專利名稱：一種堿性化學機械拋光液的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種化學機械拋光液。
背景技術：
隨著半導體技術的不斷發展，集成電路的器件尺寸縮小、布線層數增加，金屬銅被廣泛用作互連線路的材料，銅比鋁的優勢在于具有較低的電阻率，而且對電遷移具有高阻抗。但為了防止銅溶于介電材料，所以在銅和介電材料之間需要覆蓋一層擴散阻擋層，常規的阻擋層材料包括鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦等。當前半導體制造商制造的集成電路的布線層數越多，對每一層的集成電路的平坦化技術變得尤為關鍵，其中，由IBM公司在二十世紀80年代首創的化學機械拋光(CMP)技術被認為是目前全局平坦化的最有效的方法。化學機械拋光(CMP)是一種由化學作用、機械作用以及這兩種作用相結合而實現平坦化的技術。銅的CMP工藝一般分為兩步，第一步用一種拋光液快速去除阻擋層上面覆蓋的銅金屬，該拋光液通常具有很高銅的拋光速率和低的阻擋層拋光速率， 以便快速去除阻擋層表面多余的銅后停止在阻擋層上。第二步用一種阻擋層拋光液去除阻擋層和少量的介電層，通過去除阻擋層、介電層和銅之間不同的選擇比，實現集成電路的平坦化。目前的阻擋層拋光液可以分為兩種，酸性阻擋層拋光液和堿性阻擋層拋光液。涉及酸性拋光液的專利有很多，比如CN1312845A專利，該專利中公開了一種酸性阻擋層拋光液，其含有金屬磨料和大量大分子的表面活性劑。但該拋光液存在拋光表面損傷，且為對設備腐蝕污染嚴重的酸性物質。堿性的阻擋層拋光液，比如:CN101302405A專利，該專利公開了一種堿性阻擋層拋光液，其含有聚乙烯基吡咯烷酮和亞胺，碳酸鹽、抑制劑、絡合劑。但其在拋光過程中會產生大量的泡沫，使拋光液在拋光墊和拋光表面的分布不均衡，而且影響拋光液的穩定性。CN1400266專利，該專利含有胺和非離子表面活性劑。但該拋光液在拋光時對阻擋層的表面損失比較厲害。
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種滿足阻擋層拋光階段的要求，具有高的阻擋層(Ta/TaN)去除速率，可適應不同拋光過程中封蓋材料(TEOS)、金屬Cu的去除速率和選擇比要求，且快速矯正半導體器件表面所存在的缺陷的能力強，污染物殘留少，穩定性高的堿性化學機械拋光液。本發明提供了一種堿性化學機械拋光液，用于拋光阻擋層。其同時含有:研磨顆粒，唑類化合物，C1 C4季銨堿的一種或者多種，氧化劑，水和pH調節劑，拋光液的pH值為8 12，優選為9 12。其中，研磨顆粒，選自SiO2、Al2O3' ZrO2、SiC, CeO2、TiO2和Si3N4中的一種或多種，優選Si02。其濃度范圍:1% 40% ;優選:1% 20%。
其中，唑類化合物，選自三氮唑及其衍生物、四氮唑及其衍生物和噻唑及其衍生物中的一種或者多種，優選三氮唑及其衍生物，較佳的為苯并三氮唑(BTA)和/或甲基苯并三氮唑(TTA)，進一步優選TTA。唑類化合物的濃度范圍:0.002% 5%。其中，Cl C4季銨堿，選自四甲基氫氧化銨(TMAH)、四丁基氫氧化銨(TBAH)、丁基三甲基氫氧化銨、三丁基甲基氫氧化銨中的一種或者多種。其濃度范圍:0.
