一种化学机械抛光浆料的制作方法

专利名称：一种化学机械抛光浆料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于铜的化学机械抛光浆料。
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达几十亿个元器件，特征尺寸已经进入纳米级，这就要求微电子工艺中的几百道工序，尤其是多层布线、衬底、介质必须要经过化学机械平坦化。甚大规模集成布线正由传统的Al向Cu转化。与Al相比， Cu布线具有电阻率低，抗电迁移能率高，RC延迟时间短，Cu布线的优势已使其替代Al成为半导体制作中的互联金属。但是目前还没有对铜材进行有效地等离子蚀刻或湿法蚀刻，以使铜互连在集成电路中充分形成的公知技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的工艺方法。铜的化学机械抛光过程一般分为3个步骤，第1步是先用较高的下压力，以快且高效的去除速率除去衬底表面上大量的铜，第2步是在快要接近阻挡层时降低下压力，降低去除速率抛光剩余的金属铜并停在阻挡层，第3步再用阻挡层抛光液去除阻挡层及部分介电层和金属铜，实现平坦化。其中第1步和第2步中均使用到铜化学机械抛光液。铜抛光一方面要尽快去除阻挡层上多余的铜，另一方面要尽量减小抛光后铜线的蝶形凹陷。在铜抛光前，铜线带有部分凹陷。抛光时，介质材料上的铜在主体压力下(较高)易于被去除，而凹陷处的铜所受的抛光压力比主体压力低，铜去除速率小。随着抛光的进行，铜的高度差会逐渐减小，达到平坦化。但是在抛光过程中，如果铜抛光液的化学作用太强，静态腐蚀速率太高，则铜的钝化膜即使在较低压力下(如铜线凹陷处)也易于被去除，导致平坦化效率降低，抛光后的蝶形凹陷增大。目前，出现了一系列的适合于抛光Cu的化学机械抛光浆料，如专利号为US 6，616，717公开了一种用于金属CMP的组合物和方法；专利号为US5，527，423公开了一种用于金属层的化学机械抛光浆料；专利号为US6，821，897公开了一种使用聚合体络合剂的铜CMP的方法；专利号为CN02114147. 9公开了一种铜化学一机械抛光工艺用抛光液；专利号为CN01818940. 7公开了铜的化学机械抛光所用的浆料；专利号为CN 98120987. 4公开了一种用于铜的CMP浆液制造以及用于集成电路的制造方法。但是上述用于铜的抛光浆料存在抛光速度不够快，使用后衬底表面存在缺陷、划伤、粘污和铜的残留，或者是抛光后铜块的凹陷过大，或者是抛光过程中存在着局部或整体腐蚀以及铜在常温和抛光温度(如 50°C)下的静态腐蚀速率较高等问题。因此有必要开发出新的用于铜的化学机械抛光浆料。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能够降低铜的静态腐蚀速率的用于铜的化学机械抛光浆料。这种抛光浆料至少含有一种磷酸酯类表面活性剂，该浆料还含有研磨颗粒、络合剂、氧化剂。使用本发明的浆料的可以降低铜的静态腐蚀速率
具体的说，本发明的具体方法是向抛光浆液中加入一种磷酸酯类表面活性剂，所述的磷酸酯类表面活性剂具有如下结构
权利要求
1.一种化学机械抛光浆液，其包括一种磷酸酯类表面活性剂、研磨颗粒、络合剂和氧化剂。
2.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的磷酸酯类表面活性剂具有如下结构
3.如权利要求1或2所述的抛光浆液，其特征在于，所述的磷酸酯类表面活性剂的含量为重量百分比0. 0005 2%。
4.如权利要求3所述的抛光浆液，其特征在于，所述的磷酸酯类表面活性剂的含量为重量百分比0.001 1%。
5.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的研磨颗粒为二氧化硅、氧化铝、 掺杂铝或覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和/或高分子研磨颗粒。
6.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的研磨颗粒的重量百分比浓度为 0. 1 20%。
7.如权利要求1或5所述的抛光浆液，其特征在于，所述的研磨颗粒的粒径为20 150nmo
8.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的络合剂为氨羧化合物及其盐、有机羧酸及其盐、有机膦酸及其盐和/或有机胺。
9.如权利要求8所述的抛光浆液，其特征在于，所述的氨羧化合物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、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；所述的有机羧酸为醋酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、乳酸、没食子酸和磺基水杨酸中的一种或多种；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、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；所述的有机胺为乙二胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、多乙烯多胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺；所述的盐为钾盐、钠盐和/或铵盐。
10.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的络合剂的含量为质量百分比 0. 01 10%。
11.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的氧化剂选自过氧化氢、过氧化脲、过氧甲酸、过氧乙酸、过硫酸盐、过碳酸盐、高碘酸、高氯酸、高硼酸、高锰酸钾和硝酸铁中的一种或多种。
12.如权利要求1所述的抛光浆液，其特征在于，所述的氧化剂的含量为质量百分比 0. 05 10%。
全文摘要
一种用于铜的化学机械抛光浆料至少含有一种磷酸酯类表面活性剂，还含有研磨颗粒、络合剂、氧化剂。使用本发明的浆料的可以降低铜的静态腐蚀速率。
文档编号C09G1/02GK102533118SQ201010585380
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者张建, 荆建芬, 蔡鑫元 申请人:安集微电子(上海)有限公司