CN1382305A - 用于旋转蚀刻平面化的组合物与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了用于表面,特别是铜和钽表面的旋转蚀刻平面化的方法与组合物。蚀刻溶液通过喷嘴,优选地通过摆动喷嘴与旋转晶片的上面接触。蚀刻溶液具有氧化旋转表面,在其表面上形成钝化层的组成。蚀刻溶液还含有除去钝化层,让下面层表面暴露以达到所要求的表面蚀刻的反应剂。调节蚀刻溶液的特性,以致到表面较低部位的反应剂扩散限制其蚀刻速率。处在蚀刻溶液移动较快的表面的较高部位的反应进行较快,从而导致所要求的平面化。
Description
发明的技术背景
发明的技术领域
本发明涉及用于表面平面化的化学蚀刻方法与特别适合该方法的化学组合物。更具体地，本发明涉及在制造集成电路时典型地遇到的用于表面的旋转蚀刻平面化的组合物和方法。
现有技术的描述
现代的集成电路(“IC”)设计典型地由其上蚀刻成图案的多层材料组成。通常地，这些层由导电的、绝缘的和半导体材料组成，这些材料采用光刻技术(作为说明给出的，从而不打算排除其它的材料配置或其它的成图或蚀刻方法)蚀刻。制造集成电路中几乎普遍的趋势是在给定的晶片面积上提高所生产元件的密度、提高IC的性能和可靠性、以及生产出较低成本的IC，并且因生产过程造成废的和有缺陷的产品少。这些目标导致生产过程中更严格的几何与尺寸的要求。特别地，在蚀刻开始阶段，使用具有尽可能几乎平表面的材料层有利于将精确的图案蚀刻到材料层上。对于采用光刻技术的一般成图情况，将入射光聚焦到待蚀刻表面上时，平的表面允许比较精确的定位和定尺寸，而使用具有与平面性有偏差的表面则可能差些。类似的结论适用于电子束或其它蚀刻方法。也就是说，与待蚀刻表面的平面性的偏差降低了承载精确定位和精确确定尺寸的图案的载体的表面能力。在本发明的下面说明书中，我们集中于IC生产实践时的典型蚀刻、平面化和成图方法。但是，也就是作为说明并非限制，作为本技术领域的技术人员会意识到，本发明生产平面表面的技术在用除光刻技术之外的方法来提高蚀刻精度方面应具有适用性。另外，本发明不限于IC生产领域，在其它要求平表面的工艺领域中也会找到适用性。
化学蚀刻的一种方式涉及往旋转表面涂布蚀刻试剂，即旋转蚀刻平面化(“SEP”)。进行蚀刻的基材旋转运动对蚀刻试剂产生了离心力，因此蚀刻剂散开并流满表面。SEP是IC生产中半导体晶片平面化所采用的一般技术，并将成为我们说明书的主要要点，但本发明并不特定限于IC。
根据一般以在IC生产中的典型地在薄膜(特别是铜)上实现SEP的应用来描述本发明。但是，本发明的组合物和方法并不是固有地限于这些特别的情况。本文描述的技术和化学组合物在生产利用与生产IC所使用的类似材料和方法的器件中也找到应用。有源矩阵型显示器，微电机械系统(“MEMS”)是两个这样类似器件的实例。其它的将对该技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。
具体的说，本说明书主要地针对铜薄膜平面化，因为期望这种特殊情况是本发明的主要应用领域。但是，本发明并不固有地受到如此制约。本文描述的化学配方可以用于在许多材料上完成SEP，其中包括(但不限于)在生产多层IC中使用的材料。这样的材料应当包括铝、硅、钽、钨及其合金。按照本发明描述的化学配方和方法，采用SEP也可以使绝缘材料和耐火材料平面化。采用本发明描述的化学配方和方法，也可以使特定材料平面化，其中包括(但不限于)有机聚合物、陶瓷、陶瓷-有机复合材料、砷化镓以及对该技术领域的普通技术人员来说是显而易见的类似材料。
在生产过程中用于集成电路表面平面化的一般方法(即制成平而光滑的)是图1示意性描述的化学机械抛光(“CMP”)。CMP典型地涉及待平面化的晶片1、使用基本上与被抛光晶片表面垂直的力6将晶片1紧紧地压向抛光衬垫2。典型地，如图1中通过3所描述的那样，晶片1将被带动旋转，而抛光衬垫自身旋转(图1之4)。图1描述了抛光衬垫和晶片以相同方向旋转(例如从图1上看到的逆时针方向地旋转)。但是，这仅仅在于说明的目的，晶片与抛光衬垫也可进行反向旋转。
