CN103849318A

CN103849318A - 一种化学机械抛光液

Info

Publication number: CN103849318A
Application number: CN201210496781.9A
Authority: CN
Inventors: 王晨; 何华锋
Original assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: Anji Microelectronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-11

Abstract

一种用于硅的抛光液，该抛光液含有水、研磨颗粒、长链表面活性剂，该长链表面活性剂一端为氨基，另一端为醚。通过采用本发明中的表面活性剂，可以在显著降低抛光液在硅片表面的接触角，改善液体在硅片表面的铺展，降低产品缺陷。

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。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，以及大规模集成电路互连层的不断增加，导电层和绝缘介质层的平坦化技术变得尤为关键。二十世纪80年代，由IBM公司首创的化学机械抛光（CMP）技术被认为是目前全局平坦化的最有效的方法。

化学机械抛光（CMP）由化学作用、机械作用以及这两种作用结合而成。它通常由一个带有抛光垫的研磨台，及一个用于承载芯片的研磨头组成。其中研磨头固定住芯片，然后将芯片的正面压在抛光垫上。当进行化学机械抛光时，研磨头在抛光垫上线性移动或是沿着与研磨台一样的运动方向旋转。与此同时，含有研磨颗粒的浆液被滴到抛光垫上，并因离心作用平铺在抛光垫上。芯片表面在机械和化学的双重作用下实现全局平坦化。

对硅的抛光通常都在碱性条件下进行，例如：

US2002032987公开了一种用醇胺作为添加剂的抛光液对硅进行抛光，其中添加剂优选2-（二甲氨基）-2-甲基-1-丙醇。

US2002151252公开了一种含具有多个羧酸结构的络合剂的抛光液，用于硅的抛光。

EP1072662公开了一种含孤对电子和双键产生离域结构的有机物的抛光液用于硅的抛光，优选化合物是胍类的化合物及其盐。

US2006014390公开了一种用于去除硅的抛光液，其包含重量百分比为4.25％～18.5％研磨颗粒和重量百分比为0.05％～1.5％的添加剂。其中添加剂主要选自季铵盐、季胺碱和乙醇胺等有机碱。此外，该抛光液还包含非离子型表面活性剂，例如乙二醇或丙二醇的均聚或共聚产物。

上述专利涉及的抛光液都存在一个问题，在抛光过程结束后，硅的表面疏水，研磨颗粒吸附在硅片表面难以清洗，造成产品缺陷。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种化学机械抛光液，该抛光液本可以在显著降低抛光液在硅片表面的接触角，改善液体在硅片表面的铺展，有利于清洗，且进一步降低产品缺陷。

本发明提供的种化学机械抛光液，其含有水、研磨颗粒、其中，所述抛光液还含有长链表面活性剂，该长链表面活性剂的一端为氨基，另一端为醚。

在本发明中，所述抛光液还含有氧化剂。

在本发明中，所述抛光液还含有聚丙烯酸和/或其盐。

在本发明中，所述抛光液还含有络合剂。

在本发明中，所述研磨颗粒选自SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、TiO₂和Si₃N₄中的一种或多种。优选地，所述研磨颗粒为SiO₂。

在本发明中，所述SiO₂的浓度为0.5～20wt％。优选地，所述SiO₂的浓度为5～15wt％。

在本发明中，所述长链表面活性剂优选10-乙氧基-9，9’-二甲基-1-十胺（CAS：68603-58-7）。

在本发明中，所述长链表面活性剂的质量百分比浓度为0.001～0.2wt％。优选地，所述长链表面活性剂质量百分比浓度为0.01～0.05wt％。

在本发明中，所述氧化剂为含卤素的氧化剂。优选地，所述含卤素的氧化剂为溴酸钾。

在本发明中，所述氧化剂的质量百分比浓度为0.2～2wt％。优选地，所述氧化剂的质量百分比浓度为0.5～1wt％。

在本发明中，所述聚丙烯酸和/或其盐为聚丙烯酸铵盐（商品代号5020）。

在本发明中，所述聚丙烯酸铵盐（商品代号5020）的质量百分比为0.001～0.2wt％。

在本发明中，所述络合剂为胍、双胍、唑、有机磷酸、氨基酸、哌嗪和/或其衍生物。优选地，所述络合剂为碳酸胍、盐酸二甲双胍、羟基乙叉二膦酸(HEDP)，乙二胺四乙酸(EDTA)，甘氨酸(glycine)，哌嗪和/或其衍生物。

在本发明中，所述络合剂的质量百分比为0.5～5wt％。

在本发明中，所述络合剂的质量百分比为1～2wt％。

在本发明中，所述抛光液的PH值为8～12。

本发明上述任一种抛光液，可应用在硅的抛光中。

本发明的技术效果在于：

1）可以在显著降低抛光液在硅片表面的接触角，改善液体在硅片表面的铺展，有利于清洗；

2）进一步降低产品缺陷。

附图说明

图1为对比例1在光学显微镜下取得的暗场照片；

图2为实施例3在光学显微镜下取得的暗场照片。

具体实施方式

本发明所用试剂及原料均市售可得。本发明的抛光液由上述成分简单均匀混合即可制得。

下面通过具体实施方式来进一步阐述本发明的优势。本发明包括但不限于下述实施例的具体配方。

制备实施例

表1给出了本发明的化学机械抛光液实施例1～13及对比例1的配方，按表1中所列组分及其含量，在去离子水中混合均匀，用pH调节剂调到所需pH值，即可制得化学机械抛光液。

