CN102559061A - 含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 - Google Patents
含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102559061A CN102559061A CN 201010609227 CN201010609227A CN102559061A CN 102559061 A CN102559061 A CN 102559061A CN 201010609227 CN201010609227 CN 201010609227 CN 201010609227 A CN201010609227 A CN 201010609227A CN 102559061 A CN102559061 A CN 102559061A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chemical
- mechanical planarization
- planarization slurry
- organic acid
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 42
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 52
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 5
- -1 amino organic acid Chemical class 0.000 claims description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 abstract 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 abstract 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 5
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 4
- XWNSFEAWWGGSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-acetyl-4-methylheptanedinitrile Chemical compound N#CCCC(C)(C(=O)C)CCC#N XWNSFEAWWGGSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004153 Potassium bromate Substances 0.000 description 3
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 3
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical compound OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940094037 potassium bromate Drugs 0.000 description 3
- 235000019396 potassium bromate Nutrition 0.000 description 3
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- KGWDUNBJIMUFAP-KVVVOXFISA-N Ethanolamine Oleate Chemical compound NCCO.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O KGWDUNBJIMUFAP-KVVVOXFISA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FRHWVPSOGPPETO-UHFFFAOYSA-N O[I][K] Chemical compound O[I][K] FRHWVPSOGPPETO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BEOODBYKENEKIC-UHFFFAOYSA-N azanium;bromate Chemical compound [NH4+].[O-]Br(=O)=O BEOODBYKENEKIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 235000013905 glycine and its sodium salt Nutrition 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- SATVIFGJTRRDQU-UHFFFAOYSA-N potassium hypochlorite Chemical compound [K+].Cl[O-] SATVIFGJTRRDQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLKDVMWYMMLWTI-UHFFFAOYSA-M potassium iodate Chemical compound [K+].[O-]I(=O)=O JLKDVMWYMMLWTI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000001230 potassium iodate Substances 0.000 description 2
- 229940093930 potassium iodate Drugs 0.000 description 2
- 235000006666 potassium iodate Nutrition 0.000 description 2
