CN102245724A

CN102245724A - 一种化学机械抛光液

Info

Publication number: CN102245724A
Application number: CN200980151466.9A
Authority: CN
Inventors: 荆建芬; 蔡鑫元
Original assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-11-16
Also published as: WO2010069149A1

Abstract

本发明公开了一种化学机械抛光液，其含有含颜料亲和基团的星型聚合物、研磨颗粒、络合剂、氧化剂和水。使用本发明的抛光液可以在保持较高的铜去除速率的情况下，减少抛光后铜块的凹陷，防止金属铜的局部和整体腐蚀。

Description

一种化学机械抛光液技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液。技术背景

随着微电子技术的发展，甚大规模集成电路芯片集成度已达几十亿个元器件，特征尺寸已经进入纳米级，这就要求微电子工艺中的几百道工序，尤其是多层布线、衬底、介质必须要经过化学机械平坦化。甚大规模集成布线正由传统的 A1向 Cu转化。与 A1相比， Cu布线具有电阻率低，抗电迁移能率高， RC延迟时间短， Cu布线的优势已使其替代 A1成为半导体制作中的互联金属。 _¾

但是目前还没有对铜材进行有效地等离子蚀刻或湿法蚀刻，以使铜互连在集成电路中充分形成的公知技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的工艺方法。铜的化学机械抛光方法的工作原理一般是先用快且高效的去除速率除去衬底表面上大量的铜，当快要接近阻挡层时即软着陆，降低去除速率抛光剩余的金属铜并停在阻挡层。目前，出现了一系列的适合于抛光 Cu的化学机械抛光浆料，如：专利号为 US 6,616,717公开了一种用于金属 CMP的组合物和方法；专利号为 US 5,527,423公开了一种用于金属层的化学机械抛光浆料；专利号为 US 6,821,897公开了一种使用聚合体络合剂的铜 CMP的方法；专利号为 CN 02114147.9公开了一种铜化学一机械抛光工艺用抛光液；专利号为 CN 01818940.7公开了铜的化学机械抛光所用的浆料；专利号为 CN 98120987.4公开了一种用于铜的 CMP浆液制造以及用于集成电确认本路的制造方法。但是上述用于铜的抛光浆料使用后衬底表面存在缺陷、划伤、粘污和铜的残留，或者是抛光后铜块的凹陷过大，或者是抛光过程中存在着局部或整体腐蚀等问题。因此有必要开发出新的用于铜的化学机械抛光浆料。

发明概要

本发明所要解决的技术问题是克服了现有的用于抛光铜的化学机械抛光液中，易导致衬底表面划伤、沾污和铜块过量去除而产生凹陷的缺陷，而提供一种在保持较高的铜去除速率的情况下，减少抛光后铜块的凹陷，防止金属铜的局部和整体腐蚀的化学机械抛光液。本发明所述的化学机械抛光液含有含颜料亲和基团的星型聚合物、研磨颗粒、络合剂、氧化剂和水。

本发明中，所述的颜料亲和基团是指含有氧、氮和硫中的一种或多种元素的基团，较佳的为羟基、氨基和羧基中的一种或多种；所述的星型聚合物是指以分子中一个对称中心为中心，以放射形式联接三条或三条以上分子链的聚合物。所述的含颜料亲和基团的星型聚合物中所含的颜料亲和基团的种类可为一种或多种。

所述的含颜料亲和基团的星型聚合物可为均聚物或共聚物。形成该聚合物的聚合单体较佳地包括下列中的一种或多种：丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和环氧乙垸。其中，所述的丙烯酸类单体较佳的为丙烯酸和 /或甲基丙烯酸；所述的丙烯酸酯类单体较佳的为丙烯酸甲酯、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、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的丙烯酰胺类单体较佳的为丙烯酰胺和 /或甲基丙烯酰胺。较佳地，形成上述含颜料亲和基团的星型聚合物中的单体还可以含有其他不含颜料亲和基团的聚合单体，如其他乙烯基类单体，优选乙烯、丙烯、苯乙烯或对甲基苯乙烯。本发明中，所述的乙烯基单体是指含乙烯基单元的聚合单体。

本发明中，优选的含颜料亲和基团的星型聚合物为聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，对甲基苯乙烯与环氧乙垸的二元星型共聚物，苯乙烯与环氧乙垸的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯与环氧乙垸的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸与丙烯酸羟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种或多种。

