一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术公开了一种化学机械抛光液，对介质材料的抛光效果具有较高的去除速率，同时含有的二聚哑铃形和／或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的颗粒形状规则，抛光后的晶圆表面光洁度和平坦度较好，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】

本专利技术涉及一种化学机械抛光液。
技术介绍
化学机械平坦化(CMP)技术中抛光液的磨料颗粒是关键的组分之，不同的磨料颗 粒具有不同的效果。在影响抛光性能的因素中，磨料颗粒往往具有决定的作用，它的性能包 括多方面的指标，如磨料颗粒的粒径分布、形状、聚集态以及在抛光液中的固含量，它们对 抛光后晶圆的表面粗糙度，表面污染物颗粒，以及各种材料的去除速率等都会有不同影响。 传统磨料二氧化硅溶胶颗粒是球形的颗粒，呈单分散状(单聚，见附图l)，对各种材料尤其 是介质材料的去除速率有限，只有增大磨料粒子含量来加快去除，而粉状二氧化硅磨料，由 于颗粒发生团聚，形成大颗粒，形状不规则，容易引起表面微划伤等各种缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有的含有传统的球形单分散硅溶胶颗粒或 粉状氧化硅磨料的化学机械抛光液去除速率有限或容易引起晶圆原表面微划伤的缺陷，提 供了一种具有较高去除速率，并且用于抛光后晶原表面光洁度和平坦度都较好的化学机械 抛光液。 本专利技术所述的化学机械抛光液含有二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研 磨颗粒(附图1)和水。 其中，所述的二聚鹏铃形或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小较佳的为 10 150nm，更佳的为20 100nm，最佳的为30 100nm ;所述的二聚哑铃形和/或多聚链 形二氧化硅溶胶研磨颗粒的含量为1 20%，百分比为质量百分比。 根据需要，本专利技术的化学机械抛光液还可含有表面活性剂、氧化剂、成膜剂和螯合 剂中的一种或多种。 本专利技术的一较佳实例中，所述的化学机械抛光液含有二聚哑铃形和/或多聚链形 二氧化硅溶胶研磨颗粒、表面活性剂和水。该化学机械抛光液适用于抛光不同介电常数的 材料，较佳的适用于氧化硅(PETEOS)和掺杂碳的氧化硅的绝缘膜等。 本专利技术的另一较佳实例中，所述的化学机械抛光液含有二聚鹏铃形和/或多聚链 形二氧化硅溶胶研磨颗粒、氧化剂、成膜剂、螯合剂、表面活性剂和水。该化学机械抛光液较 佳的适用于抛光铜或阻挡层材料。 其中，所述的表面活性剂为本领域常规用的表面活性剂，其功能是调节不同材料 之间的抛光选择比，尤其是不同硅基材料之间的选择比，例如二氧化硅、碳参杂的二氧化 硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等。所述的表面活性剂较佳的为阳离子表面活性剂、阴离子 表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。所述的阳离子表面 活性剂较佳的为数均分子量为2000 50000的聚乙烯亚胺和/或季铵盐类表面活性剂 (如十六烷基三甲基氯化铵)；所述的阴离子型表面活性剂较佳的为数均分子量为1000 50000的聚丙烯酸类聚合物，可以是均聚物，也可以是共聚物；所述的两性表面活性剂较 佳的为甜菜碱类表面活性剂；所述的非离子型表面活性剂较佳的为数均分子量为200 20000的聚乙二醇和/或亲水疏水平衡值(HLB值)为5 15的聚氧乙烯醚。所述的表面 活性剂的含量较佳的为0. 001 0. 1%，更佳的为0. 005 0. 05%，百分比为质量百分比。 其中，所述的氧化剂为本领域常规使用的氧化剂，较佳的为过氧化物、过硫化物和 硝酸铵中的一种或多种；更佳的为过氧化氢、过氧化氢脲、过氧乙酸、过氧化苯甲酰、过硫酸 钾、过硫酸铵和硝酸铵中的一种或多种；氧化剂的含量为质量百分比0. 1 10%。 其中，所述的成膜剂为本领域常规使用的成膜剂，其功能是在金属表面形成不溶 性保护膜，以达到缓蚀和提高平坦化效率的目的。所述的成膜剂较佳的为唑类有机物；更 佳的为苯并三氮唑及其衍生物，以及四唑及其衍生物中的一种或多种。所述的苯并三氮唑 衍生物较佳的为羧基和/或酯基取代的苯并三唑衍生物；所述的四唑衍生物较佳的为苯基 取代的四唑衍生物、巯基取代的四唑衍生物、氨基取代的四唑衍生物、苯基和巯基取代的四 唑衍生物、苯基和氨基取代的四唑衍生物、巯基和氨基取代的四唑衍生物，以及苯基、巯基 和氨基共同取代的四唑衍生物中的一种或多种；所述的酯基取代的三唑衍生物为烷氧基羰 基取代的三唑衍生物和/或芳氧基羰基取代的三唑衍生物。所述的成膜剂最佳的为苯并三 氮唑、苯并咪唑、吲哚、甲基苯并三氮唑、吲唑、N-甲基苯三唑、4-羧基苯并三唑甲酯、5-羧 基苯并三唑甲酯、4-羧基苯并三唑丁酯、5-羧基苯并三唑丁酯、4-羟基苯并三氮唑、5-羟基 苯并三氮唑、1-H四氮唑、5_氨基四氮唑、5_甲基-四氮唑和1-苯基-5巯基四氮唑中的一 种或多种。所述的成膜剂的含量较佳的为0. 001 1%，更佳的为0. 05 0. 5%，最佳的为0. 1 0.4%，百分比为质量百分比。 所述的螯合剂为本领域常规使用的螯合剂，选自有机膦、含氮杂环类、有机胺类和 水溶性羧酸类聚合物中的一种或多种。其中，所述的有机膦较佳的为有机磷酸类化合物和 /或有机磷酸酯类化合物的螯合剂，更佳的为羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、氨基三亚甲基膦 酸(ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMP) 、2-膦酸丁 烷-l，2，4三羧酸(PBTCA)、2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、聚氨基聚醚基亚甲基膦酸和多元醇 磷酸酯(PAPEMP)中的一种或多种。