專利名稱：：一種用于銅制程的化學(xué)機械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種化學(xué)機械拋光液，具體的涉及一種用于銅制程的化學(xué)機械拋光液。
背景技術(shù)：
：隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，甚大規(guī)模集成電路芯片集成度已達(dá)幾十億個元器件，特征尺寸已經(jīng)進入納米級，這就要求微電子工藝中的幾百道工序，尤其是多層布線、襯底、介質(zhì)必須要經(jīng)過化學(xué)機械平坦化。甚大規(guī)模集成布線的材料正由傳統(tǒng)的Al向Cu轉(zhuǎn)化。與AI相比，Cu布線具有電阻率低，抗電遷移能率高，RC延遲時間短，可使布層數(shù)減少一半，成本降低30%，加工時間縮短40%的優(yōu)點。Cu布線的優(yōu)勢已經(jīng)引起全世界廣泛的關(guān)注。但是目前還沒有對銅材進行有效地等離子蝕刻或濕法蝕刻，以使銅互連在集成電路中充分形成的技術(shù)，因此銅的化學(xué)機械拋光方法被認(rèn)為是最有效的替代方法。對于化學(xué)機械拋光原理，Kaufman在1991年提出了鎢的化學(xué)機械拋光原理，其中氧化-機械去除機理一直被沿用到其他金屬的化學(xué)機械拋光中。銅的化學(xué)機械拋光的最終性能效果與銅的保護膜形成有極大的關(guān)系。目前，出現(xiàn)了一系列適合于拋光Cu的化學(xué)機械拋光漿料，如專利號為US6,616,717公開了一種用于金屬CMP的組合物和方法；專利號為US5，527，423公開了一種用于金屬層的化學(xué)機械拋光漿料；專利號為US6,821，897公開了一種使用聚合體絡(luò)合劑的銅CMP的方法；專利號為CN02114147.9公開了一種銅化學(xué)一機械拋光工藝用拋光液；專利號為CN01818940.7公開了銅的化學(xué)機械拋光所用的漿料；專利號為CN98120987.4公開了一種用于銅的CMP漿液制造以及用于集成電路的制造方法；其中較多地應(yīng)用苯并三氮唑作為防腐蝕抑制劑。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可在保證拋光速率要求的同時，使缺陷(局部和整體腐蝕、劃傷、粘污和其它殘留)明顯減少的用于銅制程的化學(xué)機械拋光液。本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液含有研磨顆粒、有機酸類化合物、氧化劑和載體，還同時含有含氮唑類化合物，所述的含氮唑類化合物至少包括苯并三氮唑和1，2，4三氮唑。其中，所述的含氮唑類化合物中單個組分含量較佳的為質(zhì)量百分比0.00011%;所述的含氮唑類化合物的總量較佳的為質(zhì)量百分比0.11%。本發(fā)明的拋光液中同時含有的苯并三氮唑和1,2,4三氮唑可在銅的防腐蝕保護膜的形成中產(chǎn)生協(xié)同作用。其中，苯并三氮唑的用量較佳的為lppm2000ppm，更佳的為10ppm2000ppm，最佳的為10ppm200ppm;1，2，4三氮唑的用量較佳的為10ppm9800ppm，更佳的為100ppm4900ppm，最佳的為1000ppm4卯0ppm。以上含量均為質(zhì)量比。本發(fā)明中，所述的研磨顆粒可選自本領(lǐng)域常用研磨顆粒，優(yōu)選二氧化硅、氧化鋁和聚合物顆粒(如聚苯乙烯或聚乙烯)中的一種或多種，更優(yōu)選二氧化硅。所述的研磨顆粒的粒徑較佳的為20200nm，更佳的為30100nm。所述的研磨顆粒的含量較佳的為質(zhì)量百分比0.110%。本發(fā)明中，所述的有機酸類化合物較佳的為氨基酸、有機羧酸、有機磺酸、有機膦酸中的一種或多種，具體優(yōu)選甘氨酸、草酸、甲基磺酸和羥基亞乙基二膦酸中的一種或多種。所述的有機酸類化合物的含量較佳的為質(zhì)量百分比0.055%。本發(fā)明中，所述的氧化劑可為現(xiàn)有技術(shù)中的各種氧化劑，較佳的為過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鉀、過氧乙酸和過氧化氫脲中的一種或多種，更佳的為過氧化氫。所述的氧化劑的含量較佳的為質(zhì)量百分比0.0510%。本發(fā)明中，所述的載體較佳的為水。所述的載體的含量為余量。本發(fā)明的用于銅制程的化學(xué)機械拋光液的pH值較佳的為2.011.0，更佳的2.0-5.0或9.0~11.0。pH調(diào)節(jié)劑可為各種酸和/或堿，以將pH調(diào)節(jié)至所需值即可，較佳的為硫酸、硝酸、磷酸、氨水、氫氧化鉀、乙醇胺和/或三乙醇胺等等。本發(fā)明的化學(xué)機械拋光液還可以含有本領(lǐng)域其他常規(guī)添加劑，如表面活性劑、穩(wěn)定劑和殺菌劑，以進一步提高表面的拋光性能。將上述成分簡單均勻混合，采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)至合適pH值，混合均勻靜置即可制得本發(fā)明的拋光液。本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明的拋光液具有合適的銅/鉭的去除速率選擇比，滿足銅制程的拋光要求。本發(fā)明的拋光液中同時含有的苯并三氮唑和1,2,4三氮唑可在銅的防腐蝕保護膜的形成中產(chǎn)生協(xié)同作用，更好地保護銅表面，可在保證拋光速率的同時，使缺陷(局部和整體腐蝕、劃傷、粘污和其它殘留)明顯減少，提高產(chǎn)品良率。圖1為效果實施例中對比1~3拋光液以及本發(fā)明的拋光液14在銅表面保護作用的電化學(xué)圖。具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例17表1給出了本發(fā)明的拋光液17，將表中配方，將各成分混合均勻，去離子水為余量，最后用pH調(diào)節(jié)劑(20XKOH或稀HNO3，根據(jù)pH值的需要進行選擇)調(diào)節(jié)到所需pH值，繼續(xù)攪拌至均勻流體，靜止30分鐘即可得到各化學(xué)機械拋光液。