本發明專利技術提供一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料，包括研磨顆粒、氧化劑、腐蝕抑制劑，拋光速率提升劑；所述的拋光速率提升劑為一種或多種含有一個或多個H2N-(C＝NH)-NH-基團結構的胍類化合物。本發明專利技術的化學機械拋光液在金屬拋光過程中具有較高的銅的去除速率，可滿足TSV高速拋光要求，提高產量的同時，基本不產生局部和整體腐蝕，基本無襯底表面缺陷、劃傷、粘污和其它殘留污染物。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種化學機械拋光漿料，尤其涉及一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料。
技術介紹
隨著微電子技術的發展，甚大規模集成電路芯片集成度已達幾十億個元器件，其特征尺寸已經進入納米級，這些多達幾十億個的元器件通過金屬實現多層互連，而這些元器件的連接效果直接影響集成電路芯片的運作性能。這就要求集成電路(integratedcircuit，簡稱IC)制造工藝中的幾百道工序，尤其是多層布線、襯底、介質必須要經過化學機械平坦化。因而在集成電路(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。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。 化學機械拋光系統是集清洗、干燥、在線檢測、終點檢測等技術與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、薄型化發展的產物，是集成電路提高生產效率、降低成本、晶圓全局平坦化必備技術。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、鎢等鑒于其良好的電學傳導性能已越來越多地應用于集成電路器件上的互連，而在連接中，其必須通過化學機械拋光實現多層互連。在化學機械拋光過程中，先采用拋光液腐蝕基質表面，再通過機械力去除腐蝕后的基質，使基質表面平坦化，拋光液的選用，直接關系著拋光工藝的效果。然而在銅的化學拋光工藝中，由于銅的硬度較低，且具有較強還原性，易被蝕刻劑過度腐蝕，這邊造成在銅的化學機械拋光工藝中，其拋光速率較小，而銅的拋光表面平整性差，這也直接導致了半導體設備性能的較差，設備產量的較低，而且降低電路運行的穩定性使得集成電路的電性的下降等問題。在CMP工藝中，研發出新一代的對于銅的化學機械拋光液，從而提高銅的化學機械拋光效果一直是業界關注焦點。如中國專利CN1459480A公開了一種包含成膜劑和成膜助劑的銅化學-機械拋光工藝用拋光液，其中成膜劑由強堿和醋酸混合組成的緩沖溶液構成，成膜助劑為硝酸鉀(鈉)鹽其。專利CN1256765C公開了一種含有檸檬酸、檸檬酸鉀組成的螯合有機酸緩沖體系的適用于銅的化學機械拋光所用的漿料；專利CN CN1195896C公開了一種采用含有氧化齊U、羧酸鹽如檸檬酸銨、磨料漿液、一種任選的三唑或三唑衍生物的用于銅的CMP漿液。又如美國專利US552742提供了一種金屬化學機械拋光漿料，其中包括一種含有芳綸硅氧、烷聚硅氧烷、聚氧化烯醚及其共聚物的表面活性劑。US6821897B2提供了一種采用含有聚合物絡合劑的拋光劑的銅化學機械拋光方法，其采用含負電荷的聚合物，其中包括硫磺酸及其鹽、硫酸鹽、磷酸、磷酸鹽、磷酸酯等。然而，隨著3D封裝技術不斷成熟，穿透硅通孔(TSV)技術不斷得到更多應用，而對于在高速銅拋光的應用中，上述高速銅的拋光液存在著去除速率不足的問題，以及襯底表面存在著缺陷、劃傷、粘污和/或其它殘留、銅局部或整體過度腐蝕等問題。因此有必要開發出新的適用于高速制程的化學機械拋光漿料。
技術實現思路
本專利技術提供了一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料，包括有胍類物質作為速率提升劑，所述拋光漿料能夠提高金屬拋光速率，并可有效控制金屬材料的局部和整體腐蝕，并且可減少襯底表面污染物，改善襯底表面平整度。本專利技術一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料通過以下技術方案實現其目的一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料，包括研磨顆粒、氧化劑、腐蝕抑制劑，其中，還包括拋光速率提升劑，所述的拋光速率提升劑為一種或多種含有一個或多個h2n-(c =NH) -NH-基團結構的胍類化合物。其中，所述胍類化合物為鹽酸胍、鹽酸雙胍、硝酸胍、硫酸胍、碳酸胍、磷酸胍或磷酸三胍。