- ORQYPOUSZINNCB-UHFFFAOYSA-N potassium;hypobromite Chemical compound [K+].Br[O-] ORQYPOUSZINNCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229960004418 trolamine Drugs 0.000 description 2
- CCVYRRGZDBSHFU-UHFFFAOYSA-N (2-hydroxyphenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC=C1O CCVYRRGZDBSHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GFMYEVPBEJFZHH-UHFFFAOYSA-N CP(O)(O)O Chemical compound CP(O)(O)O GFMYEVPBEJFZHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- ISNOGGYFSHCRRL-UHFFFAOYSA-N bromic acid;potassium Chemical compound [K].OBr(=O)=O ISNOGGYFSHCRRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-N ethanesulfonic acid Chemical compound CCS(O)(=O)=O CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- HPEUEJRPDGMIMY-IFQPEPLCSA-N molybdopterin Chemical compound O([C@H]1N2)[C@H](COP(O)(O)=O)C(S)=C(S)[C@@H]1NC1=C2N=C(N)NC1=O HPEUEJRPDGMIMY-IFQPEPLCSA-N 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，包括研磨颗粒、氧化剂、有机酸类抛光速率调节剂，还可以包括pH调节剂、表面活性剂、稳定剂、腐蚀抑制剂、杀菌剂等。速率调节剂可以为与多晶硅以及铜表面反应形成易溶化合物的有机酸、氨基酸、有机瞵酸、有机磺酸中的一种或几种混合。本发明化学平坦化浆料可同时获得较高的硅、铜的去除速率，调节化学机械抛光时对铜及多晶硅的抛光选择比并控制金属材料的局部或整体腐蚀效果，基本无衬底表面缺陷、划伤、粘污和其他残留污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械平坦化浆料，尤其涉及一种用于高速抛光硅和铜的化学机械平坦化浆料。
背景技术
随着微电子技术的发展，甚大规模集成电路芯片集成度已达几十亿个元器件，特征尺寸已经进入纳米级，这就要求集成电路（IC）制造工艺中的几百道工序，尤其是多层布线、衬底、介质必须要经过化学机械平坦化。IC制造工艺中平坦化技术已成为与光刻和刻蚀同等重要、且相互依赖的不可缺少的关键技术之一。而化学机械抛光（CMP）工艺便是目前最有效、最成熟的平坦化技术；化学机械抛光系统是集清洗、干燥、在线检测、终点检测等技术与一体的平坦化技术， 是集成电路向微细化、多层化、平坦化、薄型化发展的产物，和集成电路提高生产效率、降低成本、晶圆全局平坦化必备技术。
在IC制造领域中，甚大规模集成布线的材料正由传统的Al向Cu转化。与Al相比，Cu布线具有电阻率低，抗电迁移能率高，RC延迟时间短，可使布层数减少一半，成本降低30%，加工时间缩短40%的优点。Cu布线的优势已经引起全世界广泛的关注。但是目前还没有对铜材进行有效地等离子蚀刻或湿法蚀刻，以使铜互连在集成电路中充分形成的技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的替代方法。
CMP在IC制造领域应用广泛，抛光对象包括衬底、介质及互连材料等，在IC制造中，由于多层布线，使得硅片表面形成了不规则的形貌，除去对布线需要进行平坦化处理外，对硅也需要进行平坦化处理，而化学机械抛光可以用抛光垫同时对多层布线、衬底、介质进行平坦化处理。CMP对于3D封装TSV（TSV，Through -Silicon-Via硅通孔）技术也至关重要，3D封装 TSV是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。与以往IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同，TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能。它也被称为继键合(Wire Bonding)、TAB和倒装芯片(FC)之后的第四代封装技术。3D封装的主要优势为：具有最小的尺寸和重量，将不同种类的技术集成到单个封装中，用短的垂直互连代替长的2D互连，降低寄生效应和功耗等。
目前，出现了一系列适合于抛光硅或铜的化学机械抛光浆料，如：专利US2002/0151252A1公开了一种用于硅CMP的组合物和方法，能对硅表面的金属及硅进行选择性抛光；专利US2006/0014390A1公开了一种用于硅和金属的化学机械抛光浆料，该化学机械抛光浆料具有选择性抛光的特点；专利US 5860848公开了一种使用聚合体电解质的硅CMP的方法；公开号为CN1459480A的专利公开了一种铜化学－机械抛光工艺用抛光液，利用缓冲溶液组成的成膜剂以及成膜助剂及磨料实现化学机械抛光工艺；授权公告号为授权公告号为CN1195896C的专利公开了一种用于铜的CMP浆液制造以及用于集成电路的制造方法，使铜层的点蚀、腐蚀减少并获得良好的铜互连平面性。
传统的铜抛光液使用过氧化氢为氧化剂，但是这种氧化剂会抑制硅的抛光。上述专利中提到的用于高速铜抛光的抛光液还存在去除速率不足的情况，或者衬底表面存在着缺陷、划伤、粘污和/或其它残留，或者是对铜的抛光选择性不够，或者是抛光过程中存在着局部或整体腐蚀等问题，不适于现在的电子产品的生产制造工艺流程的需要，因此有必要开发出新的适用于高速制程的化学机械抛光浆料。发明内容