本发明中，所述的含颜料亲和基团的星形聚合物的数均分子量较佳的为

800-50000, 更佳的为 800-10000。所述的含颜料亲和基团的星形聚合物的含量较佳的为质量百分比 0.0001%〜3%, 更佳的为 0.001%〜1%；其中，所述的研磨颗粒可为本领域常规使用的研磨颗粒，较佳地选自二氧化硅、三氧化二铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。研磨颗粒的粒径较佳的为 20〜150nm，更佳的为 30~120nm。所述的研磨颗粒的含量较佳的为质量百分比 0.1〜5%，更佳的为质量百分比 0.1〜3%。

所述的氧化剂可为本领域常规使用的氧化剂，较佳地选自过氧化氢、过氧化脲、过氧甲酸、过氧乙酸、过硫酸盐、过碳酸盐、高碘酸、'高氯酸、高硼酸、高锰酸钾和硝酸铁中的一种或多种；所述的盐较佳的为钾盐、钠盐或铵盐。所述的氧化剂的含量较佳的为质量百分比 0.05~10%，更佳的为质量百分比 0.5〜5%。

所述的络合剂可为本领域常规使用的络合剂，较佳地选自氨羧化合物及其盐，有机羧酸及其盐，有机膦酸及其盐和多胺中的一种或多种；所述的氨羧化合物为同时含氨基和羧基的化合物，较佳的为甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、环己烷四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、三乙烯四胺六乙酸和乙二胺二琥珀酸中的一种或多种；所述的有机羧酸较佳的为醋酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、乳酸、没食子酸和磺基水杨酸中的一种或多种；所述的有机膦酸较佳的为 2-膦酸丁烷 -1， 2， 4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、

2-羟基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一种或多种；所述的多胺较佳的为二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺中的一种或多种。所述的盐较佳的为钾盐、钠盐或铵盐。所述的络合剂的含量较佳的为质量百分比 0.01〜10%，更佳的为质量百分比 0.05~5%。

本发明中还可以含有本领域常规使用的腐蚀抑制剂，所述的腐蚀抑制剂较佳的为氮唑、咪唑、噻唑、吡啶和嘧啶类化合物中的一种或多种；所述的氮唑类化合物较佳地选自下列中的一种或多种：苯并三氮唑、 5-甲基 -1， 2，

3-苯并三氮唑、 5-羧基苯并三氮唑、 1 -羟基一苯并三氮唑、 1， 2， 4-三氮唑、 3-氨基 -1， 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-巯基 -1， 2， 4-三氮唑、 5- 乙酸 -1H-四氮唑、 5-甲基四氮唑、 5-氨基- 1H-四氮唑和 1 -苯基 -5-巯基-四氮挫；所述的咪唑类化合物较佳地为苯并咪唑和 /或 2-巯基苯并咪唑；所述的噻唑类化合物较佳地选自下列中的一种或多种： 2-巯基噻二唑、 5-氨基 -2-巯基 -1， 3， 4-噻二唑和 2-巯基 -苯并噻唑；所述的吡啶类化合物较佳地为下列中的一种或多种： 2， 3-二氨基吡啶、 2-氨基吡啶和 2-吡啶甲酸；所述的嘧啶类化合物较佳地为 2-氨基嘧啶。所述的腐蚀抑制剂的含量较佳的为质量百分比 0.005-5%, 更佳的为质量百分比 0.005〜1%。

其中，所述的抛光液的 pH为 2〜11，较佳的为 3〜7。

本发明的抛光液中，还可以含有本领域其他常规添加剂，如 pH调节剂、粘度调节剂、消泡剂和杀菌剂等。

本发明的抛光液可按下述方法制备：将除氧化剂以外的其他组分按比例混合均匀，用本领域常规的 pH调节剂（如 KOH 、氨水或 HN0₃) 调节到所需要的 pH值，使用前加氧化剂，混合均匀即可。

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：本发明的抛光液可在保持较高的抛光速率的条件下，显著改善抛光后铜块的凹陷程度，且抛光后的芯片表面无腐蚀，并显著降低铜在常温和抛光温度下的静态腐蚀速率。附图说明

