CN102477359B - 一种化学机械抛光清洗液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D封装的TSV硅抛光的化学机械抛光清洗液，该化学机械抛光清洗液包括一种或多种有机酸，一种或多种含氮化合物和水。本发明的化学机械抛光清洗液是可以在碱性条件下有效清洗硅衬底的新型的清洗液，显著提高3D封装中的TSV硅抛光的良率。

Description

一种化学机械抛光清洗液
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光清洗液，更具体地说，本发明涉及一种用于3D封装的TSV硅抛光的化学机械抛光清洗液。
背景技术
典型的清洗液有去离子水、过氧化氢溶液和稀氨水，它们主要用于清洗前一工艺中残留液，比如经化学机械抛光工艺后，表面残留的抛光液，经过刻蚀去强光阻工艺后，残留的去强光阻液以及经过沉积工艺后的残留液等。其中前一工艺残留液被清洗后，金属表面仍然可能存在一些由清洗液引入的有机物残留从而影响下一工艺制程，或者金属表面的腐蚀仍然存在，金属表面的腐蚀会影响金属表面平坦度质量也使缺陷水平居高不下，从而降低了产品良率和收益率。因此，有必要开发出一种清洗液能够有效清除表面各种残留，大大降低对后续工艺的干扰。
一些清洗液已被公开，比如美国第US2002169088号专利中的清洗液包括羧酸，含氮化合物和磷酸(carboxylicacid，phosphoricacid，amineacid)。世界专利第WO2005093031号专利中的酸性清洗液包括有机酸和含氮抑制剂。世界专利第WO2005085408号专利中的碱性清洗液包括有机酸和含氮抑制剂。中国专利CN01104317.2中的清洗液包括有机酸，腐蚀抑制剂，醇胺，多醇类化合物，这些都是关于清洗液或清洗液的使用方法。美国专利US6147002中的清洗液是关于一种酸性水溶液的清洗液，其还包括0.5～5wt％的含氟物质，该清洗液适合于清洗铜金属半导体晶片的集成电路元器件。但上述专利中的清洗液，或是含有毒性物质，对环境不友善；或是清洗效率不够高，或是有残留对后续工艺产生不良影响等缺陷；或是清洗使用范围窄，例如US6443814专利的清洗液只能够清洗含铜金属层的晶片。
随着3D封装技术不断成熟，硅通孔技术不断得到更多应用，抛光硅应用也越来越引起人们的重视。3D封装技术常常平整地需要去除10个微米以上的硅。硅去除后，表面留下各种残留，严重影响下一工艺制程。因此有必要开发出新的适用于硅通孔技术的硅化学机械抛光清洗液。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学机械抛光清洗液，以解决现有技术中存在的上述问题，用本发明的化学机械抛光清洗液可以降低硅表面残留，降低硅表面粗糙度，提高产品良率。
本发明的化学机械抛光清洗液，其包括一种或多种有机酸，一种或多种含氮化合物和水。本发明的化学机械抛光清洗液可以在通过添加剂的作用降低硅表面残留，降低硅表面粗糙度，提高产品良率。
在本发明中，有机酸的浓度为1～10wt％，含氮化合物的浓度为0.01～10wt％，水为余量，以上百分比均指占整个化学机械抛光清洗浆料的总重量百分比。
在本发明中，有机酸选自氨基酸，柠檬酸，柠檬酸氢铵，柠檬酸氢二铵，乙二胺四乙酸中的一种或几种。
在本发明中，含氮化合物为含-NH结构的胺类化合物，例如唑类，胍类，亚胺等等，优选1，2，4-三氮唑、5-氨基四氮唑、盐酸双胍、聚亚酰胺和3-氨基四氮唑中的一种或几种。
在本发明中，化学机械抛光清洗液的pH值为8.0～12.0，较佳地为9.5～11.5。pH调节剂可为各种碱，以将pH调节至所需值即可，较佳地四甲基氢氧化铵，四乙基氢氧化铵，四丙基氢氧化铵，氨水，氢氧化钾，乙醇胺和/或三乙醇胺等等。
在本发明中，化学机械抛光清洗还可以包括表面活性剂，稳定剂，抑制剂和/或杀菌剂，以进一步提高表面的抛光清洗性能。
本发明所用试剂及原料均市售可得。
本发明的技术效果是：本发明清洗液通过添加剂的作用降低硅表面残留，降低硅表面粗糙度，提高产品良率。
具体实施方式
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。实施例中各成分百分比均为质量百分比。
实施例1～21
表1给出了本发明的抛光清洗液1～21，将表中配方，将各成分混合均匀，去离子水补足抛光清洗液质量100％。最后用pH调节剂(20wt％KOH或稀HNO3，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抛光清洗液。
表1本发明的抛光清洗液1～21配方
效果实施例
表2给出了本发明的抛光清洗液1～6和对比清洗液，将表中配方，将各成分混合均匀，去离子水补足质量百分比100％，最后用pH调节剂(20wt％KOH或稀HNO3，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抛光清洗液。
表2本发明的抛光清洗液1～6和对比抛光清洗液配方
6 柠檬酸 5 聚亚酰胺 0.08 10
对比例 去离子水 100％ 5.8
将表2中本发明的抛光清洗液1～6和对比抛光清洗液分别对不同材料(包括多晶硅衬底、Cu衬底，进行抛光清洗。抛光清洗条件相同，抛光清洗参数如下：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，化学机械抛光清洗液流速100mL/min。清洗条件：PVA多孔清洗刷，清洗时间120s，化学机械抛光清洗液流速100mL/min，清洗结果见表3。
表3本发明的抛光清洗液1～6和对比抛光清洗液的抛光清洗效果
由以上数据表明，本发明的化学机械抛光清洗液具有以下优点：
1)本发明的化学机械抛光清洗液在清洗过程中基本不产生局部和整体腐蚀，基本无衬底表面缺陷、划伤、粘污和其它残留污染物；
2)同时具有较低的硅腐蚀速率，可满足TSV高速抛光清洗要求，提高产品良率。

Claims (10)

1.一种化学机械抛光清洗液，其包含：
a)有机酸，
b)含氮化合物，
c)水，其中
所述有机酸选自柠檬酸和柠檬酸氢二铵中的一种或几种，
所述含氮化合物选自1，2，4-三氮唑、5-氨基四氮唑、盐酸双胍、聚亚酰胺和3-氨基四氮唑中的一种或几种，
所述清洗液的pH值为8.0～12.0。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述有机酸的浓度为1～10wt％。
3.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述含氮化合物的浓度为0.01～10wt％。
4.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述水为去离子水。
5.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述水为余量。
6.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述清洗液的pH值为9.5～11.5。
7.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述清洗液还包含pH调节剂。
8.如权利要求7所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述pH调节剂为碱。
9.如权利要求8所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、氨水、氢氧化钾、乙醇胺和三乙醇胺中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的化学机械抛光清洗液，其特征在于：所述清洗液还包括表面活性剂，稳定剂，抑制剂和/或杀菌剂。
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