本发明提供了一种含有机酸的、用于抛光硅和铜的化学机械平坦化浆料，所述化学机械平坦化浆料实现同时告诉抛光硅和铜，并且能够控制金属材料的局部和整体腐蚀，减少衬底表面污染物。
本发明含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，包括研磨颗粒、氧化剂、酸类抛光速率调节剂和载体；所述酸类抛光速率调节剂为能够与硅以及铜表面反应形成易溶于所述载体的化合物的酸。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述研磨颗粒为氧化硅、氧化铝、氧化铈、聚合物颗粒中的一种或几种的混合。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述研磨颗粒在所述化学机械平坦化浆料中的质量百分含量为0.05~10%。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述研磨颗粒的平均粒径为20~200nm，并优选为30~100nm。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述氧化剂为卤素含氧酸或所述含氧酸的可溶盐中的一种或几种的混合。如高碘酸，高溴酸，高氯酸，碘酸钾，溴酸钾，氯酸钾，次碘酸钾，次溴酸钾，次氯酸钾、溴酸铵等。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述氧化剂在所述化学机械平坦化浆料中的质量百分含量为0.1~10%。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述酸类抛光速率调节剂为能够与硅以及铜表面反应形成易溶与载体的化合物的有机酸，氨基酸，有机瞵酸，有机磺酸中的一种或几种的混合。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述酸类抛光速率调节剂在所述化学机械平坦化浆料中的质量百分含量为0.05~10%。
上述的含有机酸硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述化学机械平坦化浆料还包括pH值调节剂。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述pH值调节剂为碱性物质或硝酸，所述碱性物质如四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺、氨水、氢氧化钾、乙醇胺、三乙醇胺等。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述化学机械平坦化浆料pH值为8.0~12.0，并优选为9.0~11.0。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述化学机械平坦化浆料还可以包括表面活性剂、稳定剂、腐蚀抑制剂和杀菌剂。
上述的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其中，所述载体为去离子水。
采用本发明含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料其优点在于：
1. 本发明的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料通过抛光体系的作用同时高速抛光硅和铜。
2. 本发明的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料同时控制金属的材料的局部和整体腐蚀，减少机台和衬底表面污染物，提高产品良率。
3. 本发明的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料可以调节铜/硅选择比，满足不同制程对TSV抛光要求。
具体实施方式
本发明所公开的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，含有一种或多种酸类抛光速率调节剂。该速率调节剂可以为与硅以及铜表面反应形成易溶于载体的化合物的有机酸、氨基酸、有机瞵酸、有机磺酸等，如甲基磺酸、乙基磺酸、氨基三亚甲基膦酸、2-羟基膦酰基乙酸、乙二胺四甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、乙二胺四乙酸、甘氨酸、柠檬酸、羟基亚乙基二磷酸中的一种或几种混合。实验证明，在由上述酸类抛光速率调节剂以及研磨颗粒、氧化剂（或加入pH值调节剂、表面活性剂、稳定剂、腐蚀抑制剂和杀菌剂等）等成分组成的含有机酸硅和铜化学机械平坦化浆料可提高金属（铜）抛光速率，同时提高硅的抛光速率；控制金属的材料的局部和整体腐蚀，减少机台和衬底表面污染物，提高产品良率；可以调节铜/硅选择比，满足不同制程对TSV抛光要求。
本发明的含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料中，包括：
1）酸类抛光速率调节剂，质量百分含量优选为0.05~10%；
2）质量百分含量为0.05~10%，平均粒径为20~200nm的研磨颗粒，如氧化硅、氧化铝、氧化铈、聚合物颗粒（如聚乙烯、聚四氟乙烯）等；
3）卤素含氧酸或所述含氧酸的可溶盐作为氧化剂，包括高碘酸，高溴酸，高氯酸，碘酸钾，溴酸钾，氯酸钾，次碘酸钾，次溴酸钾，次氯酸钾、溴酸铵等，其质量百分比含量为0.1~10%；
4）还可以包括四甲基氢氧化胺、四乙基氢氧化胺、四丙基氢氧化胺、氨水、氢氧化钾、乙醇胺、三乙醇胺、硝酸等pH值调节剂（将pH值调节至8.0~12.0），以及表面活性剂、稳定剂、腐蚀抑制剂、杀菌剂等。
使用前，将上述成份按特定的比例混合，各种成份间发生化学反应，在抛光过程中升高抛光液温度，从而大幅提高抛光液效率。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，主要组分包括1.5wt%二氧化硅研磨颗粒（平均粒径30nm）、5wt%速率调节剂乙二胺四乙酸、5wt%氧化剂溴酸钾，pH值调节至10.5。
实施例2
二氧化硅研磨颗粒（平均粒径30nm）质量百分含量为2%，速率调节剂为甘氨酸（质量百分含量3.5%），氧化剂为高碘酸（质量百分含量2.5%），pH值调节至10.5。
