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WO2010063165A1 - 一种化学机械抛光液 - Google Patents

一种化学机械抛光液 Download PDF

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Publication number
WO2010063165A1
WO2010063165A1 PCT/CN2009/001366 CN2009001366W WO2010063165A1 WO 2010063165 A1 WO2010063165 A1 WO 2010063165A1 CN 2009001366 W CN2009001366 W CN 2009001366W WO 2010063165 A1 WO2010063165 A1 WO 2010063165A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acid
polishing liquid
mechanical polishing
chemical mechanical
surfactant
Prior art date
Application number
PCT/CN2009/001366
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宋伟红
姚颖
Original Assignee
Song Peter Weihong
Yao Daisy Ying
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Song Peter Weihong, Yao Daisy Ying filed Critical Song Peter Weihong
Priority to CN2009801493145A priority Critical patent/CN102239225A/zh
Publication of WO2010063165A1 publication Critical patent/WO2010063165A1/zh

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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

Definitions

  • the present invention relates to a chemical mechanical polishing liquid.
  • Abrasive particles of the polishing fluid in chemical mechanical planarization (CMP) technology are one of the key components, and different abrasive particles have different effects.
  • the abrasive particles tend to have a decisive effect, and its properties include various indicators such as the particle size distribution, shape, aggregation state of the abrasive particles and the solid content in the polishing liquid.
  • the surface roughness of the wafer, the surface contamination particles, and the removal rate of various materials will have different effects.
  • Conventional abrasive silica sol particles are spherical particles that are monodisperse (monomer, see Figure 1).
  • the technical problem to be solved by the present invention is to overcome the defects of the prior art chemical mechanical polishing liquid containing the conventional spherical monodisperse silica sol particles or the powdered silica abrasive, which has a limited removal rate or easily causes micro scratches on the original surface of the wafer, and provides A chemical mechanical polishing fluid having a high removal rate and good surface finish and flatness after polishing.
  • the chemical mechanical polishing liquid of the present invention contains dimeric 3 ⁇ 4 bell-shaped and/or poly-chain silica sol abrasive particles (Fig. 1) and water.
  • the dimerized dumbbell-shaped or poly-chain-shaped silica sol abrasive particles preferably have a particle size of 10 to 150 nm, more preferably 20 to 100 nm, most preferably 30 to 100 nm;
  • the content of the dimeric dumbbell-shaped and/or poly-chain silica sol abrasive particles is 1-20%, and the percentage is mass percentage.
  • the chemical mechanical polishing liquid of the present invention may further contain one or more of a surfactant, an oxidizing agent, a film forming agent and a chelating agent, as needed.
  • the chemical mechanical polishing liquid contains dimeric dumbbell-shaped and/or poly-chain silica sol abrasive particles, a surfactant, and water.
  • the chemical mechanical polishing liquid is suitable for polishing materials having different dielectric constants, and is preferably suitable for insulating films of silicon oxide (PETEOS) and carbon-doped silicon oxide.
  • the chemical mechanical polishing liquid contains dimeric bell-shaped and/or poly-chain silica sol abrasive particles, an oxidizing agent, a film former, a chelating agent, a surfactant, and water.
  • the chemical mechanical polishing fluid is preferably suitable for polishing copper or barrier materials.
  • the surfactant is a surfactant conventionally used in the art, and its function is to adjust the polishing selection ratio between different materials, especially the selection ratio between different silicon-based materials, such as silicon dioxide and carbon ginseng. Miscellaneous silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride, and the like.
  • the surfactant is preferably one or more of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant.
  • the cationic surfactant is preferably a polyethyleneimine and/or a quaternary ammonium salt surfactant having a number average molecular weight of from 2,000 to 50,000 (e.g., hexadecanyltrimethylammonium chloride);
  • the surfactant is preferably a polyacrylic polymer having a number average molecular weight of from 1,000 to 50,000, and may be a homopolymer or a copolymer; and the amphoteric surfactant is preferably a betaine surfactant.
  • the nonionic surfactant Preferred are polyethylene glycol having a number average molecular weight of 200 to 20,000 and/or a polyoxyethylene ether having a hydrophilic hydrophobic balance (HLB value) of 5 to 15.
