[發明專利]一種具有顏料親和基團的星型結構的聚合物表面活性劑在降低銅的靜態腐蝕速率中的應用

在審

• 申請號: 201410351533.4
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN105273637A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 張建;荊建芬;宋凱;蔡鑫元;姚穎;陳寶明
• 申請（專利權）人: 安集微電子科技（上海）有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C23F3/04
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所 31246
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種具有顏料親和基團的星型結構的聚合物表面活性劑在降低銅的靜態腐蝕速率中的應用。

背景技術

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，特征尺寸已經進入納米級，這就要求微電子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。甚大規模集成布線正由傳統的Al向Cu轉化。與Al相比，Cu布線具有電阻率低，抗電遷移能率高，RC延遲時間短，Cu布線的優勢已使其替代Al成為半導體制作中的互聯金屬。

但是目前還沒有對銅材進行有效地等離子蝕刻或濕法蝕刻，以使銅互連在集成電路中充分形成的公知技術，因此銅的化學機械拋光方法被認為是最有效的工藝方法。銅的化學機械拋光方法的工作原理一般是先用快且高效的去除速率除去襯底表面上大量的銅，當快要接近阻擋層時即軟著陸，降低去除速率拋光剩余的金屬銅并停在阻擋層。目前，出現了一系列的適合于拋光Cu的化學機械拋光漿料，如：專利號為US6,616,717公開了一種用于金屬CMP的組合物和方法；專利號為US5,527,423公開了一種用于金屬層的化學機械拋光漿料；專利號為US6,821,897公開了一種使用聚合體絡合劑的銅CMP的方法；專利號為CN02114147.9公開了一種銅化學－機械拋光工藝用拋光液；專利號為CN01818940.7公開了銅的化學機械拋光所用的漿料；專利號為CN98120987.4公開了一種用于銅的CMP漿液制造以及用于集成電路的制造方法。但是上述用于銅的拋光漿料使用后襯底表面存在缺陷、劃傷、粘污和銅的殘留，或者是拋光后銅塊的凹陷過大，或者是拋光過程中存在著局部或整體腐蝕以及銅在常溫和拋光溫度(如50℃)下的靜態腐蝕速率較高等問題。因此有必要開發出新的用于銅的化學機械拋光漿料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠降低銅的靜態腐蝕速率，改善拋光后銅線的碟形(dishing)凹陷的化學機械拋光漿料以及其在拋光銅中的應用。

本發明揭示一種具有顏料親和基團的星型結構的聚合物表面活性劑在降低銅的靜態腐蝕速率中的應用，其中，該聚合物被添加入化學機械拋光漿料中，且該化學機械拋光漿料還包含：研磨顆粒、絡合劑、腐蝕抑制劑和氧化劑。

所述的具有顏料親和基團的星型結構的聚合物表面活性劑中的顏料親和基團為羥基、氨基和羧基中的一種或多種。

形成所述的含顏料親和基團的星型聚合物的聚合單體包括下列中的一種或多種：丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體和環氧乙烷。

所述的丙烯酸類單體為丙烯酸和/或甲基丙烯酸；所述的丙烯酸酯類單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或多種；所述的丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。

形成所述的含顏料親和基團的星型聚合物的單體還包括其他乙烯基類單體。

所述的其他乙烯基類單體為乙烯、丙烯、苯乙烯或對甲基苯乙烯。

所述的含顏料親和基團的星型聚合物為聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，對甲基苯乙烯與環氧乙烷的二元星型共聚物，苯乙烯與環氧乙烷的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯與環氧乙烷的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一種或多種。

所述的含顏料親和基團的星型聚合物的數均分子量為800-50000。

所述的含顏料親和基團的星型聚合物的含量為質量百分比0.0001～5％。

所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、摻雜鋁的二氧化硅、覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和高分子研磨顆粒中的一種或多種。所述的研磨顆粒的含量為質量百分比0.1～20％。所述的研磨顆粒的粒徑為20～150nm。