一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术提供一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法。所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：纳米金刚石0.5

【技术实现步骤摘要】
一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法


[0001]本专利技术属于抛光液
，具体涉及一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，同时研磨液是工件表面平坦化工艺过程中所使用的一种混合物，其包括研磨材料及化学添加剂。目前，用于电镀钯材料的化学机械抛光研磨液的组成与金属铜类似，即二氧化硅抛光液。二氧化硅抛光液主要由研磨颗粒、金属腐蚀抑制剂、络合剂和氧化剂等组分组成。近年来，基片表面通常会电镀钯材料作为功能材料，同时也会电镀铜材料作为辅助材料。上述基片经过研磨处理后，工件正面形成钯铜共存的平整表面，此时的粗糙度(Roughness)用3D显微镜测得为0.08～0.1μm，并且经过研磨处理后即有镜面效果，此时的面粗糙度为0.041μm。
[0003]然而，上述的加工结果无法满足工艺需求。其存在以下几个方面的问题：首先，化学机械抛光的对象为厚度相同的钯铜共面材料，上述化学机械抛光处理对钯和铜的效果差别较大。这是由于钯本身化学性质不活泼，常温下在空气和潮湿环境中能够保持稳定，并且耐弱酸腐蚀，就连去除钯的氧化物也需要在高温条件下进行，故抛光液中对铜具有氧化腐蚀作用的氧化剂无法腐蚀钯，从而造成两者去除速率相差较大的问题，例如当铜有6μm的去除量时，铜与钯则会形成1.45μm的高度差，导致基片的表面凹凸不平。其次，随着去除量的不断增大，钯与铜的高度差也随之增大。此外，钯的高度高于铜且没有铜的支撑作用，在化学机械抛光过程中会因机械作用形成弧度，无法满足产品形貌和使用性能的要求。综上可知，上述因素最终导致工件无法实现全局纳米级平坦化，后续光刻工艺也无法进行。
[0004]因此，在本领域中，亟需开发一种针对钯铜共面材料的化学机械抛光液，以此解决上述问题，使其满足使用需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液及其制备方法和使用方法。本专利技术针对厚度相同的钯铜共面材料，采用上述抛光液能够实现工件表面多余材质的去除与全局纳米级平坦化，避免金属交联因多层叠加效应而丧失工件平坦度，便于后续光刻工艺的进行。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：
[0008][0009]本专利技术通过改善抛光液的组成，不再添加氧化剂，添加的纳米级金刚石研磨颗粒具有硬度大和摩擦系数低的优势，采用本申请特定组成的化学机械抛光液抛光后的钯和铜的表面粗糙度低，并且能够兼顾钯和铜两种材料，保证两者去除量一致，能够达到全局纳米级平坦化的效果。
[0010]此外，本申请通过调控各种组分的含量，使得钯和铜的去除量基本均衡，含量过低则没有去除量，反之则会使晶片表面浮凸产生台阶。
[0011]在本专利技术中，所述纳米金刚石的重量百分比为0.5
‑
10％，例如可以为0.5％、1％、2％、5％、8％、10％等。
[0012]在本专利技术中，所述络合剂的重量百分比为5
‑
10％，例如可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％等。
[0013]在本专利技术中，所述缓蚀剂的重量百分比为0.03
‑
0.05％，例如可以为0.03％、0.035％、0.04％、0.045％、0.05％等。
[0014]在本专利技术中，所述pH调节剂的重量百分比为0.02
‑
1％，例如可以为0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.5％、0.8％、1％等。
[0015]在本专利技术中，所述去离子水的重量百分比为83
‑
95％，例如可以为83％、85％、88％、90％、92％、95％等。
[0016]优选地，所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：
[0017][0018]优选地，所述纳米金刚石的粒度分布为10～100nm，优选为20～80nm，例如可以为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm等。
[0019]优选地，所述纳米金刚石的平均粒径为60nm，优选为50nm。
[0020]优选地，所述络合剂包括乙二胺四乙酸、乙二胺、丙二酸或草酸中的任意一种或至
少两种的组合。
[0021]优选地，所述缓蚀剂包括苯丙三氮唑、5
‑
苯基四氮唑或疏基苯基四氮唑中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，所述pH调节剂包括氯化钠溶液、乙酸铵或硝酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述纳米金刚石和络合剂的质量比为(0.5～1):1，例如可以为0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1等。
[0024]在本专利技术中，通过调整纳米金刚石和络合剂的质量比，使得钯和铜的去除量得以均衡，质量比过低则会无去除量，反之则会使钯和铜产生高度差出现台阶。
[0025]第二方面，本专利技术提供了一种制备根据第一方面所述的用于钯和铜化学机械抛光的抛光液的方法，所述方法包括以下步骤：
[0026]将络合剂、缓蚀剂和去离子水进行一次混合，得到一次混合溶液，而后将一次混合溶液和纳米金刚石进行二次混合，得到二次混合溶液，加入pH调节剂后调节体系的pH值，得到所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液。
[0027]优选地，所述调节体系的pH值为6.95。
[0028]第三方面，本专利技术提供了一种根据第一方面所述的用于钯和铜化学机械抛光的抛光液的使用方法，所述使用方法包括：将用于钯和铜化学机械抛光的抛光液进行化学机械抛光。
[0029]优选地，所述化学机械抛光的压力为2psi，时间为30min，转速为70rpm。
[0030]优选地，所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液的用量为3mL/min。
[0031]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术提供了一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，本专利技术通过改善抛光液的组成，不再添加氧化剂，添加的纳米级金刚石研磨颗粒具有硬度大和摩擦系数低的优势，采用本申请特定组成的化学机械抛光液抛光后的钯和铜的表面粗糙度低，并且能够兼顾钯和铜两种材料，保证两者去除量一致，能够达到全局纳米级平坦化的效果。
[0033]此外，本申请通过调控各种组分的含量，使得钯和铜的去除量基本均衡，含量过低则没有去除量，反之则会使晶片表面产生浮凸。
附图说明
[0034]图1为应用例1提供的抛光液抛光后的基片的效果图；
[0035]图2为对比应用例1提供的抛光液抛光后的基片的效果图。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，其特征在于，所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：2.根据权利要求1所述的用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，其特征在于，所述用于钯和铜化学机械抛光的抛光液按照重量百分比由以下组分组成：3.根据权利要求1或2所述的用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，其特征在于，所述纳米金刚石的粒度分布为10～100nm，优选为20～80nm；优选地，所述纳米金刚石的平均粒径为60nm，优选为50nm；优选地，所述络合剂包括乙二胺四乙酸、乙二胺、丙二酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的用于钯和铜化学机械抛光的抛光液，其特征在于，所述缓蚀剂包括苯丙三氮唑、5
‑
苯基四氮唑或疏基苯基四氮唑中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述pH调节剂包括氯化钠溶液、乙酸铵或硝酸钾中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的用于钯和铜化学机械抛光的抛...

【专利技术属性】
技术研发人员：张驰，石磊，施元军，殷岚勇，
申请(专利权)人：苏州晶晟微纳半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：