一种含有混合磨料的低介电材料抛光液制造技术

本发明专利技术公开了一种含有混合磨料的低介电材料抛光液，该抛光液包括两种或两种以上的抛光磨料，其中一种磨料为掺铝二氧化硅，第二种磨料包括二氧化硅、氧化铝、氧化铝包裹二氧化硅或氧化锆包裹二氧化硅中的一种或多种。本发明专利技术的抛光液可以较好地调整低介电材料掺碳氧化硅（ＣＤＯ）与二氧化硅（ＴＥＯＳ）的抛光速率的同时，防止金属抛光过程中产生的局部和整体腐蚀，提高产品良率。而且能应用在同时含有金属、金属阻挡层、掺碳二氧化硅和二氧化硅结构的集成电路中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抛光液，尤其涉及一种含有混合磨料的低介电材料抛光液。
技术介绍
在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，一层上面又沉积一层，使得在衬底表面形成了不规则的形貌。现有技术中使用的一种平坦化方法就是化学机械抛光(CMP)，CMP工艺就是使用一种含磨料的混合物和抛光垫去抛光一集成电路表面。在典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。在绝大多数CMP抛光液中，往往采用各种无机或有机颗粒作为磨料，例如二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、氧化铈、氧化铁、聚合物颗粒和/或他们的混合物等。由于这些无机或有机颗粒具有不同的粒径、硬度、表面化学基团等特性，对各种抛光基材往往表现出不同的抛光性能，尤其在对基材的抛光速率和选择比上会有很大的差异。因此，在一些CMP抛光液中会采用两种或两种以上的磨料，以-->改善各种基材的抛光速率和调节他们的选择比。比如US6,896,590公开的抛光液主要为两种不同粒径的粒子的混合磨料体系，用以调整和控制金属、阻挡层和二氧化硅的抛光速率与选择比：第一种粒子的粒径为5-50nm；另一种粒子的粒径为50-100nm。US6,896,591公开的含有三种磨料体系，主要用于抛光磷化镍基材：(1)高硬度的α-氧化铝颗粒；(2)气相氧化铝颗粒和(3)二氧化硅颗粒。而US6,924,227公开的采用两种不同粒径的二氧化硅磨料体系，来抛光Cu和阻挡层Ta或TaN，并改善抛光过程中的腐蚀和刮伤等缺陷。这两种不同粒径的二氧化硅磨料体系为：(1)第一种二氧化硅的粒径为5-30nm；(2)第二种二氧化硅的初始粒径小于5nm。在上述抛光液的体系基础上，还可以加入第三种颗粒以形成新的阻挡层抛光液，该第三种颗粒为氧化铝颗粒。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种含有混合磨料的低介电材料抛光液，并应用于同时含有金属、CDO和TEOS结构的集成电路中。本专利技术的上述目的通过下列技术方案来实现：本专利技术的抛光液包括两种或两种以上的抛光磨料，其中一种磨料为掺铝二氧化硅，第二种磨料包括二氧化硅、氧化铝、铝包裹二氧化硅和/或锆包裹二氧化硅。专利技术中所述的第二种磨料为二氧化硅。所述的掺铝二氧化硅磨料的质量百分比浓度较佳地为0.5～-->15％。所述的掺铝二氧化硅溶胶磨料的粒径较佳地是5～500nm；更佳地是10～100nm。专利技术中所述的第二种磨料的质量百分比浓度较佳地为0.5～15％。所述的第二种磨料的粒径较佳地是10～100nm。所述的抛光液的pH值较佳地为2～12。本专利技术所述的抛光液还包括阻蚀剂、氧化剂、速率增助剂或表面活性剂一种或多种。其中所述的阻蚀剂较佳地是苯并三唑。所述的氧化剂较佳地是过氧化氢。所述的速率增助剂较佳地是有机羧酸、有机羧酸盐、氨基酸或有机磷酸中的一种或多种；所述的速率增助剂更佳地是草酸、酒石酸、丁二酸、正丁胺、酒石酸铵、五硼酸铵、甘氨酸或乙二胺四甲叉磷酸中的一种或多种。所述的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性和两性离子表面活性剂；较佳地是聚丙烯酰胺、右旋糖苷、聚丙烯酸、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵或四丁基氢氧化铵中的一种或多种。本专利技术所述的抛光液用于抛光包含金属、阻挡层、二氧化硅和低介电材料结构的集成电路。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的抛光液可以较好地调整低介电材料氧化硅(BD)与TEOS的抛光速率的同时，防止金属抛光过程中产生的局部和整体腐蚀，提高产品良率。而且能应用在同时含-->有金属、掺碳二氧化硅(CDO)和二氧化硅(TEOS)结构的集成电路中。附图说明图1为掺铝二氧化硅及其混合磨料体系的抛光速率图；图2为掺铝二氧化硅的粒径对低介电材料的抛光速率影响图；图3为混合磨料的粒径对低介电材料的抛光速率影响图；图4为不同用量的混合磨料的抛光速率图；图5为不同用量的混合磨料的抛光速率图；图6为不同用量的混合磨料的抛光速率图；图7为本专利技术的抛光液的pH值对低介电材料的抛光速率影响图；图8为本专利技术的抛光液的混合磨料与速率增助剂的组合性能影响图；图9为本专利技术的抛光液的混合磨料与表面活性剂的组合性能影响图。