一种化学机械抛光液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种化学机械抛光液，包含研磨颗粒和乙氧基化丁氧基化烷基醇。本发明专利技术的化学机械抛光液，通过加入特定分子结构的非离子表面活性剂，在获得高的二氧化硅(TEOS)去除速率的同时极大地改善了抛光后二氧化硅(TEOS)的表面粗糙度，并有效地减少了表面污染物的残留，保证抛光后获得较好的晶圆表面光洁度和平坦度，能够满足各种工艺条件下对介质材料表面的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光液及其应用
本专利技术涉及抛光液
，尤其涉及一种用于集成电路制造领域二氧化硅基材平坦化的化学机械抛光液及其应用。
技术介绍
在集成电路的制造过程中，硅晶圆基片上往往构建了成千上万的结构单元，这些结构单元通过多层金属互连进一步形成功能性电路和元器件。在多层金属互连结构中，金属导线之间填充二氧化硅或掺杂其他元素的二氧化硅作为层间介电质(Inter-LayerDielectric,ILD)。随着集成电路金属互连技术的发展和布线层数的增加，化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing,CMP)已经广泛应用于芯片制造过程中的表面平坦化。这些平坦化的芯片表面有助于多层集成电路的生产，且防止将电介层涂覆在不平表面上引起的畸变。CMP工艺就是使用一种含磨料的混合物和抛光垫抛光集成电路表面。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。二氧化硅作为集成电路中常用的介电材料，在很多抛光工艺中都会涉及二氧化硅介质层的去除。如在氧化物层间介质抛光过程中，抛光浆料主要用于去除氧化物介质层并平坦化；在浅沟槽隔离层抛光时，抛光液主要用于去除以及平坦化氧化物介质层并停在氮化硅上；在阻挡层抛光中，抛光液需要去除二氧化硅、铜和铜阻挡层；在硅通孔(ThroughSiliconVia,TSV)工艺，通孔的形成也需要用抛光液去除多余的二氧化硅。在这些抛光工艺中，都要求较高的氧化物介质层的去除速率，以保证产能。氧化物介电材料包括薄膜热氧化二氧化硅(thinthermaloxide)、高密度等离子二氧化硅(highdensityplasmaoxide)、硼磷化硅玻璃(borophosphosilicateglass)、四乙氧基二氧化硅(PETEOS)和掺碳二氧化硅(carbondopedoxide)等。用于二氧化硅介电材料抛光浆料的抛光磨料主要为二氧化铈和二氧化硅，但氧化铈磨料在抛光过程中容易划伤表面。二氧化硅在抛光过程中产生的表面缺陷较少，故大量使用二氧化硅作为研磨颗粒。但为了达到较高的氧化物材料去除速率，通常通过提高研磨颗粒的用量来达到，但研磨颗粒用量的增大会导致晶圆表面粗糙度增加。中国专利CN104449396A公开的一种化学机械抛光液采用了磺酸类化合物来改善抛光后二氧化硅的表面缺陷度，该抛光液包括水、胶体二氧化硅磨料、磺酸类添加剂、包合物和氧化剂，pH值大于等于10。该化学机械抛光液具有的氧化硅去除速率为≥1000/分钟，以及促进了抛光后尺寸>0.16微米的SP1缺陷计数≤70、SP1划痕数≤25。许多专利也公开了非离子表面活性剂在抛光液中的应用。中国专利CN1688665A公开了一种两亲性非离子表面活性剂在铜的化学机械抛光工艺中的应用，通过加入该表面活性剂减少了碟形下陷以及介电层侵蚀，但未谈及该表面活性剂对二氧化硅表面的影响。中国专利CN101280158A公开了一种多晶硅的化学机械抛光液，通过选用多元醇型非离子表面活性剂来抑制多晶硅的去除速率，获得工艺要求的多晶硅/二氧化硅去除速率选择比。但未提及该非离子表面活性剂对二氧化硅表面的影响。为了克服现有化学抛光液在抛光过程中二氧化硅(TEOS)的表面粗糙度值大和污染物残留多的问题，亟待寻求新的化学机械抛光液。
