[發明專利]一種化學機械拋光液

無效

• 申請號: 200810204101.5
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101747841A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 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 31246
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種化學機械拋光液。

背景技術

化學機械平坦化(CMP)技術中拋光液的磨料顆粒是關鍵的組分之，不同的磨料顆粒具有不同的效果。在影響拋光性能的因素中，磨料顆粒往往具有決定的作用，它的性能包括多方面的指標，如磨料顆粒的粒徑分布、形狀、聚集態以及在拋光液中的固含量，它們對拋光后晶圓的表面粗糙度，表面污染物顆粒，以及各種材料的去除速率等都會有不同影響。傳統磨料二氧化硅溶膠顆粒是球形的顆粒，呈單分散狀(單聚，見附圖1)，對各種材料尤其是介質材料的去除速率有限，只有增大磨料粒子含量來加快去除，而粉狀二氧化硅磨料，由于顆粒發生團聚，形成大顆粒，形狀不規則，容易引起表面微劃傷等各種缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有的含有傳統的球形單分散硅溶膠顆粒或粉狀氧化硅磨料的化學機械拋光液去除速率有限或容易引起晶圓原表面微劃傷的缺陷，提供了一種具有較高去除速率，并且用于拋光后晶原表面光潔度和平坦度都較好的化學機械拋光液。

本發明所述的化學機械拋光液含有二聚啞鈴形和/或多聚鏈形二氧化硅溶膠研磨顆粒(附圖1)和水。

其中，所述的二聚啞鈴形或多聚鏈形二氧化硅溶膠研磨顆粒的粒徑大小較佳的為10～150nm，更佳的為20～100nm，最佳的為30～100nm；所述的二聚啞鈴形和/或多聚鏈形二氧化硅溶膠研磨顆粒的含量為1～20％，百分比為質量百分比。

根據需要，本發明的化學機械拋光液還可含有表面活性劑、氧化劑、成膜劑和螯合劑中的一種或多種。

本發明的一較佳實例中，所述的化學機械拋光液含有二聚啞鈴形和/或多聚鏈形二氧化硅溶膠研磨顆粒、表面活性劑和水。該化學機械拋光液適用于拋光不同介電常數的材料，較佳的適用于氧化硅(PETEOS)和摻雜碳的氧化硅的絕緣膜等。

本發明的另一較佳實例中，所述的化學機械拋光液含有二聚啞鈴形和/或多聚鏈形二氧化硅溶膠研磨顆粒、氧化劑、成膜劑、螯合劑、表面活性劑和水。該化學機械拋光液較佳的適用于拋光銅或阻擋層材料。

其中，所述的表面活性劑為本領域常規用的表面活性劑，其功能是調節不同材料之間的拋光選擇比，尤其是不同硅基材料之間的選擇比，例如二氧化硅、碳參雜的二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等。所述的表面活性劑較佳的為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子型表面活性劑中的一種或多種。所述的陽離子表面活性劑較佳的為數均分子量為2000～50000的聚乙烯亞胺和/或季銨鹽類表面活性劑(如十六烷基三甲基氯化銨)；所述的陰離子型表面活性劑較佳的為數均分子量為1000～50000的聚丙烯酸類聚合物，可以是均聚物，也可以是共聚物；所述的兩性表面活性劑較佳的為甜菜堿類表面活性劑；所述的非離子型表面活性劑較佳的為數均分子量為200～20000的聚乙二醇和/或親水疏水平衡值(HLB值)為5～15的聚氧乙烯醚。所述的表面活性劑的含量較佳的為0.001～0.1％，更佳的為0.005～0.05％，百分比為質量百分比。

其中，所述的氧化劑為本領域常規使用的氧化劑，較佳的為過氧化物、過硫化物和硝酸銨中的一種或多種；更佳的為過氧化氫、過氧化氫脲、過氧乙酸、過氧化苯甲酰、過硫酸鉀、過硫酸銨和硝酸銨中的一種或多種；氧化劑的含量為質量百分比0.1～10％。

其中，所述的成膜劑為本領域常規使用的成膜劑，其功能是在金屬表面形成不溶性保護膜，以達到緩蝕和提高平坦化效率的目的。所述的成膜劑較佳的為唑類有機物；更佳的為苯并三氮唑及其衍生物，以及四唑及其衍生物中的一種或多種。所述的苯并三氮唑衍生物較佳的為羧基和/或酯基取代的苯并三唑衍生物；所述的四唑衍生物較佳的為苯基取代的四唑衍生物、巰基取代的四唑衍生物、氨基取代的四唑衍生物、苯基和巰基取代的四唑衍生物、苯基和氨基取代的四唑衍生物、巰基和氨基取代的四唑衍生物，以及苯基、巰基和氨基共同取代的四唑衍生物中的一種或多種；所述的酯基取代的三唑衍生物為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。所述的成膜劑最佳的為苯并三氮唑、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-羥基苯并三氮唑、5-羥基苯并三氮唑、1-H四氮唑、5-氨基四氮唑、5-甲基-四氮唑和1-苯基-5巰基四氮唑中的一種或多種。所述的成膜劑的含量較佳的為0.001～1％，更佳的為0.05～0.5％，最佳的為0.1～0.4％，百分比為質量百分比。