專利名稱：：一種化學(xué)機(jī)械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。
背景技術(shù)：
：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，以及大規(guī)模集成電路互連層的不斷增加，導(dǎo)電層和絕緣介質(zhì)層的平坦化技術(shù)變得尤為關(guān)鍵。二十世紀(jì)80年代，由IBM公司首創(chuàng)的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)被認(rèn)為是目前全局平坦化的最有效的方法?；瘜W(xué)機(jī)械研磨(CMP)由化學(xué)作用、機(jī)械作用以及這兩種作用結(jié)合而成。它通常由一個(gè)帶有拋光墊的研磨臺(tái)，及一個(gè)用于承載芯片的研磨頭組成。其中研磨頭固定住芯片，然后將芯片的正面壓在拋光墊上。當(dāng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)，研磨頭在拋光墊上線性移動(dòng)或是沿著與研磨臺(tái)一樣的運(yùn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，含有研磨劑的漿液被滴到拋光墊上，并因離心作用平鋪在拋光墊上。芯片表面在機(jī)械和化學(xué)的雙重作用下實(shí)現(xiàn)全局平坦化。金屬CMP的主要機(jī)制為氧化劑先將金屬表面氧化成膜，隨后，研磨劑將氧化膜機(jī)械去除，產(chǎn)生新的金屬表面繼續(xù)被氧化，這兩種作用協(xié)同進(jìn)行。作為CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)對(duì)象之一的金屬鎢，在高電流密度下，抗電子遷移好，不形成小丘，應(yīng)力低，而且能夠與硅形成很好的歐姆接觸，所以可作為接觸窗及介層洞的填充金屬及擴(kuò)散阻擋層。針對(duì)鎢的拋光，常用的氧化劑有K3[Fe(CN)6]，F(xiàn)e(N03)3，003和雙氧水等。例如，美國(guó)專利US5340370，US5954975中以K3[Fe(CN)6]作氧化劑，美國(guó)專利US5770103以KIO3作氧化劑，美國(guó)專利US5958288，6068787以硝酸鐵4說明書第2/6頁作催化劑，雙氧水作氧化劑。在以上諸多氧化劑類型中，K3[Fe(CN)6]，F(xiàn)e(N03)3會(huì)引入Fe"，KI03會(huì)引入K+，形成離子沾污，影響器件性能，而且K3[Fe(CN)6]還有劇毒，這對(duì)應(yīng)用于生產(chǎn)是非常不利的，并且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種能顯著提高鎢去除速率的化學(xué)機(jī)械拋光液。本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其含有研磨顆粒、磷酸和/或其鹽、高碘酸和/或其鹽，以及水。所述的磷酸鹽可以是金屬鹽，也可以是非金屬鹽。在本發(fā)明一較佳的實(shí)施例中，為降低離子沾污，使用磷酸鹽的非金屬鹽，如磷酸銨或磷酸季銨鹽；所述的季銨鹽的氮原子上的取代基較佳的為碳原子數(shù)14的烷基中的一種或多種；所述的取代基更佳的為甲基、乙基、丙基和丁基中的一種或多種。磷酸和/或其鹽的用量較佳的為0.15%，更佳的為12%;百分比為質(zhì)量百分比。本發(fā)明所述的高碘酸鹽可以是高碘酸的金屬鹽，也可以是非金屬鹽。在本發(fā)明一較佳的實(shí)施例中，為降低離子沾污，使用高碘酸鹽的非金屬鹽，如高碘酸銨或高碘酸季銨鹽。所述的季銨鹽的氮原子上的取代基較佳的為碳原子數(shù)14的垸基中的一種或多種；所述的取代基更佳的為甲基、乙基、丙基和丁基中的一種或多種。高碘酸和/或其鹽的用量較佳的為0.15%，更佳的為15%;百分比為質(zhì)量百分比。本發(fā)明的拋光液中同時(shí)含有高碘酸和/或其鹽與磷酸和/或其鹽，能顯著提高鎢的去除速率。本發(fā)明所述的研磨顆粒采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的研磨顆粒，所述的研磨顆粒較佳地選自Si02、A1203、Zr02、Ce02、SiC、Fe203、1102和Si3N4中的一種或多種，較佳的為二氧化硅。研磨顆粒的用量較佳的為0.120%，更佳的為110%;百分比為質(zhì)量百分比。研磨顆粒的粒徑較佳的為30120nrn。本發(fā)明所述的水較佳的為去離子水，用水補(bǔ)足至100%;百分比為質(zhì)量百分比。本發(fā)明的拋光液由上述成分簡(jiǎn)單均勻混合，之后采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)至合適pH值即可制得。所述的pH調(diào)節(jié)劑較佳的為氨或季銨堿；所述的季銨堿的氮原子上的取代基較佳的為碳原子數(shù)14的烷基中的一種或多種；所述的取代基更佳的為甲基、乙基、丙基和丁基中的一種或多種；所述的pH調(diào)節(jié)劑更佳的為氫氧化四甲銨(TMAH)。