[發(fā)明專利]一種TSV阻擋層拋光液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110402662.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103146306A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋偉紅;姚穎;孫展龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號(hào): C09G1/02
• 分類號(hào): C09G1/02
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務(wù)所 31246
• 代理人: 李佳銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拋光液，尤其涉及一種用于拋光TSV阻擋層的化學(xué)機(jī)械拋光液。

背景技術(shù)

參見(jiàn)圖5-7，為了提高IC的性能、進(jìn)一步縮小尺寸、降低功耗和成本，小尺寸3D?TSV(TSV，Through-Silicon-Via硅通孔)封裝技術(shù)也由此應(yīng)運(yùn)而生。3D?TSV是通過(guò)在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)。與以往IC封裝鍵合和使用凸點(diǎn)的疊加技術(shù)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。其主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：具有最小的尺寸和重量，將不同種類的技術(shù)集成到單個(gè)封裝中，用短的垂直互連代替長(zhǎng)的2D互連，降低寄生效應(yīng)和功耗等。

TSV制程的集成方式非常多，但都面臨一個(gè)共同的難題，即TSV制作都需要打通不同材料層，包括硅材料、IC中各種絕緣或?qū)щ姷谋∧印＠缃饘巽~，阻擋層金屬鉭，二氧化硅絕緣層以及氮化硅停止層等，各種膜層的厚度也比較高，這就需要在CMP過(guò)程中具有較高的去除速率和合適的拋光選擇比，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)前程缺陷的最大矯正，并停止在氮化硅層，同時(shí)不能產(chǎn)生金屬的腐蝕和缺陷，表面顆粒物控制在工藝要求的范圍。這對(duì)硅通孔阻擋層的CMP提出了更高的要求。目前還沒(méi)有商業(yè)化的TSV阻擋層拋光液的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種具有較高的二氧化硅介質(zhì)材料去除速率和較高的對(duì)氮化硅的拋光選擇比，對(duì)前程的缺陷具有較高的校正能力，不產(chǎn)生金屬腐蝕和缺陷，穩(wěn)定性較好的化學(xué)機(jī)械拋光液。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種TSV阻擋層拋光液，其特征在于，包含以下組分：磨料、組合金屬保護(hù)劑、絡(luò)合劑、氧化劑、氮化硅抑制劑和pH調(diào)節(jié)劑。

其中，所述磨料是二氧化硅溶膠或氣相法二氧化硅。所述磨料的粒徑為20-200nm，較佳的為40-120nm。所述磨料含量為10-50％，較佳的為20-30％。

其中，組合金屬保護(hù)劑包括一種唑類化合物和一種水溶性聚合物。

其中，所述的唑類化合物為苯并三氮唑及其衍生物；所述水溶性聚合物為聚丙烯酸及其共聚物。

其中，所述唑類化合物的濃度為0.01-0.5％；所述水溶性聚合物的濃度為0.005-0.1％。優(yōu)選的，所述唑類化合物的濃度為0.05-0.2％；所述水溶性聚合物的濃度為0.01-0.05％。

其中，所述的絡(luò)合劑選自有機(jī)磷酸，PBTCA，HPAA，HEDP，EDTMP和ATMP中的一種或多種。所述絡(luò)合劑的濃度為0.05％-1％，優(yōu)選0.1-0.5％。

其中，所述氮化硅抑制劑為一種萘磺酸鹽的甲醛縮聚物，具有以下通式：

其中：所述氮化硅抑制劑的濃度從50ppm到0.1％。

其中，所述氮化硅抑制劑為亞甲基雙萘磺酸二鈉鹽，甲基萘磺酸甲醛縮聚物和/或芐基萘磺酸甲醛縮聚物。

其中，所述pH調(diào)節(jié)劑為一種有機(jī)羧酸。

其中，所述有機(jī)羧酸選自草酸，丙二酸，丁二酸，檸檬酸和酒石酸中的一種或多種。

其中，所述氧化劑為過(guò)氧化物或過(guò)硫化物。所述氧化劑選自過(guò)氧化氫，過(guò)氧化鈉，過(guò)氧化鉀，過(guò)氧化苯甲酰，過(guò)硫酸鈉，過(guò)硫酸鉀和過(guò)硫酸銨中的一種或多種。

其中，拋光液還包括：殺菌防霉變劑。所述殺菌防霉變劑為季銨鹽活性劑。

其中，所述拋光液的pH值為2-5，優(yōu)選3-4。

本發(fā)明具備的有益效果是：

具有更高的Ta和SiO2的去除速率，氮化硅的去除速率小于100A/min，選擇比達(dá)到15-20。能夠較好地停止在氮化硅層，絡(luò)合劑以及組合金屬保護(hù)劑的共同作用下，很好的保護(hù)金屬銅，未發(fā)現(xiàn)金屬腐蝕，且金屬的去除速率碎雙氧水呈溫和的線性變化。拋光后表面的細(xì)線區(qū)域清晰銳利，無(wú)顆粒物和有機(jī)物質(zhì)殘留等污染物。此外，對(duì)前程同拋光后的缺陷具有較大幅度的校正，具有較好的平坦化效率。浸泡后，具有較好的抗腐蝕性能。

附圖說(shuō)明

圖1、2為拋光后圖形片的表面形貌；

圖3、4為在拋光液中浸泡過(guò)的表面圖片；

圖5-7為T(mén)SV硅通孔阻擋層拋光前后的拋面示意圖，其中：

圖5為硅通孔(TSV)拋光前拋面示意圖

圖6為硅通孔(TSV)銅拋光后拋面示意圖

圖7為硅通孔(TSV)阻擋層拋光后拋面示意圖

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)。

拋光條件：