图 1 为用实施例 54 的抛光液对有图案的铜晶片进行抛光并浸泡后用 SEM观察到的表面腐蚀情况图。

图 2为用对比实施例 4的抛光液对有图案的铜晶片进行抛光并浸泡后用 SEM观察到的表面腐蚀情况图。发明内容

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

实施例 1~49

表 1给出了本发明的化学机械抛光液的实施例 1〜49，按表中所给配方，将除氧化剂以外的其他组分混合均匀，用水补足质量百分比至 100%。用 KOH 或 HN0₃调节到所需要的 pH值。使用前加氧化剂，混合均匀即可。实施例 1〜49

实研 g 颗粒腐蚀: 制剂络合剂氧化剂星型聚合物

施含量具体物含量具体物含量具体含量具体令 a晉里 pH

具体物质例 wt% 质 wt% 质 wt% 物质 wt% 物质 wt%

丙烯酸甲酯与

3-氨基

Si0₂

1 3 5 -1,2,4- 10 丙 2

(70nm) 草酸 2 3 烯酰胺的星

三氮唑形共聚物，

Mn=3000 丙烯酸羟乙酯

Si0₂ 苯并三

2 过氧

1 0.005 0.01 与丙烯酰胺的

丁二酸 1 2 3 (70nm) 氮唑化氢星形共聚物，

Mn=5000 丙烯酸羟乙酯

5-氨基

Si0₂

3 1 0.05 -1 H-四 0.1 丙二酸 3 1.5 与丙烯酸的星 3

(70nm) 酸钾形共聚物，

氮唑

Mn=2500 丙烯酸甲酯与

Si0₂ 1,2,4-

4 硝酸丙烯酸羟乙酯

1 2 0.5

(70nm) 苹果酸 0.5 1 3

三氮唑铁的星形共聚

物， Mn=5000 丙烯酸羟乙酯

2-巯基

Si0₂

5 1 过氧与甲基丙烯酸

0.01 -苯并 1 乳酸 5 0.1 3 (70nm)

