[發明專利]含有機酸的硅和銅化學機械平坦化漿料

無效

• 申請號: 201010609227.8
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102559061A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 徐春
• 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平坦化漿料，尤其涉及一種用于高速拋光硅和銅的化學機械平坦化漿料。

背景技術

隨著微電子技術的發展，甚大規模集成電路芯片集成度已達幾十億個元器件，特征尺寸已經進入納米級，這就要求集成電路（IC）制造工藝中的幾百道工序，尤其是多層布線、襯底、介質必須要經過化學機械平坦化。IC制造工藝中平坦化技術已成為與光刻和刻蝕同等重要、且相互依賴的不可缺少的關鍵技術之一。而化學機械拋光（CMP）工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術；化學機械拋光系統是集清洗、干燥、在線檢測、終點檢測等技術與一體的平坦化技術，?是集成電路向微細化、多層化、平坦化、薄型化發展的產物，和集成電路提高生產效率、降低成本、晶圓全局平坦化必備技術。

在IC制造領域中，甚大規模集成布線的材料正由傳統的Al向Cu轉化。與Al相比，Cu布線具有電阻率低，抗電遷移能率高，RC延遲時間短，可使布層數減少一半，成本降低30%，加工時間縮短40%的優點。Cu布線的優勢已經引起全世界廣泛的關注。但是目前還沒有對銅材進行有效地等離子蝕刻或濕法蝕刻，以使銅互連在集成電路中充分形成的技術，因此銅的化學機械拋光方法被認為是最有效的替代方法。

CMP在IC制造領域應用廣泛，拋光對象包括襯底、介質及互連材料等，在IC制造中，由于多層布線，使得硅片表面形成了不規則的形貌，除去對布線需要進行平坦化處理外，對硅也需要進行平坦化處理，而化學機械拋光可以用拋光墊同時對多層布線、襯底、介質進行平坦化處理。CMP對于3D封裝TSV（TSV，Through?-Silicon-Via硅通孔）技術也至關重要，3D封裝?TSV是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導通，實現芯片之間互連的最新技術。與以往IC封裝鍵合和使用凸點的疊加技術不同，TSV能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能。它也被稱為繼鍵合(Wire?Bonding)、TAB和倒裝芯片(FC)之后的第四代封裝技術。3D封裝的主要優勢為：具有最小的尺寸和重量，將不同種類的技術集成到單個封裝中，用短的垂直互連代替長的2D互連，降低寄生效應和功耗等。

目前，出現了一系列適合于拋光硅或銅的化學機械拋光漿料，如：專利US2002/0151252A1公開了一種用于硅CMP的組合物和方法，能對硅表面的金屬及硅進行選擇性拋光；專利US2006/0014390A1公開了一種用于硅和金屬的化學機械拋光漿料，該化學機械拋光漿料具有選擇性拋光的特點；專利US?5860848公開了一種使用聚合體電解質的硅CMP的方法；公開號為CN1459480A的專利公開了一種銅化學－機械拋光工藝用拋光液，利用緩沖溶液組成的成膜劑以及成膜助劑及磨料實現化學機械拋光工藝；授權公告號為授權公告號為CN1195896C的專利公開了一種用于銅的CMP漿液制造以及用于集成電路的制造方法，使銅層的點蝕、腐蝕減少并獲得良好的銅互連平面性。

傳統的銅拋光液使用過氧化氫為氧化劑，但是這種氧化劑會抑制硅的拋光。上述專利中提到的用于高速銅拋光的拋光液還存在去除速率不足的情況，或者襯底表面存在著缺陷、劃傷、粘污和/或其它殘留，或者是對銅的拋光選擇性不夠，或者是拋光過程中存在著局部或整體腐蝕等問題，不適于現在的電子產品的生產制造工藝流程的需要，因此有必要開發出新的適用于高速制程的化學機械拋光漿料。發明內容

本發明提供了一種含有機酸的、用于拋光硅和銅的化學機械平坦化漿料，所述化學機械平坦化漿料實現同時告訴拋光硅和銅，并且能夠控制金屬材料的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物。

本發明含有機酸的硅和銅化學機械平坦化漿料，包括研磨顆粒、氧化劑、酸類拋光速率調節劑和載體；所述酸類拋光速率調節劑為能夠與硅以及銅表面反應形成易溶于所述載體的化合物的酸。

上述的含有機酸的硅和銅化學機械平坦化漿料，其中，所述研磨顆粒為氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、聚合物顆粒中的一種或幾種的混合。

上述的含有機酸的硅和銅化學機械平坦化漿料，其中，所述研磨顆粒在所述化學機械平坦化漿料中的質量百分含量為0.05~10%。

上述的含有機酸的硅和銅化學機械平坦化漿料，其中，所述研磨顆粒的平均粒徑為20~200nm，并優選為30~100nm。

上述的含有機酸的硅和銅化學機械平坦化漿料，其中，所述氧化劑為鹵素含氧酸或所述含氧酸的可溶鹽中的一種或幾種的混合。如高碘酸，高溴酸，高氯酸，碘酸鉀，溴酸鉀，氯酸鉀，次碘酸鉀，次溴酸鉀，次氯酸鉀、溴酸銨等。