  • the content of the surfactant is preferably 0.001 to 0.1%, more preferably 0.005 to 0.05%, and the percentage is percentage by mass.
  • the oxidizing agent is an oxidizing agent conventionally used in the art, preferably one or more of a peroxide, a persulfide and an ammonium nitrate; more preferably hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, or One or more of oxyacetic acid, benzoyl peroxide, potassium persulfate, ammonium persulfate and ammonium nitrate; the content of the oxidizing agent is 0.1 to 10% by mass.
  • the film-forming agent is a film-forming agent conventionally used in the art, and its function is to form an insoluble protective film on the metal surface to achieve the purpose of corrosion inhibition and improvement of planarization efficiency.
  • the film-forming agent is preferably an azole organic compound; more preferably benzotriazole and a derivative thereof, and one or more of tetrazole and a derivative thereof.
  • the benzotriazole derivative is preferably a carboxy- and/or ester-substituted benzotriazole derivative; the tetrazole derivative is preferably a phenyl-substituted tetrazole derivative or a fluorenyl group.
  • Substituted tetrazole derivatives amino-substituted tetrazole derivatives, phenyl and mercapto-substituted tetrazole derivatives, phenyl and amino-substituted tetrazole derivatives, mercapto and amino-substituted tetrazole derivatives, and phenyl
  • One or more of a tetrazole derivative in which a mercapto group and an amino group are co-substituted; the ester-substituted triazole derivative is a decyloxycarbonyl-substituted triazole derivative and/or an aryloxycarbonyl group substituted Triazole derivatives.
  • the most preferred film forming agent is benzotriazole, benzimidazole, hydrazine, methylbenzotriazole, carbazole, N-methylbenzotriazole, 4-carboxybenzotriazole Ester, 5-carboxybenzotriazole methyl ester, 4-carboxybenzotriazole butyl ester, 5-carboxybenzotriazole butyl ester, 4-hydroxybenzotriazole, 5-hydroxybenzotriazole, One or more of 1-H tetrazole, 5-aminotetrazolium, 5-methyl-tetrazole and 1-phenyl-5-mercaptotetrazole.
  • the content of the film-forming agent is preferably 0.001 to 1%, more preferably 0.05 to 0.5%, most preferably 0.1 to 0.4%, and the percentage is percentage by mass.
  • the chelating agent is a chelating agent conventionally used in the art, and is selected from one or more of an organic phosphine, a nitrogen-containing heterocyclic ring, an organic amine, and a water-soluble carboxylic acid-based polymer.
  • the organophosphine is preferably a chelating agent of an organic phosphoric acid compound and/or an organophosphate compound, more preferably hydroxyethylidene diphosphonic acid (HEDP) or aminotrimethylene phosphonic acid (ATMP) ), ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid (EDTMP), diethylene triamine penta methylene phosphonic acid (DTPMP), 2-phosphonic acid butane-1, 2, 4 tricarboxylic acid (PBTCA), One or more of 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), polyaminopolyethermethylenephosphonic acid, and polyol phosphate (PAPEMP).
  • HEDP hydroxyethylidene diphosphonic acid
  • ATMP aminotrimethylene phosphonic acid
  • ETMP ethylenediamine tetramethylene phosphonic acid
  • DTPMP diethylene triamine penta methylene phosphonic acid
  • PBTCA 2-phosphonic acid butane-1,
  • the nitrogen-containing heterocyclic ring is preferably one or more of a six-membered heterocyclic ring containing two nitrogen atoms, a six-membered heterocyclic ring of three nitrogen atoms, and a five-membered heterocyclic ring containing two nitrogen atoms. More preferably, it is one or more of a pyrimidine, a pyridine, a piperidine, a piperazine, a pyridazine, a morpholine, an amino-substituted triazole compound, and a carboxyl-substituted triazole compound.
  • the organic amine compound is preferably one or more of a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine and a quaternary ammonium compound, more preferably a diamine, a polyenepolyamine and a cyclic amine.
  • a primary amine preferably one or more of a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine and a quaternary ammonium compound, more preferably a diamine, a polyenepolyamine and a cyclic amine.
