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：
在130nm以下的半导体工艺制程中，金属铜已被广泛用作互连线路材料。Cu互连 线路的化学机械抛光(CMP)是现今全面平坦化工艺中广泛应用的技术。不同的制程对铜的 抛光速率有着不同的技术要求。采用工艺条件的优化来调节铜的去除速率是业界常用的方 法。已有很多文献报道不同的抛光液配方，以达到不同的选择比来调节Cu的表面形貌和去 除速率。在Cu的化学机械抛光过程中，分两个阶段快速去除阶段和软着陆阶段(如图1 所示)。快速去除阶段需要很高的铜的去除速率和较高的抛光均一性，软着陆阶段要求比较 低的去除速率和较好的表面形貌。通过双氧水的浓度来调节铜去除的快慢是工艺上常用的 手段，如果对双氧水的浓度比较敏感，就可以通过双氧水快速提高去除速率，可以实现快速 去除阶段的在线调控，以达到工艺要求。而软着陆阶段可以降低双氧水的浓度来降低金属 铜的去除，并添加表面活性剂使得抛光停止在阻挡层上。图1是大马士工艺示意图。化学机械抛光过程中，Cu的去除速率对双氧水浓度变化的敏感程度直接影响化学 机械抛光工艺的可控性，从而影响抛光性能的稳定性。对双氧水浓度变化过于敏感可导致 对抛光性能难于精准控制。合适的敏感度，可以实现在线弹性调整抛光选择比，达到工艺要 求。迄今为止，尚未有相关文献报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了适应不同的化学机械抛光工艺的制程和阶段 对Cu的抛光速率的要求，而提供一种Cu的去除速率对双氧水浓度变化的敏感度较高的化 学机械抛光液。本发明的抛光液含有磨料、双氧水、水和下述络合剂中的一种或多种种或多 种三氮唑、碳原子上含有给电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，所述的三氮唑较佳的为1，2，4_三氮唑；所述的碳原子上含有给电子取代基 的三唑化合物较佳的为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 嘧啶衍生物较佳的为乙胺嘧啶；所述的哌嗪衍生物较佳的为哌嗪六水。其中，所述的络合剂的含量较佳的为质量百分比0. 1 5%，更佳的为质量百分比 0. 2 3%。其中，所述的磨料可选用本领域常用磨料，如SiO2* Al2O3等。所述的磨料的含量 较佳的为质量百分比0. 1 20%。其中，所述的双氧水的含量较佳的为质量百分比0. 1 10%。本发明的抛光液还可含有阳离子表面活性剂、季氨盐型表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。其中，所述的阳离子表面活性剂较佳的为分子量为2000 50000的聚乙烯亚胺；所述的季氨盐型表面活性剂较佳的为十六烷基三甲基氯化铵；所述 的非离子型表面活性剂较佳的为聚乙二醇。添加上述表面活性剂后，本发明的抛光液对阻 挡层Ta具有较低的去除速率，在抛光过程中可使得铜的抛光在软着陆阶段停止在阻挡层 上面。所述的表面活性剂的含量较佳的为质量比10 lOOOppm，更佳的为50 500ppm。本发明的抛光液还可含有本领域其他常规添加剂，如缓蚀剂、杀菌剂、防霉剂和有 机溶剂等。本发明的抛光液的PH值较佳的为1 7，更佳的为2 5。本发明的抛光液由上述各成分简单均勻混合后，采用常规PH剂调节至适合pH即 可制得。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对Cu的去除速率对双氧水含量变 化的敏感度较高。添加阳离子表面活性剂、季氨盐型表面活性剂和非离子型表面活性剂后， 本发明的抛光液对阻挡层Ta具有较低的去除速率，在抛光过程中可使得铜的抛光在软着 陆阶段停止在阻挡层上面，适合软着陆或阻挡层的抛光。大大降低了溶胶型二氧化硅的颗 粒粒径，减小对抛光材料的过度研磨，使得抛光效果更细腻。采用本发明的抛光液抛光后， 铜表面比较光滑，表面形貌较好。
图1为Cu的化学机械抛光工艺中两个阶段的示意图。图2为效果实施例中抛光液系列进行抛光的Cu去除速率图。图3为采用效果实施例中抛光液2抛光前铜表面的照片图。图4为采用效果实施例中抛光液2抛光后铜表面的照片图。
具体实施例方式下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。实施例1 9表1给出了本发明的抛光液实施例1 9，按表中配方将各成分简单均勻混合，余 量为水，即可制得各实施例的抛光液。表1本发明的抛光液实施例1 9
权利要求
1.一种化学机械抛光液，含有磨料、双氧水、PH调节剂、水和下述络合剂中的一种或 多种三氮唑、碳原子上含有给电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，所述磨料的颗粒粒径为10 30nm。
2.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的三氮唑为1，2，4_三氮唑；所述的 碳原子上含有给电子取代基的三唑化合物为5-羧基-3-氨基-1，2，4三氮唑或3-氨基-1， 2,4-三氮唑；所述的嘧啶衍生物为乙胺嘧啶；所述的哌嗪衍生物为哌嗪六水。
3.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的络合剂的含量为质量百分比 0. 1 5%。
4.如权利要求3所述的抛光液，其特征在于所述的络合剂的含量为质量百分比 0. 2 3%。
5.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的磨料为SiO2或Al2O315
6.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的磨料的含量为质量百分比0.1 20%。
7.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的双氧水的含量为质量百分比 0. 1 10%。
8.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的的抛光液的pH值为1 7。
9.如权利要求8所述的抛光液，其特征在于所述的的抛光液的pH值为2 5。
10.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的化学机械抛光液还含有下述表面 活性剂中的一种或多种阳离子表面活性剂、季氨盐型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
11.如权利要求10所述的抛光液，其特征在于所述的阳离子表面活性剂为分子量为 2000 50000的聚乙烯亚胺；所述的季氨盐型表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵；所述 的非离子型表面活性剂为聚乙二醇。
12.如权利要求10所述的抛光液，其特征在于所述的表面活性剂的含量为质量比10 IOOOppmo
13.如权利要求12所述的抛光液，其特征在于所述的表面活性剂的含量为质量比 50 500ppmo
14.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述PH调节剂为氢氧化钾或硝酸。
全文摘要
本发明公开了一种化学机械抛光液，含有磨料、双氧水、pH调节剂、水和下述络合剂中的一种或多种三氮唑、碳原子上含有给电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，所述磨料的颗粒粒径为10～30nm。本发明的化学机械抛光液对Cu的去除速率对其所含的双氧水的浓度变化的敏感度较高。采用本发明的抛光液抛光后，铜表面比较光滑，表面形貌较好。
文档编号C09G1/02GK102115637SQ20091024766
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者俞昌, 王淑敏, 肖正龙 申请人:安集微电子(上海)有限公司