[发明专利]一种具有颜料亲和基团的星型结构的聚合物表面活性剂在降低铜的静态腐蚀速率中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有颜料亲和基团的星型结构的聚合物表面活性剂在降低铜的静态腐蚀速率中的应用。

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。铜的化学机械抛光方法的工作原理一般是先用快且高效的去除速率除去衬底表面上大量的铜，当快要接近阻挡层时即软着陆，降低去除速率抛光剩余的金属铜并停在阻挡层。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US6,616,717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CN98120987.4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

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低铜的静态腐蚀速率，改善抛光后铜线的碟形(dishing)凹陷的化学机械抛光浆料以及其在抛光铜中的应用。

本发明揭示一种具有颜料亲和基团的星型结构的聚合物表面活性剂在降低铜的静态腐蚀速率中的应用，其中，该聚合物被添加入化学机械抛光浆料中，且该化学机械抛光浆料还包含：研磨颗粒、络合剂、腐蚀抑制剂和氧化剂。

所述的具有颜料亲和基团的星型结构的聚合物表面活性剂中的颜料亲和基团为羟基、氨基和羧基中的一种或多种。

形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的聚合单体包括下列中的一种或多种：丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和环氧乙烷。

所述的丙烯酸类单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。

形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的单体还包括其他乙烯基类单体。

所述的其他乙烯基类单体为乙烯、丙烯、苯乙烯或对甲基苯乙烯。

所述的含颜料亲和基团的星型聚合物为聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，对甲基苯乙烯与环氧乙烷的二元星型共聚物，苯乙烯与环氧乙烷的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯与环氧乙烷的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一种或多种。

所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的数均分子量为800-50000。

所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的含量为质量百分比0.0001～5％。

所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一种或多种。所述的研磨颗粒的含量为质量百分比0.1～20％。所述的研磨颗粒的粒径为20～150nm。