[發明專利]一種化學機械拋光液

無效

• 申請號: 200810200575.2
• 申請日: 2008-09-26
• 公開（公告）號: CN101684391A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 宋偉紅;姚穎
• 申請（專利權）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種拋光液，具體的涉及一種化學機械拋光液。

背景技術

隨著集成電路(IC)產業的飛速發展，IC特征尺寸不斷縮小，硅片尺寸不斷增大，IC工藝變得越來越復雜和精細，這對芯片內部層間介質的表面質量提出了更高的要求。尤其是進入亞90nm工藝節點，表面形貌的微小差異就可能引起器件性能的較大變化，這對介質膜的全局平面化提出了更高的挑戰，例如對表面階深、細微劃傷、材料缺陷和侵蝕、顆粒污染物等都有嚴格的限制。然而傳統的介質材料拋光液的磨料粒子濃度較高，這就增加了產生上述問題的潛在可能性。要保持一定的去除速率，降低磨料粒子含量，就要求用化學方法提高氧化硅的去除速率。然而二氧化硅為四價硅，非常穩定，不能用氧化還原方法加快去除，所以介質材料的化學機械拋光(CMP)過程主要是磨料粒子作用于表面水合層將其去除。而通過化學方法提升氧化硅的去除，報道較少，專利US2004154231A1，US2004023496A1是采用聚乙烯亞胺、高氯酸、次氯酸等來加快氧化硅的去除，但表面活性劑的使用，通常會影響其它材料的去除，強氧化劑也存在穩定性的問題等等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服傳統的化學機械拋光液磨料粒子濃度較高容易造成表面階深、細微劃傷、材料缺陷和侵蝕、較多顆粒污染物等缺陷而提供了一種化學機械拋光液，其通過化學方法在酸性或堿性條件下均能夠提高二氧化硅介電材料(PETEOS)的去除速率，還可以在相對較低的磨料粒子含量(質量百分比10-20％)下具有較高的氧化硅去除速率和較高的平坦化效率，材料表面無劃傷，無腐蝕。

本發明的化學機械拋光液，其包含磨料顆粒和水，其還含有下述有機鹽中的一種或多種：脂肪胺的鹽酸鹽、脂肪胺的硫酸鹽、酰胺的鹽酸鹽、酰胺的硫酸鹽、氨基酸的鹽酸鹽和氨基酸的硫酸鹽。

其中，所述的有機鹽為氧化硅的拋光促進劑，是用于提高二氧化硅介質材料去除速率的化學添加劑。

本發明中，所述的脂肪胺較佳的為C₁～C₈脂肪胺，優選乙胺、乙二胺或三乙胺，更佳的為乙二胺；其中，C₁～C₈脂肪胺是指含1到8個碳的，由直鏈烴基、帶有側鏈的烴基和環狀烴基中的一種或多種取代的飽和或不飽和脂肪胺，可以有一個或多個氮原子。

所述的酰胺較佳的為C₁～C₁₀酰胺，優選甘氨酰胺、丙氨酰胺、蘇氨酰胺或水楊酰胺。最優選試劑為甘氨酰胺鹽酸鹽。其中，C₁～C₁₀酰胺是指含1到10個碳的，由直鏈烴基和/或帶有側鏈的烴基取代的酰胺，可以有一個或多個酰胺基，上述烴基可以帶有羥基、羧基、氨基、醛基、烷氧基或羰基等取代基。

所述的氨基酸較佳的為甘氨酸、谷氨酸、色胺酸或胱氨酸，更佳的為甘氨酸。

本發明中，所述的有機鹽的含量較佳的為質量百分比0.01％-1％，更佳的為0.1-0.5％。

本發明中，所述的磨料顆粒較佳的選自二氧化硅(如二氧化硅溶膠顆粒)、氧化鋁、氧化鈰和聚合物顆粒中的一種或多種；優選二氧化硅溶膠顆粒；所述的磨料顆粒的粒徑較佳的為10-200nm，更佳的為20-150nm，最佳的為30-80nm；所述的磨料顆粒的含量較佳的為質量百分比5-30％，更佳的為質量百分比10-20％。

本發明中，所述的水較佳的為去離子水；水的含量為補足拋光液的質量百分比100％。

本發明中，所述的化學機械拋光液在酸性或堿性條件下均可以使用，pH值更佳的為1-3或10-12。

本發明的化學機械拋光液還可含有其它本領域的常規添加劑，如殺菌劑、防霉劑、漿料穩定劑以及黏度調節劑等。

本發明所用的試劑及原料均市售可得。

本發明的化學機械拋光液可以由上述成分簡單均勻混合，然后用本領域公知的pH調節劑調節至所需pH值即可。

本發明的化學機械拋光液尤其適用于層間介電質(ILD)的化學機械拋光。

本發明的積極進步效果在于：與現有的化學機械拋光液相比，本發明用化學方法提高了化學機械拋光液對介質材料的去除速率，減少了材料表面污染物的數量，減少了微小劃傷對器件性能所造成的影響，對氧化硅的表面形貌有較好的修正。本發明的化學機械拋光液還可以在相對較低的磨料粒子含量(質量百分比10-20％)下具有較高的氧化硅去除速率和較高的平坦化效率，材料表面無劃傷，無腐蝕。

附圖說明