图10为本专利技术抛光液的抛光材料结构示意图具体实施方式实施例1抛光液1：掺铝二氧化硅(45nm)5％，氧化铝包裹二氧化硅(20nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3； 抛光液2：掺铝二氧化硅(45nm)5％，氧化锆包裹二氧化硅(20nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝2；-->抛光液3：掺铝二氧化硅(45nm)5％，二氧化硅(70nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3；抛光液4：掺铝二氧化硅(45nm)5％，气相氧化铝(初始粒径15nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3。抛光材料：BD材料；抛光条件：1.5psi，抛光盘转速70rpm，抛光垫Politex，抛光液流速100ml/min，Logitech PM5 Polisher。结果如图1所示：本专利技术采用掺铝二氧化硅与不同的辅助磨料组成混合磨料体系后，其抛光液可以较好地调节和控制低介电材料的抛光速率以及选择比。实施例2抛光液5(1)：掺铝二氧化硅(20nm)5％，二氧化硅(70nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3；抛光液5(2)：掺铝二氧化硅(45nm)5％，二氧化硅(70nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3；抛光液5(3)：掺铝二氧化硅(80nm)5％，二氧化硅(70nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3。抛光液6(1)：掺铝二氧化硅(45nm)5％，二氧化硅(20nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3；抛光液6(2)：掺铝二氧化硅(45nm)5％，二氧化硅(70nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3；抛光液6(3)：掺铝二氧化硅(45nm)5％，二氧化硅(120nm)5％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3。抛光材料：BD材料；抛光条件：1.5psi，抛光盘转速70rpm，抛光垫Politex，抛光液流速100ml/min，Logitech PM5 Polisher。-->结果如图2、图3所示：20～80nm的掺铝二氧化硅磨料和20～140nm的二氧化硅磨料都适合于本专利技术，而且随着掺铝二氧化硅磨料粒径的增大，抛光速率上升，因此大于80nm的掺铝二氧化硅磨料也适合于本专利技术。但是随着二氧化硅磨料粒径的增大，TEOS反而下降，因此大于120nm的二氧化硅磨料粒径不适合本专利技术。实施例3抛光液7(1)：掺铝二氧化硅(45nm)0.5％，二氧化硅(100nm)7％，酒石酸0.2％，BTA0.2％，H2O20.3％，pH＝3；抛光液7(2)：掺铝二氧化硅(45nm)7％，二氧化硅(100nm)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有混合磨料的低介电材料抛光液，该抛光液包括两种或两种以上的抛光磨料，其特征在于：其中一种磨料为掺铝二氧化硅，第二种磨料包括二氧化硅、氧化铝、铝包裹二氧化硅或锆包裹二氧化硅中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种含有混合磨料的低介电材料抛光液，该抛光液包括两种或两种以上的抛光磨料，其特征在于：其中一种磨料为掺铝二氧化硅，第二种磨料包括二氧化硅、氧化铝、铝包裹二氧化硅或锆包裹二氧化硅中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于：所述的第二种磨料为二氧化硅。3.根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于：所述的掺铝二氧化硅磨料的质量百分比浓度为0.5～15％。4.根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于：所述的掺铝二氧化硅溶胶磨料的粒径是5～500nm。5.根据权利要求4所述的抛光液，其特征在于：所述的掺铝二氧化硅溶胶磨料的粒径是10～100nm。6.根据权利要求2所述的抛光液中，其特征是所述的第二种磨料的质量百分比浓度为0.5～15％。7.根据权利要求2所述的抛光液中，其特征是所述的第二种磨料的粒径是10～100nm。8.根据权利要求1至7任一项所述的抛光液，其特征在于：所述的抛光液的pH值为2～12。9.根据权利要求1至8任一项所述的抛光液，其特征在于：所述的抛光液还包括阻蚀剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，宋伟红，荆建芬，宋成兵，杨凯平，
申请(专利权)人：安集微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]