由于高碘酸鹽溶解度的問題，pH值不易調(diào)節(jié)，例如用KOH調(diào)節(jié)易生成沉淀。本發(fā)明用氨或季銨堿作為pH調(diào)節(jié)劑，有效地解決了這一問題。本發(fā)明中的pH調(diào)節(jié)劑的用量較佳的以將拋光液的pH調(diào)節(jié)到l7為準(zhǔn)。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液中還能添加本領(lǐng)域常規(guī)添加的輔助性助劑，如表面活性劑、殺菌劑等。輔助性助劑的用量較佳的為0.0055%，更佳的為0.0051°/。；百分比為質(zhì)量百分比。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液的pH值為17，更佳的為25。本發(fā)明使用的所有試劑均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于1、本發(fā)明的拋光液有效提高鎢的去除速率。2、在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，使用磷酸鹽的非金屬鹽和高碘酸的非金屬鹽能降低離子沾污。3、在本發(fā)明一較佳的實(shí)施例中使用氨或季銨堿作為pH調(diào)節(jié)劑，避免了由于高碘酸鹽溶解度低，導(dǎo)致使用常規(guī)pH調(diào)節(jié)劑時(shí)形成沉淀的現(xiàn)象。具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。6十二垸基苯磺酸鈉、PQ375:國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司實(shí)施例110表1給出了本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液實(shí)施例1~10的配方，按表1中所列組分及其含量，簡(jiǎn)單混合均勻，用去離子水補(bǔ)足拋光液含量至質(zhì)量百分比100%，再用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)拋光液pH至所列值，即制得各化學(xué)機(jī)械拋光液。表l實(shí)施例研磨顆粒高碘酸(鹽)，Wt。/0磷酸(鹽)，wt。/。pH調(diào)節(jié)劑添加齊U,wt%PH用量wt%粒徑nm1Si020.1%120HI045%H3P。40.1%NH3PQ3750.005%12A12031%120HI040.1%2%N(CH3)4OHPQ3753%7Zr0220%100NH4I043%H3P04，4%[N(CH3)4〗3P04，1%N(CH3)4OH十二烷基苯磺酸鈉,5o/。54Ce025%100[N(CH3)4]I。41%(NH4)H2P04，3%N(CH3)4OHPQ3750.1%25SiC6%100[N(C4H9)4]I04,4%[N(CH3)4]I04，1%[N(CH3)4]3P。45%[N(CH2)(C4H9)3]OHPQ3750.01%36Fe2037%80[N(C2H5)4〗I。42%(NH4)H2P040.1%N(CH3)4OH/27Ti0210%80tN(CH3)(C4H9)3]io4，0.1%[N(C4H9)4]3P042%N(CH3)4OH/2.58Si3N410%100HI044%[N(CH3)(C4H9)3]3P04,2%N(CH3)4OHPQ3751%39Si025%30HI044%(NH4)H2P042%N(CH3)4OHPQ3751%310Si025%75[N(C4H9)4]I。45%(NH4)H2P041%N(CH3)4OH十二烷基苯磺酸鈉，5%2.5其中，十二垸基苯磺酸鈉用作表面活性劑。PQ375為殺菌劑，具體結(jié)構(gòu)為1，3-二羥甲基-5，5-二甲基海因(乙內(nèi)酰脲)。效果實(shí)施例1拋光條件為拋光機(jī)臺(tái)為L(zhǎng)ogitech(英國(guó))1PM52型，12英寸politex拋7光墊，4cm*4cm正方形Wafer,研磨壓力4psi，研磨臺(tái)轉(zhuǎn)速70轉(zhuǎn)/分鐘，研磨頭自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘，拋光液滴加速度100ml/min。拋光液1118和對(duì)比實(shí)施例1配方見表2。按表2中所列組分及其含量，簡(jiǎn)單混合均勻，用去離子水補(bǔ)足拋光液含量至質(zhì)量百分比100%，再用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)劑拋光液pH至所列值，即制得各化學(xué)機(jī)械拋光液。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表2所示，加入磷酸和/或其鹽以及高碘酸和/或其鹽后可以顯著提高鎢的去除速率。效果實(shí)施例2按表3中所列組分及其含量，簡(jiǎn)單混合均勻，用去離子水補(bǔ)足拋光液含量至質(zhì)量百分比100%，再用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)劑pH至所列值，即制得拋光液ll和對(duì)比2。