一種化學機械拋光液及使用方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化學機械拋光液，尤其涉及一種用于拋光硅的拋光液。
【背景技術】
[0002] 1C制造工藝中平坦化技術已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少 的關鍵技術之一。而化學機械拋光（CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術。由 于微電子技術按照摩爾定律迅猛發(fā)展，目前已經(jīng)接近于極限，采用三維立體封裝結構，通 過硅通孔（TSV)技術將邏輯和內(nèi)存集成到一個單一的堆疊3D封裝，有望進一步突破極限。 在TSV工藝中，采用銅作為互連材料在單晶硅等晶圓上通孔。因此，高速的Si材料的去處 速率顯得尤為重要。同時，TSV技術的發(fā)展對硅襯底的表面形貌和平整度提出了更高的要 求，導致傳統(tǒng)的CMP拋光液已經(jīng)無法滿足需要。因此，在日趨激烈的國際市場競爭下，研究 一種適合于TSV拋光的研磨液有著重要意義。
[0003]CN102037094A公開了一種穩(wěn)定的高速率的硅漿料，采用縮聚二氧化硅和經(jīng)堿穩(wěn)定 的膠態(tài)二氧化娃，該發(fā)明拋光方法拋光的硅基材呈現(xiàn)出低的表面粗糙度，且采用的是非H202 體系，不利于表面平整度拋光速度較低
[0004]CN101671528A是一種用于單晶娃片化學機械拋光的拋光液，其磨料為Si02和 A1203，并含表面活性劑、分散劑、螯合劑等成分。但是該拋光液的表面粗糙度低。且采用的 是非H202體系，不利于表面平整度，拋光速度較低。
[0005]CN102516876A公開了一種用于娃晶片拋光的拋光組合物及其制備方法，其含有的 功能化二氧化硅溶膠，可減小暴露的Si-〇H的數(shù)量，降低了二氧化硅粒子拋光后生成硅酸 的反應活性，使二氧化硅粒子在拋光過程中不易受硅酸作用而沉積于拋光墊表面，相較于 常規(guī)拋光液，減少了阻塞拋光墊孔道的幾率。但是同樣地，其采用非H202體系，不利于表面 平整度。
[0006]US2002032987公開了 一種用醇胺作為添加劑的拋光液，以提高多晶硅 (Polysilicon)的去除速率（removalrate)，其中添加劑優(yōu)選2_(二甲氨基）_2_甲 基-1-丙醇。但是其主要針對多晶硅，應用不夠廣泛。
[0007]US2002151252公開了一種含具有多個羧酸結構的絡合劑的拋光液，用于提高多晶 硅去除速率，其中優(yōu)選的絡合劑是EDTA(乙二胺四乙酸）和DTPA(二乙基三胺五乙酸）。但 是其主要針對多晶硅，應用不夠廣泛。
[0008]EP1072662公開了一種含孤對電子和雙鍵產(chǎn)生離域結構的有機物的拋光液，以提 高多晶娃（Polysilicon)的去除速率（removalrate),優(yōu)選化合物是胍類的化合物及其 鹽。但是其主要針對多晶硅，應用不夠廣泛。
[0009]US2006014390公開了一種用于提高多晶硅的去除速率的拋光液，其包含重量百分 比為4. 25%~18. 5%研磨劑和重量百分比為0.05%~1.5%的添加劑。其中添加劑主要 選自季銨鹽、季胺堿和乙醇胺等有機堿。此外，該拋光液還包含非離子型表面活性劑，例如 乙二醇或丙二醇的均聚或共聚產(chǎn)物。但是其主要針對多晶硅，應用不夠廣泛。
[0010]CN200810033260通過利用雙胍和唑類物質(zhì)的協(xié)同作用，顯著提高了硅的拋光速 度。但是該配方體系不含氧化劑，不適用于金屬Cu的拋光。也由于不生成親水性的表面， 不利于降低表面缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明揭不一種化學機械拋光方法在娃拋光中的應用，其使用的化學機械拋光液 含有研磨顆粒、有機胺。還可以含有至少一種氧化劑。
[0012] 研磨顆粒為二氧化硅、氧化鋁、摻雜鋁或覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦、 高分子研磨顆粒中的一種或多種，優(yōu)選為二氧化硅。含量為〇. 5~20wt%，優(yōu)選為1~5wt%; 粒徑為20~200nm,優(yōu)選為20~120nm。
[0013] 有機胺為乙二胺、二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺、多乙烯多胺、三乙烯四胺、四乙 烯五胺中的一種或多種。有機胺的含量為0. 05~5wt%，優(yōu)選為0. 05~lwt%。
[0014] 氧化劑為過氧化氫、過氧化脲、過氧甲酸、過氧乙酸、過硫酸鹽、過碳酸鹽、高碘酸、 高氯酸、高硼酸、高錳酸鉀和硝酸鐵中的一種或多種。優(yōu)選為過氧化氫。含量為0.01~ 5wt%，優(yōu)選為 0? 05 ~lwt%。
