本发明涉及铜阻挡层化学机械抛光，具体的包含一种铜阻挡层化学机械抛光组合物及抛光方法。
背景技术：
1、在集成电路制造过程中，化学机械抛光是一种关键的平坦化技术，广泛应用于金属互联结构的制备，随着集成电路特征尺寸的不断缩小，对cmp工艺的要求也越来越高，特备是铜互联结构中，阻挡层抛光是一个非常关键的步骤，直接影响器件的性能和可靠性。
2、目前，常用的阻挡层材料包括钽、氮化钽、钽合金和含钽化合物等。这些材料具有良好的阻挡性能，可以防止铜原子扩散到介电层中。然而，在阻挡层cmp过程中仍然存在一些技术挑战。例如，cn118222186a公开了一种适用于集成电路制造中铜互连结构阻挡层化学机械抛光的抛光组合物，该组合物包含氧化剂、研磨颗粒、络合剂、ph调节剂、腐蚀抑制剂等1。cn118256153a则提供了一种化学机械抛光液，通过加入合适的研磨颗粒稳定剂来抑制teos的去除速率，并提高co/teos的选择比。
3、尽管现有技术在一定程度上改善了阻挡层cmp的性能，但仍然存在一些问题，如化学机械抛光组合物难以同时实现高阻挡层去除速率和保护电介质材料的效果，同时在晶圆图案中金属线较少区域的边缘或高台阶区域易出现阻挡层材料的残留，造成表面微凸起，影响下一层工艺接触，并可能在后续的蚀刻或金属沉积中发生短路，严重影响芯片的性能。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中存在的问题，第一方面提供一种铜阻挡层化学机械抛光组合物，包括0.01wt％～10wt％研磨颗粒，腐蚀抑制剂，络合剂以及水，所述络合剂包含(a)0.01wt％～15wt％在25℃下酸度系数pka1介于1.5～4.5之间的双官能脂肪族有机酸，和/或(b)0wt％～0.5wt％的羟基羧酸，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物的ph介于5～13之间；
2、进一步的，所述双官能脂肪族有机酸在25℃下酸度系数pka1介于2～4.2之间；
3、优选的，所述双官能脂肪族有机酸在25℃下酸度系数pka1介于3.2～4之间；
4、作为可选方案，所述双官能脂肪族有机酸在25℃下酸度系数pka2大于5；
5、进一步的，所述双官能脂肪族有机酸包含以下化合物中的一种或多种组合：马来酸、富马酸、丙二酸、丁二酸；
6、进一步的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物中包含0.01wt％～5wt％的(a)双官能脂肪族有机酸；
7、优选的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物中包含0.01wt％～0.5wt％的(a)双官能脂肪族有机酸；
8、进一步的，所述羟基羧酸包含以下化合物中的一种或多种组合：水杨酸，3-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、乙醇酸、苹果酸、酒石酸；
9、进一步的，所述羟基羧酸的含量介于0.001wt％～0.3wt％之间；
10、优选的，所述羟基羧酸的含量介于0.001wt％～0.1wt％之间；
11、进一步的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物的ph介于8～12之间；
12、进一步的，所述双官能脂肪族有机酸与羟基羧酸的比例介于5～15之间；
13、进一步的，所述研磨颗粒包含二氧化硅，氧化铝，氧化铈，氧化锆中的一种或多种组合。
14、进一步的，所述研磨颗粒包含二氧化硅，所述二氧化硅的粒径介于10nm～100nm之间，优选的，所述二氧化硅的粒径介于10nm～70nm之间；
15、进一步的，所述研磨颗粒的含量介于0.1wt％～5wt％之间；
16、优选的，所述研磨颗粒的含量介于1wt％～3wt％之间；
17、进一步的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物包含氧化剂，所述氧化剂包含过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧乙酸和过氧化氢脲中的一种或多种组合；优选的，所述氧化剂包含过氧化氢或过氧化氢脲中的一种或两种组合；
18、进一步的，所述氧化剂的含量介于0.1wt％～2wt％；
19、进一步的，所述腐蚀抑制剂包含氮唑类化合物，所述氮唑类化合物包含以下化合物中的一种或多种组合：1,2,4-三氮唑，苯并三氮唑，5-甲基苯并三氮唑，5-氨基四氮唑，5-甲基四氮唑，四氮唑；优选的，所述氮唑类化合物包含苯并三氮唑与1,2,4-三氮唑的组合。
20、进一步的，所述腐蚀抑制剂的含量介于0.01wt％～1wt％之间；
21、进一步的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物包含水溶性添加剂，所述水溶性添加剂包含聚乙二醇及其衍生物、乙氧基化炔二醇及其衍生物以及聚氧乙烯基醚及其衍生物中的一种或多种组合；
22、进一步的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物对于形成由铜或铜合金构成的金属布线的阻挡层的阻挡金属进行抛光；
23、进一步的，所述阻挡金属包括钽、氮化钽、钽合金和含钽化合物中的一种。
24、本发明第二方面能提供一种化学机械抛光方法，使含有钽、氮化钽、钽合金和含钽化合物中的一种基板与抛光垫以及上述的铜阻挡层化学机械抛光组合物接触，相对于该基板移动该抛光垫，其间使用上述铜阻挡层化学机械抛光组合物，磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。
25、有益效果
26、本发明所涉及的铜阻挡层化学抛光组合物中的络合剂选择pka1值介于1.5～4.5之间的双官能脂肪族有机酸，可有效提高铜的抛光速率，通过含量控制可使铜在抛光过程中获得与阻挡层材料相当或略低于阻挡层材料去除速率的效果，减少dishing的发生，还可以实现在晶圆图案中金属线较少的区域的边缘或高台阶区域实现阻挡层材料的完全抛光，提高抛光的均匀性。