  • the water-soluble carboxylic acid-based polymer comprises a homopolymer and a copolymer, and also includes a salt of a polycarboxylic acid compound, preferably a sodium salt or an ammonium salt, preferably polyacrylic acid, polyacrylate, polyacrylic acid.
  • a salt of a polycarboxylic acid compound preferably a sodium salt or an ammonium salt
  • polyacrylic acid polyacrylate
  • polyacrylic acid Homopolymers of sodium salt, ammonium polyacrylate, polymaleic acid, polyepoxysuccinic acid and polyaspartic acid, acrylic acid-acrylate copolymer, acrylic acid-maleic acid copolymer and acrylic acid-organic phosphoric acid-sulfonate
  • the number average molecular weight of the water-soluble carboxylic acid-based polymer is preferably 200,5000.
  • the content of the organic chelating agent is preferably 0.001 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 2% by mass, most
  • the water is preferably deionized water, and the amount of water is 100% by mass.
  • the chemical mechanical polishing liquid of the present invention may further contain other conventional additives in the art such as a viscosity modifier, a stabilizer, an antifungal agent, and a bactericide.
  • the pH of the chemical mechanical polishing liquid in the invention affects the polishing performance, and the polishing effect on the silicon oxide material under the acidic condition is better, and the polishing effect on the carbon doped silicon oxide is better under the alkaline condition, and the preferred chemical mechanical mechanism
  • the pH of the polishing liquid is 2 to 4 or 9 to 12.
  • the polishing liquid of the present invention can be obtained by simply and uniformly mixing the above components, and then adjusting to a suitable pH value using a pH adjuster.
  • the P H regulator may be selected from conventional pH adjusting agents in the art, such as potassium hydroxide, aqueous ammonia, and nitric acid.
  • the reagents and starting materials used in the present invention are commercially available.
  • the positive progressive effect of the present invention is that the chemical mechanical polishing liquid containing the dimeric dumbbell-shaped or poly-chain-shaped silica sol particle abrasive of the present invention is superior to the conventional spherical monodisperse silica sol particle as the abrasive polishing liquid.
  • the polishing effect of the dielectric material has a higher removal rate, and the abrasive particle shape is regular, and the surface roughness and flatness of the polished wafer are better, which can meet the requirements of the surface of the dielectric material under various process conditions, and solves the problem.
  • the chemical mechanical polishing liquid polishing of conventional silica sol particles has a limited removal rate and micro scratching problems.
  • Figure 1 is a plot of the aggregation state and shape of silica particles. Summary of the invention
  • Table 1 shows the formulations of the chemical mechanical polishing liquids of the present invention in Examples 1 to 11, according to the components listed in Table 1 and their contents, the percentages are all simply mixed uniformly by mass percentage, and the polishing liquid content is supplemented with deionized water to The percentage of mass is 100%, and the pH of the polishing solution is adjusted to the listed value by a pH adjuster to prepare each chemical mechanical polishing liquid.
  • Polyethylene glycol (number average molecular weight 20000)
  • Chelating agent Piperazine 3 Surfactant Polyethylenimine (number average molecular weight 3000) 0.08 Poly oxidizing agent Hydrogen peroxide 3
  • Chelating agent 2-Hydroxyphosphonoacetate 0.8 Surfactant Hexylmercaptotrimethylammonium chloride 0.07 Dimerization Oxidant Hydrogen peroxide 0.5
  • Chelating agent Polymaleic acid homopolymer (number average molecular weight 200) 0.05 Surfactant Polyoxyethylene ether (HLB value 10) 0.08 Poly oxidizing agent Benzoyl peroxide 2
  • Chelating agent hexamethylenediamine 2 surfactant polyethylene glycol (number average molecular weight 15000) 0.004 dimerization oxidant persulfate hinge 4
  • Chelating agent 3-Amino, 5-carboxy, 1 , 2, 4 triazole 4 Surfactant Polyethylenimine (number average molecular weight 5000) 0.008 Poly oxidizing agent Ammonium nitrate 6
  • polishing fluids in Table 2 are abrasive particles plus pH adjuster and deionized water without other components.