[0015] 所述的拋光液的pH大于7,優(yōu)選為9~12。
[0016] 該拋光液可用于涉及娃基材的拋光，所述的娃基材包括單晶娃和多晶娃；本發(fā)明 的拋光液具有較高的硅去除速率，提高硅晶片表面的親水性，有利于減少研磨顆粒的吸附， 降低霧度。添加了氧化劑后，本發(fā)明的拋光液還可以用于涉及銅的拋光如TSV硅銅拋光，具 有較高的硅和銅的拋光速率。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過具體實施例進一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點，但本發(fā)明的保護范圍不僅僅局限 于下述實施例。
[0018] 表1給出了本發(fā)明的化學機械拋光液實施例和對比例配方。以下所述百分含量均 為質(zhì)量百分比含量。配方中所用化學試劑均為市面采購。
[0019] 效果實施例1
[0020] 采用對比拋光液1-2和本發(fā)明的拋光液1-14按照下述條件對硅晶片進行拋光。拋 光條件：拋光機臺為Mirra(AppliedMaterial),拋光墊為IC1010,下壓力為3psi，轉(zhuǎn)速為 拋光盤/拋光頭93/87rpm，拋光液流速為150ml/min，拋光時間為2min。拋光結果見表1。
[0021] 拋光后的硅晶片用KRUSSDSA100表面張力/接觸角測量儀測量水在硅晶片表面 的接觸角，結果見表1。
[0022] 表1本發(fā)明的化學機械拋光液實施例配方及實驗效果
[0023]
【主權項】
1. 一種化學機械拋光液在娃拋光中的應用，其特征在于，所述化學機械拋光液含有研 磨顆粒、有機胺。
2. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述研磨顆粒為二氧化硅、氧化鋁、摻雜鋁 或覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦、高分子研磨顆粒中的一種或多種。
3. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述研磨顆粒的含量為0. 5~20wt%。
4. 如權利要求3所述的應用，其特征在于，所述研磨顆粒的含量為1~5wt%。
5. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述研磨顆粒的粒徑為20~200nm。
6. 如權利要求5所述的應用，其特征在于，所述研磨顆粒的粒徑為20~120nm。
7. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述有機胺為乙二胺、二乙烯三胺、五甲基 二乙烯三胺、多乙烯多胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或多種。
8. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述有機胺的含量為0. 05~5wt%。
9. 如權利要求8所述的應用，其特征在于，所述有機胺的含量為0. 05~lwt%。
10. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，該拋光液還可以含有氧化劑。
11. 如權利要求10所述的應用，其特征在于，所述氧化劑為過氧化氫、過氧化脲、過氧 甲酸、過氧乙酸、過硫酸鹽、過碳酸鹽、高碘酸、高氯酸、高硼酸、高錳酸鉀和硝酸鐵中的一種 或多種。
12. 如權利要求10所述的應用，其特征在于，所述氧化劑的含量為0. 01~5wt%。
13. 如權利要求12所述的應用，其特征在于，所述氧化劑的含量為0. 05~lwt%。
14. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的拋光液的pH大于7。
15. 如權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的拋光液為9~12。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化學機械拋光液在硅拋光中的應用，該拋光液含有研磨顆粒、有機胺。本發(fā)明的拋光液具有較高的硅去除速率，提高硅晶片表面的親水性，有利于減少研磨顆粒的吸附，降低霧度。
【IPC分類】C23F3-04, C09G1-02
【公開號】CN104745091
【申請?zhí)枴緾N201310729188
【發(fā)明人】戴程隆, 荊建芬
【申請人】安集微電子（上海）有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月26日
【公告號】WO2015096627A1