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，该化学机械抛光液通过特定分子结构的非离子表面活性剂改善了抛光后晶圆表面平整度和污染物残留多的问题。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：提供一种化学机械抛光液，其包含研磨颗粒和乙氧基化丁氧基化烷基醇。优选地，所述乙氧基丁氧基化烷基醇中乙氧基数x为5-20，丁氧基数y为5-20，烷基为碳原子数11-15的直链或支链。优选地，所述乙氧基丁氧基化烷基醇的质量百分比浓度为0.0005％-1％优选地，所述乙氧基丁氧基化烷基醇的质量百分比浓度为0.001％-0.5％。优选地，所述的研磨颗粒选自二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、掺杂铝的二氧化硅和聚合物颗粒中的一种或多种。优选地，所述研磨颗粒的质量百分比含量为5-30％。。优选地，所述研磨颗粒的质量百分比含量为10-25％。优选地，所述研磨颗粒的粒径为30～200nm。优选地，所述研磨颗粒的粒径为50～180nm。优选地，所述化学机械抛光液的pH值为8-12。优选地，所述化学机械抛光液的pH值为9-12。本专利技术的化学机械抛光液还可以包括金属缓蚀剂、络合剂、氧化剂等用来同时对二氧化硅和金属进行抛光。本专利技术的化学机械抛光液还可以包括pH调节剂、杀菌剂等其他本领域常用的添加剂本专利技术另一方面，在于提供一种如上所述的化学机械抛光液在二氧化硅抛光中的应用。本专利技术的化学机械抛光液可按下述方法制备：将所述组分按比例混合均匀，用pH调节剂(如KOH或HNO3)调节到所需要的pH值即可。与现有技术相比较，本专利技术的化学机械抛光液具有如下有益效果：本专利技术的化学机械抛光液，通过特定分子结构的非离子表面活性剂，极大地改善了抛光后二氧化硅(TEOS)的表面粗糙度，并有效地减少了表面污染物的残留，在获得高的二氧化硅(TEOS)去除速率的同时还保证抛光后获得较好的晶圆表面光洁度和平坦度，能够满足各种工艺条件下对介质材料表面的要求。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限制本专利技术的范围。本专利技术所用试剂及原料均市售可得。本专利技术所述wt％均指的是质量百分含量。制备实施例：表1为本专利技术实施例1-11以及对比例1-3的抛光液的成分及含量。按照该表配制实施例和对比例抛光液，将各组分混合均匀，用水补足质量百分比至100％，用pH调节剂调节pH至相应值，得到本专利技术各实施例及对比例的抛光液。表1本专利技术实施例1-11和对比例1-3的抛光液成分效果实施例：采用对比1～3抛光液和实施例1～11抛光液按照下述抛光条件对二氧化硅(TEOS)进行抛光，抛光条件：抛光机台为12”ReflexionLK机台，抛光垫为IC1010pad，下压力为4.0psi，转速为抛光盘/抛光头＝93/87rpm，抛光液流速为300ml/min，抛光时间为1min。去除速率，用原子力显微镜AFM测试的抛光后的二氧化硅晶圆表面粗糙度，以及用缺陷扫描仪SP2测试的抛光后的二氧化硅晶圆表面污染物颗粒数的结果见表2。表2对比1～3抛光液和实施例1～11抛光液对TEOS的去除速率、表面粗糙度、表面污染物颗粒数结果如表2所示：乙氧基丁氧基化烷基醇的加入，极大的改善了抛光后TEOS的表面粗糙度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包含研磨颗粒和乙氧基化丁氧基化烷基醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包含研磨颗粒和乙氧基化丁氧基化烷基醇。


2.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述乙氧基化丁氧基化烷基醇中，乙氧基数x为5-20，丁氧基数y为5-20，烷基为碳原子数11-15的直链或支链。


3.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述乙氧基化丁氧基化烷基醇的质量百分比浓度为0.0005％-1％。


4.根据权利要求3所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述乙氧基化丁氧基化烷基醇的质量百分比浓度为0.001％-0.5％。


5.根据权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述的研磨颗粒选自二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、掺杂铝的二氧化硅和聚合物颗粒中的一种或多种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：姚颖，周文婷，荆建芬，杨俊雅，李恒，卞鹏程，黄悦锐，
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