[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺中的一种化学机械抛光液。

背景技术

随着微电子技术的发展，超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、介质必须要经过全局平坦化。化学机械平坦化被认为是最好的全局平坦化方法。而先进制程中不断引进低介电材料对化学机械平坦化提出更高要求，低介电材料由于本身特性对摩擦力较为敏感。常用的化学机械平坦化在高下压力下对低介电材料很容易造成各种各样的损伤；同时，金属(铜，铝，钽等)表面因高摩擦引起的晶界腐蚀以及表面粗糙度是造成腐蚀的另一重要原因，因而特别需要提供一种能够有效控制表面摩擦的化学机械抛光方法以满足先进制程的需要。

化学机械抛光是一门与摩擦联系十分紧密的交叉学科，目前，关于化学机械抛光中的摩擦得研究较多地集中在抛光垫的研究上和抛光过程温度的变化上。Norm Gitis等用Padprobe来实时检测抛光垫在抛光过程的损耗(Gitis N，Vinogradov M，Meyman A，Xiao J，“Padprobe^TM for quantitative control of padsurface conditions and wear”，CMP User group Conference，2002；Kalenian B，Pautsch B，Sennett B，Gitis N，Vinogradov M，“CMP insitu pad condition monitorwith Padprobe ^TM”，CMP-MIC Conference，2003；)。以及进行抛光垫恢复过程出现的抛光垫损耗；Lu等研究了抛光过程抛光垫温度的变化与摩擦的关系(Lu J，Rogers C，Manno V，Philipossian A，Anjur S，Moinpur M.“Measurment of slurryfilm thickness and wafer drag during CMP”，J.Electrochem Soc.2004，151)。但是目前通过化学添加剂来有效控制表面摩擦系数的报道还不常见。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低表面磨擦系数，减少晶圆表面的缺陷(划伤、腐蚀等)的化学机械抛光液。

本发明的化学机械抛光液含有研磨颗粒、氧化剂和水，还含有下列表面摩擦调节剂中的一种或多种：水溶性多聚脂肪链类聚合物、水溶性醇类、水溶性醚类和水溶性纤维素类。

其中，所述的水溶性多聚脂肪链类聚合物较佳的为多聚羧酸及其水溶盐、多聚脂肪醇(分子量较佳的为50～5000)、多聚羧酸酯和聚丙烯醛类化合物中的一种或多种，更佳的为聚丙烯酸类化合物及其盐、聚乙烯醇类化合物、聚丙烯醇类化合物和聚丙烯酸酯类化合物中的一种或多种。其中，所述的聚丙烯酸类化合物及其盐，以及聚丙烯酸酯类化合物较佳的为如式I所示的化合物；

式I

其中，R₁、R₂独自地为氢原子或C₁～C₃的烷基，R₃为H、K、Na、NH₄或C₁～C₃的烷基。所述的水溶性多聚脂肪链类聚合物优选聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵盐、聚甲基丙烯酸钾盐、聚马来酸、聚丙烯酸、聚(p-苯乙烯羧酸)、聚丙烯酸钾盐、聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸酰胺、氨基聚丙烯酸酰胺、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚酰胺酸、聚酰胺酸铵盐和聚酰胺酸钾盐中的一种或多种，最优选聚甲基丙烯酸。所述的水溶性多聚羧酸类聚合物的分子量较佳的为1000～300,0000，更佳的为2000～100,0000，最佳的为4000～50,0000。所述的水溶性多聚羧酸类聚合物的含量较佳的为重量比10ppm～5000ppm。

其中，所述的水溶性醇类化合物较佳的为水溶性脂肪醇和/或其水溶盐，更佳的为水溶性脂肪多元醇和/或其水溶盐，最佳的为丙三醇、甘露醇、葡萄糖醇和山梨糖醇中的一种或多种。

其中，所述的水溶性醚类化合物较佳的为水溶性脂肪醚，更佳的为丙二醇甲醚和/或丙二醇乙醚。