一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术提供一种化学机械抛光液，其包括，二氧化硅，至少一种增速剂，唑类化合物及其衍生物。本发明专利技术大大提高SiN的抛光速度且有较低的TEOS抛光速度，同时实现降低铜的抛光速度，能够在较短的时间内对混合键合表面的碟形凹陷进行修复。

A Chemical Mechanical Polishing Fluid

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光液
本专利技术涉及化学机械抛光液
，尤其涉及一种具有高的氮化硅、低的二氧化硅、低的铜去除速率的化学机械抛光液。
技术介绍
三维集成电路需要在两片晶圆键合的同时实现数千个芯片的内部互连，而这些需要对两片晶圆进行导电性键合，一般导电性连接可通过单纯的金属键合工艺和键合强度更高的混合键合工艺(hybridbonding)来实现，由于单纯的金属键合工艺所能达到的强度并不理想，所以混合键合工艺是目前三维集成电路中键合工艺的首选。混合键合技术是通过在晶圆的键合界面上的同时设置有金属和绝缘物的键合工艺，并在键合过程中需要将两片晶圆的键合界面上的金属与金属对齐、绝缘物与绝缘物对齐，并在一定的温度条件下进行键合。通常键合界面上的绝缘物的材质为二氧化硅或氮化硅，而金属的材质为铜。常见的键合过程为在晶圆的表面形成一层氮化硅，再在氮化硅表面上形成一层二氧化硅薄膜，通过光刻、刻蚀的方法形成沟槽，利用金属沉积方法填淀积金属填充于沟槽内并覆盖于薄膜表面，然后通过CMP步骤将表面的铜以及二氧化硅薄膜去除得到氮化硅及铜的界面层。混合键合表面同时存在金属和绝缘物质，对键合界面表面平坦度的要求非常高。利用高的二氧化硅、低的氮化硅去除速率的研磨液将二氧化硅薄膜去除的同时会造成较大的碟形凹陷，大大降低的表面的平坦度。为了降低这种缺陷，需要提供一种具有高的氮化硅、低的二氧化硅、低的铜去除速率的研磨液对表面进去修复，并在较短的时间内得到较高平坦度的表面。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种化学机械抛光液，通过添加含一个或多个羧基的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物，并将抛光液的pH调节至上述化合物的pKa1的1.5个单位且小于6，实现大大提高SiN的抛光速度且有较低的TEOS抛光速度，同时利用唑类化合物，实现降低铜的抛光速度，能够在较短的时间内对混合键合表面的碟形凹陷进行修复。本专利技术提供一种化学机械抛光液，其包括，二氧化硅，至少一种增速剂，唑类化合物及其衍生物。所述增速剂为含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物中的一种或多种，。优选地，所述二氧化硅的质量百分比浓度为0.5～8％，更优选地，为1％～5％。优选地，所述增速剂选自2-羧基吡啶、3-羧基吡啶、4-羧基吡啶、2,3-二羧基吡啶、2,4-二羧基吡啶、2,6-而羧基吡啶，3,5-二羧基吡啶、2-羧基哌啶，3-羧基哌啶，4-羧基哌啶，2,3-二羧基哌啶，2,4-二羧基哌啶，2,6-二羧基哌啶，3,5-二羧基哌啶，2-羧基吡咯烷，3-羧基吡咯烷，2,4-二羧基吡咯烷，2,5-二羧基吡咯烷，2-羧基吡咯，3-羧基吡咯，2,5-二羧基吡咯，3,4-二羧基吡啶中的一种或多种。优选地，所述增速剂的质量百分比浓度为0.001～1％，更优选地，为0.01～0.5％。优选地，所述唑类化合物及其衍生物包括1，2，3-三氮唑，1H-四氮唑，1，2，4-三氮唑，1-甲基-5氨基四氮唑，5-甲基四氮唑，1-氨基-5-巯基-1，2，4四氮唑，5-苯基四氮唑和1-苯基-5-巯基四氮唑，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-苯并三氮唑，3-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-甲基四氮唑和5-氨基-1H-四氮唑中的一种或多种。优选地，所述唑类化合物及其衍生物的质量百分比浓度为0.001～3％，更优选地，为0.01～1％。优选地，所述化学机械抛光液的pH值大于所述含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物的pKa1的1.5个单位且小于6.5。优选地，所述化学机械抛光液中还含有杀菌剂。更优选地，所述杀菌剂包括5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)，2-甲基-4-异噻唑啉酮(MIT)，1,2-苯丙异噻唑啉酮(BIT)，碘代丙炔基氨基甲酸酯(IPBC)，1,3-二羟甲基-5,5-甲基海因(DMDMH)中的一种或多种。