本发明提出了一种酸性抛光液，其具有长期的稳定性，用于阻挡层抛光，可以实现硅片的全局平坦化。
背景技术：
化学机械抛光(cmp)，是实现芯片表面平坦化的最有效方法。
阻挡层通常介于二氧化硅和铜线之间，起到阻挡铜离子向介电层扩散的作用。抛光时，首先阻挡层之上的铜被去除。由于此时铜的抛光速度很快，会形成各种缺陷(例如：蝶形缺陷dishing,和侵蚀erosion)。在抛光铜时，通常要求铜cmp先停止在阻挡层上，然后换另外一种专用的阻挡层抛光液，去除阻挡层(例如钽)，同时对蝶形缺陷dishing和侵蚀erosion进行修正，实现全局平坦化。
钽是阻挡层常用的金属。在现有的抛光技术中，有一些方法可以提高阻挡层的抛光速度，例如，美国专利7241725和美国专利7300480采用亚胺、肼、胍提升阻挡层的抛光速度。美国专利7491252b2采用盐酸胍提升阻挡层的抛光速度。美国专利7790618b2用到亚胺衍生物和聚乙二醇硫酸盐表面活性剂，用于阻挡层的抛光。
随着技术的不断发展，low-k材料被引入半导体制程。对于含有low-k材料的阻挡层抛光中，要求氧化硅(teos)的抛光速度要大于或等于low-k材料的抛光速度。只有这样才能保证抛光速度从开始时的“很快”，缓慢降低，在抛光停止前达到一个合理的速度，保证teos/bd/ulk/cu四者之间有一个合适的选择比，从而实现全局平坦化(图1)。这是继铜、钽、二氧化硅材料之后，对阻挡层的抛光液在抛光速度方面提出了更高的要求。
目前，商业化的阻挡层抛光液有酸性和碱性两种，各有优缺点。碱性阻挡层抛光液对铜的抛光速度不容易通过双氧水调节，且双氧水不稳定，但是对二氧化硅和tin的抛光速度较快。酸性阻挡层抛光液对铜的抛光速度容易通过双氧水调节，且双氧水稳定，但是对二氧化硅和tin的抛光速度较慢，对铜的腐蚀问题难以解决。
国内外已有专利记载，通过加入表面活性剂来抑制low-k材料的抛光速度，例如中国专利101665664a中采用季铵盐阳离子表面活性剂抑制低介电材料(例如bd)的抛光速度。所述的阳离子季铵盐含有c8以上的长链。但是大多数季铵盐型阳离子表面活性剂会显著抑制二氧化硅(oxide)的抛光速度，从而阻止抛光；又如，欧洲专利2119353a1使用poly(methylvinylether)用于含low-k材料的抛光，但是聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂，会在low-k材料表面强烈吸附，难以清洗，同时造成测量误差。再如，美国专利2008/0276543a1将甲脒、胍类以及聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的混合物用于阻挡层的抛光，但是聚乙烯吡咯烷酮(pvp)对low-k材料抛光速度的抑制效果差别很大。因此，上述各种阻挡层抛光液不能实现很好的平坦化。
而且，碱性抛光液通常具有这样一个缺点，teos抛光速度会显著大于low-k材料的抛光速度，因为low-k材料的机械强度相对于teos较弱。为了抑制low-k材料的抛光速度较快，通常会选择加入抛光速度抑制剂，选择性地抑制low-k材料的抛光速度。这是一项非常具有挑战性的工作，因为抛光速度抑制剂通常会同时抑制teos和low-k材料的抛光速度，这样会导致二氧化硅抛不动，抛光速度慢。更常见的情况是low-k材料的抛光速度虽然能够被部分抑制，但是难以实现抛光速度小于teos。最终不能实现很好的平坦化。与此同时，low-k材料的抑制剂或影响抛光液稳定性，或不能高倍浓缩。
除上述问题，无论是在酸性抛光还是碱性抛光条件下，经常遇到边缘过度侵蚀(edge-over-erosion,eoe)的问题，其形状又被称作“犬牙”(fang)。通常发生在阻挡层抛光之后。在大块的铜结构边缘，会有二氧化硅等电介质的缺失，形成沟槽。有些时候也会看到由于电偶腐蚀引起的铜的缺失。eoe现象，降低了芯片表面的平坦度，在导电层、介电层一层一层向上叠加时，会继续影响上一层的平坦度，导致抛光后，每一层的表面凹陷处，可能会有铜的残留，导致漏电、短路，因而影响半导体的稳定性。