实施例3
二氧化硅研磨颗粒（平均粒径30nm）质量百分含量为2%，速率调节剂为柠檬酸（质量百分含量4%），氧化剂为溴酸钾（质量百分含量2.5%），pH值调节至10.5。
4~19，参照上述实施例，本发明含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，速率调节剂还可以是能够与硅以及铜表面反应形成易溶于载体的化合物的其它酸，氧化剂可以是其他卤素含氧酸或所述酸的可溶性盐；实施例4~19主要组分及含量详见表1。
表1给出了本发明化学机械平坦化浆料实施例1~19和对比抛光液主要组分及其质量百分含量，将各组分混合均匀，去离子水补足质量百分比100%，最后用pH调节剂（20%KOH或稀硝酸，根据pH值的需要进行选择）调节到所需pH值，继续搅拌至均匀流体，静置30分钟即可得到各化学机械平坦化浆料。
将表1中本发明的抛光液1~19和对比例抛光浆料分别对不同材料（包括硅衬底、Cu衬底）进行抛光。抛光条件相同，抛光参数如下：Logitech抛光垫，向下压力3~5psi，转盘转速/抛光头转速=60/80rpm，抛光时间120s，含有机酸硅和铜化学机械平坦化浆料流速100mL/min。抛光结果见表2。
在针对不同需要进行硅和铜的高速抛光时，只需调节本发明化学机械平坦化浆料中的抛光速率调节剂的成分、质量百分比含量即能实现对不同材料的抛光选择比以满足不同制程对TSV抛光要求。而且，上述实施例抛光浆料中，还可以加入pH值调节剂、表面活性剂、稳定剂、腐蚀抑制剂和杀菌剂等，以起到更好的使用效果。
应当理解的是，本发明所述wt%均指的是质量百分含量。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (15)
1.一种含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料，其特征在于，包括研磨颗粒、氧化剂、有机酸类抛光速率调节剂和载体，所述有机酸类抛光速率调节剂为能够与硅和铜反应生成易溶于所述载体的化合物的有机酸。
2.根据权利要求1所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述有机酸类抛光速率调节剂为有机有机酸，氨基有机酸，有机瞵有机酸，有机磺有机酸中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求2所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述有机酸类抛光速率调节剂在所述化学机械平坦化浆料中的质量百分含量为0.05~10%。
4.根据权利要求1所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述研磨颗粒为氧化硅、氧化铝、氧化铈、聚合物颗粒中的一种或几种的混合。
5.根据权利要求4所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述研磨颗粒在所述化学机械平坦化浆料中的质量百分含量为0.05~10%。
6.根据权利要求4所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述研磨颗粒的平均粒径为20~200nm。
7.根据权利要求6所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述研磨颗粒的平均粒径为30~100nm。
8.根据权利要求1所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述氧化剂为卤素含氧有机酸或所述含氧有机酸的可溶盐中的一种或几种的混合。
9.根据权利要求8所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述氧化剂在所述化学机械平坦化浆料中的质量百分含量为0.1~10%。
10.根据权利要求1所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述化学机械平坦化浆料还包括pH值调节剂。
11.根据权利要求10所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述pH值调节剂为碱性物质或硝酸。
12.根据权利要求11所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述化学机械平坦化浆料pH值为8.0~12.0。
13.根据权利要求12所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述化学机械平坦化浆料pH值为9.0~11.0。
14.根据权利要求1所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述化学机械平坦化浆料还包括表面活性剂、稳定剂、腐蚀抑制剂或杀菌剂中的一种或多种的混合。
15.根据权利要求1所述的化学机械平坦化浆料，其特征在于，所述载体为去离子水。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010609227 CN102559061A (zh) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 |
| PCT/CN2011/002133 WO2012088755A1 (zh) | 2010-12-28 | 2011-12-19 | 含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010609227 CN102559061A (zh) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102559061A true CN102559061A (zh) | 2012-07-11 |
Family
ID=46382248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010609227 Pending CN102559061A (zh) | 2010-12-28 | 2010-12-28 | 含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102559061A (zh) |