噻唑化氢的星形共聚

物， Mn=15000 丙烯酸与丙烯

Si0₂ 没食子

1 过氧

6 \ 1 8 2 酰胺的星形共

3 (70nm) 酸化氢聚物，

Mn=5000 丙烯酸羟乙酯

Si0₂ 磺基水

7 1 过氧

\ 5 10 1.5 与丙烯酰胺的 3 (70nm) 杨酸化氢星形共聚物，

Mn=5000

A1₂0₃

8 过氧

3 \ 3 1 1 星形聚丙烯酸

醋酸 3 (30nm) 化脲 Mn=3000 甲基丙烯酸乙酯与甲基丙烯

Ce0₂

2 柠檬酸过氧

\ 8 5 0.5 酸羟乙酯的星 3 (50nm) 铰乙酸

形共聚物，

n= 15000 丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯

Ti0₂ 苯并咪酒石酸过硫

1 0.01 2 0.5 0.8 和苯乙烯的三 3 (120nm) 唑钾酸钾

元星形共聚物， Mn=30000

1-苯基丙烯酸丁酯、

2-膦酸

Si0₂

3 -5-巯丙烯酰胺和丙丁烷基过氧

0.02 2 3 1

(150nm) 烯酸的三元星 3

基-四 -1,2,4- 乙酸

形共聚物，氮唑三羧酸

Mn= 10000 丙烯酸乙酯、

Si0₂ 2-巯基甲基丙烯酸羟乙二胺

2 过硫

0.5 2 乙酯和苯乙烯 -苯并四亚甲 4 0.5 3 (80nm) 酸钾

噻唑的三元星形共基膦酸

聚物，

Mn=20000 甲基丙烯酸与二乙烯

Si0₂ 甲基丙烯酸羟

0.5 苯并咪三胺五过硫

0.08 2 2.5 0.5 乙酯的星形共 3 (100— 唑甲叉膦酸铵

聚物，酸

Mn=3000 甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟

Si0₂ 2-巯基羟基亚

0.5 0.5 过氧

3.5 0.5 乙酯和苯乙烯

3 (70nm) 苯并咪 2

化氢

唑的三元星形共膦酸

聚物，

Mn= 10000 丙烯酸丙酯与

Si0₂ 5-氨基氨基三

0.5 0.5 过氧

-1 H-四 2 亚甲基 4.5 0.8 丙烯酰胺的星 3 (80nm) 化脲形共聚物，

氮唑膦酸

Mn=5000

Si0₂ 2-羟基丙烯酸羟乙酯

0.5 苯并三

2 2 过氧

膦酸基 0.8 0.1

(lOOnm) 与丙烯酰胺的 3

氮唑乙酸

乙酸星形共聚物，

Mn=50000

1 -苯基

Si0₂

0.5 -5-巯

1 ^m

2 过硫星形聚丙烯

0.8 0.002 3 (lOOnm) 基-四亚甲基酸钾酸， Mn=8000

氮唑膦酸

二乙; ¾ 甲基丙烯酸甲

Si0₂ 2-巯基酯与丙烯酸羟

0.5 三胺五过硫

1 0.05 0.05

(l OOnm) -苯并 3 乙酯的星形共 4

噻唑甲叉膦酸铰

聚物，酸钾

n=7000 丙烯酸羟乙

Si0₂ 乙二胺酯、丙烯酰胺

0.5 苯并咪

0.3 3 过氧

(lOOnm) 四甲叉 0.1 0.05 和丙烯酸的三 4

唑化氢

膦酸元星形共聚物

Mn=3000 丙烯酸乙酯、

2-巯基甲基丙烯酸羟

Si0₂ 多元醇过氧乙酯和苯乙烯

0.5 0.3

(lOOnm) 苯并咪 3 3 0.01 4

膦酸酯化脲的三元星形共唑

聚物，

Mn=8000 丙烯酸甲酯、

4-氨基乙二胺丙烯酸羟乙酯

Si0₂ 过氧

0.5 0.6 -1 ,2,4- 1

(lOOnm) 四乙酸 3 0.01 和苯乙烯的三 3

乙酸

三氮唑二钠星形共聚物

Mn=3000 丙烯酸甲酯与

-3-氨乙二胺

Si0₂ 过氧

5 0.3 1 0.05 丙烯酰胺的星 3 (70nm) 二琥珀 1

化氢

-1,2,4- 形共聚物，

酸

Mn=5000 三氮唑

丙烯酸乙酯与

4-氨基

i0₂ 环己烷过硫

0.5 S 0.3 -1 ,2,4- 1 1 0.001 丙烯酰胺的星

3 (100— 四乙酸酸钾

三氮唑形共聚物，

Mn=3000 二乙稀丙烯酸丁酯与

Si0₂ 苯并三过硫

0.5 0.01 1 三胺五 1 0.001 丙烯酰胺的星

3 (100— 氮唑酸铵形共聚物，

乙酸

n=6000 丙烯酸羟乙酯与丙烯酰胺的 0₂ 苯并三氨三乙过氧

0.5 Si 0.05 3 5 0.01

(100— 星形共聚物， 3

氮唑化氢

Mn=5000 甲基丙烯酸甲

2-膦酸

5-乙酸酯与环氧乙垸

Si0₂ 丁垸基过氧

2 0.2 -1 H-四 1 2 0.01

(70nm) 的二元星型共 3

-1,2,4- 化氢

氮唑聚物，

三羧酸

Mn=3000

2-巯基

1 苯并咪甲基丙烯酸丙

1 唑过硫

的 Si0₂ 10 酯和甲基丙烯甘氨酸 2 0.005 4