除了图1中用3描述的晶片旋转外，也可以使晶片1在与施加力6的平面基本垂直的被抛光平面中振荡(这种振荡运动在图中未表示)。
典型地，用定位环将晶片1牢牢地固定到通常由万向架固定的旋转晶片架上。CMP过程典型地使用磨料浆5，在整个平面化过程中磨料浆5被连续引入(滴加)到抛光衬垫2上。磨料浆5还可以含有能够与从晶片1表面除去的物质反应的化学试剂，该反应产物离开晶片表面。因此，CMP典型地利用了机械摩擦和化学反应从晶片1表面上除去物质，以便达到平的表面。
抛光衬垫3典型地用聚氨酯或浸渍聚氨酯的纤维制造，尽管也可以使用其它的材料。抛光衬垫典型地附着到硬的可控温的台板上，并如图1中图示描述的那样旋转。
在实施CMP时出现几个严重缺陷，其中许多缺陷与使用抛光衬垫3相关。抛光衬垫积聚磨料浆和过量的化学反应剂以及通过摩擦和化学反应两者从晶片上除去的物质。因此，抛光衬垫需要通常称之“衬垫精整”的附加过程，该过程典型地与图1中描述的晶片平面化过程同时进行。衬垫精整涉及从抛光衬垫除去污染物的过程，为的是避免从一个晶片到下一个晶片，在某些情况下，在单晶片加工期间的性能降低。无衬垫精整，从晶片到晶片之间的除去速率、晶片材料的均匀性和平面性都是不稳定的，因此使得不可能使用CMP于实际的IC生产过程。
典型地，使用压向旋转抛光衬垫的包含有金刚石的环形或盘形工具完成衬垫精整。这个过程从抛光衬垫除去了从晶片表面除去的材料，其中包括CMP反应产物、磨掉的材料和未消耗的磨料反应浆5。因此，衬垫精整对于防止材料在衬垫上积累以及随之性能变坏是必不可少的。但是，金刚石可能偶然地从衬垫精整盘落到抛光衬垫上，因此造成晶片1表面擦伤。
典型的CMP之后，抛光衬垫2典型地需要清洁操作，以便尽可能除去平面化过程产生的许多污染物。典型地，使用涂专用清洁化学试剂机械刷擦洗进行这种CMP后的清洁。这种CMP后的清洁抛光衬垫会增加整个CMP过程的复杂性，需要附加的加工工具、处理时间和附加的消耗项目如清洁化学试剂。因此，虽然CMP在平面化表面中一般是成功的，但它是价格高的复杂的过程，有许多在典型生产环境中难以精确控制的加工参数。
Cibulsky等人(US 5 759 427)的工作中，与在加工过程中机械头接触和摩擦基材表面结合，将化学蚀刻用于平面化。在这项工作中，化学蚀刻溶液和旋转平面化头都与待平面化表面接触。在Cibulsky发明的一种实施方案中使用了磨料添加剂，从而将固体带入另外所有的液体蚀刻液中。
虽然CMP曾成功地用于许多平面化方法中，但也有几个本发明试图减少或消除的缺陷，。如上所述，CMP相当复杂，是价格高的多步骤方法，该方法的许多加工参数在实际生产环境下一般是难以控制的。此外，CMP是使晶片(典型地多层IC)受到切应力的机械方法。一些IC层可能由低介电常数的薄膜组成，它们相对于绝缘体在机械上是弱的，在CMP切应力下易于分层。对这种层的施加切应力禁忌的，并可能造成损害。
让晶片1与抛光衬垫2之间接触的向下的力6，将足以引起抛光衬垫2表面少量偏移。使用偏移的衬垫抛光会典型地造成部分从不易与平的抛光衬垫接近的表面较低部位的被抛光的表面除去物质。因此，与使用无偏移的平的抛光衬垫相比，使用偏移的衬垫抛光需要时间更长，除去更多的材料才达到平面度。
来自浆5的磨料或其它微粒可能污染晶片表面1或造成该表面许多划痕。这两种情况都是不期望的。浆5中存在固体物质使得回收或循环该浆体变得不实际，还使来自CMP平面化的废物处理变得更复杂。本发明打算减少或消除某些或所有这些在一般CMP平面化中的缺点，从而导致改进的平面化。
本发明涉及旋转蚀刻平面化(“SEP”)以作为除去物质和形成高度平表面的方法。SEP提供了比CMP好的几个潜在优点。其中有可能回收再使用SEP加工中未消耗的化学试剂，从而减少了试剂废物，还降低了加工费用。SEP中污染的、反应的或另外不可再度使用的试剂一般是液体，通常在CMP中未见到的明显量的溶解的固体。因此，这样的SEP副产物一般比较容易处理。SEP需要相对不复杂的机器和相关设备又比CMP进一步降低SEP费用。
