[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811613972.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN111378366B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚穎;周文婷;荊建芬;楊俊雅;李恒;卞鵬程;黃悅銳
• 申請（專利權(quán)）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: C11D1/66
• 分類號: C11D1/66;C09G1/02
• 代理公司: 北京大成律師事務(wù)所 11352
• 代理人: 李佳銘;王芳

本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光液，包含研磨顆粒和乙氧基化丁氧基化烷基醇。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液，通過加入特定分子結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑，在獲得高的二氧化硅(TEOS)去除速率的同時極大地改善了拋光后二氧化硅(TEOS)的表面粗糙度，并有效地減少了表面污染物的殘留，保證拋光后獲得較好的晶圓表面光潔度和平坦度，能夠滿足各種工藝條件下對介質(zhì)材料表面的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拋光液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于集成電路制造領(lǐng)域二氧化硅基材平坦化的化學(xué)機(jī)械拋光液及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

在集成電路的制造過程中，硅晶圓基片上往往構(gòu)建了成千上萬的結(jié)構(gòu)單元，這些結(jié)構(gòu)單元通過多層金屬互連進(jìn)一步形成功能性電路和元器件。在多層金屬互連結(jié)構(gòu)中，金屬導(dǎo)線之間填充二氧化硅或摻雜其他元素的二氧化硅作為層間介電質(zhì)(Inter-LayerDielectric,ILD)。隨著集成電路金屬互連技術(shù)的發(fā)展和布線層數(shù)的增加，化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于芯片制造過程中的表面平坦化。這些平坦化的芯片表面有助于多層集成電路的生產(chǎn)，且防止將電介層涂覆在不平表面上引起的畸變。

CMP工藝就是使用一種含磨料的混合物和拋光墊拋光集成電路表面。在典型的化學(xué)機(jī)械拋光方法中，將襯底直接與旋轉(zhuǎn)拋光墊接觸，用一載重物在襯底背面施加壓力。在拋光期間，墊片和操作臺旋轉(zhuǎn)，同時在襯底背面保持向下的力，將磨料和化學(xué)活性溶液(通常稱為拋光液或拋光漿料)涂于墊片上，該拋光液與正在拋光的薄膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)開始進(jìn)行拋光過程。

二氧化硅作為集成電路中常用的介電材料，在很多拋光工藝中都會涉及二氧化硅介質(zhì)層的去除。如在氧化物層間介質(zhì)拋光過程中，拋光漿料主要用于去除氧化物介質(zhì)層并平坦化；在淺溝槽隔離層拋光時，拋光液主要用于去除以及平坦化氧化物介質(zhì)層并停在氮化硅上；在阻擋層拋光中，拋光液需要去除二氧化硅、銅和銅阻擋層；在硅通孔(ThroughSilicon Via,TSV)工藝，通孔的形成也需要用拋光液去除多余的二氧化硅。在這些拋光工藝中，都要求較高的氧化物介質(zhì)層的去除速率，以保證產(chǎn)能。

氧化物介電材料包括薄膜熱氧化二氧化硅(thin thermal oxide)、高密度等離子二氧化硅(high density plasma oxide)、硼磷化硅玻璃(borophosphosilicate glass)、四乙氧基二氧化硅(PETEOS)和摻碳二氧化硅(carbon doped oxide)等。用于二氧化硅介電材料拋光漿料的拋光磨料主要為二氧化鈰和二氧化硅，但氧化鈰磨料在拋光過程中容易劃傷表面。二氧化硅在拋光過程中產(chǎn)生的表面缺陷較少，故大量使用二氧化硅作為研磨顆粒。但為了達(dá)到較高的氧化物材料去除速率，通常通過提高研磨顆粒的用量來達(dá)到，但研磨顆粒用量的增大會導(dǎo)致晶圓表面粗糙度增加。

中國專利CN104449396A公開的一種化學(xué)機(jī)械拋光液采用了磺酸類化合物來改善拋光后二氧化硅的表面缺陷度，該拋光液包括水、膠體二氧化硅磨料、磺酸類添加劑、包合物和氧化劑，pH值大于等于10。該化學(xué)機(jī)械拋光液具有的氧化硅去除速率為≥1000/分鐘，以及促進(jìn)了拋光后尺寸0.16微米的SP1缺陷計數(shù)≤70、SP1劃痕數(shù)≤25。許多專利也公開了非離子表面活性劑在拋光液中的應(yīng)用。中國專利CN1688665A公開了一種兩親性非離子表面活性劑在銅的化學(xué)機(jī)械拋光工藝中的應(yīng)用，通過加入該表面活性劑減少了碟形下陷以及介電層侵蝕，但未談及該表面活性劑對二氧化硅表面的影響。中國專利CN101280158A公開了一種多晶硅的化學(xué)機(jī)械拋光液，通過選用多元醇型非離子表面活性劑來抑制多晶硅的去除速率，獲得工藝要求的多晶硅/二氧化硅去除速率選擇比。但未提及該非離子表面活性劑對二氧化硅表面的影響。

為了克服現(xiàn)有化學(xué)拋光液在拋光過程中二氧化硅(TEOS)的表面粗糙度值大和污染物殘留多的問題，亟待尋求新的化學(xué)機(jī)械拋光液。

發(fā)明內(nèi)容