專利名稱：：一種用于金屬化學機械拋光的拋光漿料及其用途的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種拋光漿料，具體的涉及一種用于金屬化學機械拋光的拋光漿料及其用途。
背景技術：
：集成電路(IC)制造工藝中平坦化技術已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少的關鍵技術之一。而化學機械拋光(CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術?；瘜W機械拋光系統(tǒng)是集清洗、干燥、在線檢測、終點檢測等技術于一體的化學機械平坦化技術，是集成電路IC向微細化、多層化、平坦化、薄型化發(fā)展的產(chǎn)物，是集成電路提高生產(chǎn)效率、降低成本、晶圓全局平坦化的必備技術。CMP在IC制造領域應用廣泛，拋光對象包括襯底、介質(zhì)及互連材料等。其中金屬CMP是90納米以下芯片制造中器件和互連制造的關鍵工藝之一，是亞90納米時代的研究熱點。金屬銅，鋁，鎢正在越來越多地應用于集成電路器件上的互連，必須通過化學機械拋光實現(xiàn)多層互連，因而開發(fā)出新一代的金屬化學機械拋光液一直讓業(yè)界關注。US5958288公開了一種含氧化劑和多氧化態(tài)催化劑的組合物用于金屬鉤拋光。US5980775和6068787公開了一種同時含有氧化劑和多氧化態(tài)催化劑以及穩(wěn)定劑的組合物能夠?qū)崿F(xiàn)金屬鎢拋光。CN200580019842.0公開了一種含有氧化劑、多氧化態(tài)催化劑、穩(wěn)定劑和腐蝕抑制劑的組合物。以上這些專利均用到鐵的化合物(硝酸鐵)做為催化劑。它們的拋光對象的襯底表面污染物較高，介電質(zhì)侵蝕也較高，產(chǎn)品良率低。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明要解決的技術問題就是針對現(xiàn)有的用于金屬化學機械拋光的拋光液存在的不足，提供一種用于金屬化學機械拋光的拋光漿料，該拋光漿料拋光對象的襯底表面污染物較低，介電質(zhì)侵蝕較低，產(chǎn)品良率較高。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種用于金屬化學機械拋光的拋光漿料，含有研磨顆粒、氧化劑和載體，其中所述的研磨顆粒為金屬膠體研磨顆粒。根據(jù)本發(fā)明，所述金屬膠體研磨顆?？膳c氧化劑發(fā)生復合作用，而普通的研磨顆粒不能。所述的金屬膠體研磨顆?？梢酝ㄟ^市售得到，較佳的可選自氫氧化鐵膠體、氧化銀膠體、氧化銅膠體、氧化錳膠體、氧化釩膠體、氧化鉻膠體、氧化鉬膠體、氧化鈷膠體、氧化鎳膠體、氧化鈦膠體和氧化錫膠體。金屬膠體研磨顆粒的粒徑較佳的為20500nm，更佳的為30200nm。金屬膠體研磨顆粒的濃度較佳的為重量百分比0.110%。本發(fā)明的拋光漿料還可以包含其他本領域常規(guī)的非金屬膠體研磨顆粒，如氧化硅、氧化鋁、氧化鈰或聚合物顆粒等。所述的聚合物較佳的選自聚乙烯和聚四氟乙烯。所述研磨顆粒的粒徑較佳的粒徑為20200nm，含量不超過10%,但不為0%。本發(fā)明中，所述的氧化劑可為現(xiàn)有技術中的各種氧化劑，較佳的為水溶性氧化劑，更佳的選自為選自過氧化氫、過氧化氫脲、過氧乙酸、過氧化苯甲酰、過硫酸鉀、過硫酸銨、過碘酸鉀、高碘酸、高氯酸鉀、溴酸銨、硝酸鈉、氯酸鈉和氯酸鉀中的一種或幾種；更佳的為過氧化氫。氧化劑的濃度較佳的為重量百分比0.110%。本發(fā)明的拋光漿料較佳的還可以含有強化氧化劑氧化作用的酶。較佳的可為過氧化物酶，更佳的可選自辣根過氧化物酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化物歧化酶。酶的濃度較佳的可為重量百分比0.011%。本發(fā)明的一較佳實施例為，所述的拋光漿料組分如下0.110%的金屬膠體研磨顆粒，0.110%的氧化齊1」，0.011%的酶，余為載體；所述百分比均指占化學機械拋光漿料的總重量百分比。本發(fā)明的拋光槳料的pH值較佳的可為2.012.0，更佳的為2.05.0或9.012.0?？梢圆捎胮H調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，pH調(diào)節(jié)劑較佳的可選自各種酸和/或堿，以將pH調(diào)節(jié)至所需值即可。