用于抛光低介电材料的抛光液制造技术

本发明专利技术公开了一种用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液包括掺铝二氧化硅磨料和水，其特征在于：还包括含铵根离子或季铵类的小分子活性物质。本发明专利技术的抛光液对低介电材料ＣＤＯ以及ＴＥＯＳ、ＳｉＯＮ等材料的抛光具有促进作用，但对钽、铜的抛光速率无明显的影响，因此可以大大提供衬底的抛光选择性，并且本发明专利技术的抛光液可以大大降低衬底表面的刮痕、腐蚀、点蚀等衬底表面缺陷问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抛光液，尤其涉及一种用于抛光低介电材料的抛光液。
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。CMP抛光液主要包括磨料、化学试剂和溶剂等。磨料主要为各种无机或有机颗粒，如二氧化硅、氧化铝、二氧化锆、氧化铈、氧化铁、聚合物颗粒和/或它们的混合物等。CMP抛光液的溶剂主要为水或醇类。而化学试剂是用来控制抛光速率和抛光选择比、改善抛光表面性能以及提高抛光液的稳定性，包括氧化剂、络合剂、缓蚀剂和/或表面活性剂等。在一些公开专利中，铵盐和季铵类物质被用来调节一些非金属物质的抛光速率，如在CN 1498931A中，在二氧化硅为磨料的抛光液中，水溶性季-->铵盐被用来提高多晶硅的抛光速率和改善抛光液的稳定性，其多晶硅膜抛光速率与氮化物膜抛光速率的比率达到50。如USP 6,046,112，该抛光液包括ZrO2磨料、表面活性剂、TMAH或TBAH、和水，其对SOG具有较高的抛光速率和较高的抛光选择性，抛光速率在达到4000/min，抛光选择性高达8，但是其使用ZrO2磨料，价格昂贵。在USP 7018560中，含有2～15个碳链长度的有机季胺盐用于增加TEOS的抛光速率，同时降低SiC、SiCN、Si3N4和SiCO等材料的抛光速率。然而以上专利中，铵盐和季铵类物质并没有用于提高低介电材料CDO的抛光速率。随着集成电路复杂程度的增加和器件尺寸的减小，一些含有Si、C、O的低介电材料逐渐被应用于集成电路，以提高未来集成电路的开合能力。低介电材料包括掺碳二氧化硅(CDO)、碳氧化硅(SiOC)和有机硅玻璃(OSG)等，而掺碳二氧化硅(CDO)是目前应用较广的一种低介电材料。这些低介电材料在未来将取代二氧化硅(如TEOS、FSG、SOG等)，构成集成电路中的绝缘层。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液用于提高低介电材料的抛光速率，本专利技术的抛光液包括掺铝二氧化硅磨料和水，其特征在于：还包括含铵根离子或季铵类的小分子活性物质。由于这类小分子活性物质用于本专利技术的抛光液中能够形成铵根离子或季铵离子，从而可以提高低介电材料的抛光速率，但对钽、铜的抛光速率无明显的影响，从而可以提高抛光选择性。在本专利技术中，术语“小分子活性物质”是指分子量Mw＜500的含铵根离-->子的活性物质或季铵类的活性物质。在本专利技术中，所述的活性物质可以为氨水、各种铵盐、各种季铵盐、各种季铵碱，较佳地为氨水、氨基酸、五硼酸铵、酒石酸铵、四甲基氢氧化铵(TMAH)、四丁基氢氧化铵(TBAH)和/或四丁基四氟硼酸铵，以及具有类似结构的铵盐或季铵类等物质，优选四丁基氢氧化铵和四丁基四氟硼酸铵。所述的活性物质的用量较佳地为0.001～0.5％，更佳地为0.001～0.2％。所述的掺铝二氧化硅磨料的浓度可以为现有技术中抛光集成电路衬底的抛光液中给出的各种浓度，较佳地为1～20％，更佳地为2～15％，水为余量。以上浓度均指占整个抛光液的重量百分比。所述的掺铝二氧化硅磨料为溶胶型掺铝二氧化硅分散液，这种溶胶型磨料分散液可以大大降低衬底表面的刮痕、腐蚀、点蚀等衬底表面缺陷问题。所述的溶胶型掺铝二氧化硅分散液的pH值较佳地为2～7。在本专利技术中，所述的掺铝二氧化硅磨料的粒径较佳地是5～500nm，更佳地是5～100nm，最优选20～80nm。本专利技术的抛光液的pH值较佳地为2～7。本专利技术的抛光液还可以包括现有技术中的各种添加剂，如阻蚀剂、氧化剂、速率增助剂、表面活性剂和/或其他助剂等等。所述的阻蚀剂可以是抛光剂领域中使用的各种阻蚀剂，较佳地为苯并三唑(BTA)；所述的氧化剂可以是抛光剂领域中使用的各种氧化剂，较佳地为过氧化氢；所述的表面活性剂可以是抛光剂领域中使用的各种表面活性剂，较佳地为聚乙烯乙二醇(PEG)和/或聚丙烯酸类(PAA)。本专利技术的抛光液较佳地抛光下列材料，如：掺碳二氧化硅(CDO)；本专利技术的抛光液也可以用于抛光二氧化硅(TEOS)、SiON、Ta或Cu等材料。在本专利技术中，术语“低介电材料”是指介电常数低于3.0的材料。