专利名称：：一种金属铜的抛光液的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种抛光液，具体的涉及一种抛光金属铜的抛光液。
背景技术：
：在130nrn以下的半导体工艺制程中，金属铜已被广泛用作互连线路材料。Cu互连线路的化学机械抛光是现今全面平坦化工艺中广泛应用的技术。不同的制程对铜的抛光速率有着不同的技术要求。采用工艺条件的优化来调节铜的去除速率是业界常用的方法。已有很多文献报道不同的抛光液配方，以达到不同的选择比来调节Cu的表面形貌和去除速率。例如专利文献US6217416B1采用二氧化硅磨料颗粒、杂环化合物、氧化剂和有机酸组成的抛光液，得到了不同Cu/Ta的去除速率选择比来适应不同阶段的抛光要求。专利文献US6568997B2采用高分子磨料颗粒、不饱和羧酸聚合物、成膜剂、络合剂和其它添加剂组成的抛光液来进行铜互连线的抛光。专利文献US7138073B2采用不同比例的复合络合剂、表面活性剂和氧化硅磨料颗粒组成的抛光液来进行Cu器件的抛光。在Cu的化学机械抛光过程中，分两个阶段快速去除阶段和软着陆阶段(如图1所示)。大马士革工艺就是先在沟槽中沉积一种大约100~250A的扩散阻挡层(金属钽/氮化钜)，然后生长铜晶种，最后是电镀金属铜将沟槽填充。经过CMP形成铜互连线路，抛光过程首先是快速去除结构上部的大部分的金属铜，然后再降低抛光速率以保证表面形貌达到工艺要求，磨去剩余的铜并停止在阻挡层，无金属残留。所以在这两个阶段釆用的抛光工艺是不同的。在化学机械抛光过程中，Cu的去除速率对下压力变化的敏感程度一直是业界关注的焦点。尤其是在90nm以下的制程中，采用了机械强度相对较低的低k材料，因此要求化学机械抛光在较低的下压力下进行。既要保证低k材料的机械完整性，又要对Cu的初抛具有较高的去除速率，这是Cu化学机械抛光技术中所面临的挑战之一。相关的文献报道也不多见。
发明内容本发明所要解决的技术问题是为了适应不同的化学机械抛光工艺的制程和阶段对Cu的抛光速率的要求，而提供一种Cu的去除速率对下压力变化的敏感度较高的抛光液。本发明的抛光液含有磨料、氧化剂、水和下述络合剂中的一种或多种嘧啶及其衍生物、带氨基和/或巯基的三唑环、哌啶及其衍生物，哌嗪及其衍生物。其中，所述的哌啶衍生物较佳的为如式I所示的化合物；所述的哌嗪衍生物较佳的为如式II所示的化合物；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式I式II其中，R,和R2独自的为d-C4的烷基或羧基，n为06。其中，所述的络合剂较佳的选自乙胺嘧啶、4-氨基-l，2,4-三氮唑、5-巯基-3-氨基-l,2,4三唑、哌啶、2-哌啶甲酸和哌嗪六水中的一种或多种。上述络合剂在低下压力的条件下，可在铜表面形成一层保护膜，阻止Cu的去除，使得Cu去除速率较低，当增大压力后，形成的保护膜在磨料粒子的机械力作用下受到破坏，使得与铜离子的络合反应快速进行，而使得去除速率大幅提高。其中，当选用哌嗪及其衍生物(如哌嗪六水)时，本发明的抛光液在较高的下压力下具有较高的Cu去除速率，适合大量快速去除阶段的抛光，保证快速去除大部分Cu，节约时间；而在较低的下压力下该抛光液具有较低的Cu去除速率，适合缓慢去除阶段的抛光，可保证较好的表面形貌的同时使抛光停止在阻挡层上。其中，当选用带氨基和/或巯基的三唑环(如5-巯基-3-氨基l,2,4三唑)时，本发明的抛光液具有的Cu去除速率对下压力的变化最为敏感，但Cu去除速率相对较低。其中，所述的络合剂的含量较佳的为质量百分比0.1~5%，更佳的为质量百分比0.2~3%。其中，所述的磨料可选用本领域常用磨料，如Si02和Al203等。所述的磨料的含量较佳的为质量百分比0.1~20%。其中，所述的氧化剂较佳的选自有机或无机过氧化物和/或过硫化物，优选过氧化氢、过硫酸盐和过氧化苯甲酰；所述的氧化剂的含量较佳的为质量百分比0.110%。本发明的抛光液还可含有本领域常规添加剂，如成膜剂、表面活性剂和杀菌剂等。本发明的抛光液的pH值较佳的为17，更佳的为2~5。本发明的抛光液由上述各成分简单均匀混合，之后采用pH调节剂调节至合适pH值即可制得。pH调节剂可选用本领域常规pH调节剂，如氢氧化钾、氨水和硝酸等。本发明所用试剂及原料均市售可得。本发明的积极进步效果在于本发明的抛光液具有的Cu的去除速率对下压力变化的敏感度较高。采用本发明的抛光液抛光后，铜表面比较光滑，表面形貌较好。其中，选用哌嗪六水时的本发明的抛光液在较高的下压力下具有较高的Cu去除速率，适合大量快速去除阶段的抛光，保证快速去除大部分Cu，縮短时间；而在较低的下压力下该抛光液具有较低的Cu去除速率，适合缓慢去除阶段的抛光，可保证较好的表面形貌的同时使抛光停止在阻挡层上。