較佳的，所述的酸可選自硫酸、硝酸和磷酸，所述的堿可選自氨水、氫氧化鉀、乙醇胺和三乙醇胺。本發(fā)明的拋光槳料還可以包含任一種或幾種其它的本領域的常規(guī)添加劑，如表面活性劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制劑和殺菌劑等，以進一步提高表面的拋光性能。本發(fā)明所述的"載體"為本領域的常規(guī)載體，較佳的如水或醇等。本發(fā)明的拋光漿料的制備方法，可以為本領域常規(guī)的將各組分混合的方法。較佳的包括下列步驟將各物料金屬膠體研磨顆粒、氧化劑加入反應器中并攪拌均勻，加入載體稀釋，最后用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值，繼續(xù)攪拌至形成均勻流體，然后靜置30分鐘以上即得。本發(fā)明的用于金屬化學機械拋光的拋光漿料適用的拋光對象可為常見的半導體制程使用的金屬，包括鎢、銅、鋁、鉭或氮化鉭；最適合的拋光對象是包括鎢或銅。因此，本發(fā)明還提供所述的拋光漿料在化學機械拋光半導體制程中使用的包括鎢、銅、鋁、鉭或氮化鉭的金屬中的用途。本發(fā)明除特別說明之外，所用各原料或試劑均市售可得。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的用于金屬化學機械拋光的拋光漿料1)通過金屬膠體研磨顆粒的作用增加金屬的絕對去除速率，使缺陷、劃傷、粘污和其它殘留明顯下降，從而降低襯底表面污染物；2)平坦化過程中具有較小的的對介電質(zhì)的相對去除速率選擇比，可以防止金屬平坦化過程中產(chǎn)生的介電質(zhì)侵蝕，提高產(chǎn)品良率。具體實施例方式下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。對比實施例13和實施例1~17將各物料按下列順序金屬膠體研磨顆粒、酶、氧化劑、其他添加劑依次加入反應器中并攪拌均勻，加入去離子水稀釋至所需體積，最后用pH調(diào)節(jié)劑(20XKOH或稀HNO3，根據(jù)pH值的需要進行選擇)調(diào)節(jié)到所需pH值繼續(xù)攪拌至均勻流體，靜置30分鐘即得到拋光漿料。"其他添加劑"是表面活性劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制劑、或殺菌劑。其中，十二烷基二甲基芐基氯化銨作為表面活性劑，異丙醇作為穩(wěn)定劑，丁二酸作為腐蝕抑制劑，異噻唑啉酮作為殺菌劑。具體見表l。表l本發(fā)明的拋光漿料實施例1~11實施例研磨顆粒氧化劑酶其他添加劑1其他添加劑2PH種類含量wt%粒經(jīng)nm種類含量wt%種類含量wt%種類含量wt%種類含量wt%對比1Si。2170過氧化氫----異噻唑啉酮0,0015對比2A1203100過氧乙酸17對比Ce020,230過硫酸銨0.5101氧化銀膠體和Si0210和0.520和100過氧化氫辣根過氧化物酶0.1--異噻唑啉酮o扁22氫氧化鐵膠體0.1500過氧化氫脲10辣根過氧化物酶1異丙醇2異噻唑啉酮o扁33氧化銅膠體和Ce025和1100和70過氧乙酸0.1過氧化物酶0.3--異噻唑啉酮o扁34氧化錳膠體和八12032和3200和20過氧化苯甲酰1--十二烷基二甲基芐基氯化銨0.001異噻唑啉酮o週45氧化釩膠體和聚乙烯2和5200和200過硫酸鉀3谷胱甘肽過氧化物酶0.5--異噻唑啉酮0.00156氧化鉻膠體230過硫酸銨3過氧化物歧化酶0.8--異噻唑啉酮0.0016氧化鉬膠體250過碘酸鉀3----異噻唑啉酮o細88氧化鈷膠體2200過氧化氫3----異噻唑啉酮o篇99氧化鎳膠體2200過氧化氫3----異噻唑啉酮0.0011010氧化鈦膠體禾卩Si022和10200過氧化氫3----異噻唑啉酮0.0011211氧化錫膠體300過氧化氫71012氫氧化鐵膠體0.1500過氧化氫102異噻唑啉酮o雇313氫氧化鐵膠體0.1500高碘酸鉀2異噻唑啉酮o細2.514氫氧化鐵膠體0.1500高氯酸2異噻唑啉酮o週2.515氫氧化鐵膠體0.1500溴酸銨2異噻唑啉酮0,0012.516氫氧化鐵膠體0,1500硝酸鈉異噻唑啉酮0,0012.57<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>下面通過試驗例來進一步說明本發(fā)明的有益效果。效果實施例1分別用上述對比實施例13和實施例16的拋光漿料對不同材料進行拋光，拋光條件相同。