[发明专利]一种用于金属化学机械抛光的抛光浆料及其用途有效

专利信息
申请号: 200810039298.1 申请日: 2008-06-20
公开(公告)号: CN101608098A 公开(公告)日: 2009-12-23
发明(设计)人: 徐春 申请(专利权)人: 安集微电子(上海)有限公司
主分类号: C09G1/14 分类号: C09G1/14;C09G1/02;H01L21/304
代理公司: 上海翰鸿律师事务所 代理人: 李佳铭
地址: 201203上海市浦东新区张江高科*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 金属 化学 机械抛光 抛光 浆料 及其 用途
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种抛光浆料,具体的涉及一种用于金属化学机械抛光的抛 光浆料及其用途。

背景技术

集成电路(IC)制造工艺中平坦化技术已成为与光刻和刻蚀同等重要且 相互依赖的不可缺少的关键技术之一。而化学机械抛光(CMP)工艺便是目 前最有效、最成熟的平坦化技术。化学机械抛光系统是集清洗、干燥、在线 检测、终点检测等技术于一体的化学机械平坦化技术,是集成电路IC向微细 化、多层化、平坦化、薄型化发展的产物,是集成电路提高生产效率、降低 成本、晶圆全局平坦化的必备技术。CMP在IC制造领域应用广泛,抛光对 象包括衬底、介质及互连材料等。其中金属CMP是90纳米以下芯片制造中 器件和互连制造的关键工艺之一,是亚90纳米时代的研究热点。金属铜, 铝,钨正在越来越多地应用于集成电路器件上的互连,必须通过化学机械抛 光实现多层互连,因而开发出新一代的金属化学机械抛光液一直让业界关 注。

US5958288公开了一种含氧化剂和多氧化态催化剂的组合物用于金属 钨抛光。US 5980775和6068787公开了一种同时含有氧化剂和多氧化态催化 剂以及稳定剂的组合物能够实现金属钨抛光。CN 200580019842.0公开了一 种含有氧化剂、多氧化态催化剂、稳定剂和腐蚀抑制剂的组合物。以上这些 专利均用到铁的化合物(硝酸铁)做为催化剂。它们的抛光对象的衬底表面 污染物较高,介电质侵蚀也较高,产品良率低。

发明内容

因此,本发明要解决的技术问题就是针对现有的用于金属化学机械抛光 的抛光液存在的不足,提供一种用于金属化学机械抛光的抛光浆料及其用 途,该抛光浆料抛光对象的衬底表面污染物较低,介电质侵蚀较低,产品良 率较高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种用于金属化学机械 抛光的抛光浆料,含有氧化剂、研磨颗粒和载体,其中,所述的氧化剂包括 选自高锰酸、锰酸、及其可溶性盐中的一种或多种。

根据本发明,所述的高锰酸、锰酸的可溶性盐较佳的包括常见的高锰酸 钠、高锰酸钾、高锰酸铵、锰酸钠、锰酸钾和锰酸铵等。高锰酸、锰酸、或 其可溶性盐的浓度较佳的为重量百分比0.02~5%,

根据本发明,本发明的抛光浆料中,所述的氧化剂还包括一种或多种氧 化还原电位高于二价锰离子的水溶性氧化剂,过氧化物除外。该水溶性氧化 剂能够在金属氧化中与高锰酸或其可溶性盐发生协同作用,增加金属的绝对 去除速率,减少对介电质的相对去除速率。较佳的,所述的水溶性氧化剂选 自过硫酸,高氯酸,氯酸,次氯酸,溴酸,高碘酸,碘酸,硝酸以及所述各 酸的可溶性盐中的一种或多种。所述各酸的可溶性盐较佳的为常见的钾,钠 或铵盐,优选铵盐。本发明的抛光浆料中,所述的水溶性氧化剂的浓度浓度 较佳的也为重量百分比0.02~5%。更佳地,本发明的抛光浆料中含有的氧 化剂为高锰酸钾和过硫酸铵、高锰酸钾和高氯酸铵、高锰酸钾和过硫酸钾、 高锰酸钾和硝酸铵、锰酸钾和硝酸铵、或锰酸钾和硝酸钾。

本发明所述的研磨颗粒可以是现有的本领域常规的研磨颗粒,较佳的选 自氧化硅、氧化铝、氧化铈和聚合物颗粒,更优选氧化硅。所述的聚合物如 聚乙烯和聚四氟乙烯。本发明所述的研磨颗粒也可以是金属胶体研磨颗粒, 该金属胶体研磨颗粒可与氧化剂发生复合作用,而普通的研磨颗粒不能。所 述的金属胶体研磨颗粒可以通过市售得到,较佳的可选自氢氧化铁胶体,氧 化银胶体,氧化铜胶体,氧化锰胶体,氧化钒胶体,氧化铬胶体,氧化钼胶 体,氧化钴胶体,氧化镍胶体,氧化钛胶体和氧化锡胶体。本发明所述的研 磨颗粒的粒径较佳的为11~500nm,更佳地为30~200nm。研磨颗粒的浓度 较佳的为重量百分比0.1~10%。本发明可以同时包含本领域常规的研磨颗 粒和金属胶体研磨颗粒。

本发明的一较佳实施例为,所述的抛光浆料组分如下:研磨颗粒的浓度 为0.1~10%,两类氧化剂的浓度分别为0.02~5%,载体为余量,以上百分 比均指占抛光浆料的总重量百分比。

本发明的抛光浆料的pH值较佳的可为2.0~12.0,更佳的为3.0~10.0。 可以采用pH调节剂调节pH值,pH调节剂较佳的可选自各种酸和/或碱,以 将pH调节至所需值即可。较佳的,所述的酸可选自硫酸、硝酸和磷酸,所 述的碱可选自氨水、氢氧化钾、乙醇胺和三乙醇胺。

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