一种TSV阻挡层抛光液制造技术

本发明专利技术揭示了一种适用于硅通孔(TSV)阻挡层的化学机械抛光液，至少含有一种磨料，一种复合金属铜腐蚀抑制剂，一种络合剂，一种氮化硅调节剂，该抛光液具有较高的二氧化硅去除速率，和较低的氮化硅去除速率，能够对阻挡层进行高效的平坦化，并停止在氮化硅层，形成硅通孔，同时不产生金属腐蚀，具有较高的缺陷校正能力和较低的表面污染物指标。

【技术实现步骤摘要】
一种TSV阻挡层抛光液
本专利技术涉及一种抛光液，尤其涉及一种用于抛光TSV阻挡层的化学机械抛光液。
技术介绍
参见图5-7，为了提高IC的性能、进一步缩小尺寸、降低功耗和成本，小尺寸3DTSV(TSV，Through-Silicon-Via硅通孔)封装技术也由此应运而生。3DTSV是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。与以往IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同，TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能。其主要优势表现为：具有最小的尺寸和重量，将不同种类的技术集成到单个封装中，用短的垂直互连代替长的2D互连，降低寄生效应和功耗等。TSV制程的集成方式非常多，但都面临一个共同的难题，即TSV制作都需要打通不同材料层，包括硅材料、IC中各种绝缘或导电的薄膜层。例如金属铜，阻挡层金属钽，二氧化硅绝缘层以及氮化硅停止层等，各种膜层的厚度也比较高，这就需要在CMP过程中具有较高的去除速率和合适的抛光选择比，才能实现对前程缺陷的最大矫正，并停止在氮化硅层，同时不能产生金属的腐蚀和缺陷，表面颗粒物控制在工艺要求的范围。这对硅通孔阻挡层的CMP提出了更高的要求。目前还没有商业化的TSV阻挡层抛光液的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提供一种具有较高的二氧化硅介质材料去除速率和较高的对氮化硅的抛光选择比，对前程的缺陷具有较高的校正能力，不产生金属腐蚀和缺陷，稳定性较好的化学机械抛光液。本专利技术的技术方案如下：一种TSV阻挡层抛光液，其特征在于，包含以下组分：磨料、组合金属保护剂、络合剂、氧化剂、氮化硅抑制剂和pH调节剂。其中，所述磨料是二氧化硅溶胶或气相法二氧化硅。所述磨料的粒径为20-200nm，较佳的为40-120nm。所述磨料含量为10-50％，较佳的为20-30％。其中，组合金属保护剂包括一种唑类化合物和一种水溶性聚合物。其中，所述的唑类化合物为苯并三氮唑及其衍生物；所述水溶性聚合物为聚丙烯酸及其共聚物。其中，所述唑类化合物的浓度为0.01-0.5％；所述水溶性聚合物的浓度为0.005-0.1％。优选的，所述唑类化合物的浓度为0.05-0.2％；所述水溶性聚合物的浓度为0.01-0.05％。其中，所述的络合剂选自有机磷酸，PBTCA，HPAA，HEDP，EDTMP和ATMP中的一种或多种。所述络合剂的浓度为0.05％-1％，优选0.1-0.5％。其中，所述氮化硅抑制剂为一种萘磺酸盐的甲醛缩聚物，具有以下通式：其中：所述氮化硅抑制剂的浓度从50ppm到0.1％。其中，所述氮化硅抑制剂为亚甲基双萘磺酸二钠盐，甲基萘磺酸甲醛缩聚物和/或苄基萘磺酸甲醛缩聚物。其中，所述pH调节剂为一种有机羧酸。其中，所述有机羧酸选自草酸，丙二酸，丁二酸，柠檬酸和酒石酸中的一种或多种。其中，所述氧化剂为过氧化物或过硫化物。所述氧化剂选自过氧化氢，过氧化钠，过氧化钾，过氧化苯甲酰，过硫酸钠，过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。其中，抛光液还包括：杀菌防霉变剂。所述杀菌防霉变剂为季铵盐活性剂。其中，所述抛光液的pH值为2-5，优选3-4。本专利技术具备的有益效果是：具有更高的Ta和SiO2的去除速率，氮化硅的去除速率小于100A/min，选择比达到15-20。