[發明專利]極大規模集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液的制備方法

有效

• 申請號: 201010231732.3
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN102010665A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 劉玉嶺;潘國峰;王辰偉
• 申請（專利權）人: 天津晶嶺微電子材料有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

技術領域

本發明屬于拋光液制備方法，特別是涉及多層布線中鎢插塞的拋光液制備方法。

背景技術

目前，超大規模集成電路的布線層數在不斷增加，每一層都要求全局平面化，化學機械拋光是唯一能夠實現全局平面化的方法。CMP的研究工作過去主要集中在美國以SEMTECH為主的聯合體，在它的推動下CMP技術最早于1994年首先在美國進入工藝線應用。隨后，日本于1995年初也開始將CMP工藝引入其0.5μm工藝線的氧化膜平面化工藝，1996年開始用于鎢的平面化工藝，現已發展到全球，如歐洲的聯合體JESS工，法國研究公司LETI和CNET，德國的FRALDHOFER研究所，亞洲的韓國和我國臺灣地區也在加速研究與開發，并呈現出高競爭勢頭。鎢CMP的技術存在一系列的復雜化學和機械的作用，有許多影響參數如壓力與溫度，pH值等，涉及到金屬物理，固體物理，材料學和微電子技術等多種學科，還存在著許多魚待解決的理論問題。在化學機械拋光中，拋光液對拋光速率和拋光效果起著重要的作用，拋光液的配比一直作為商業機密而不被公開。目前，世界知名大公司如Cabot.Rohm?and?Haas所生產的鎢拋光液為酸性。如Cabot公司的Semi-Sperse?W2000鎢拋光液，pH值在2.1-2.9之間；Rohm?and?Haas的MSW2000系列，pH值為3.9；這些拋光液以硬度較高的三氧化二鋁為磨料。酸性拋光液的拋光機理是以強機械作用，先用硬度很高的三氧化二鋁研磨再酸化溶解的方法。為了提高高低選擇比在溶液中加入苯本三哇(BTA)增膜劑，在凹處形成單分子膜，當凸處去除時凹處受膜阻以提高高低選擇比。但工藝過程復雜，速率低，屑粒容易返回重新吸附在表面。然而酸性拋光液腐蝕設備，容易引起金屬離子沾污；以三氧化二鋁作為磨料，由于三氧化鋁硬度大，容易造成劃傷；且其粘滯性強，后續難以清洗。以二氧化硅水溶膠為磨料，在高pH值下不穩定，而pH值大于12.5時會發生硅溶膠的溶解。隨著微電子技術的不斷發展，對化學機械拋光的要求也在不斷提高。由于堿性環境適合微電子生產的環境，因此研究開發堿性拋光液以適應微電子行業的迅速發展，是該領域亟待解決的難題之一。

發明內容

本發明是為了解決公知多層布線中鎢插塞拋光液在制備過程中存在的有機物、金屬離子、大顆粒等有害污染，而公開一種簡便易行、無污染的鎢插塞拋光液制備方法。

本發明通過下述技術方案來實現：

一種極大規模集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)使用電阻為18MΩ以上的超純水對密閉反應釜及進料管道進行清洗，使清洗后廢液的電阻不低于16MΩ，一般需要清洗三次以上；所述密閉反應釜為聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂中的任一種。

(2)將質量百分比濃度為50％、粒徑為15-25nm、莫氏硬度7的硅溶膠通過步驟(1)清洗后的進料管道加入到步驟(1)已清洗過的密閉的反應釜中，對密閉反應釜抽真空使密閉反應釜內呈負壓完全渦流狀態，形成渦流攪拌；

(3)在步驟(2)得到的硅溶膠溶液中，邊進行渦流攪拌邊將活性劑、FA/O螯合劑、氧化劑依次加入到密閉反應釜中，持續保持完全渦流狀態；

(4)將胺堿在完全渦流的狀態下抽入到步驟(3)得到的溶液中，充分渦流5-15分鐘攪拌后得到pH值為9-12的拋光液，進行灌裝即可。

得到的拋光液按質量百分比的組成為：質量百分比濃度為50％、粒徑為15-25nm、莫氏硬度7的硅溶膠80-96.4％，活性劑0.5-5％，氧化劑0.5-4％，FA/O螯合劑0.1-5％，胺堿3-10％，且拋光液總量不超過密閉反應釜容量的4/5。

上述各重量百分比均以最后得到的拋光液為基準。

所述胺堿為羥乙基乙二胺、三乙醇胺、四甲氫氧化銨中的任一種。

所述的氧化劑是堿性介質下可溶的、不含金屬離子的過氧化物，選擇加入過氧化氫或過氧焦磷酸。