[發明專利]具有介孔核殼結構的銅CMP用復合微球及其制備方法、化學機械拋光液及其應用

在審

• 申請號: 202211613769.1
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN116144323A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 晏金燦;石寧;韓生;陳亞莉
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C23F3/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 姚鴻俊

本發明涉及一種具有介孔核殼結構的銅CMP用復合微球及其制備方法、化學機械拋光液及其應用。該復合微球以介孔SiOsubgt;2/subgt;為核，CeOsubgt;2/subgt;為殼。制備時，先利用模板劑和硅源，通過模板法制備介孔SiOsubgt;2/subgt;微球，作為核殼結構的內核；再利用鈰源和沉淀劑，分散合成具有介孔核殼結構的銅CMP用SiOsubgt;2/subgt;/CeOsubgt;2/subgt;復合微球。化學機械拋光液包括具有介孔核殼結構的銅CMP用SiOsubgt;2/subgt;/CeOsubgt;2/subgt;復合微球、緩蝕劑、氧化劑和絡合劑。該拋光液應用于銅化學機械拋光。與現有技術相比，本發明制備的復合微球表面包覆均勻、單分散性好，制備工藝簡單，可用于銅片化學機械拋光等領域。

技術領域

本發明涉及納米材料制備領域，更具體地屬于銅表面精密拋光用拋光磨粒的制備工藝領域，具體涉及一種具有介孔核殼結構的銅CMP用復合微球及其制備方法、化學機械拋光液及其應用。

背景技術

隨著集成電路(IC)的迅速發展，具有低電阻率和高抗電子遷移率等電學特性的銅，已逐步取代鋁而成為超大規模集成電路(VLSI)的布線層金屬。隨之而來的是，實現銅的全局平坦化成為了集成電路發展遇到的新挑戰。化學機械拋光(CMP)是目前唯一可以同時實現全局平坦化的方法。磨料是CMP的重要參數之一，對拋光質量及拋光效率具有重要影響。

目前已有報道的拋光磨料有SiO₂、Al₂O₃、CeO₂、Fe₃O₄等，而銅基底的磨料報道較少(如CN?105800664?A)。由于單一磨料已無法滿足日益提升的超精密表面拋光的需求。因此，以核殼結構為主的具備復合性能的磨料是提高拋光效果的關鍵。以SiO₂為核，CeO₂為殼的核殼結構具有高生物相容性、高穩定性、高拋光效率等特點，相較于單一磨料有顯著的優勢。目前該磨料應用主要集中在納米復合磨粒分散性、吸附性等方面，雖然在CMP領域有所應用(如CN?107129762A,CN?106987229A)，但在銅基底方面鮮有涉足。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷中的至少一個而提供一種有效降低銅基底拋光的表面粗糙度，能改善表面缺陷，能有助于提升拋光速率的具有介孔核殼結構的銅CMP用復合微球及其制備方法、化學機械拋光液及其應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種具有介孔核殼結構的銅CMP用SiO₂/CeO₂復合微球，該復合微球以介孔SiO₂為核，CeO₂為殼。

一種如上所述一種具有介孔核殼結構的銅CMP用SiO₂/CeO₂復合微球的制備方法，該方法先利用模板劑和硅源，通過模板法制備介孔SiO₂微球，作為核殼結構的內核；再利用鈰源和沉淀劑，分散合成具有介孔核殼結構的銅CMP用SiO₂/CeO₂復合微球。

進一步地，該方法包括以下步驟：

將模板劑分散于溶劑中，滴加沉淀劑，得到溶液A，將溶液A進行攪拌，加入硅源，得到溶液B；

將溶液B離心后，經洗滌、干燥、煅燒后，得到介孔SiO₂微球；

將介孔SiO₂微球分散于溶劑中，超聲和/或攪拌后，得到溶液C；

將鈰源和沉淀劑分散于溶劑中，超聲和/或攪拌后，得到溶液D，將溶液D加到溶液C中，攪拌反應后，得到溶液E；