酸为醋酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、苹果酸、乳 酸、丹宁酸、没食子酸和磺基水杨酸、乙二胺四乙酸、环己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙 烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一种或多种；所述的有机膦酸为2-膦酸丁烷_1，2， 4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、 多元醇膦酸酯、2-羟基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一种 或多种。所述的盐为铵盐、钾盐和钠盐等。所述络合剂的含量为质量百分比0.01 10%。本发明的化学机械抛光液还可以包含氧化剂。该氧化剂可为现有技术中的任何氧 化剂，较佳地为过氧化氢、硝酸铁、有机过氧化物和/或无机过氧化物。 本发明的化学机械抛光液还可以包括表面活性剂、粘度调节剂、PH调节剂等。本发明的另一目的是提供本发明的化学机械抛光液在抛光金属中的用途，所述的 金属为铝、铜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、银或金，优选抛光铝。本发明的积极进步效果在于本发明的化学机械抛光液可以明显降低缺陷率，提 高金属表面平坦化水平，显著地降低金属的抛光速率。
具体实施例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。实施例1 30表1给出了本发明的化学机械抛光液的实施例1 30，按表中所给配方，将所有组 分混合均勻，用水补足质量百分比至100%。用KOH或HNO3调节到所需要的PH值。表1实施例1 30
权利要求
1.一种化学机械抛光液，其包含研磨颗粒、络合剂及腐蚀抑制剂。
2.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述腐蚀抑制剂为含颜料亲和基团的星型 聚合物。
3.如权利要求2所述抛光液，其特征在于，所述含颜料亲和基团的星型聚合物为选自 羟基、氨基和羧基中的一种或多种。
4.如权利要求3所述抛光液，其特征在于，形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物 的聚合单体包括下列中的一种或多种丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和 环氧乙烷。
5.如权利要求4所述抛光液，其特征在于，所述的丙烯酸类单体为丙烯酸和/或甲基丙 烯酸；所述的丙烯酸酯类单体为选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯 酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和甲基 丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。
6.如权利要求4所述抛光液，其特征在于，形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物 的单体还包括其他乙烯基类单体。
7.如权利要求6所述抛光液，其特征在于，所述其他乙烯基类单体为选自乙烯、丙烯、 苯乙烯和对甲基苯乙烯中的一种或多种。
8.如权利要求2所述抛光液，其特征在于，所述含颜料亲和基团的星型聚合物为选自 聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，对甲基苯乙烯与环氧乙 烷的二元星型共聚物，苯乙烯与环氧乙烷的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯与环氧乙烷 的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸与丙烯酸羟乙 酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一种或 多种。
9.如权利要求2所述抛光液，其特征在于，所述含颜料亲和基团的星型聚合物的数均 分子量为800-50000。
10.如权利要求2所述抛光液，其特征在于，所述含颜料亲和基团的星型聚合物的含量 为质量百分比0. 0001 5%。
11.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述研磨颗粒为选自二氧化硅、三氧化二 铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一 种或多种。
12.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述研磨颗粒的含量为质量百分比0.1 20%。
13.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述研磨颗粒的粒径为20 150nm。
14.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述络合剂为有机酸及其盐、有机膦酸 及其盐。
15.如权利要求14所述的抛光液，其特征在于，所述有机酸为选自醋酸、草酸、柠檬酸、 酒石酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、苹果酸、乳酸、丹宁酸、没食子酸、磺基水杨酸、乙二胺四乙 酸、环己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一种或多 种；所述有机膦酸为选自2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、 乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、2-羟基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一种或多种。所述的盐为铵盐、钾盐和/或钠盐。
16.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述络合剂的含量为质量百分比0. 01 10%。
全文摘要
本发明揭示了一种新的用于金属抛光的化学机械抛光液。这种抛光液可以通过下列物质组合在一起而形成研磨颗粒、络合剂及腐蚀抑制剂。使用本发明的浆料的可以降低金属的去除速率，防止金属材料的整体和局部腐蚀，使缺陷明显下降，提高表面质量。
文档编号C09G1/02GK102101977SQ20091020138
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者荆建芬, 蔡鑫元 申请人:安集微电子(上海)有限公司