[發明專利]一種研磨液、制備研磨液的方法和化學機械研磨方法

在審

• 申請號: 201711162721.2
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN109807692A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 王芬
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;C09K3/14;C09G1/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供了一種研磨液、制備研磨液的方法和化學機械研磨方法，所述研磨液包括(Fe₃N)Al₂O₃顆粒和溶劑，所述(Fe₃N)Al₂O₃顆粒的含量為5wt％至15wt％。本發明還提供了制備研磨液的方法，包括：制備(Fe₃N)Al₂O₃顆粒的步驟；和將所述(Fe₃N)Al₂O₃顆粒與溶劑混合而制備(Fe₃N)Al₂O₃溶液的步驟。本發明還提供了使用本發明的研磨液進行化學機械研磨的方法。本發明的研磨液因含有單分散性的磁性(Fe₃N)Al₂O₃顆粒，與傳統的研磨液相比，在磁場中的黏度急劇增加，從而有效地減少了在存儲或運輸的過程中產生的沉淀，確保了CMP工藝的穩定性，減少了晶圓的刮痕問題或粗糙缺陷。

技術領域

本發明涉及半導體器件的化學機械研磨領域，具體地，本發明涉及一種研磨液、制備研磨液的方法和化學機械研磨方法。

背景技術

研磨液廣泛用于CMP工藝，以對晶圓進行化學機械研磨、改善晶圓表面的平整度。但目前的研磨液大多是多分散性研磨液，含有非磁性的固體顆粒如SiO₂或Al₂O₃或TiO₂等。這些多分散性研磨液是不穩定的，固體顆粒容易隨著時間或溫度的變化而凝聚、沉淀，特別是如果在研磨液的存儲或運輸過程中不慎將其放入到不合適的冷藏庫，由于現有的分散性研磨液非常不穩定，適用的溫度窗口比較窄，將會導致嚴重的凝聚和沉淀，如圖1中的研磨液沉淀實驗結果所示。一旦研磨液中的固體顆粒發生凝聚和沉淀，則在CMP工藝中容易使晶圓產生刮痕問題或粗糙缺陷，例如圖2所示的晶圓的裂紋。

盡管使用超聲波、攪拌、溫度控制等措施可以防止研磨液中的固體顆粒的凝聚，但由于凝聚過程中的一些微變化經常是不可見的，所以有時仍然不能避免研磨液中固體顆粒的凝聚。

因此，亟需提供一種不易發生固體顆粒凝聚或沉淀的研磨液，以確保CMP工藝的穩定性、減少晶圓的刮痕問題或粗糙缺陷。

發明內容

針對現有的多分散性研磨液不穩定、固體顆粒容易凝聚、沉淀的問題，本發明提供了一種新的研磨液，該新的研磨液含有磁性研磨顆粒(Fe₃N)Al₂O₃，在磁場中該研磨液的黏度急劇地增加，從而有效地減少了研磨液在存儲和運輸過程中的沉淀，減少了因非磁性研磨顆粒的凝聚和沉淀所造成的晶圓的刮痕問題或粗糙缺陷。

本發明的第一方面提供了一種研磨液，其特征在于，包括(Fe₃N)Al₂O₃顆粒和溶劑，所述(Fe₃N)Al₂O₃顆粒的含量為5wt％至15wt％。

示例地，所述(Fe₃N)Al₂O₃顆粒的平均粒徑為150nm-300nm，所述(Fe₃N)Al₂O₃顆粒中的Fe₃N核的平均粒徑為100nm-250nm，所述(Fe₃N)Al₂O₃顆粒的飽和磁化強度為80KA/m-220KA/m，且所述研磨液在磁場中的黏度大于90Pa·s。

示例地，所述溶劑為水或乙醇。

示例地，所述研磨液進一步包括氧化劑、防沉劑、表面活性劑和/或pH緩沖劑。