其中，所述含氮杂环类较佳的为含有两个氮原子的六元 杂环、三个氮原子的六元杂环和含有两个氮原子的五元杂环的一种或多种，更佳的为嘧啶、 吡啶、哌啶、哌嗪、哒嗪、吗啉、氨基取代的三唑类化合物和羧基取代的三唑类化合物中的一 种或多种。其中，所述的有机胺类化合物较佳的为伯胺、仲胺、叔胺和季铵类化合物中的一 种或多种，更佳的为二胺、多烯多胺和环胺中的一种或多种，如己二胺、二乙烯三胺、三乙烯 四胺、四乙烯五胺和环己胺等。其中，所述的水溶性羧酸类聚合物包括均聚物和共聚物，也 包括聚羧酸类化合物的盐，较佳的为钠盐或铵盐，优选聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸钠 盐、聚丙烯酸铵盐、聚马来酸、聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸等均聚物、丙烯酸_丙烯酸酯共 聚物、丙烯酸_马来酸共聚物和丙烯酸_有机磷酸_磺酸盐共聚物中的一种或多种。所述的 水溶性羧酸类聚合物的数均分子量较佳的为200 5000。所述的有机螯合剂的含量较佳地 为质量百分比0. 001 5%，更佳的为质量百分比0. 1 2%，最佳的为质量百分比0.2 1. 5%。 本专利技术中，所述的水较佳的为去离子水，水的用量为补足质量百分比100%。 本专利技术的化学机械抛光液中还可含有本领域其他常规添加剂，如粘度调节剂、稳5定剂、防霉剂和杀菌剂等。 本专利技术中的化学机械抛光液的酸碱度会影响其抛光性能，酸性条件下对氧化硅的 材料抛光效果较好，碱性条件下对掺杂碳的氧化硅抛光效果较好，较佳的化学机械抛光液 的pH为2 4或9 12。 本专利技术的抛光液由上述成分简单均匀混合，之后采用pH调节剂调节至合适pH值 即可制得。pH调节剂可选用本领域常规pH调节剂，如氢氧化钾、氨水和硝酸等。 本专利技术所用试剂和原料均市售可得。 本专利技术的积极进步效果在于本专利技术的含有二聚哑铃形或多聚链形的二氧化硅 溶胶颗粒磨料的化学机械抛光液，较之采用传统球形单分散的硅溶胶颗粒作为磨料的抛光 液，对介质材料的抛光效果具有更高的去除速率，同时磨料颗粒形状规则，抛光后的晶圆表 面光洁度和平坦度较好，能够满足各种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光液，其含有二聚哑铃形和／或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒和水。

【技术特征摘要】
一种化学机械抛光液，其含有二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒和水。2. 如权利要求l所述的化学机械抛光液，其特征在于:所述的二聚哑铃形或多聚链形 二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小为10 150nm。3. 如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于 :所述的二聚哑铃形或多聚链形 二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小为20 100nm。4. 如权利要求3所述的化学机械抛光液，其特征在于:所述的二聚哑铃形或多聚链形 二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小为30 100nm。5. 如权利要求l所述的化学机械抛光液，其特征在于 :所述的二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的含量为1 20%，百分比为质量百分比。6. 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 表面活性剂、氧化剂、成膜剂和螯合剂中的一种或多种。7. 如权利要求6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 表面活性剂，或还含有表面活性剂、氧化剂、成膜剂和螯合剂。8. 如权利要求6或7所述的化学机械抛光液，其特征在于所述的表面活性剂为阳离 子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多 种；所述的氧化剂为过氧化物、过硫化物和硝酸铵中的一种或多种；所述的成膜剂为唑类 有机物；所述的螯合剂为有机膦、含氮杂环类、有机胺类和水溶性羧酸类聚合物中的一种或 多种。9. 如权利要求8所述的化学机械抛光液，其特征在于所述的唑类有机物为苯并三氮 唑及其衍生物，以及四唑及其衍生物中的一种或多种；所述的有机膦为有机磷酸类化合物 和/或有机磷酸酯类化合物的螯合剂；所述的含氮杂环类为含有两个氮原子的六元杂环、 含有三个氮原子的六元杂环和含有两个氮原子的的五元杂环中的一种或多种；所述的有机 胺类为伯胺、仲胺、叔胺和季铵类化合物中的一种或多种；所述的水溶性羧酸类聚合物为水 溶性羧酸类均聚物、水溶性羧酸类共聚物和聚羧酸类化合物的盐中的一种或多种。10. 如权利要求9所述的化学机械抛光液，其特征在于所述的苯并三氮唑衍生物为羧 基和/或酯基取代的苯并三唑衍生物；所述的四唑衍生物为苯基取代的四唑衍生物、巯基 取代的四唑衍生物、氨基取代的四唑衍生物、苯基和巯基取代的四唑衍生物、苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟红，姚颖，
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]