| WO (1) | WO2012088755A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106244021A (zh) * | 2015-06-05 | 2016-12-21 | 气体产品与化学公司 | 使用二氧化铈涂布的二氧化硅磨料的屏障化学机械平面化浆料 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104745094B (zh) * | 2013-12-26 | 2018-09-14 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5153623B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2013-02-27 | 昭和電工株式会社 | 研磨組成物の製造方法 |
| US20090032765A1 (en) * | 2007-08-03 | 2009-02-05 | Jinru Bian | Selective barrier polishing slurry |
| CN101457123B (zh) * | 2007-12-14 | 2013-01-16 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种用于铜制程的化学机械抛光液 |
| CN101775256A (zh) * | 2009-01-14 | 2010-07-14 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
-
2010
- 2010-12-28 CN CN 201010609227 patent/CN102559061A/zh active Pending
-
2011
- 2011-12-19 WO PCT/CN2011/002133 patent/WO2012088755A1/zh active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106244021A (zh) * | 2015-06-05 | 2016-12-21 | 气体产品与化学公司 | 使用二氧化铈涂布的二氧化硅磨料的屏障化学机械平面化浆料 |
| US10032644B2 (en) | 2015-06-05 | 2018-07-24 | Versum Materials Us, Llc | Barrier chemical mechanical planarization slurries using ceria-coated silica abrasives |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012088755A1 (zh) | 2012-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102782066B (zh) | 含铜、钌和钽层的基材的化学-机械平坦化 | |
| TWI721074B (zh) | 一種化學機械拋光液及其應用 | |
| CN102101982A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| KR20070036718A (ko) | 연마액 | |
| CN102399494B (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN101608098B (zh) | 一种用于金属化学机械抛光的抛光浆料及其用途 | |
| CN104066807A (zh) | 研磨浆料及使用其的研磨方法 | |
| CN101457122B (zh) | 一种用于铜制程的化学机械抛光液 | |
| CN102477262A (zh) | 一种化学机械抛光浆料 | |
| CN103897602B (zh) | 一种化学机械抛光液及抛光方法 | |
| CN103450810B (zh) | 一种化学机械平坦化浆料及其应用 | |
| CN103897600A (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
| CN101684393B (zh) | 一种化学机械抛光浆料 | |
| CN102443351B (zh) | 一种化学机械平坦化浆料 | |
| CN102477259B (zh) | 一种化学机械抛光浆料 | |
| CN1955249B (zh) | 用于钽阻挡层的化学机械抛光浆料 | |
| CN102559061A (zh) | 含有机酸的硅和铜化学机械平坦化浆料 | |
| WO2007048315A1 (fr) | Pate d'abrasion chimique-mecanique pour couche barriere au tantale | |
| CN101775256A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN102101980B (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN101591509B (zh) | 一种用于金属化学机械抛光的抛光浆料及其用途 | |
| CN102559060A (zh) | 一种抛光硅和铜的化学机械平坦化浆料 | |
| CN102477261B (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN102533117A (zh) | 一种用于3d封装tsv硅抛光的化学机械抛光液 | |
| CN102559057A (zh) | 一种含有机酸性物质的化学机械抛光液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120711 |