[发明专利]一种用于化学机械研磨的抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺中的抛光液，具体涉及一种用于化学机械研磨的抛光液。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械研磨(CMP)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。

化学机械研磨(CMP)由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械研磨时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。

对金属层CMP的主要机制被认为是：氧化剂先将金属表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化铝为代表的研磨剂将该层氧化膜机械去除，产生新的金属表面继续被氧化，这两种作用协同进行。作为CMP(化学机械研磨)对象之一的金属钨，在高电流密度下，抗电子迁移好，不形成小丘，应力低，而且能够与硅形成很好的欧姆接触，所以可作为接触窗及介层洞的填充金属及扩散阻挡层。针对钨的CMP，常用的氧化剂主要有含铁金属的盐类，碘酸盐、双氧水等。

1991年，F.B.Kaufman等报道了铁氰化钾用于钨的CMP技术(″ChemicalMechanical Polishing for Fabricating Patterned W Metal Features as ChipInterconnects″，Journal of the Electrochemical Society，Vol.138，No.11，November 1991)。美国专利5340370公开了一种用于钨CMP的配方，其中含有0.1M铁氰化钾，5％氧化硅，同时含有醋酸盐作为pH缓冲剂。美国专利5527423，6008119，6284151等公开了Fe(NO₃)₃、氧化铝体系进行钨的CMP方法。其中，铁离子的浓度较高，如美国专利5527423所用Fe(NO₃)₃浓度5％。由于铁离子有生成氧化物的倾向，所以，含大量铁离子的研磨液对CMP机台存在着严重的污染问题。同时，大量铁离子的存在也会对抛光介质造成离子沾污，改变绝缘层的性质，降低器件的可靠度。美国专利5980775，5958288，6068787公开了用铁离子作催化剂、双氧水作氧化剂进行钨CMP方法。在这种催化机制中，铁离子的含量被降至了200ppm左右，但是，由于铁离子催化双氧水分解，所以催化剂要和氧化剂分开存放，在CMP之前进行混合。因此增加了生产中的操作环节，同时，和氧化剂混合好之后的研磨液不稳定，不能长期存放。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题就是针对现有的抛光液存在的上述不足，提供一种用于化学机械研磨的抛光液，其可以有效的用于化学机械抛光半导体材料中的金属钨，其中含有易对CMP机台和器件造成污染的金属离子的浓度较低，对CMP机台的污染较小，同时该抛光液不用各组份分开存放，也能保证性质长期稳定。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于化学机械研磨的抛光液，含有水、研磨颗粒和氧化剂，其中，所述的氧化剂同时含有硝酸盐和金属盐，硝酸盐的阳离子为金属离子或非金属离子，当硝酸盐的阳离子为金属离子时，所述金属盐的阳离子不同于所述硝酸盐的阳离子。

根据本发明，本发明的抛光液含有至少一种硝酸盐和至少另一种金属盐。其中，所述的硝酸盐为硝酸根离子和其他离子组成的化合物，所述的其他离子可以是金属离子，也可以是非金属离子，如铵离子、季铵盐阳离子。所述的硝酸盐较佳的选自主族及副族元素的可溶性的硝酸盐中的一种或多种。更佳的选自硝酸铵、硝酸钾和硝酸季铵盐中的一种或多种。所述的硝酸盐的含量较佳的为重量百分比0.02％～10％，更佳的为1％～5％。