其中，所述研磨顆粒為氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、碳化硅、氮 化硅、氮化硼或聚合物顆粒中的一種或多種。其中，所述聚合物顆粒為聚乙烯或聚四氟乙烯。其中，該研磨顆粒的粒徑為20 200nm,優選30 lOOnm。上述的化學機械拋光漿料，其中，所述的氧化劑為強氧化劑。其中，所述強氧化劑為無機過氧化物、過硫化物和單過硫化物、有機過氧化物、或除氟外的正價齒素氧化物形成的酸或所述酸的可溶鹽中的一種或幾種。其中，所述正價鹵素氧化物形成的酸為高碘酸、高溴酸、高氯酸；齒素高價氧化物形成的酸的可溶鹽為碘酸鉀、溴酸鉀、氯酸鉀、次碘酸鉀、次溴酸鉀、次氯酸鉀、高碘酸銨、高溴酸銨和高氯酸銨。其中，所述拋光漿料的PH值為2. O 12.0。其中，所述拋光漿料的PH值為4. O 6. O或9. O 11.0。所述腐蝕抑制劑可以是氮唑、咪唑、噻唑、吡啶和嘧啶類化合物。氮唑類化合物包括苯并三氮唑、5-甲基-1，2，3-苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、I-羥基-苯并三氮唑、1,2,4-三氮唑、3-氨基-I，2，4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑、3，5- 二氨基-1，2，4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-1，2，4-三氮唑、3-氨基-5-巰基-1，2，4-三氮唑、5-乙酸-IH-四氮唑、5-甲基四氮唑、5-氨基-IH-四氮唑和I-苯基-5-巰基-四氮唑，其中，所述的咪唑類化合物優選苯并咪唑和2-巰基苯并咪唑。所述的噻唑類化合物優選2-巰基-苯并噻唑、2-巰基噻二唑和5-氨基-2-巰基-1，3,4-噻二唑；所述的吡啶優選自2，3- 二氨基吡啶、2-氨基吡啶和2-吡啶甲酸中的一種或多種。上述的化學機械拋光漿料，所述研磨顆粒、氧化劑、拋光速率提升劑、腐蝕抑制劑的重量百分比濃度依次分別為O. 2 IOwt%、O. 5 IOwt%、O. 5 IOwt%和O. 01 2wt%。上述的化學機械拋光漿料還包括PH值調節劑、表面活性劑、穩定劑或殺菌劑。所述表面活性劑可以是I)陽離子型表面活性劑，如季銨鹽表面活性劑；2)陰離子型表面活性劑，如聞級脂肪酸鹽、聞級脂肪醇硫酸酷、脂肪族橫化物、燒基芳基橫化物、燒基萘基磺化物；3)兩性離子表面活性劑，如卵磷脂、氨基酸性表面活性劑、甜菜堿型表面活性劑；4)非離子型表面活性劑，如脂肪醇甘油酯、多元醇、聚氧乙烯類表面活性劑、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等；5)或上述表面活性劑的任意組合。上述的化學機械拋光漿料，其中，所述pH值調節劑為硝酸、磷酸、硫酸、四甲基氫氧化胺、四乙基氫氧化胺、四丙基氫氧化胺、氨水、氫氧化鉀、乙二胺，二乙二胺，三乙二胺，乙醇胺或三乙醇胺中的一種或多種。采用本專利技術一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料的益處在于(1).采用本專利技術用于拋光銅的化學機械拋光漿料，可以通過拋光體系的作用有效提高銅金屬拋光速率，從而提高產品生產效率。 (2).本專利技術用于拋光銅的化學機械拋光漿料在達到高拋光速率的同時，有效控制金屬的材料的局部和整體腐蝕，提聞銅的表面平整性，并有效減少襯底表面污染物，提聞廣品良率。綜上，本專利技術的化學機械拋光液在金屬拋光過程中基本不產生局部和整體腐蝕，基本無襯底表面缺陷、劃傷、粘污和其它殘留污染物；而且具有較高的銅的去除速率，可滿足TSV高速拋光要求，提高產量。附圖說明圖I為本專利技術實施例I拋光液拋光銅表面SEM照片； 圖2為本專利技術實施例2拋光液拋光銅表面SEM照片；圖3為本專利技術實施例3拋光液拋光銅表面SEM照片；圖4為本專利技術實施例4拋光液拋光本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于拋光銅的化學機械拋光漿料，包括研磨顆粒、氧化劑、腐蝕抑制劑，其特征在于，還包括拋光速率提升劑，所述的拋光速率提升劑為一種或多種含有一個或多個H2N？(C＝NH)？NH？基團結構的胍類化合物。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐春，
申請(專利權)人：安集微電子上海有限公司，
類型：發明
國別省市：
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