[发明专利]一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法

说明书

本发明提供一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法。所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：纳米金刚石0.5‑10％、络合剂5‑10％、缓蚀剂0.03‑0.05％、pH调节剂0.02‑1％、去离子水83‑95％。本发明针对厚度相同的钯铜共面材料，采用上述抛光液能够实现工件表面多余材质的去除与全局纳米级平坦化，避免金属交联因多层叠加效应而丧失工件平坦度，便于后续光刻工艺的进行。

技术领域

本发明属于抛光液技术领域，具体涉及一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法。

背景技术

化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，同时研磨液是工件表面平坦化工艺过程中所使用的一种混合物，其包括研磨材料及化学添加剂。目前，用于电镀钯材料的化学机械抛光研磨液的组成与金属铜类似，即二氧化硅抛光液。二氧化硅抛光液主要由研磨颗粒、金属腐蚀抑制剂、络合剂和氧化剂等组分组成。近年来，基片表面通常会电镀钯材料作为功能材料，同时也会电镀铜材料作为辅助材料。上述基片经过研磨处理后，工件正面形成钯铜共存的平整表面，此时的粗糙度(Roughness)用3D显微镜测得为0.08～0.1μm，并且经过研磨处理后即有镜面效果，此时的面粗糙度为0.041μm。

然而，上述的加工结果无法满足工艺需求。其存在以下几个方面的问题：首先，化学机械抛光的对象为厚度相同的钯铜共面材料，上述化学机械抛光处理对钯和铜的效果差别较大。这是由于钯本身化学性质不活泼，常温下在空气和潮湿环境中能够保持稳定，并且耐弱酸腐蚀，就连去除钯的氧化物也需要在高温条件下进行，故抛光液中对铜具有氧化腐蚀作用的氧化剂无法腐蚀钯，从而造成两者去除速率相差较大的问题，例如当铜有6μm的去除量时，铜与钯则会形成1.45μm的高度差，导致基片的表面凹凸不平。其次，随着去除量的不断增大，钯与铜的高度差也随之增大。此外，钯的高度高于铜且没有铜的支撑作用，在化学机械抛光过程中会因机械作用形成弧度，无法满足产品形貌和使用性能的要求。综上可知，上述因素最终导致工件无法实现全局纳米级平坦化，后续光刻工艺也无法进行。

因此，在本领域中，亟需开发一种针对钯铜共面材料的化学机械抛光液，以此解决上述问题，使其满足使用需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法。本发明针对厚度相同的钯铜共面材料，采用上述抛光液能够实现工件表面多余材质的去除与全局纳米级平坦化，避免金属交联因多层叠加效应而丧失工件平坦度，便于后续光刻工艺的进行。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：

本发明通过改善抛光液的组成，不再添加氧化剂，添加的纳米级金刚石研磨颗粒具有硬度大和摩擦系数低的优势，采用本申请特定组成的化学机械抛光液抛光后的钯和铜的表面粗糙度低，并且能够兼顾钯和铜两种材料，保证两者去除量一致，能够达到全局纳米级平坦化的效果。

此外，本申请通过调控各种组分的含量，使得钯和铜的去除量基本均衡，含量过低则没有去除量，反之则会使晶片表面浮凸产生台阶。

在本发明中，所述纳米金刚石的重量百分比为0.5-10％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％、8％、10％等。

在本发明中，所述络合剂的重量百分比为5-10％，例如可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％等。

在本发明中，所述缓蚀剂的重量百分比为0.03-0.05％，例如可以为0.03％、0.035％、0.04％、0.045％、0.05％等。