Tytgat和Magnus(US 4 981 553和5 098 517)的工作代表了铜的全液体化学蚀刻(或抛光)。在这个工作中，能够以需要的速率和均匀性蚀刻基材(典型地铜)的化学品溶液是随典型使用条件一起描述的。典型地，待蚀刻表面被浸渍、浸没或浸泡在蚀刻溶液达到适当的时间。
本发明使用化学蚀刻，通过旋转蚀刻使表面，典型地铜表面平面化，无需让该表面与旋转抛光衬垫或类似设备接触。本发明只是有液体形式的化学蚀刻剂，该蚀刻剂接触旋转表面进行平面化。本发明中描述的蚀刻化学品和使用条件提供了合适的控制蚀刻过程，以便在合理的时间内达到合适的平面化，同时减少或消除了许多与前述CMP相关的缺陷。
本发明的简要说明
本发明描述了用于表面旋转蚀刻平面化的方法和化学组合物，特别是用于如在集成电路生产中可应用的铜和钽的表面。晶片旋转，待平面化的面朝上。让蚀刻溶液通过喷嘴与旋转面接触。优选的是通过摆动的喷嘴引入蚀刻溶液。蚀刻溶液具有氧化待蚀刻表面或另外地与待蚀刻表面反应形成在其上的钝化层的组成。蚀刻溶液还含有反应剂以除去钝化层，并露出进一步反应的下面的表面，导致表面的所需蚀刻。蚀刻溶液的特性如此调节，以致以相对慢的扩散速率将反应剂送到较低的表面部位。表面的较高部位处于远离在快速运动的蚀刻溶液中的边界层，因此在对影响反应速率的扩散限制不灵敏。因此，反应在较高表面部位比较低表面部位进行得更快，得到所希望的平面化。本发明的主要优点是提供无机械接触或机械摩擦的表面的平面化。
附图简要说明
附图只是示意性的，不是按照一定比例的绘图。
图1：化学机械抛光(“CMP”)示意性说明。
图2：本发明旋转蚀刻平面化(“SEP”)示意性说明。
图3：液-固界面、边界层、试剂流动和扩散的截面放大的示意性说明。
本发明的详细说明
在下述说明和附图中，相同参考号用来表示相同的元件。
图2中给出本发明一个实施方案的示意性说明。晶片1典型地固定在晶片夹盘10上，同时沿方向3绕轴旋转。未证明精确的晶片旋转速度在实施本发明时是高度敏感的。从几乎零直到约5000转/分的旋转速度在实施本发明时都给出合适的结果。
蚀刻溶液或试剂9典型地通过试剂入口喷嘴7加到晶片1。在本发明这个实施方案中，如图2中用8表示的，试剂喷嘴7在待蚀刻表面上横过或摆动。在实施本发明时发现，在固定的试剂入口喷嘴下旋转晶片对于达到均匀的平面化是可接受的，但不是最佳的。因此，试剂入口喷嘴9在待平面化表面1上移动。发现如图2中用8表示的7的摆动是实施本发明达到有效平面化的一种技术。在实施本发明时，从每秒零到几百转的摆动速率是合适的。
图2中说明的喷嘴摆动振幅对实施本发明来说不是关键。摆动振幅如晶片全直径一样大时得到合适的结果，而完全无摆动可给出可接受的结果。
图2说明蚀刻试剂9通过喷嘴7流向晶片表面，该喷嘴的直径约晶片直径的10％。这在实施本发明时是作为说明而不是限制性的。喷嘴直径如晶片本身一样大和如约晶片直径的百分之几一样小以及具有中间尺寸在实施本发明时都是可接受的。喷嘴大小在实施本发明时不是特别关键的参数，这与试剂流到晶片的流量同样不是特别关键的参数这个事实相关。在实施本发明时发现，试剂的流量从几乎为每秒零到几升都是合适的。
本发明的一些实施方案可以利用施加到晶片1表面的外部加热以激活或增加一种或多种蚀刻反应的速率。这样的热源在图2中未说明，它包括现有技术已知的通常的声、红外、微波或其它的方法，将热送向晶片1，类似地，可以控制蚀刻试剂9的温度，以便有利于本发明的SEP。
本发明的其它实施方案通过多个喷嘴7(图2未绘出)，或另外通过单个多通道喷嘴的不同部分将多种试剂送到晶片1上。在某些情况下在接触待平面化表面时，或刚好在接触待平面化表面前混合这样的试剂会产生混合热，化学反应或其它有助于本发明的SEP加工的化学或物理作用。