选用5-巯基-3-氨基-1，2，4三唑的本发明的抛光液具有的Cu去除速率对下压力的变化最为敏感，但Cu去除速率相对较低。图1为Cu的化学机械抛光工艺中两个阶段的示意图。图2为效果实施例中采用抛光液1~5在下压力lpsi和3psi下进行抛光的Cu去除速率对比图。图3为效果实施例中采用抛光液4抛光前的Cu的表面形貌图。图4为效果实施例中采用抛光液4在下压力lpsi下进行抛光后的Cu的表面形貌图。图5为效果实施例中采用抛光液4在下压力3psi下进行抛光后的Cu的表面形貌图。具体实施例方式下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例1~12表1给出了本发明的抛光液实施例1~12，按表中配方将各成分简单均匀混合，余量为水，之后采用氢氧化钾、氨水和硝酸等pH调节剂调节至合适pH值即可制得。表l本发明的抛光液实施例1~12<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>效果实施例表2给出了本发明的抛光液15，按表中配方将各成分简单均匀混合，按表中配方将各成分简单均匀混合，余量为水，之后用硝酸调节至合适pH值即可制得。表2本发明的抛光液1~5<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>采用上述抛光液1~5，对Cu分别采用下压力lpsi和3psi进行抛光，其他抛光条件为抛光垫P0litexl4';转速抛光盘/抛光头-70/90rpm;抛光液流速:100ml/min;抛光时间2min。Cu的去除速率如表3和图2所示。采用抛光液4抛光前后的Cu的表面形貌如图3~5所示。表3抛光液14在下压力lpsi和3psi下进行抛光的Cu去除速率<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表3数据可见，本发明的抛光液对具有的Cu的去除速率对下压力变化的敏感度较高。权利要求1.一种金属铜的抛光液，其特征在于含有磨料、氧化剂、水和下述络合剂中的一种或多种嘧啶及其衍生物、带氨基和/或巯基的三唑环、哌啶及其衍生物、哌嗪及其衍生物。2.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的哌啶及其衍生物为如式I所示的化合物；所述的哌嗪及其衍生物为如式II所示的化合物；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式i式n其中，R^和R2独自的为H、d-C4的垸基或羧基，n为06。3.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的络合剂选自下述中的一种或多种乙胺嘧啶、4-氨基-l,2,4-三氮唑、5-巯基-3-氨基-l,2，4三唑、哌啶、2-哌啶甲酸、哌嗪六水。4.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的络合剂的含量为质量百分比0.15%。5.如权利要求4所述的抛光液，其特征在于所述的络合剂的含量为质量百分比0.23%。6.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的磨料为Si02或Al203。7.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的磨料的含量为质量百分比0.120%。8.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的氧化剂选自有机或无机过氧化物和/或过硫化物。9.如权利要求8所述的抛光液，其特征在于所述的有机过氧化物为过氧化苯甲酰；所述的无机过氧化物为过氧化氢；所述的无机过硫化物为过硫酸盐。10.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的氧化剂的含量为质量百分比0.110%。11.如权利要求l所述的抛光液，其特征在于所述的的抛光液的pH值为17。12.如权利要求11所述的抛光液，其特征在于所述的的抛光液的pH值为2~5。全文摘要本发明公开了一种金属铜的抛光液，其特征在于含有磨料、氧化剂、水和下述络合剂中的一种或多种磨料、氧化剂、水和下述络合剂中的一种或多种嘧啶及其衍生物、带氨基和/或巯基的三唑环、哌啶及其衍生物以及哌嗪及其衍生物。本发明的抛光液具有的Cu的去除速率对下压力变化的敏感度较高。采用本发明的抛光液抛光后，铜金属表面光洁，表面形貌较好。文档编号C09G1/18GK101418191SQ20071004746公开日2009年4月29日申请日期2007年10月26日优先权日2007年10月26日发明者包建鑫,颖姚,宋伟红,陈国栋申请人:安集微电子(上海)有限公司