  • the 3 ⁇ 4 bell-shaped or chain-shaped sol particles used in the present invention have a higher dielectric material removal rate.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

一种化学机械抛光液 技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光液。 技术背景
化学机械平坦化 （CMP) 技术中抛光液的磨料颗粒是关键的组分之一， 不同的磨料颗粒具有不同的效果。在影响抛光性能的因素中， 磨料颗粒往往 具有决定的作用， 它的性能包括多方面的指标， 如磨料颗粒的粒径分布、 形 状、 聚集态以及在抛光液中的固含量， 它们对抛光后晶圆的表面粗糙度， 表 面污染物颗粒， 以及各种材料的去除速率等都会有不同影响。 传统磨料二氧 化硅溶胶颗粒是球形的颗粒， 呈单分散状（单聚， 见附图 1 )， 对各种材料尤 其是介质材料的去除速率有限， 只有增大磨料粒子含量来加快去除， 而粉状 二氧化硅磨料， 由于颗粒发生团聚， 形成大颗粒， 形状不规则， 容易引起表 面微划伤等各种缺陷。 发明概要
本发明所要解决的技术问题是克服现有的含有传统的球形单分散硅溶 胶颗粒或粉状氧化硅磨料的化学机械抛光液去除速率有限或容易引起晶圆 原表面微划伤的缺陷， 提供了一种具有较高去除速率， 并且用于抛光后晶原 表面光洁度和平坦度都较好的化学机械抛光液。
本发明所述的化学机械抛光液含有二聚 ¾铃形和 /或多聚链形二氧化硅 溶胶研磨颗粒 （附图 1 ) 和水。
I
确认本 其中，所述的二聚哑铃形或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小 较佳的为 10~150nm， 更佳的为 20〜100nm， 最佳的为 30〜100nm; 所述的二 聚哑铃形和 /或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的含量为 1~20%， 百分比为 质量百分比。
根据需要， 本发明的化学机械抛光液还可含有表面活性剂、 氧化剂、 成 膜剂和螯合剂中的一种或多种。
本发明的一较佳实例中，所述的化学机械抛光液含有二聚哑铃形和 /或多 聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒、 表面活性剂和水。 该化学机械抛光液适用于 抛光不同介电常数的材料， 较佳的适用于氧化硅 （PETEOS ) 和掺杂碳的氧 化硅的绝缘膜等。
本发明的另一较佳实例中， 所述的化学机械抛光液含有二聚 铃形和 / 或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒、 氧化剂、 成膜剂、 螯合剂、 表面活性剂 和水。 该化学机械抛光液较佳的适用于抛光铜或阻挡层材料。
其中， 所述的表面活性剂为本领域常规用的表面活性剂， 其功能是调节 不同材料之间的抛光选择比， 尤其是不同硅基材料之间的选择比， 例如二氧 化硅、 碳参杂的二氧化硅、 氮化硅、 碳化硅、 氮氧化硅等。 所述的表面活性 剂较佳的为阳离子表面活性剂、 阴离子表面活性剂、 两性表面活性剂和非离 子型表面活性剂中的一种或多种。所述的阳离子表面活性剂较佳的为数均分 子量为 2000〜50000的聚乙烯亚胺和 /或季铵盐类表面活性剂 （如十六焼基三 甲基氯化铵）； 所述的阴离子型表面活性剂较佳的为数均分子量为 1000~50000的聚丙烯酸类聚合物， 可以是均聚物， 也可以是共聚物； 所述的 两性表面活性剂较佳的为甜菜碱类表面活性剂； 所述的非离子型表面活性剂 较佳的为数均分子量为 200〜20000的聚乙二醇和 /或亲水疏水平衡值 (HLB值) 为 5~15的聚氧乙烯醚。 所述的表面活性剂的含量较佳的为 0.001~0.1%， 更 佳的为 0.005〜0.05%， 百分比为质量百分比。
