[發明專利]一種化學機械拋光液

有效

• 申請號: 200910054713.5
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101955732A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 王晨;楊春曉
• 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

隨著半導體技術的不斷發展，以及大規模集成電路互連層的不斷增加，導電層和絕緣介質層的平坦化技術變得尤為關鍵。二十世紀80年代，由IBM公司首創的化學機械研磨(CMP)技術被認為是目前全局平坦化的最有效的方法。

化學機械研磨(CMP)由化學作用、機械作用以及這兩種作用結合而成。它通常由一個帶有拋光墊的研磨臺，及一個用于承載芯片的研磨頭組成。其中研磨頭固定住芯片，然后將芯片的正面壓在拋光墊上。當進行化學機械研磨時，研磨頭在拋光墊上線性移動或是沿著與研磨臺一樣的運動方向旋轉。與此同時，含有研磨劑的漿液被滴到拋光墊上，并因離心作用平鋪在拋光墊上。芯片表面在機械和化學的雙重作用下實現全局平坦化。

Oxide?CMP在CMP領域中應用廣泛，例如用于ILD(inter-level?dielectrics)CMP，STI(淺溝槽隔離)等，其目的是通過拋光，去除過量的二氧化硅，形成所需的平坦的表面。

傳統的Oxide?CMP研磨液主要是堿性的、高濃度的二氧化硅研磨液，添加物多為KOH。除此之外，還可以進一步加入提高去除速度的添加劑，例如：美國專利US20060162261A1用加入碳酸氫鉀的方法提高Oxide的去除速度。但是通常用碳酸氫鉀或碳酸鉀對二氧化硅的拋光速度提高有限。如果繼續提高碳酸氫鉀的濃度，會因為電解質濃度過高，迅速降低拋光液的穩定性。因此需要提供一種能顯著提高拋光速度的化學機械拋光液。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的拋光速率不夠大，拋光效果不佳的缺陷，提供一種全新氧化物(Oxide)CMP配方，比傳統的配方具有更快的氧化物(Oxide)去除速率。

本發明的化學機械拋光液同時含有：研磨顆粒，次亞磷酸(H₃PO₂)或其鹽，表面活性劑。

在本發明中，所述的研磨顆粒選自SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、TiO₂和Si₃N₄中的一種或多種，其含量為質量百分比0.1～50％。

在本發明中，所述的次亞磷酸(H₃PO₂)或其鹽包括金屬鹽、銨鹽、季銨鹽。優選金屬鉀鹽。其含量為質量百分比0.1～5％。

在本發明中，所述的表面活性劑包括陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑，以及非離子型表面活性劑。優選非離子型表面活性劑，該非離子型表面活性劑優選聚乙二醇(PEG?400)，平均分子量為380-420。表面活性劑的含量為50-500ppm。

在本發明中，化學機械拋光液為堿性，pH值為9-14，較佳的，pH值為10-12。

本發明的技術效果是：本發明采用全新的配方，各組分之間能更好的協調，對氧化物(Oxide)的去除速度具有更高的提升作用，并且拋光效果也更好。由于拋光速率的提高，減少了拋光時間，提高了生產效率，降低了制造成本。同時，由于拋光速率的提高，可以相對降低拋光液中化學品的用量，繼而進一步減少環境污染。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的內容。

按照表1配方，將各組分簡單混合到去離子水中，用堿性pH調節劑(KOH)調節到所需要的pH值，即可得到本發明的化學機械拋光液。

表1、實施例1～14

效果實施例：

下面將本發明的優選實施例與現有技術中的化學機械拋光液進行拋光對比，進一步闡述本發明的優點。

拋光條件：拋光機臺為Logitech(英國)1PM52型，12英寸politex拋光墊(pad)，4cm*4cm正方形Wafer，研磨壓力4psi，研磨臺(polishing?table)轉速70轉/分鐘，研磨頭(carrier)自轉轉速150轉/分鐘，拋光液滴加速度100ml/min。

表2本發明實施例10～14與對比例1、2配方及效果對比

從效果實施例可以看出，加入次亞磷酸(鹽)，TEOS的去除速率顯著高于不加次亞磷酸(鹽)的對比實施例1；在其他各組分含量都相同的情況下，次亞磷酸(鹽)的去除速率都高于對比例2的碳酸氫鉀，其中，次亞磷酸鉀對TEOS去除速率提升效果最佳。因此，由于本發明的化學機械拋光液加入了次亞磷酸鉀，能更好的協調拋光液的組分，使得拋光速率大大增加，并且拋光效果也更好。