-->本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的抛光液对CDO、TEOS、SiON等材料的抛光具有促进作用，但对钽、铜的抛光速率无明显的影响，因此可以大大提供衬底的抛光选择性。并且本专利技术的抛光液可以大大降低衬底表面的刮痕、腐蚀、点蚀等衬底表面缺陷问题。附图说明图1为含有不同活性物质的抛光液抛光低介电材料的抛光速率图；图2为含有各种添加剂的抛光液对低介电材料抛光速率的影响图；图3为活性物质的浓度对低介电材料抛光速率的影响图；图4为不同的磨料浓度对低介电材料抛光速率的影响图；图5为本专利技术的抛光液对不同低介电材料的抛光速率影响图；图6为本专利技术的抛光液的pH对低介电材料的抛光速率影响图；图7为不同磨料对低介电材料的抛光速率影响图；及图8为磨料的粒径对低介电材料的抛光速率影响图。具体实施方式实施例1对比抛光液1’掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG2000.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、水余量、pH＝3；抛光液1  掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG200 0.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、氨水(NH4OH)0.1％、水余量、pH＝3；抛光液2  掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG2000.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、五硼酸铵0.1％、水余量、pH＝3；-->抛光液3  掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG200 0.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、酒石酸铵0.1％、水余量、pH＝3；抛光液4掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG200 0.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、四丁基四氟硼酸铵0.02％、水余量、pH＝3；抛光液5  掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG200 0.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、四甲基氢氧化铵(TMAH)0.025％、水余量、pH＝3；抛光液6掺铝二氧化硅磨料(45nm)7％、酒石酸0.1％、PEG200 0.2％、BTA 0.2％、H2O2 0.5％、四丁基氢氧化铵(TBAH)0.01％、水余量、pH＝3。抛光材料：BD材料；抛光条件：1psi，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：本专利技术的含有活性物质的抛光液可以显著地提高低介电材料BD的抛光速率，尤其是四丁基氢氧化铵和四丁基四氟硼酸铵，其抛光速率达到600/min以上。实施例2对比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液包括掺铝二氧化硅磨料和水，其特征在于：其还包括含铵根离子或季铵类的小分子活性物质。

【技术特征摘要】
1.一种用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液包括掺铝二氧化硅磨料和水，其特征在于：其还包括含铵根离子或季铵类的小分子活性物质。2.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于：所述的活性物质包括氨水、五硼酸铵、酒石酸铵、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和/或四丁基四氟硼酸铵。3.如权利要求2所述的抛光液，其特征在于：所述的活性物质的用量为0.001～0.5％。4.如权利要求3所述的抛光液，其特征在于：所述的掺铝二氧化硅磨料的浓度为1～20％。5.如权利要求1～4任一项所述的抛光液，其特征在于：所述的掺铝二氧化硅磨料为溶胶型掺铝二氧化硅分散液。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，宋伟红，荆建芬，徐春，顾元，
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[中国|上海]