其中， 所述的氧化剂为本领域常规使用的氧化剂， 较佳的为过氧化物、 过硫化物和硝酸铵中的一种或多种； 更佳的为过氧化氢、 过氧化氢脲、 过氧 乙酸、 过氧化苯甲酰、 过硫酸钾、 过硫酸铵和硝酸铵中的一种或多种； 氧化 剂的含量为质量百分比 0.1~10%。
其中， 所述的成膜剂为本领域常规使用的成膜剂， 其功能是在金属表面 形成不溶性保护膜， 以达到缓蚀和提高平坦化效率的目的。 所述的成膜剂较 佳的为唑类有机物； 更佳的为苯并三氮唑及其衍生物， 以及四唑及其衍生物 中的一种或多种。所述的苯并三氮唑衍生物较佳的为羧基和 /或酯基取代的苯 并三唑衍生物； 所述的四唑衍生物较佳的为苯基取代的四唑衍生物、 巯基取 代的四唑衍生物、 氨基取代的四唑衍生物、 苯基和巯基取代的四唑衍生物、 苯基和氨基取代的四唑衍生物、 巯基和氨基取代的四唑衍生物， 以及苯基、 巯基和氨基共同取代的四唑衍生物中的一种或多种；所述的酯基取代的三唑 衍生物为垸氧基羰基取代的三唑衍生物和 /或芳氧基羰基取代的三唑衍生物。 所述的成膜剂最佳的为苯并三氮唑、 苯并咪唑、 吲哚、 甲基苯并三氮唑、 吲 唑、 N-甲基苯三唑、 4-羧基苯并三唑甲酯、 5-羧基苯并三唑甲酯、 4-羧基苯 并三唑丁酯、 5-羧基苯并三唑丁酯、 4-羟基苯并三氮唑、 5-羟基苯并三氮唑、 1-H四氮唑、 5-氨基四氮唑、 5-甲基-四氮唑和 1-苯基 -5巯基四氮唑中的一种 或多种。 所述的成膜剂的含量较佳的为 0.001〜1%， 更佳的为 0.05〜0.5%， 最 佳的为 0.1~0.4%， 百分比为质量百分比。 所述的螯合剂为本领域常规使用的螯合剂， 选自有机膦、 含氮杂环类、 有机胺类和水溶性羧酸类聚合物中的一种或多种。 其中， 所述的有机膦较佳 的为有机磷酸类化合物和 /或有机磷酸酯类化合物的螯合剂，更佳的为羟基亚 乙基二膦酸 （HEDP)、 氨基三亚甲基膦酸 （ATMP)、 乙二胺四亚甲基膦酸 (EDTMP)、 二亚乙基三胺五亚甲基膦酸 （DTPMP)、 2-膦酸丁烷 -1， 2, 4 三羧酸 （PBTCA)、 2-羟基膦酰基乙酸 （HPAA)、 聚氨基聚醚基亚甲基膦酸 和多元醇磷酸酯 （PAPEMP) 中的一种或多种。 其中， 所述含氮杂环类较佳 的为含有两个氮原子的六元杂环、三个氮原子的六元杂环和含有两个氮原子 的五元杂环的一种或多种， 更佳的为嘧啶、 吡啶、 哌啶、 哌嗪、 哒嗪、 吗啉、 氨基取代的三唑类化合物和羧基取代的三唑类化合物中的一种或多种。 其 中， 所述的有机胺类化合物较佳的为伯胺、 仲胺、 叔胺和季铵类化合物中的 一种或多种， 更佳的为二胺、 多烯多胺和环胺中的一种或多种， 如己二胺、 二乙烯三胺、 三乙烯四胺、 四乙烯五胺和环己胺等。 其中， 所述的水溶性羧 酸类聚合物包括均聚物和共聚物， 也包括聚羧酸类化合物的盐， 较佳的为钠 盐或铵盐， 优选聚丙烯酸、 聚丙烯酸酯、 聚丙烯酸钠盐、 聚丙烯酸铵盐、 聚 马来酸、 聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸等均聚物、 丙烯酸 -丙烯酸酯共聚物、 丙烯酸-马来酸共聚物和丙烯酸-有机磷酸 -磺酸盐共聚物中的一种或多种。所 述的水溶性羧酸类聚合物的数均分子量较佳的为 200 5000。所述的有机螯合 剂的含量较佳地为质量百分比 0.001~5%， 更佳的为质量百分比 0.1~2%， 最 佳的为质量百分比 0.2〜1.5%。
本发明中， 所述的水较佳的为去离子水， 水的用量为补足质量百分比 100%。 本发明的化学机械抛光液中还可含有本领域其他常规添加剂， 如粘度调 节剂、 稳定剂、 防霉剂和杀菌剂等。
本发明中的化学机械抛光液的酸碱度会影响其抛光性能，酸性条件下对 氧化硅的材料抛光效果较好， 碱性条件下对掺杂碳的氧化硅抛光效果较好， 较佳的化学机械抛光液的 pH为 2〜4或 9〜12。
