一种化学机械抛光液的制作方法

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。

背景技术：

1、随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由ibm公司首创的化学机械抛光(cmp)技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。

2、化学机械抛光(cmp)由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械抛光时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨剂的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。

3、对金属层化学机械抛光(cmp)的主要机制被认为是：氧化剂先将金属表面氧化成膜，以二氧化硅和氧化铝为代表的研磨剂将该层氧化膜机械去除，产生新的金属表面继续被氧化，这两种作用协同进行。

4、作为化学机械抛光(cmp)对象之一的金属钨，在高电流密度下，抗电子迁移能力强，并且能够与硅形成很好的欧姆接触，所以可作为接触窗及介层洞的填充金属及扩散阻挡层。

5、钨的化学机械抛光(cmp)，有多种方法：

6、1991年，f.b.kaufman等报道了铁氰化钾用于钨化学机械抛光的方法("chemicalmechanical polishing for fabricating patterned w metal features as chipinterconnects"，journal of the electro chemical society，vol.138，no.11，1991年11月)。

7、美国专利5340370公开了一种用于钨化学机械抛光(cmp)的配方，其中含有0.1m铁氰化钾，5％氧化硅，同时含有作为ph缓冲剂的醋酸盐。由于铁氰化钾在紫外光或日光照射下，以及在酸性介质中，会分解出剧毒的氢氰酸，因而限制了其广泛使用。

8、美国专利5527423，美国专利6008119，美国专利6284151等公开了将fe(no3)3，氧化铝体系用于钨机械抛光(cmp)的方法。该抛光体系在静态腐蚀速率(static etch rate)方面具有优势，但是由于采用氧化铝作为研磨剂，产品缺陷(defect)方面存在显著不足。同时高浓度的硝酸铁使得抛光液的ph值呈强酸性，严重腐蚀设备，同时，生成铁锈，污染抛光垫。除此之外，高浓度的铁离子作为可移动的金属离子，严重降低了半导体元器件的可靠性。

9、美国专利5225034，美国专利5354490公开了将过氧化氢和硝酸银共同使用，用做氧化剂进行金属(铜)的抛光方法。但是在该类型方法中，硝酸银用量很大(大于2％)，造成抛光液成本过高，研磨剂不稳定、容易沉淀，双氧水快速分解等问题。

10、美国专利5958288公开了将硝酸铁用做催化剂，过氧化氢用做氧化剂，进行钨化学机械抛光的方法。需要注意的是：在该专利中，提到了多种过渡金属元素，被实验证实显著有效的只有铁元素。因此该发明的实际实施效果和范围很有限。该方法虽然大幅度降低了硝酸铁的用量，但是由于铁离子仍然存在，和双氧水之间发生fenton反应，双氧水会迅速、并且剧烈地分解失效，因此该抛光液存在稳定性差的问题。

11、美国专利5980775和美国专利6068787在美国专利5958288基础上，加入有机酸做稳定剂，改善了过氧化氢的分解速率，但是抛光后研磨颗粒和副产物在芯片表面很难清洗，存在造成缺陷的风险。

12、美国专利us 9566686中使用了永久正电荷(>15mv)的研磨颗粒以及具有长烷基链的季铵盐腐蚀抑制剂。虽然该体系可以较好地抑制钨的腐蚀，但是研磨颗粒制备繁琐，成本较高，且钨抛光速率不稳定，而且氧化硅的抛光速度比较慢。

13、cn98809580.7和cn200610077360.7在双氧水加铁的体系中加入了钨的侵蚀抑制剂，抑制钨的腐蚀。

14、以上抛光液存在一个共性的问题是：往往在保证钨的去除速率的同时不能很好保护钨表面，导致钨表面静态腐蚀速率偏高。当抛光液保护好钨表面，不被腐蚀剂腐蚀时，钨材料的抛光速度受到腐蚀抑制剂的影响，去除速率偏慢，同时并没有涵盖如何控制新加入的材料如氮化硅的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种化学机械抛光液，可以保证比较高的钨的抛光速度的同时，两种腐蚀抑制剂的协同作用可以显著降低钨的静态腐蚀速率，显著提高产品的良率，同时还可以降低氮化硅去除速率，实现钨/氮化硅的去除速率选择比可调，以解决上述技术问题。

2、具体的，本发明中的化学机械抛光液包括水，研磨颗粒，钨抛光促进剂、稳定剂、过氧化物、第一腐蚀抑制剂、第二腐蚀抑制剂。

3、优选的，所述第一腐蚀抑制剂选自由二个或三个氨基糖分子和一个非糖部分的氨基环醇通过醚键连接而成的化合物。

4、优选的，所述第一腐蚀抑制剂为氨基苷类抗生素。

5、优选的，所述第一腐蚀抑制剂选自硫酸链霉素、卡那霉素、妥布霉素、硫酸阿米卡星、硫酸新霉素、庆大霉素中的一种或多种。更加优选的，所述第一腐蚀抑制剂为硫酸新霉素。

6、优选的，所述第一腐蚀抑制剂的质量百分比含量为0.001％～0.2％。

7、优选的，所述第一腐蚀抑制剂的质量百分比含量为0.005％～0.1％。

8、优选的，所述第二腐蚀抑制剂选自含有磺酸或羧基的高分子均聚物或高分子共聚物。

9、优选的，所述第二腐蚀抑制剂选自聚(对苯乙烯磺酸)，聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)，聚丙烯酸，聚丙烯酸铵等中的一种或多种。更加优选的，所述第二腐蚀抑制剂为聚(对苯乙烯磺酸)。

10、优选的，所述第二腐蚀抑制剂的质量百分比含量为0.001％～0.1％。

11、优选的，所述第二腐蚀抑制剂的质量百分比含量为0.001％～0.05％。

12、优选的，所述研磨颗粒选自硅溶胶、气相二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆中的一种或多种。

13、优选的，所述研磨颗粒的质量百分比含量为0.1～15％。

14、优选的，所述研磨颗粒的质量百分比含量为0.2～7％。

15、优选的，所述钨抛光促进剂为可以提供铁离子的化合物。

16、优选的，所述钨抛光促进剂为硝酸铁。

17、优选的，所述钨抛光促进剂的质量百分比含量为0.0005％～0.3％。

18、优选的，所述稳定剂为多元有机酸。

19、优选的，所述稳定剂选自丙二酸、丁二酸、己二酸、草酸、柠檬酸、邻苯二甲酸中的一种或多种。

20、优选的，所述稳定剂的质量百分比含量为0.0005～1％。

21、优选的，所述过氧化物为过氧化氢，所述过氧化物的质量百分比含量为0.1～6％。

22、优选的，所述化学机械抛光液的ph值为1～5。

23、本发明中的化学机械抛光液，协同使用两种腐蚀抑制剂，可以显著减少钨静态腐蚀速率，同时保证较高的钨的抛光速率，更加符合实际生产需求。