[發(fā)明專利]一種用于硅通孔平坦化的化學(xué)機(jī)械拋光液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210479475.4
• 申請(qǐng)日: 2012-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN103834306B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚穎;荊建芬;王文龍
• 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: 北京大成律師事務(wù)所11352
• 代理人: 李佳銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液，更具體地說，涉及一種用于硅通孔平坦化的化學(xué)機(jī)械拋光液。

背景技術(shù)

隨著CMOS工藝開發(fā)的發(fā)展，器件的特征尺寸逐漸縮小，電路密度變的更加復(fù)雜，由此帶來的設(shè)計(jì)和制造變得愈加困難，互連過程中的信號(hào)擁堵進(jìn)一步加劇，小型化和超高集成越加逼近其物理極限，為了延續(xù)摩爾定律，解決銅互連的延遲問題，滿足性能，頻寬和功耗的要求，3D IC集成技術(shù)逐漸發(fā)展起來。

即在垂直方向?qū)⑿酒B層，穿過有源電路直接實(shí)現(xiàn)高效互連，由于大大縮短了互聯(lián)線的長(zhǎng)度，不僅提高了電路性能，還進(jìn)一步降低了功耗。如圖1A-C所示硅通孔（TSV）技術(shù)主要分為幾個(gè)步驟1：快速刻蝕形成通孔。2：通孔填注的過程包括氧化層的淀積、金屬粘附層/阻擋層/種子層、ECP金屬銅。3：采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝去除金屬銅。實(shí)現(xiàn)平坦化，形現(xiàn)金屬導(dǎo)通。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，為了提高三維集成技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，就需要在化學(xué)機(jī)械拋光過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工藝提出了更高的要求。目前針對(duì)TSV技術(shù)的專用化學(xué)機(jī)械拋光液研究非常活躍，但至今還沒有商業(yè)化的產(chǎn)品報(bào)道，尤其是TSV阻擋層的拋光液。

現(xiàn)有技術(shù)中，如專利CN 101302405B，其是用于IC制程的一種堿性阻擋層拋光液，該拋光液采用甲脒，甲脒衍生物，甲脒鹽，胍，胍衍生物，胍鹽以及它們的混合物作為阻擋層去除劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是滿足了硅通孔平坦化過程中二氧化硅對(duì)氮化硅的去除速率選擇比較高的工藝要求，并對(duì)前程的缺陷值具有較好的矯正作用，且防止了金屬拋光過程中產(chǎn)生的腐蝕，拋光后晶圓表面缺陷和污染物少。

本發(fā)明的一種用于硅通孔（TSV）平坦化的化學(xué)機(jī)械拋光液，其包含：

a：一種磨料；

b：一種唑類化合物；

c：一種絡(luò)合劑；

d：一種陰離子表面活性劑；

e：一種胍；以及

f：一種氧化劑。

在本發(fā)明中，所述的研磨顆粒為二氧化硅溶膠。

在本發(fā)明中，所述的研磨顆粒的粒徑為20-200nm。優(yōu)選地，所述的研磨顆粒的粒徑為40-120nm。

在本發(fā)明中，所述的研磨顆粒的濃度為10-50wt％。優(yōu)選地，所述的研磨顆粒的濃度為10-30wt％。

在本發(fā)明中，所述的唑類化合物選自苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑，1，2，4-三氮唑，3-氨基-1，2，4-三氮唑，4-氨基-1，2，4-三氮唑和5-甲基-四氮唑中的一種或多種。

在本發(fā)明中，所述的唑類化合物濃度為0.01-0.5wt％。優(yōu)選地，所述的唑類化合物濃度為0.05-0.2wt％。

在本發(fā)明中，所述的絡(luò)合劑選自草酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸、2-膦酸丁烷基-1，2，4-三羧酸、羥基亞乙基二磷酸、乙二胺四亞甲基膦酸和氨基三亞甲基磷酸中的一種或多種。

在本發(fā)明中，所述的絡(luò)合劑的濃度為0.01－1wt％。優(yōu)選地，所述的絡(luò)合劑的濃度為0.05-0.5wt％。

在本發(fā)明中，所述的陰離子表面活性劑為烷基磷酸酯鹽表面活性劑。優(yōu)選地，所述的烷基磷酸酯鹽表面活性劑選自烷基磷酸酯銨鹽，烷基磷酸酯鉀鹽，烷基磷酸酯二乙醇胺鹽和烷基磷酸酯三乙醇胺鹽中的一種或多種。優(yōu)選地，所述烷基磷酸酯鹽的烷基碳原子數(shù)選自8～18。

在本發(fā)明中，所述的烷基磷酸酯鹽的濃度為50-5000ppm。

在本發(fā)明中，所述的胍選自硝酸胍，硫酸胍，磷酸胍，碳酸胍，鹽酸胍，鹽酸二甲雙胍和鹽酸嗎啉胍中的一種或多種。

在本發(fā)明中，所述的胍的濃度為0.05-1wt％。優(yōu)選地，所述的胍的濃度為0.1-0.5wt％。

在本發(fā)明中，所述的氧化劑為過氧化氫，過氧化鉀，過硫酸鉀和/或過硫酸銨。

在本發(fā)明中，所述的氧化劑的濃度為0.05-0.5wt％。