本发明的抛光液由上述成分简单均匀混合， 之后采用 pH调节剂调节至 合适 pH值即可制得。 PH调节剂可选用本领域常规 pH调节剂，如氢氧化钾、 氨水和硝酸等。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的含有二聚哑铃形或多聚链形的二 氧化硅溶胶颗粒磨料的化学机械抛光液，较之采用传统球形单分散的硅溶胶 颗粒作为磨料的抛光液， 对介质材料的抛光效果具有更高的去除速率， 同时 磨料颗粒形状规则， 抛光后的晶圆表面光洁度和平坦度较好， 能够满足各种 工艺条件下对介质材料表面的要求，解决了含有传统二氧化硅溶胶颗粒的化 学机械抛光液抛光的去除速率有限和微划伤问题。 附图说明
图 1 为二氧化硅颗粒聚集态和形状的关系图。 发明内容
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在 所述的实施例范围之中。 实施例 1〜11
表 1给出了本发明的化学机械抛光液实施例 1~11的配方， 按表 1中所 列组分及其含量， 百分比均为质量百分比简单混合均匀， 用去离子水补足抛 光液含量至质量百分比 100%， 再用 pH调节剂调节抛光液 pH至所列值， 即 制得各化学机械抛光液。
Figure imgf000007_0001
表面活性剂 0.04
聚乙二醇 (数均分子量 20000)
多聚
90 8 氧化剂 过硫酸钾 10 10 链形
成膜剂 1 -H四氮唑 0.1 螯合剂 环己胺 2 表面活性剂 十六垸基三甲基氯化铵 0.03 二聚 氧化剂 过硫酸铰 8
150 12 11 哑铃形 成膜剂 苯并咪唑 0.4
螯合剂 丙烯酸-丙烯酸酯共聚物 (数均分子量 200) 5 表面活性剂 聚氧乙烯醚 (HLB值 15) 0.06 二聚 氧化剂 硝酸铰 6
100 16 12 哑铃形 成膜剂 吲哚 0.2
螯合剂 哌嗪 3 表面活性剂 聚乙烯亚胺 (数均分子量 3000) 0.08 多聚 氧化剂 过氧化氢 3
70 19 11 链形 成膜剂 1 -苯基 -5巯基四氮唑 0.6
螯合剂 2-羟基膦酰基乙酸 0.8 表面活性剂 十六垸基三甲基氯化铵 0.07 二聚 氧化剂 过氧化氢 0.5
50 3 3 哑铃形 成膜剂 羧基取代的苯并三唑甲酯 0.005
螯合剂 聚马来酸均聚物 (数均分子量 200) 0.05 表面活性剂 聚氧乙烯醚 (HLB值 10) 0.08 多聚 氧化剂 过氧化苯甲酰 2
80 5 4 链形 成膜剂 羧基酯基取代的苯并三唑 0.5
螯合剂 己二胺 2 表面活性剂 聚乙二醇 (数均分子量 15000) 0.004 二聚 氧化剂 过硫酸铰 4
120 15 10 哑铃形 成膜剂 4-羧基苯并三唑丁酯 0.25
螯合剂 3-氨基, 5-羧基， 1 , 2, 4三氮唑 4 表面活性剂 聚乙烯亚胺 (数均分子量 5000) 0.008 多聚 氧化剂 硝酸铵 6
40 9 11 链形 成膜剂 5-氨基四氮唑 0.026
螯合剂 2-膦酸丁 '垸 -1， 2， 4三羧酸 0.005 表面活性剂 聚乙烯亚胺 (数均分子量 7000) 0.015 氧化剂 过氧化氢 0.1 二聚
30 10 成膜剂 5-羧基苯并三唑甲酯酯 0.001 2 哑铃形
螯合剂 乙二胺四亚甲基膦酸 0.001 稳定剂 尿素 1% 效果实施例
同等条件下， 不同形状和粒径的二氧化硅溶胶颗粒对抛光效果的影响
表 2中的抛光液均为磨料颗粒加上 pH调节剂和去离子水而没有其它组 分， 抛光条件： 抛光机台为 Logitech (英国） PM50型， politex抛光垫， 研 磨压力 2 psi， 研磨台转速 70转 /分钟， 研磨头自转转速 90转 /分钟， 滴加速 度 100 ml/min。
表 2
二氧化硅 去除速率 A/Min
细微 实施例 pH 均一性
CDO 划伤 形状 粒径 含量 PETEOS
2.0 311 387 10% 少量 传统 3.0 316 444 10% 少量 单分散球
磨料 50nm 10%
形 10.0 343 94 11% 少量 参比' .1
12.0 584 230 12% 有