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表3可見，添加本發(fā)明中的pH調(diào)節(jié)劑能避免拋光液中形成沉淀，使拋光液體系更穩(wěn)定。權(quán)利要求1、一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其含有研磨顆粒、磷酸和/或其鹽、高碘酸和/或其鹽，以及水。2、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的磷酸鹽為磷酸銨或磷酸季銨鹽。3、如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的季銨鹽的氮原子上的取代基為碳原子數(shù)14的烷基中的一種或多種。4、如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的取代基為甲基、乙基、丙基和丁基中的一種或幾種。5、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的磷酸和/或其鹽的含量為0.15%;百分比為質(zhì)量百分比。6、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的磷酸和/或其鹽的含量為12%;百分比為質(zhì)量百分比。7、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的高碘酸鹽為高碘酸銨或高碘酸季銨鹽。8、如權(quán)利要求7所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的季銨鹽的氮原子上的取代基為碳原子數(shù)14的烷基中的一種或多種。9、如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的取代基為甲基、乙基、丙基和丁基中的一種或幾種。10、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的高碘酸和域其鹽的含量為0.15%;百分比為質(zhì)量百分比。11、如權(quán)利要求10所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的高碘酸和/或其鹽的含量為15%;百分比為質(zhì)量百分比。12、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒為二氧化硅。13、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的粒徑為30120nm。14、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的含量為0.120%;百分比為質(zhì)量百分比。15、如權(quán)利要求14所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的含量為110%;百分比為質(zhì)量百分比。16、如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光液中添加氨和/或季銨堿作為pH調(diào)節(jié)劑。17、如權(quán)利要求16所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的季銨堿的氮原子上的取代基為碳原子數(shù)14的烷基中的一種或多種。18、如權(quán)利要求17所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的季銨堿的氮原子上的烷基的取代基為甲基、乙基、丙基和丁基中的一種或幾種。19、如權(quán)利要求18所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的季銨堿為氫氧化四甲銨。20、如權(quán)利要求119中任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光液的pH值為17。21、如權(quán)利要求20所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光液的pH值為25。全文摘要本發(fā)明公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其含有研磨顆粒、高碘酸和/或其鹽、磷酸和/或其鹽，以及水。所述的拋光液能顯著提高鎢的去除速率。文檔編號(hào)C09G1/00GK101654598SQ20081004199公開日2010年2月24日申請(qǐng)日期2008年8月22日優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日發(fā)明者楊春曉,晨王申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司