27、本发明进一步通过pka1值介于1.5～4.5之间的双官能脂肪族有机酸与羟基羧酸的配合，可在与氧化剂结合使用时起到较好的协同作用，提升阻挡层去除速率，可有效提高阻挡层金属/低介电层材料的选择性，以及保护低介电层材料的效果。
28、本发明进一步通过控制双官能脂肪族有机酸与羟基羧酸的含量比例在一定范围内，还可在较低的研磨颗粒存在的情况下实现上述效果，且能够获得更低的缺陷数(defect)。
1.一种铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，包括0.01wt％～10wt％研磨颗粒，腐蚀抑制剂，络合剂以及水，所述络合剂包含0.01wt％～15wt％在25℃下酸度系数pka1介于1.5～4.5之间的(a)双官能脂肪族有机酸，和/或0wt％～0.5wt％的(b)羟基羧酸，所述化学机械抛光组合物的ph介于5～13之间。
2.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述(a)双官能脂肪族有机酸在25℃下酸度系数pka1介于2～4.2之间；优选的，所述(a)双官能脂肪族有机酸在25℃下酸度系数pka1介于3.2～4之间。
3.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述(a)双官能脂肪族有机酸在25℃下酸度系数pka2大于5。
4.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述(a)双官能脂肪族有机酸包含以下化合物中的一种或多种组合：马来酸、富马酸、丙二酸、丁二酸。
5.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物中包含0.01wt％～5wt％的(a)双官能脂肪族有机酸；优选的，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物中包含0.01wt％～0.5wt％的(a)双官能脂肪族有机酸。
6.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述(b)羟基羧酸包含以下化合物中的一种或多种组合：水杨酸，3-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、乙醇酸、苹果酸、酒石酸。
7.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述(b)羟基羧酸的含量介于0.001wt％～0.5wt％之间；优选的，所述羟基羧酸的含量介于0.001wt％～0.3wt％之间；特别优选的，所述羟基羧酸的含量介于0.001wt％～0.1wt％之间。
8.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述(a)双官能脂肪族有机酸与(b)羟基羧酸的比例介于5～15之间。
9.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述铜阻挡层化学机械抛光组合物的ph介于8～12之间。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述研磨颗粒包含二氧化硅，氧化铝，氧化铈，氧化锆中的一种或多种组合。
11.根据权利要求10所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述研磨颗粒包含二氧化硅，所述二氧化硅的粒径介于10nm～100nm之间，优选的，所述二氧化硅的粒径介于10nm～70nm之间。
12.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，所述研磨颗粒的含量介于0.1wt％～5wt％；优选的，所述研磨颗粒的含量介于1wt％～3wt％之间。
13.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，包含氧化剂，所述氧化剂包含过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧乙酸和过氧化氢脲中的一种或多种组合；优选的，所述氧化剂包含过氧化氢或过氧化氢脲中的一种或两种组合。
14.根据权利要求13所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述氧化剂的含量介于0.1wt％～2wt％。
15.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述腐蚀抑制剂包含氮唑类化合物，所述氮唑类化合物包含以下化合物中的一种或多种组合：1,2,4-三氮唑，苯并三氮唑，5-甲基苯并三氮唑，5-氨基四氮唑，5-甲基四氮唑，四氮唑；优选的，所述氮唑类化合物包含苯并三氮唑与1,2,4-三氮唑的组合。
16.根据权利要求15所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述腐蚀抑制剂的含量介于0.01wt％～1wt％之间。
17.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，包含水溶性添加剂，所述水溶性添加剂包含聚乙二醇及其衍生物、乙氧基化炔二醇及其衍生物以及聚氧乙烯基醚及其衍生物中的一种或多种组合。
18.根据权利要求1所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述化学机械抛光组合物对于形成由铜或铜合金构成的金属布线的阻挡层的阻挡金属进行抛光。
19.根据权利要求18所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物，其特征在于，所述阻挡金属包括钽、氮化钽、钽合金和含钽化合物中的一种。
20.一种化学机械抛光方法，其特征在于，使含有钽、氮化钽、钽合金和含钽化合物中的一种基板与抛光垫以及如权利要求1～19中任意一项所述的铜阻挡层化学机械抛光组合物接触，相对于该基板移动该抛光垫，其间使用上述铜阻挡层化学机械抛光组合物，磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。