[发明专利]一种化学机械抛光浆料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铜的化学机械抛光浆料。

背景技术

随着微电子技术的发展，甚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、介质必须要经过化学机械平坦化。甚大规模集成布线正由传统的Al向Cu转化。与Al相比，Cu布线具有电阻率低，抗电迁移能率高，RC延迟时间短，Cu布线的优势已使其替代Al成为半导体制作中的互联金属。但是目前还没有对铜材进行有效地等离子蚀刻或湿法蚀刻，以使铜互连在集成电路中充分形成的公知技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的工艺方法。

铜的化学机械抛光过程一般分为3个步骤，第1步是先用较高的下压力，以快且高效的去除速率除去衬底表面上大量的铜，第2步是在快要接近阻挡层时降低下压力，降低去除速率抛光剩余的金属铜并停在阻挡层，第3步再用阻挡层抛光液去除阻挡层及部分介电层和金属铜，实现平坦化。其中第1步和第2步中均使用到化学机械抛光液。

铜抛光一方面要尽快去除阻挡层上多余的铜，另一方面要尽量减小抛光后铜线的蝶形凹陷。在铜抛光前，铜线带有部分凹陷。抛光时，介质材料上的铜在主体压力下(较高)易于被去除，而凹陷处的铜所受的抛光压力比主体压力低，铜去除速率小。因此，在铜抛光液中，如何控制抛光液在高下压力和低下压力下的抛光速率是非常关键的。随着抛光的进行，铜的高度差会逐渐减小，如果在高、低压下的速率差太小，则容易导致蝶形凹陷增大。

目前，出现了一系列的适合于抛光Cu的化学机械抛光浆料，如：专利号为US 6,616,717公开了一种用于金属CMP的组合物和方法；专利号为US5,527,423公开了一种用于金属层的化学机械抛光浆料；专利号为US6,821,897公开了一种使用聚合体络合剂的铜CMP的方法；专利号为CN02114147.9公开了一种铜化学-机械抛光工艺用抛光液；专利号为CN01818940.7公开了铜的化学机械抛光所用的浆料；专利号为CN 98120987.4公开了一种用于铜的CMP浆液制造以及用于集成电路的制造方法。但是上述用于铜的抛光浆料存在抛光速度不够快，使用后衬底表面存在缺陷、划伤、粘污和铜的残留，或者是抛光后铜块的凹陷过大，或者是抛光过程中存在着局部或整体腐蚀以及铜在常温和抛光温度(如50℃)下的静态腐蚀速率较高等问题。因此有必要开发出新的用于铜的化学机械抛光浆料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种具有较高的铜的去除速率，并可以改善抛光后铜线表面的质量的用于铜的化学机械抛光浆料。这种抛光浆料至少含有两种腐蚀抑制剂，该浆料还含有研磨颗粒、络合剂、氧化剂。使用本发明的浆料的可以保持较高的铜的去除速率，改善抛光后的表面质量

具体的说，本发明的具体方法是向抛光浆料中加入至少两种腐蚀抑制剂。其中一种腐蚀抑制剂为5-苯基四氮唑，所述的5-苯基四氮唑的含量为0.0005～1wt％，较佳为0.001～0.1wt％。另一种为选自1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑、3，5-二氨基-1，2，4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-1，2，4-三氮唑、3-氨基-5-巯基-1，2，4-三氮唑、苯并三氮唑、5-甲基-苯并三氮唑、1-羟基-苯并三氮唑和5-羧基苯并三氮唑等三唑类化合物，所述的三唑类化合物的含量为0.0005～2wt％，较佳为0.001～0.5wt％。

本发明中所述的研磨颗粒包括二氧化硅、氧化铝、掺杂铝或覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和/或高分子研磨颗粒。较佳为二氧化硅。所述的研磨颗粒的重量百分比浓度较佳为0.1～20％；更佳为0.1～10％。所述的研磨颗粒的粒径为20～150nm。