[发明专利]一种化学机械抛光浆料的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光浆料的应用，尤其涉及一种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，可使布层数减少一半，成本降低30%，加工时间缩短40%的优点。Cu布线的优势已经引起全世界广泛的关注。

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职技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的替代方法。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，降低除去速率抛光剩余的金属铜（见图1）。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US 5,527,423公开了一种用于金属层的化学机械抛光浆料；专利号为US 6,821,897公开了一种使用聚合体络合剂的铜CMP的方法；专利号为CN 02114147.9公开了一种铜化学－机械抛光工艺用抛光液；专利号为CN 01818940.7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使用后衬底表面存在着缺陷、划伤、粘污和/或其它残留，或者是对铜的快速除去不够，即抛光选择性不够，或者是抛光过程中存在着局部或整体腐蚀等问题。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

本发明的目的是为了上述现有技术中的问题，提供一种铜的化学机械抛光浆料，本发明的铜的化学机械抛光浆料可以快速地除去大量的金属铜。

本发明的上述目的是通过下列技术方案来实现的：本发明的铜的化学机械抛光浆料包括研磨颗粒、有机膦酸、聚丙烯酸类和/或其盐类和/或聚丙烯酸类共聚物、氧化剂和载体。本发明的含有有机膦酸、聚丙烯酸类和/或其盐类和/或聚丙烯酸类共聚物的化学机械抛光浆料在抛光过程中对铜有很高的选择性，而且其表面具有很好的粗糙度和较低的残留物，同时在较低的研磨颗粒含量下，也可以确保较高的铜的去除速率。

在本发明的一较佳实施例中，该研磨颗粒的浓度为0.5～5wt%，优选1～2wt%，该有机膦酸的浓度为0.01～1wt%，该聚丙烯酸类和/或其盐类和/或聚丙烯酸类共聚物的浓度为0.01～0.5wt%，该氧化剂的浓度为0.001～5wt%，该载体为余量，以上wt%均指占整个铜的化学机械抛光浆料的总重量百分比。

在本发明中，所述的有机膦酸可为各种有机膦酸，较佳地为羟基乙叉二膦酸（HEDP）、氨基三甲叉膦酸（ATMP）和/或2-羟基膦酰基乙酸（HPAA）。

所述的聚丙烯酸类可为各种聚丙烯酸类，较佳地为聚丙烯酸和/或聚马来酸，所述的盐为钾盐、铵盐、钠盐、钙盐和/或其它的碱金属或碱土金属盐，优选钾盐、铵盐和/或钠盐，所述的聚丙烯酸类共聚物较佳地为聚丙烯酸-聚丙烯酸酯共聚物和/或聚丙烯酸-聚马来酸共聚物。

所述的聚丙烯酸类的分子量较佳地为1,000～20,000，更佳地为2,000～5,000；所述的聚丙烯酸类共聚物的分子量较佳地为1,000～20,000，更佳地为2,000～5,000。

本发明的研磨颗粒可为各种研磨颗粒，较佳地为氧化硅、氧化铝、氧化铈和/或聚合物颗粒；该研磨颗粒的尺寸较佳地为20～200nm，更佳地为50～100nm。

所述的氧化剂可为各种氧化剂，较佳地为过氧化氢、过氧化氢脲、过氧乙酸、过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵和/或硝酸铵，优选过氧化氢。

在本发明的一较佳实施例中，该化学机械抛光浆料的pH值可为2.0～4.0，所用的pH调节剂可为氢氧化钾、硝酸、乙醇胺和/或三乙醇胺等等。

在本发明中，所述的载体较佳地为水。

本发明的化学机械抛光浆料还可以包括其他添加剂，如表面活性剂、络合剂和/或抑制剂等等，这些添加剂均可参照现有技术。