一種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液。本發(fā)明所述拋光液中包含研磨顆粒、絡(luò)合劑、氧化劑，表面活性劑、抑菌劑和水，抑菌劑的含量為重量百分比0.001～1％；研磨顆粒含量為重量百分比3～15％；絡(luò)合劑的含量為重量百分比1～5％；表面活性劑的含量為重量百分比0.01～1％；過氧化氫的含量為重量百分比0.5～3％；用水補(bǔ)足含量至重量百分比100％。本發(fā)明拋光液適用于下壓力不大于5.516kPa時(shí)銅的精拋光，不包含腐蝕抑制劑。
【專利說明】-種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種銅化學(xué)機(jī)械拋光液，特別適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光 液。

【背景技術(shù)】
[0002] 集成電路制造過程中，對銅的化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)壓力通常在20. 685kPa左右，但 Low-k(低介電質(zhì)）材料的引入促使其向10.3425kPa以下發(fā)展。銅的互連線采用鑲嵌工藝 制造，即：先光刻刻蝕溝槽，在溝槽內(nèi)填充銅阻擋層（鉭、氮化鉭、鎢等），再填充銅，形成銅 導(dǎo)線并覆蓋在低k介質(zhì)層（Low-k介質(zhì)層）上。然后通過化學(xué)機(jī)械拋光將Low-k介質(zhì)層上 多余的銅與阻擋層除去，在溝槽里留下銅互連線。銅的化學(xué)機(jī)械拋光過程一般分為3個(gè)步 驟，見圖1，集成電路制造過程中銅膜CMP過程示意圖：首先，快速去除襯底表面上大量的銅 并留下一定厚度的銅，一般需除去約7000埃（"埃"，10的負(fù)10次方米，納米的十分之一） 厚度的銅膜，此步驟稱為銅的粗拋光（Pl);其次，用較低去除速率去除剩余的金屬銅并停 留在阻擋層，一般需除去約500埃厚度的銅膜，此步驟稱為銅的精拋光（P2);最后，用阻擋 層拋光液去除阻擋層及部分介電層和金屬銅，一般需去除約200埃，此步驟成為阻擋層拋 光（P3)，最后可實(shí)現(xiàn)加工晶圓表面局部與全局的平坦化。
[0003] 專利 CN103160207A、CN102477259A、CN1629238A、CN102477259A、CN1644640A、 CN1787895A、CN1955239A、CN 102121127A、CN 102816531A、CN 102950537A 等均提供了一種 用于銅的化學(xué)機(jī)械拋光漿料，在添加腐蝕抑制劑的基礎(chǔ)上，有效降低了拋光后的碟形坑。但 是，苯并三唑（BTA)等腐蝕抑制劑具有一定毒性，對拋光及后續(xù)清洗過程中的人員均有潛 在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，苯并三唑（BTA)等腐蝕抑制劑的加入生成了 BTA-Cu致密膜，導(dǎo)致銅拋光速 率的降低，而過量的苯并三唑還會增加拋光過程的震動(dòng)噪音。雖然減小下壓力可改善噪音 問題，但又會導(dǎo)致去除速率和生產(chǎn)效率的降低。因此，存在能夠提高銅精拋光過程中減小碟 形坑、降低表面粗糙度，且不會對拋光速率產(chǎn)生不利影響的拋光液的需求。特別的，存在能 夠在低下壓力時(shí)提高銅精拋光速率的拋光液的需求，同時(shí)減小碟形坑與降低表面粗糙度的 需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種適用 于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液。此拋光液適用于下壓力不大于5. 516kPa時(shí)銅膜的精 拋光，且不含腐蝕抑制劑，可在保持較高的銅的拋光速率的同時(shí)，明顯改善銅的拋光表面粗 糙度，減小碟形坑。
[0005] 本發(fā)明一種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其目 的：
[0006] 所述拋光液中包含研磨顆粒、絡(luò)合劑、氧化劑，表面活性劑、抑菌劑和水；
[0007] 所述的抑菌劑為對羥基苯甲酸甲酯、羥乙基六氫均三嗪、三氯叔丁醇中的一種或 幾種組合物，抑菌劑的含量為重量百分比0. OOl?1% ;
[0008] 所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁或覆蓋鋁的二氧化硅高分子研磨顆粒中 的一種或多種，研磨顆粒含量為重量百分比3?15% ;
[0009] 所述的絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉鹽、乙二胺四乙酸鉀鹽、氨基三乙 酸、氨基三乙酸鈉鹽、氨基三乙酸鉀鹽中的一種或多種，絡(luò)合劑的含量為重量百分比1? 5% ；
[0010] 所述的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙 烯醚中的一種或多種，表面活性劑的含量為重量百分比0. 01?1% ;
[0011] 所述氧化劑為過氧化氫，過氧化氫的含量為重量百分比〇. 5?3% ;
[0012] 所述的水較佳的為電阻率為18. 2MQ. cm的超純水，用水補(bǔ)足含量至重量百分比 100%。
[0013] 本發(fā)明的拋光液可按下述方法制備：將除氧化劑以外的其他組分按比例混合均 勻，使用前加氧化劑，混合均勻即可使用。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：此拋光液適用于下壓力不大于5. 516kPa時(shí)銅的精拋光， 不包含腐蝕抑制劑。拋光過程中，表面銅與絡(luò)合劑、氧化劑共同發(fā)生反應(yīng)生成氧化亞銅保 護(hù)層，硬度適中的氧化亞銅保護(hù)層更適用于低下壓力時(shí)的銅拋光，可在保持較高的銅的拋 光速率（約5000埃）的同時(shí)，明顯改善銅的拋光表面粗糙度（低至Inm)，減小碟形坑（約 15nm)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1集成電路制造過程中銅膜CMP過程示意圖。
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液，其特征在于，其由研磨顆粒、絡(luò)合劑、 表面活性劑、氧化劑、抑菌劑和水組成； 所述的抑菌劑為對羥基苯甲酸甲酯、羥乙基六氫均三嗪、三氯叔丁醇中的一種或幾種， 抑菌劑的含量為重量百分比〇. 〇〇1?1% ; 所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁或覆蓋鋁的二氧化硅高分子研磨顆粒中的一 種或多種，研磨顆粒含量為重量百分比3?15% ; 所述的絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉鹽、乙二胺四乙酸鉀鹽、氨基三乙酸、 氨基三乙酸鈉鹽、氨基三乙酸鉀鹽中的一種或多種，絡(luò)合劑的含量為重量百分比1?5% ; 所述的表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚 中的一種或多種，表面活性劑的含量為重量百分比〇. 01?1% ; 所述氧化劑為過氧化氫，過氧化氫的含量為重量百分比〇. 5?3% ; 用水補(bǔ)足含量至重量百分比100%。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液，其特征在于，所 述的水為電阻率為18. 2MQ . cm的超純水。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于低下壓力的銅化學(xué)機(jī)械精拋光液，其特征在于，拋 光下壓力在2. 0685kPa與5. 516kPa之間。
【文檔編號】C23F3/04GK104451690SQ201410685583
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】何彥剛, 高寶紅, 張保國, 武鵬, 張金, 劉偉娟, 潘國峰, 劉玉嶺 申請人:河北工業(yè)大學(xué)