能够较好地停止在氮化硅层，络合剂以及组合金属保护剂的共同作用下，很好的保护金属铜，未发现金属腐蚀，且金属的去除速率碎双氧水呈温和的线性变化。抛光后表面的细线区域清晰锐利，无颗粒物和有机物质残留等污染物。此外，对前程同抛光后的缺陷具有较大幅度的校正，具有较好的平坦化效率。浸泡后，具有较好的抗腐蚀性能。附图说明图1、2为抛光后图形片的表面形貌；图3、4为在抛光液中浸泡过的表面图片；图5-7为TSV硅通孔阻挡层抛光前后的抛面示意图，其中：图5为硅通孔(TSV)抛光前抛面示意图图6为硅通孔(TSV)铜抛光后抛面示意图图7为硅通孔(TSV)阻挡层抛光后抛面示意图具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步阐述本专利技术的优势。抛光条件：抛光垫：ICpad抛光条件：70/90rpm抛光液流量：100ml/min静态腐蚀速率：将新鲜抛光的铜片放入浆液中浸渍15min，测量前后的膜层厚度。蝶形凹陷：采用Semitech854图形晶圆测量80um金属块的蝶形凹陷。切片内的抛光均一性：为一个管芯内不同线宽的蝶形凹陷。空白晶片：PETEOS，Ta，Cu，Si3N4表1、实施例1-7与对比抛光液的配方BTA：苯并三氮唑，PAA：聚丙烯酸，PBTCA：2-膦酸-1，2，4-三羧酸丁烷。DISN1，亚甲基双萘磺酸二钠盐，DISN2：甲基萘磺酸盐甲醛缩合物，DISN3：苄基萘磺酸盐甲醛缩合物。HPAA：2-羟基膦酰基乙酸，HEDP：羟基乙叉二膦酸。参比抛光液为市售的阻挡层抛光液。表2、效果数据从图1-4中可以看出，本抛光液和对比抛光液相比，具有更高的Ta和SiO2的去除速率，添加氮化硅抑制剂后，使得氮化硅的去除速率小于100A/min，选择比达到15-20。能够较好地停止在氮化硅层，络合剂以及组合金属保护剂的共同作用下，很好的保护金属铜，未发现金属腐蚀，且金属的去除速率碎双氧水呈温和的线性变化。抛光后表面的细线区域清晰锐利，无颗粒物和有机物质残留等污染物。此外，对前程同抛光后的缺陷具有较大幅度的校正，具有较好的平坦化效率。浸泡后，图形片表面无明显变化，显示了较好的抗腐蚀性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TSV阻挡层抛光液，其特征在于，包含以下组分：磨料、组合金属保护剂、络合剂、氧化剂、氮化硅抑制剂和pH调节剂。

【技术特征摘要】
1.一种TSV阻挡层抛光液在抑制氮化硅抛光速率中的应用，其特征在于，所述TSV阻挡层抛光液包含以下组分：磨料、组合金属保护剂、络合剂、氧化剂、氮化硅抑制剂和pH调节剂，其中，所述氮化硅抑制剂为一种萘磺酸盐的甲醛缩合物，具有以下通式：其中：为亚甲基双萘磺酸二钠盐，甲基萘磺酸甲醛缩合物和/或苄基萘磺酸甲醛缩合物，所述磨料是二氧化硅溶胶或气相法二氧化硅，所述磨料的粒径为20-200nm，所述磨料含量为10-50％，所述组合金属保护剂包括苯并三氮唑及其衍生物及聚丙烯酸及其共聚物，所述苯并三氮唑及其衍生物的浓度为0.01-0.5％；所述聚丙烯酸及其共聚物的浓度为0.005-0.1％，所述络合剂的浓度为0.1-0.5％，所述氮化硅抑制剂的浓度从50ppm到0.1％，所述抛光液的pH值为2-5。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述磨料的粒径为40-120nm。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述磨料含量为20-30％。4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述苯并三氮唑及其衍生...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟红，姚颖，孙展龙，
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：