其中，氧化劑包括過氧化氫、溴酸鹽、高碘酸鹽、次氯酸鹽、過氧化脲、過氧乙酸、過硫酸鹽和單過硫酸鹽的一種或多種，優選過氧化氫。氧化劑的濃度范圍:0.01% 5%，優選范圍:0.01% 2%。其中，pH值調節劑，包括各類堿或者各類酸。其中，堿優選Κ0Η;酸優選HN03。本發明的拋光液所具備的有益效果是:滿足阻擋層拋光階段的要求，具有高的阻擋層(Ta/TaN)去除速率，可適應不同拋光過程中封蓋材料(TEOS)、金屬Cu的去除速率和選擇比要求，且快速矯正半導體器件表面所存在的缺陷的能力強，污染物殘留少，穩定性高。
具體實施例方式下面用實施例來進一步說明本發明，但本發明并不受其限制。下述實施例中，百分比均為質量百分比。給出了本發明的化學機械拋光液實施例1-14及對比例1-2的配方，按表I中所列組分及其含量，在去離子水中混合均勻，用PH調節劑調到所需pH值，即可制得化學機械拋光液。表2中顯示的是實施例1-14、對比例1-2對不同材料的去除速率和矯正能力進行比較。拋光條件:拋光機臺為Logitech(英國)1PM52型，FUJIBO拋光墊，4cmX4cm正方形晶圓(Wafer),研磨壓力1.5psi,研磨臺轉速70轉/分鐘,研磨頭自轉轉速150轉/分鐘，拋光液滴加速度IOOml/分鐘。表1、實施例1-14和對比例1-權利要求
1.一種堿性化學機械拋光液，含有:研磨顆粒，唑類化合物，C1 C4季銨堿的一種或者多種，氧化劑，水和PH調節劑，所述拋光液的pH值為8 12。
2.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒選自Si02、Al203、Zr02、SiC, CeO2, TiO2和Si3N4中的一種或多種。
3.根據權利要求2所述的拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒為Si02。
4.根據權利要求1或2所述的拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒濃度為質量百分比含量1% 40%。
5.根據權利要求4所述的拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒濃度為質量百分比含量1% 20%。
6.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述的唑類化合物選自三氮唑及其衍生物、四氮唑及其衍生物和噻唑及其衍生物中的一種或者多種。
7.根據權利要求6所述的拋光液，其特征在于，所述的唑類化合物為三氮唑及其衍生物。
8.根據權利要求7所述的拋光液，其特征在于，所述的三氮唑及其衍生物為BTA和/或TTA。
9.根據權利要求8所述的拋光液，其特征在于，所述的三氮唑及其衍生物為TTA。
10.根據權利要求6所述的拋光液，其特征在于，所述的唑類化合物的質量百分比含量為 0.002% 5%。
11.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述的C1 C4季銨堿選自TMAH、TBAH、丁基三甲基氫氧化銨和三丁基甲基氫氧化銨中的一種或者多種。
12.根據權利要求11所述的拋光液，其特征在于，所述的C1 C4季銨堿的質量百分比含量為0.005% 5%。
13.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述的氧化劑為選自過氧化氫、溴酸鹽、高碘酸鹽、次氯酸鹽、過氧化脲、過氧乙酸、過硫酸鹽和單過硫酸鹽的一種或多種。
14.根據權利要求13所述的拋光液，其特征在于，所述的氧化劑為過氧化氫
15.根據權利要求13所述的拋光液，其特征在于，所述的氧化劑的質量百分比含量為0.01% 5%。
16.根據權利要求15所述的拋光液，其特征在于，所述的氧化劑的質量百分比含量為0.01% 2%。
17.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述的pH值調節劑為堿或酸。
18.根據權利要求17所述的拋光液，其特征在于，所述的堿為Κ0Η。
19.根據權利要求17所述的拋光液，其特征在于，所述的酸為ΗΝ03。
20.根據權利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述的拋光液pH值為9 12。
全文摘要
本發明涉及一種堿性化學機械拋光液，含有研磨顆粒，唑類化合物，C1～C4季銨堿的一種或者多種，氧化劑，水和pH調節劑，所述拋光液的pH值為8～12。該拋光液實現在堿性拋光環境下，可以滿足阻擋層拋光過程中對各種材料的拋光速率和選擇比要求，對半導體器件表面的缺陷有很強的矯正能力，快速實現平坦化，提高工作效率，降低生產成本。
文檔編號C09G1/02GK103205205SQ20121001274
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者何華鋒, 王晨 申請人:安集微電子(上海)有限公司