技术实现要素：
本发明涉及一种酸性抛光液，尤其涉及一种应用于含有low-k材料的阻挡层抛光的酸性抛光液。所述的酸性抛光液具有长期的颗粒稳定性；同时，该酸性抛光液可以实现teos的抛光速度大于或等于low-k材料的抛光速度，保证抛光后，晶圆的蝶形缺陷和局部侵蚀少，从而实现全局平坦化。
本发明中所述的酸性抛光液含有研磨颗粒，硅烷偶联剂，唑类化合物，有机膦酸络合剂，聚乙烯亚胺型表面活性剂，氧化剂和水。
其中，所述的研磨颗粒为二氧化硅，其含量为1-15wt％。
其中，所述的硅烷偶联剂为端基含氨基的硅烷偶联剂，优选为3-氨基丙基三乙氧基硅烷(商品名kh550)或氨丙基甲基二乙氧基硅烷(商品名kh902)，其含量为0.01-0.2wt％。
其中，所述的唑类化合物为苯并三氮唑(bta),三氮唑(taz),甲基苯并三氮唑(tta)，其质量百分比浓度为0.01-0.5％。
其中，所述的有机膦酸络合剂为2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(pbtca)和羟基亚乙基二膦酸(hedp)质量百分比浓度为0.01-0.3％。
其中，所述的聚乙烯亚胺型表面活性剂质量百分比浓度为0.01-0.2％。
其中，所述的氧化剂为双氧水，其质量百分比浓度为0.1-2％。
其中，所述的抛光液的ph值较佳为2-6。
其中，所述的抛光液中还包括水和ph调节剂等本领域常见添加剂。
本发明的技术效果在于：
1)本发明提出的酸性抛光液，利用抛光液在酸性条件下，易于找到合适的研磨颗粒以提高氧化硅(teos)的抛光速度和low-k材料的抛光速度比，大幅降低硅片表面的蝶形缺陷和缺蚀，可以实现全局平坦化。
2)本发明的酸性抛光液通过加入硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺协同作用，可以提高抛光液中研磨颗粒的稳定性。
3)通过提高抛光液的稳定，有利于抛光效果的稳定，从而抛光硅片的合格率提升，产品质量进一步提高。
附图说明
图1为抛光液用于阻挡层抛光的硅片切面图
具体实施方式
本发明的酸性抛光液可按下述方法制备：将除氧化剂以外的其他组分按比例混合均匀，用ph调节剂(如koh或hno3)调节到所需要的ph值，使用前加氧化剂，混合均匀即可。其中，水为余量。
本发明所用试剂及原料均市售可得。
下面通过具体实施例进一步阐述发明的优点，但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。
按照表1和2中各实施例及对比实施例的成分及其比例配制抛光液。表1和表2中的含量和浓度都为质量百分比浓度。其中，抛光晶圆(wafer)为含有low-k材料的bd854图形硅片。抛光条件为：mirra抛光机台，fujibo抛光垫，抛光压力1.5psi,抛光液流量140ml/min,抛光盘/抛光头转速：103/97rpm。
表1实施例(examples)中抛光液的组分和含量
pbtca：2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸；hedp：羟基亚乙基二膦酸；kh550：3-氨基丙基三乙氧基硅烷；
kh902：氨丙基甲基二乙氧基硅烷
表2对比例中抛光液的组分和含量
如表3所示，对比例1、2表明，不含表面活性剂的抛光液，会造成很深的蝶形缺陷和缺蚀，对比例3、4表明，加了表面活性剂以后，蝶形缺陷和缺蚀会有一定程度的改善，但是仍然不能达到工艺要求，同时,表面活性剂破坏了抛光液的稳定性，抛光液迅速沉淀。实施例1-6表明，用本发明的配方，即利用表面活性剂和硅烷偶联剂的协同作用，既显著改善蝶形缺陷和缺蚀，同时又显著提高了抛光液的稳定性。
表3实施例和对比例的抛光情况
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。