2.0 358 412.2 10% 少里 传统 3.0 313 445 10% 少量 单分散球
磨料 80nm 10%
形 10.0 356 120 1 1% 少量 参比 2
12.0 521 336 12% 有
2.0 562 940 <5% 无
3.0 499 955 <5% 无 二聚哑铃
14 50nm 10%
形 10.0 682 374 <5% 无
12.0 1475 785 <5% 无
2.0 384 1 168 <5% 无
3.0 169 1 199 <5% 无 多聚链
15 80nm 10%
形 10.0 550 426 <5% 无
12.0 1460 882 <5% 无
2.0 622 759 <5% 无
3.0 534 651 <5% 无 二聚哑铃
16 80nm 10%
形 ) 0.0 728 196 <5% 无
12.0 1600 824 <5% 无 CDO: 碳参杂的二氧化硅， 是一种低介电材料。
从表 2可以看出：本发明使用的 ¾铃形或链形的溶胶颗粒具有较高的介 电材料去除速率。
实施例 15和 16与参比 2相比， 酸性下采用二聚哑铃形颗粒和多聚链形 颗粒， PETEOS的去除速率明显提高， 尤其是二聚哑铃形颗粒提高的幅度接 近三倍， 碳参杂的低介电材料去除速率增加了近 30%; 而在碱性条件下， 尤 其是高 pH下， CDO的去除速率提高幅度很大， 最大可接近四倍， PETEOS 的有两倍的提升。 同时， 考察晶片中心和边沿区域的去除速率分布情况： 不 同区域中的最大去除速率和最小去除速率得之差占平均去除速率的百分比， 即抛光的均一性，经对比发现，本发明的抛光液使用的二聚哑铃形和 /或多聚 链形的溶胶颗粒对抛光后的介电材料表面具有较好抛光均一性， 也没有轻微 划伤， 能够满足各种工艺条件下对介电质表面的要求。

Claims

权利要求
1、 一种化学机械抛光液， 其含有二聚哑铃形和 /或多聚链形二氧化硅溶 胶研磨颗粒和水。
2、 如权利要求 1所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的二聚哑 铃形或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小为 10〜150nm。
3、 如权利要求 2所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的二聚哑 铃形或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小为 20〜100nm。
4、 如权利要求 3所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的二聚哑 铃形或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小为 30~100nm。
5、 如权利要求 1所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的二聚哑 铃形和 /或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的含量为 1~20%， 百分比为质量 百分比。
6、 如权利要求 1所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的化学机 械抛光液还含有表面活性剂、 氧化剂、 成膜剂和螯合剂中的一种或多种。
7、 如权利要求 6所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的化学机 械抛光液还含有表面活性剂， 或还含有表面活性剂、 氧化剂、 成膜剂和螯合 剂。
8、 如权利要求 6或 7所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的表 面活性剂为阳离子表面活性剂、 阴离子表面活性剂、 两性表面活性剂和非离 子型表面活性剂中的一种或多种； 所述的氧化剂为过氧化物、 过硫化物和硝 酸铵中的一种或多种；所述的成膜剂为唑类有机物；所述的螯合剂为有机膦、 含氮杂环类、 有机胺类和水溶性羧酸类聚合物中的一种或多种。
