[发明专利]具有介孔核壳结构的铜CMP用复合微球及其制备方法、化学机械抛光液及其应用

说明书

本发明涉及一种具有介孔核壳结构的铜CMP用复合微球及其制备方法、化学机械抛光液及其应用。该复合微球以介孔SiOsubgt;2/subgt;为核，CeOsubgt;2/subgt;为壳。制备时，先利用模板剂和硅源，通过模板法制备介孔SiOsubgt;2/subgt;微球，作为核壳结构的内核；再利用铈源和沉淀剂，分散合成具有介孔核壳结构的铜CMP用SiOsubgt;2/subgt;/CeOsubgt;2/subgt;复合微球。化学机械抛光液包括具有介孔核壳结构的铜CMP用SiOsubgt;2/subgt;/CeOsubgt;2/subgt;复合微球、缓蚀剂、氧化剂和络合剂。该抛光液应用于铜化学机械抛光。与现有技术相比，本发明制备的复合微球表面包覆均匀、单分散性好，制备工艺简单，可用于铜片化学机械抛光等领域。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，更具体地属于铜表面精密抛光用抛光磨粒的制备工艺领域，具体涉及一种具有介孔核壳结构的铜CMP用复合微球及其制备方法、化学机械抛光液及其应用。

背景技术

随着集成电路(IC)的迅速发展，具有低电阻率和高抗电子迁移率等电学特性的铜，已逐步取代铝而成为超大规模集成电路(VLSI)的布线层金属。随之而来的是，实现铜的全局平坦化成为了集成电路发展遇到的新挑战。化学机械抛光(CMP)是目前唯一可以同时实现全局平坦化的方法。磨料是CMP的重要参数之一，对抛光质量及抛光效率具有重要影响。

目前已有报道的抛光磨料有SiO₂、Al₂O₃、CeO₂、Fe₃O₄等，而铜基底的磨料报道较少(如CN 105800664 A)。由于单一磨料已无法满足日益提升的超精密表面抛光的需求。因此，以核壳结构为主的具备复合性能的磨料是提高抛光效果的关键。以SiO₂为核，CeO₂为壳的核壳结构具有高生物相容性、高稳定性、高抛光效率等特点，相较于单一磨料有显著的优势。目前该磨料应用主要集中在纳米复合磨粒分散性、吸附性等方面，虽然在CMP领域有所应用(如CN 107129762A,CN 106987229A)，但在铜基底方面鲜有涉足。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种有效降低铜基底抛光的表面粗糙度，能改善表面缺陷，能有助于提升抛光速率的具有介孔核壳结构的铜CMP用复合微球及其制备方法、化学机械抛光液及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有介孔核壳结构的铜CMP用SiO₂/CeO₂复合微球，该复合微球以介孔SiO₂为核，CeO₂为壳。

一种如上所述一种具有介孔核壳结构的铜CMP用SiO₂/CeO₂复合微球的制备方法，该方法先利用模板剂和硅源，通过模板法制备介孔SiO₂微球，作为核壳结构的内核；再利用铈源和沉淀剂，分散合成具有介孔核壳结构的铜CMP用SiO₂/CeO₂复合微球。

进一步地，该方法包括以下步骤：

将模板剂分散于溶剂中，滴加沉淀剂，得到溶液A，将溶液A进行搅拌，加入硅源，得到溶液B；

将溶液B离心后，经洗涤、干燥、煅烧后，得到介孔SiO₂微球；

将介孔SiO₂微球分散于溶剂中，超声和/或搅拌后，得到溶液C；

将铈源和沉淀剂分散于溶剂中，超声和/或搅拌后，得到溶液D，将溶液D加到溶液C中，搅拌反应后，得到溶液E；