對于有圖案的硅片為濺射Ta阻擋層和化學氣相沉積鎢(W)的硅襯底，拋光鎢和在介電層(TEOS)停止。拋光材料鎢，介電層。拋光機臺LogitechPM5。拋光參數(shù)如下Logitech.拋光墊，向下壓力3-5psi，轉盤轉速/拋光頭轉速-60/80rpm，拋光時間120s，化學機械拋光漿料流速100mL/min。拋光結果見表2。表2.對比拋光漿料在不同晶片上的拋光速率及拋光效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1、一種用于金屬化學機械拋光的拋光漿料，含有研磨顆粒、氧化劑和載體，其特征在于，其中所述的研磨顆粒為金屬膠體研磨顆粒。2、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的金屬膠體選自氫氧化鐵膠體、氧化銀膠體、氧化銅膠體、氧化錳膠體、氧化釩膠體、氧化鉻膠體、氧化鉬膠體、氧化鈷膠體、氧化鎳膠體、氧化鈦膠體和氧化錫膠體。3、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的金屬膠體研磨顆粒的粒徑為20500nm。4、根據(jù)權利要求3所述的拋光漿料，其特征在于，所述的金屬膠體研磨顆粒的粒徑為30200nm。5、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的金屬膠體研磨顆粒的濃度為重量百分比0.110%。6、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，還含有選自氧化硅、氧化鋁、氧化鈰和聚合物顆粒的研磨顆粒，粒徑為20200nm，其濃度為重量百分比《10%，但不為0%。7、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的氧化劑為水溶性氧化劑。8、根據(jù)權利要求7所述的拋光漿料，其特征在于，所述的水溶性氧化劑為選自過氧化氫、過氧化氫脲、過氧乙酸、過氧化苯甲酰、過硫酸鉀、過硫酸銨、過碘酸鉀、高碘酸、高氯酸鉀、溴酸銨、硝酸鈉、氯酸鈉和氯酸鉀中的一種或幾種。9、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的氧化劑的濃度為重量百分比0.110%。10、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，還含有酶。11、根據(jù)權利要求IO所述的拋光漿料，其特征在于，所述的酶選自過氧化物酶、辣根過氧化物酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化物歧化酶。12、根據(jù)權利要求10所述的拋光槳料，其特征在于，所述的酶的濃度為重量百分比0.011%。13、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，該拋光漿料的pH值為2.012.0。14、根據(jù)權利要求13所述的拋光漿料，其特征在于，該拋光漿料的pH值為2.05.0或9.012.0。15、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，還包含pH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、腐蝕抑制劑和/或殺菌劑。16、根據(jù)權利要求1所述的拋光漿料，其特征在于，所述的載體為水或醇。17、一種權利要求116任一項所述的拋光漿料在化學機械拋光半導體制程中使用的包括鎢、銅、鋁、鉭或氮化鉭的金屬中的用途。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于金屬化學機械拋光的拋光漿料及其用途，該拋光漿料含有研磨顆粒、氧化劑和載體，其中所述的研磨顆粒為金屬膠體研磨顆粒。本發(fā)明的拋光漿料通過金屬膠體研磨顆粒的作用增加金屬的絕對去除速率，使缺陷、劃傷、粘污和其它殘留明顯下降，從而降低襯底表面污染物；并且其在平坦化過程中具有較小的對介電質(zhì)的相對去除速率選擇比，可以防止金屬平坦化過程中產(chǎn)生的介電質(zhì)侵蝕，提高產(chǎn)品良率。文檔編號C23F3/00GK101591508SQ200810038308公開日2009年12月2日申請日期2008年5月30日優(yōu)先權日2008年5月30日發(fā)明者春徐申請人:安集微電子(上海)有限公司