抛光条件：抛光机台为Logitech（英国）1PM52型，polytex抛光垫，4cm×4cm正方形晶圆（Wafer），研磨压力3psi，研磨台转速70转/分钟，研磨头自转转速150转/分钟，抛光液滴加速度100ml/分钟。

表1本发明实施例和对比例的配方以及效果数据

颗粒残留数＊：是指光学显微镜100倍放大后，从取景框中可观察到的残留颗粒数。

通过对比例1和实施例1对比发现，在磨料的基础上，加入长链表面活性后，抛光液在硅片表面的接触角明显减小，说明抛光液在硅片表面更加铺展。突出地，在加入了10-乙氧基-9，9’-二甲基-1-十胺后，硅片表面的残留颗粒数由500降至300。

通过实施例1和实施例2-13对比发现，在磨料和长链表面活性的基础上，继续加入氧化剂和/或聚丙烯酸、络合剂后，抛光液在硅片表面的接触角不受影响。具体地说，加入氧化剂后，硅片表面的残留颗粒数由300降至250。在氧化剂基础上继续加入聚丙烯酸、络合剂，可以进一步降低表面残留至120。

将对比例1和实施例3配制成的抛光液对硅片进行抛光，抛光结束后用大量去离子水冲洗硅片表面并用氮气吹干其表面，在光学显微镜下进行观察，取得如图1和图2所示的暗场照片。

表2

通过附图1和附图2的比较发现，实施例3中加入10-乙氧基-9，9’-二甲基-1-十胺、聚丙烯酸铵盐、溴酸钾和络合剂后，可以降低研磨颗粒在硅片表面的残留，降低产品缺陷，有利于清洗。

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

1.一种化学机械抛光液，其含有水、研磨颗粒、其中，所述抛光液还含有长链表面活性剂，该长链表面活性剂的一端为氨基，另一端为醚。

2.根据权利要求1的抛光液，其特征在于，所述抛光液还含有氧化剂。

3.根据权利要求2的抛光液，其特征在于，所述抛光液还含有聚丙烯酸和/或其盐。

4.根据权利要求3的抛光液，其特征在于，所述抛光液还含有络合剂。

5.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述研磨颗粒选自SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、TiO₂和Si₃N₄中的一种或多种。

6.根据权利要求5的抛光液，其特征在于，所述研磨颗粒为SiO₂。

7.根据权利要求6的抛光液，其特征在于，所述SiO₂的浓度为0.5～20wt％。

8.根据权利要求7的抛光液，其特征在于，所述SiO₂的浓度为5～15wt％。

9.根据权利要求1的抛光液，其特征在于，所述长链表面活性剂优选1 0-乙氧基-9，9’-二甲基-1-十胺（CAS：68603-58-7）。

10.根据权利要求1的抛光液，其特征在于，所述长链表面活性剂的质量百分比浓度为0.001～0.2wt％。

11.根据权利要求1 0的抛光液，其特征在于，所述长链表面活性剂质量百分比浓度为0.01～0.05wt％。

12.根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于，所述氧化剂为含卤素的氧化剂。

13.根据权利要求12所述的抛光液，其特征在于，所述含卤素的氧化剂为溴酸钾。

14.根据权利要求2所述的抛光液，其特征在于，所述氧化剂的质量百分比浓度为0.2～2wt％。

15.根据权利要求14所述的抛光液，其特征在于，所述氧化剂的质量百分比浓度为0.5～1wt％。

16.根据权利要求3所述的抛光液，其特征在于，所述聚丙烯酸和/或其盐为聚丙烯酸铵盐（商品代号5020）。

17.根据权利要求1 6所述的抛光液，其特征在于，所述聚丙烯酸铵盐（商品代号5020）的质量百分比为0.001～0.2wt％。

18.根据权利要求4所述的抛光液，其特征在于，所述络合剂为胍、双胍、唑、有机磷酸、氨基酸、哌嗪和/或其衍生物。

19.根据权利要求18所述的抛光液，其特征在于，所述络合剂为碳酸胍、盐酸二甲双胍、羟基乙叉二膦酸(HEDP)，乙二胺四乙酸(EDTA)，甘氨酸(glycine)，哌嗪和/或其衍生物。

20.根据权利要求4所述的抛光液，其特征在于，所述络合剂的质量百分比为0.5～5wt％。

21.根据权利要求20所述的抛光液，其特征在于，所述络合剂的质量百分比为1～2wt％。

22.根据权利要求1的抛光液，其特征在于，所述抛光液的PH值为8～12。

23.根据权利要求1-22任一项所述的抛光液，其在硅抛光中的应用。