9、 如权利要求 8所述的化学机械抛光液， 其特征在于: 所述的唑类有 机物为苯并三氮唑及其衍生物， 以及四唑及其衍生物中的一种或多种； 所述 的有机膦为有机磷酸类化合物和 /或有机磷酸酯类化合物的螯合剂;所述的含 氮杂环类为含有两个氮原子的六元杂环、含有三个氮原子的六元杂环和含有 两个氮原子的的五元杂环中的一种或多种； 所述的有机胺类为伯胺、 仲胺、 叔胺和季铵类化合物中的一种或多种；所述的水溶性羧酸类聚合物为水溶性 羧酸类均聚物、 水溶性羧酸类共聚物和聚羧酸类化合物的盐中的一种或多 种。
10、 如权利要求 9所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的苯并三 氮唑衍生物为羧基和 /或酯基取代的苯并三唑衍生物;所述的四唑衍生物为苯 基取代的四唑衍生物、 巯基取代的四唑衍生物、 氨基取代的四唑衍生物、 苯 基和巯基取代的四唑衍生物、 苯基和氨基取代的四唑衍生物、 巯基和氨基取 代的四唑衍生物， 以及苯基、 巯基和氨基共同取代的四唑衍生物中的一种或 多种。
11、 如权利要求 8所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的氧化剂 为过氧化氢、 过氧化氢脲、 过氧乙酸、 过氧化苯甲酰、 过硫酸钾、 过硫酸铵 和硝酸铵中的一种或多种； 所述的阳离子表面活性剂为数均分子量为 2000-50000 的聚乙烯亚胺和 /或十六垸基三甲基氯化铵； 所述的阴离子型表 面活性剂为数均分子量为 1000〜50000的聚丙烯酸类聚合物； 所述的两性表 面活性剂为甜菜碱类表面活性剂；所述的非离子型表面活性剂为数均分子量 为 200-20000的聚乙二醇和 /或亲水疏水平衡值为 5〜15的聚氧乙烯醚； 所述 的成膜剂为苯并三氮唑、 4-羧基苯并三氮唑甲酯、 5-羧基苯并三氮唑甲酯、 4-羧基苯并三氮唑丁酯、 5-羧基苯并三氮唑丁酯、 4-羟基苯并三氮唑、 5-羟 基苯并三氮唑、 苯并咪唑、 吲哚、 甲基苯并三氮唑、 吲唑、 N-甲基苯三唑、
1- H四氮唑、 5-氨基四氮唑、 5-甲基-四氮唑和 1-苯基 -5巯基四氮唑中的一种 或多种 ； 所述的螯合剂为羟基亚乙基二膦酸、 氨基三亚甲基膦酸、 乙二胺 四亚甲基膦酸、 二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、 2-膦酸丁烷 -1， 2， 4三羧酸、
2-羟基膦酰基乙酸、聚氨基聚醚基亚甲基膦酸、 多元醇磷酸酯、 嘧啶、吡啶、 哌啶、 哌嗪、 哒嗪、 吗啉、 氨基取代的三唑类化合物、 羧基取代的三唑类化 合物、 己二胺、 二乙烯三胺、三乙烯四胺、 四乙烯五胺、环己胺、聚丙烯酸、 聚丙烯酸酯、 聚丙烯酸钠盐、 聚丙烯酸铵盐、 聚马来酸均聚物、 聚环氧琥珀 酸均聚物、 聚天冬氨酸均聚物、 丙烯酸 -丙烯酸酯共聚物、 丙烯酸-马来酸共 聚物和丙烯酸-有机磷酸 -磺酸盐共聚物中的一种或多种。
12、 如权利要求 8所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的水溶性 羧酸类聚合物的数均分子量为 200〜5000。
13、 如权利要求 6或 7所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的表 面活性剂的含量为质量比 0.001〜0.1%； 所述的氧化剂的含量为 0.1〜10%； 所 述的成膜剂的含量为 0.001〜1%； 所述的螯合剂的含量为 0.001〜5%； 百分比 为质量百分比。
14、 如权利要求 1所述的化学机械抛光液， 其特征在于： 所述的化学机 械抛光液的 pH为 2〜4或 9〜12。
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