酸铵酰胺的星形共 (70nm) 苯并三

0.01 聚物， Mn=800 氮唑掺杂铝 5-氨基苯乙烯与丙烯过氧

0.5 的 Si。₂ 0.1 -1 H-四 5 丙氨酸 2 0.005 酸羟乙酯的二 4

化氢

(20nm) 氮唑元星形共聚

物， Mn=6000 丙烯酸甲酯、聚甲基

5-甲基丙烯酸羟乙酯丙烯酸过氧

5 0.1 5 缬氨酸 2 0.0005 和乙烯的三元 5 甲酯四氮唑化脲

(150nm) 星形共聚物，

Mn=30000 丙烯酸乙酯、聚苯乙甲基丙烯酸羟过氧

4 條 \ 6 壳氨酸 5 0.1 乙酯和丙烯的 5 (120nm) 化氢

三元星形共聚物， Mn=6000 丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺

Si0₂ 苯丙氨过氧

0.1 \ 6 3 0.2

(70nm) 和丙烯酸的三 5

酸化氢

元星形共聚物， Mn=3000 丙烯酸与丙烯

Si0₂ 2-巯基过氧

0.1 2 8

(70nm) 苏氨酸 2 0.02 酰胺的星形共 5

噻二唑化氢

聚物，

Mn= 10000 甲基丙烯酸丙酯和甲基丙烯

Si0₂ 2-氨基天冬酰过氧

0.2 2 8 2 0. 2

(70nm) 酰胺的星形共 6

嘧啶胺化氢

聚物，

Mn=5000 丙烯酸甲酯与

Si0₂ 2-氨基 (¾凰

0.2 1 5 2 0.02 丙烯酰胺的星 6 (70nm) 丝氨酸

吡啶酸形共聚物，

Mn=3000 丙烯酸丁酯、

5-甲基 1 脯氨酸

Si0₂ 1,2,3- 丙烯酰胺和丙过氧

0.3 0.02 3 0.05

(70nm) 烯酸的三元星 6

苯并三化氢

氮唑 2 酪氨酸形共聚物，

Mn=5000 甲基丙烯酸丙酯和甲基丙烯

2，3-二 0.0005 酰胺的星形共

Si0₂ 过氧

1 0.5

(70nm) 氨基吡 3 色氨酸 1 聚物， 6

化氢

啶 Mn=8000 星形聚丙烯

0.3

酸， Mn=10000 过氧

1

Si0₂ 2-吡啶化氢丙烯酸乙酯与

2 0.5 3 6 (70nm) 蛋氨酸 0.05 丙烯酰胺的星甲酸过硫

0.5 形共聚物，

酸铵 Mn=8000

3,5-二丙烯酸甲酯与

Si0₂ 氨基天冬氨过氧丙烯酸羟乙酯

3 0.5 3 2 0.0001 7 (80nm) -1 ,2,4- 酸化氢的星形共聚

三氮唑物， Mn=10000 甲基丙烯酸丁

1 -羟基酯、丙烯酸羟

Si0₂

3 0.5 3 谷氨酸 2 0.01 乙酯和苯乙烯 7 (80nm) 一苯并

酸

三氮唑的三元星形共聚物，

Mn=5000 对甲基苯乙烯

Si0₂ 过氧与环氧乙垸的

1 \ 1 職酸 1 0.5 8 (80nm) 化氢二元星型共聚

物， Mn=6000 甲基丙烯酸丁

Si0₂ 过氧

1 \ 2 烯酸的 (80nm) 赖氨酸 1 1 酯和丙 9

化氢星形共聚物，

Mn=3000

5-氨基

苯乙烯与环氧

-2-巯

Si0₂ 过氧

1 0.5 2 0.01 乙烷的二元星

9 (80nm) 组氨酸 3

化氢

-1 ,3,4- 型共聚物，

Mn=8000 噻二唑

3-氨基

甲基丙烯酸丁 -5-巯五甲基

Si0₂ 过氧

0.5 0.5 2 3 0.01 酯和丙烯酸的

10 (80nm) 二乙條

化氢

-1,2,4- 星形共聚物，三胺

Mn= 12000 三氮唑

5-羧基甲基丙烯酸乙

Si0₂ 多乙 ¾ 过氧

0.5 0.5 苯并三 1 3 0.05 酯和丙烯酸的 1 1 (80nm) 多胺化氢星形共聚物，氮唑

Mn=6000 苯乙烯与环氧

Si0₂ 苯并三三乙烯过氧

0.5 0.05 1 3 0.05 乙烷的二元星

11 (80nm) 氮唑四胺化氢型共聚物，

Mn= 10000 甲基丙烯酸甲酯与环氧乙垸

Si0₂ 苯并三四乙烯过氧

0.5 0.05 1 2 0.05

(80nm) 的二元星型共 11

氮唑五胺化氢

聚物，

Mn= 10000 苯乙烯与环氧

Si0₂ 苯并三谷氨酰过氧

0.5 0.05 0.05 2 0.05 乙垸的二元星

10 (80nm) 氮唑胺甲酸型共聚物，

Mn= 10000 苯乙烯与环氧三乙稀

Si0₂ 苯并三过碳

0.5 0.05 0.05 的二元星

10 (80nm) 四胺六 2 0.05 乙烷

氮唑酸钠型共聚物，

乙酸

Mn= 10000 苯乙烯与环氧

Si0₂ 苯并三二乙烯高硼

0.5 0.05 0.05 2 0.05 乙垸的二元星

10 (80nm) 氮唑三胺酸型共聚物，

n= 10000 甲基纤维素聚硅垸消泡剂

添加剂（wt%)

