[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

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。