优选地，所述化学机械抛光液中还含有pH调节剂，选自HNO3、KOH、K2HPO4或KH2PO4。与现有技术相比较，本专利技术的技术优势在于：1)含有含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物中的一种或多种，在抛光液的pH大于上述组分Pka1的1.5个单位，且小于6时，表现出高的SiN的抛光速度和较低的TEOS抛光速度，具有较高的SiN/TEOS的选择比；2)抛光液中添加唑类化合物及其衍生物，表现出较低的铜的抛光速度，能够在较短的时间内对混合键合表面的碟形凹陷进行修复；3)本专利技术的化学机械抛光液可以做成浓缩样使用，降低成本。具体实施方式下面结合对比例及符合本专利技术的实施例，详细阐述本专利技术的优势。按照表1中所给配方，将所有组分溶解并混合均匀，用水补足质量百分比至100％，再用pH调节剂调节pH至期望值，获得如表1所述的对比例及实施例。再在具体抛光条件为：Mirra机台，IC1010pad，转速93/87；抛光压力：3.0psi；抛光流量150ml/min下，对8寸氮化硅、二氧化硅、铜进行1min抛光，再清洗、干燥、检测后得到表1中所述抛光结果。然后，对已经去除二氧化硅薄膜的键合的晶片，用表1中抛光液进行凹形缺陷修复，抛光时间15秒，晶片未修复前的碟形凹陷值为120A，其中对比例及本专利技术实施例的凹陷修复结果如表1中所示。表1，对比例及实施例的配方及抛光效果从对比例1，2的结果可以看出，在抛光组合物中仅仅添加含有羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物，虽然可以提高了氮化硅的抛光速率，降低了二氧化硅的抛光速率，但不改变铜的抛光速率。从对比例2的抛光结果中可以看出，对比例2中不含有唑类化合物，抛光液表现出高的铜的抛光速度，低的氮化硅抛光速度，晶片表面的碟形凹陷不但没有得到修复反而变得更大，可见，高的铜的抛光速度，低的氮化硅抛光速度对碟形凹陷的修复是不利的。但是，从本专利技术实施例的结果可以看到，本专利技术在抛光液中添加含有羧基基团化合物，增加了氮化硅的抛光速率，并降低了二氧化硅的抛光速率，同时添加了适量的唑类化合物，降低了铜的抛光速率，这样大大增加了氮化硅与二氧化硅的选择比及氮化硅与铜的选择比，从而在抛光的过程中，可以在较短的时间里面，对蝶形凹陷进行修复，将碟形凹陷并降低至30A以下。本专利技术利用羧基基团化合物与唑类化合物的复配效果，得到的抛光液同时具有高的氮化硅速度，低的二氧化硅及铜的抛光速度，对键合晶片的碟形凹陷进行修复，能到更高平坦度的晶片表面。应当注意的是，本专利技术的实施例有较佳的实施性，且并非对本专利技术作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，包括，二氧化硅，至少一种增速剂，及唑类化合物。所速的增速剂为含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，包括，二氧化硅，至少一种增速剂，及唑类化合物。所速的增速剂为含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物。2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述二氧化硅的质量百分比浓度为0.5～8％。3.如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述二氧化硅的质量百分比浓度为1％～5％。4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述增速剂选自2-羧基吡啶、3-羧基吡啶、4-羧基吡啶、2,3-二羧基吡啶、2,4-二羧基吡啶、2,6-二羧基吡啶，3,5-二羧基吡啶、2-羧基哌啶，3-羧基哌啶，4-羧基哌啶，2,3-二羧基哌啶，2,4-二羧基哌啶，2,6-二羧基哌啶，3,5-二羧基哌啶，2-羧基吡咯烷，3-羧基吡咯烷，2,4-二羧基吡咯烷，2,5-二羧基吡咯烷，2-羧基吡咯，3-羧基吡咯，2,5-二羧基吡咯，3,4-二羧基吡啶中的一种或多种。5.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述增速剂的质量百分比浓度为0.001～1％。6.如权利要求5所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述增速剂的质量百分比浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文婷，荆建芬，
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：上海,31