(0.01 %) (0.01 %) 效果实施例 1

表 2给出了对比抛光液 1〜3和本发明的抛光液 50〜53，按表中所给配方，用水补足质量百分比至 100%，将除氧化剂以外的其他组分混合均匀，用 KOH或 HN0₃调节到所需要的 pH值。使用前加氧化剂，混合均匀即可。

表 2 对比抛光液 1和抛光液 50〜53

采用对比抛光液 1〜3和本发明的抛光液 50〜53 对空片铜（Cu) 晶片进行抛光，去除速率见表 3。

抛光材料：空片铜晶片；抛光条件：下压力 3Psi，抛光盘及抛光头转速 70/80rpm，抛光垫 PPG MX710,抛光液流速 100ml/min，抛光机台为 Logitech PM5 Polisher。表 3 对比抛光液 1〜3和抛光液 50~53对金属铜的去除速率

由表可见，与未添加星型聚合物的对比实施例 1〜3相比，抛光液 50〜 53中添加了不同浓度的星型聚合物，该星型聚合物能抑制铜的去除速率。效果实施例 2

表 4给出了对比抛光液 4和本发明的抛光液 54，按表中所给配方，将除氧化剂以外的其他组分混合均匀，用水补足质量百分比至 100%，用 KOH或 HN0₃调节到所需要的 pH值。使用前加氧化剂，混合均匀即可。

表 4 对比抛光液 4和抛光液 54

采用对比抛光液 4和本发明的抛光液 54，对空片铜（Cu)、钽（Ta)、二氧化硅（Teos) 晶片及有图案的铜晶片进行抛光。空片抛光条件：铜晶片：下压力 3Psi/lpsi; 钽（Ta)和二氧化硅（Teos) 晶片：下压力 lpsi, 抛光盘及抛光头转速 70/80rpm，抛光垫 PPG MX710, 抛光液流速 lOOml/min, 抛光机台为 Logitech PM5 Polisher。

有图案的铜晶片抛光工艺条件：下压力 3psi，抛光有图案的铜晶片至残留铜约 2000A,然后再在 lpsi下将残留的铜清除并过抛 30秒。用 XE-300P原子力显微镜测量有图案的铜晶片上 80um*80um 的铜块的凹陷值。抛光盘及抛光头转速 70/80rpm，抛光垫 PPG MX710, 抛光液流速 100ml/min，抛光机台为 Logitech PM5 Polisher。

由表可见，与未添加星型聚合物的对比实施例 4相比，实施例 54中添加了星型聚合物，该星型聚合物能较多的抑制铜在低下压力下的去除速率，有利于降低在有图案的铜晶片上的凹陷，而在高压力下即能保持较高的铜去除速率，不影响生产能力。效果实施例 3

采用对比实施例 4和实施例 54的抛光液，对有图案的铜晶片进行抛光并浸泡。

抛光工艺条件：抛光盘及抛光头转速 70/80rpm，抛光垫 PPG MX710, 抛光液流速 100ml/min，抛光机台为 Logitech PM5 Polisher o 下压力 3psi，抛光有图案的铜晶片至残留铜约 2000A,然后再 lpsi下将残留的铜清除并过抛 30秒。将抛光后的铜晶片浸泡在抛光液中 30分钟后，取出清洗后用扫描电子显微镜（SEM) 来观察晶片表面的腐蚀情况。

由图 1表明，用本发明所述的抛光液的抛光并浸泡后的有图案的铜晶片上，铜线表面及边缘无腐蚀，而用对比实施例 4抛光后的铜晶片（见图 2 ) 中，铜线表面及边缘有明显腐蚀现象。效果实施例 4

采用对比抛光液 1〜3和本发明的抛光液 50〜53，将铜晶片浸泡在 50^QC 抛光液中。静态腐蚀速率见表 6 表 6 对比抛光液 1〜3和抛光液 50^53在 50^QC对金属铜的静态腐蚀速率

由表可见，添加了星型聚合物后，大大降低了铜在 50^QC时的静态腐蚀速率。效果实施例 5

表 7给出了对比抛光液 5〜6和本发明的抛光液 55，按表中所给配方，将除氧化剂以外的其他组分混合均匀，用水补足质量百分比至 100%，用 KOH 或 HN0₃调节到所需要的 pH值。使用前加氧化剂，混合均匀即可。