表1本發(fā)明的拋光液1~7配方<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>效果實施例表2給出了對比拋光液13和本發(fā)明的拋光液1~4，將表中配方，將各成分混合均勻，去離子水為余量，最后用pH調(diào)節(jié)劑(20XKOH或稀HNO3，根據(jù)pH值的需要進行選擇)調(diào)節(jié)到所需pH值，繼續(xù)攪拌至均勻流體，靜止30分鐘即可得到各化學(xué)機械拋光液。表2本發(fā)明的拋光液17配方<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>將對比拋光液13和本發(fā)明的拋光液1~4分別進行電化學(xué)試驗，測定其在銅腐蝕保護中的作用。采用三電極系統(tǒng)，銅電極為工作電極，鉑絲電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極。采用CHI660B電化學(xué)工作站，記錄工作電極表面電勢與測試拋光液接觸后，表面電勢隨時間的變化曲線。結(jié)果如圖l所示。曲線斜率為正時，表示保護層逐漸形成，其數(shù)值的大小表示形成保護層的速率；曲線斜率為負(fù)時，表示保護層逐漸去除，其數(shù)值的大小代表表面的腐蝕的速度，也即保護層的去除速率。由圖1可見，由于僅用苯并三氮唑或者1，2，4三氮唑的對比拋光液13在銅表面形成的保護膜都不夠充分，隨拋光液和銅表面接觸時間延長，曲線余斗率為負(fù)。而本發(fā)明的同時含有苯并三氮唑和1，2，4三氮唑的拋光液14在牽同表面形成的保護膜可充分保護銅表面，隨拋光液和銅表面接觸時間延長，曲線斜率為正(由于在實際的拋光過程中，拋光液和晶片表面接觸的時間一般不會超過180秒，所以斜率以前180秒的為準(zhǔn))。由此證明，苯并三氮唑和l，2，4三氮唑在銅表面的保護膜形成中存在協(xié)同作用，可在拋光過程中更好地保護銅表面。從實施效果的結(jié)果來看，本發(fā)明的拋光液可以實現(xiàn)在拋光過程中更好地保護銅表面，不產(chǎn)生明顯的缺陷(劃傷，腐蝕，表面顆粒等等)。本發(fā)明的拋光液有望在銅互連工藝中實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。權(quán)利要求1.一種用于銅制程的化學(xué)機械拋光液，其含有研磨顆粒、有機酸類化合物、氧化劑和載體，其特征在于其還含有含氮唑類化合物，所述的含氮唑類化合物至少包括苯并三氮唑和1，2，4-三氮唑。2.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的含氮唑類化合物中單個組分的含量為質(zhì)量百分比0.00010.9999%。3.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的含氮唑類化合物的總量為質(zhì)量百分比0.11%。4.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的苯并三氮唑的含量為lppm2000ppm;所述的1，2,4-三氮唑的含量為10ppm9999ppm;上述含量為質(zhì)量比。5.如權(quán)利要求4所述的拋光液，其特征在于所述的苯并三氮唑的含量為10ppm2000ppm;所述的1,2,4-三氮唑的含量為100ppm4900ppm;上述含量為質(zhì)量比。6.如權(quán)利要求5所述的拋光液，其特征在于所述的苯并三氮唑的含量為10ppm200ppm;所述的1，2，4-三氮唑的含量為1000ppm4900ppm;上述含量為質(zhì)量比。7.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒為二氧化硅、氧化鋁和聚合物顆粒中的一種或多種。8.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的粒徑為20~200腿。9.如權(quán)利要求8所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的粒徑為3(M00畫。10.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的含量為質(zhì)量百分比0.1~10%。11.如權(quán)利要求l所述的拋光液，其特征在于所述的有機酸類化合物為有機羧酸、氨基酸、有機磺酸和有機膦酸中的一種或多種。12.如權(quán)利要求11所述的拋光液，其特征在于所述的有機酸類化合物為甘氨酸、草酸、甲基磺酸和羥基亞乙基二膦酸中的一種或多種。13.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的有機酸類化合物的含量為質(zhì)量百分比0.055%。14.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑為過氧化氫、過氧化氫脲、過氧乙酸、過硫酸鉀和過硫酸銨中的一種或多種。15.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑的含量為質(zhì)量百分比0.0510%。16.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的載體為水。17.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的拋光液的pH值為2.05.0或9.0~11.0。18.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的拋光液還含有表面活性劑、穩(wěn)定劑和殺菌劑中的一種或多種。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于銅制程的化學(xué)機械拋光液，其含有研磨顆粒、有機酸類化合物、氧化劑和載體，其還含有含氮唑類化合物，所述的含氮唑類化合物至少包括苯并三氮唑和1，2，4-三氮唑。本發(fā)明的拋光液具有合適的銅/鉭的去除速率選擇比，滿足銅制程的拋光要求；并且可在保證拋光速率的同時，使缺陷(局部和整體腐蝕、劃傷、粘污和其它殘留)明顯減少，提高產(chǎn)品良率。文檔編號C09G1/00GK101457123SQ20071017236公開日2009年6月17日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日發(fā)明者春徐申請人:安集微電子(上海)有限公司