采用对比抛光液 5〜6和本发明的抛光液 55, 将铜晶片分别浸泡在室温和 50^QC抛光液中。静态腐蚀速率见表 8

表 8 对比抛光液 5〜6和抛光液 55在室温和 50°C对金属铜的静态腐蚀速率

由表可见，加入常规的腐蚀抑制剂虽然能降低铜在室温时的静态腐蚀速率，但对 50^QC下的静态腐蚀速率抑制效果不佳，而星型聚合物对铜的静态腐蚀速

Claims

权利要求

1、一种化学机械抛光液，其含有含颜料亲和基团的星型聚合物、研磨颗粒、络合剂、氧化剂和水。
2、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的颜料亲和基团为羟基、氨基和羧基中的一种或多种。
3、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的聚合单体包括下列中的一种或多种：丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和环氧乙垸。
4、如权利要求 3所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的丙烯酸类单体为丙烯酸和 /或甲基丙烯酸；所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、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、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺和 /或甲基丙烯酰胺。
5、如权利要求 3述的化学机械抛光液，其特征在于：形成所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的单体还包括其他乙烯基类单体。
6、如权利要求 5所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的其他乙烯基类单体为乙烯、丙烯、苯乙烯或对甲基苯乙烯。
7、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的含颜料亲和基团的星型聚合物为聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，对甲基苯乙烯与环氧乙烷的二元星型共聚物，苯乙烯与环氧乙垸的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯与环氧乙烷的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯与丙烯酸羟乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸与丙烯酸羟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种或多种。
8、如权利要求 1 所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的数均分子量为 800-50000。

9、如权利要求 1 所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的含量为质量百分比 0.0001〜3%。

10、如权利要求 9所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的含颜料亲和基团的星型聚合物的含量为质量百分比 0.001〜1%。
11、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化剂为过氧化氢、过氧化脲、过氧甲酸、过氧乙酸、过硫酸盐、过碳酸盐、高碘酸、高氯酸、高硼酸、高锰酸钾和硝酸铁中的一种或多种。

12、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氧化剂的含量为质量百分比 0.05〜10 %。
13、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的络合剂为下述化合物中的一种或多种：氨羧化合物及其盐、有机羧酸及其盐、有机膦酸及其盐和多胺。
14、如权利要求 13所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氨羧化合物为甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、环己垸四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一种或多种；所述的有机羧酸为醋酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、乳酸、没食子酸和磺基水杨酸中的一种或多种；所述的有机膦酸为 2-膦酸丁垸 -1， 2， 4-三羧酸、氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、多元醇膦酸酯、 2-羟基膦酸基乙酸、乙二胺四甲叉膦酸和多氨基多醚基甲叉膦酸中的一种或多种；；所述的多胺为二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺中的一种或多种；所述的盐为钾盐、钠盐或铵盐。

15、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的络合剂的含量为质量百分比 0.01〜10%。
16、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一种或多种。

17、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的含量为质量百分比 0.1〜5 %。
18、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为 20〜150nm。
19、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的化学机械抛光液还含有腐蚀抑制剂。
20、如权利要求 19所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的腐蚀抑制剂为氮唑、咪唑、噻唑、吡啶和嘧啶类化合物中的一种或多种。

21、如权利要求 21 所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的氮唑类化合物选自下列中的一种或多种：苯并三氮唑、 5-甲基 -1， 2， 3-苯并三氮唑、 5-羧基苯并三氮唑、 1-羟基一苯并三氮唑、 1， 2， 4-三氮唑、 3-氨基- 1， 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-巯基 -1， 2， 4-三氮唑、 5-乙酸 -1H-四氮唑、 5-甲基四氮唑、 5-氨基 -1H-四氮唑和 1-苯基 -5-巯基-四氮唑；所述的咪唑类化合物为苯并咪唑和 /或 2-巯基苯并咪唑；所述的噻唑类化合物选自下列中的一种或多种： 2-巯基-苯并噻唑、 2-巯基噻二唑和 5-氨基 -2-巯基 -1， 3 , 4-噻二唑；所述的吡啶选自下列中的一种或多种： 2， 3-二氨基吡啶、 2-氨基吡啶和 2-吡啶甲酸；所述的嘧啶为 2-氨基嘧啶。

22、如权利要求 20所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的腐蚀抑制剂的含量为质量百分比 0.005〜5%。
23、如权利要求 1所述的化学机械抛光液，其特征在于：所述的抛光液的 pH为 2〜11。