在接触待蚀刻表面时，或刚好在接触待蚀刻平面前物理混合多组分试剂是本发明实施方案的实例，其中在蚀刻时或接近蚀刻时导致有助于SEP的物理或化学作用。但是，物理混合多组分试剂只是一条达到这些有用作用的可能途径。其它方法包括在接触该表面时，或刚好在接触该平面前加热一种或多种试剂。试剂在送到表面之前采用通过热交换器，典型地通过浸没在恒温浴中的管式热交换器的方法加热。采用定向声能，通过微波、红外等电磁热加热试剂，可以实现在表面(或在附近)加热。除了加热试剂，在接触待蚀刻表面时，或刚好在接触待蚀刻平面前可以引入特别的化学作用。通过光化学激发试剂混合物中一种或多种物质，声激发在待蚀刻表面或靠近蚀刻表面所使用的一种或多种特定反应或其它催化方法，都可达到上述的特别化学作用。在实施本发明时，可以使用上述方法中的一些或全部方法的组合。
本发明的SEP方法采用了几种单个或组合的化学机制的一般类别。这些类别是：
a)优选地蚀刻表面突出部分的以扩散控制的反应，从而有利于平面化。
b)氧化物的平衡的氧化和还原，有利于均匀除去相继表面层的材料。
c)在蚀刻表面上的自电微偶合，这有利于对非常小尺度的均匀电作用，以便均匀除去材料和避免点蚀。
d)附加的化学试剂，有助于达到选择性除去多层的不同材料而不失去平面化。
a)扩散控制的反应
通过利用扩散-控制的反应可达到在本发明SEP过程中的重要控制作用。也就是说，在实施本发明时使用的一种或多种试剂的物理接触可影响在待平面化表面上出现的化学蚀刻过程。试剂、稀释剂(带反应性蚀刻物质的惰性溶剂)、温度和其它条件的组合如此选择，以致试剂通过溶液的扩散和到达表面上的反应位点来决定SEP速率。因此，在与表面垂直方向的扩散是本发明中一个重要的制约反应的机制。如果不是这种情况，由上述的晶片旋转、喷嘴摆动和其它因数的SEP的机械控制在制约SEP过程中应是非常无效的。因此，在实施本发明时利用了SEP条件，其中试剂向表面扩散(和/或反应产物离开表面的扩散)影响SEP。
一般应理解，流体在表面上流动时，这时在液-固界面存在基本固定的边界层，随着离表面的距离增加，液体流动的速度也增加(沿平行于表面的方向)，直到达到在没有表面时本体液体的流量。对于如图3说明的光滑以及粗糙表面，这一般都是对的。待蚀刻表面的相对较高部位易于遇到比较快的移动流体。在实施本发明时，移动流体是一种或多种蚀刻试剂。因此，在扩散-控制的反应条件下，待蚀刻表面的相对较高部位遇到较多的一种或多种蚀刻试剂。这样蚀刻较高部位可比凹陷部位更快，蚀刻产物可以向下扩散到待蚀刻表面，因此达到本发明所要求的平面化。
特别地，图13中的14说明了随距固体12表面的距离增加，流体速度的梯度。因此试剂物质13比较容易流过表面向上突起的部分(示意性地图3中的16)，于是蚀刻试剂连续补充与这样突起接触的流体。当试剂流14移动通过待平面化晶片表面12时，其较低的部分(在图3中的12)不是典型地更快地接触该试剂流14的流动部分。在本发明的反应条件下，导致平面化的反应速率是典型地由扩散-控制的反应速率。因此，与部位12相比，在部位16附近相对高的流体流动易于比较快地蚀刻部位16，因此有利于平面化。
在较低部位(邻近表面)的近停滞的流体需要活性的化学蚀刻物质垂直向下扩散很大的距离，在SEP期间的典型反应条件下，这种扩散进行得较缓慢。这种缓慢的扩散过程典型地限制了在反应位点蚀刻剂的总供给量，从而制约了蚀刻速率。因此，按照本发明实践的SEP涉及扩散-限制的反应步骤。
与在靠近表面部位处试剂的近停滞相反，正好在突起部位上试剂快速流动连续地补充了在这些局部部位的蚀刻剂物质。从流动的蚀刻剂到表面的突起部位的相对小的垂直距离允许较大的累积供应蚀刻剂物质通过扩散到达这些部位。因此，可以预料在表面突起部位的反应速率较大，因此造成突起部位的蚀刻速率高于较低的表面部位。随着突起部位比较快速地被蚀刻，表面也随之平面化。
在扩散-控制条件下操作时，影响扩散的试剂溶液的物理性质以及化学性质变得重要了。因此控制粘度的添加剂，表面活性剂，润湿剂和其它改变扩散的添加剂，它们都具有影响试剂溶液扩散性质的作用。温度以及某些化学反应也影响扩散，因此温度在本发明某些实施方案中也是有用的控制参数。
b)平衡的氧化与还原作用
利用本发明SEP的有效平面化涉及化学物质与化学反应的结合。一种这样的反应是生成氧化物的表面氧化作用与同选择的共-反应剂反应结合，以便减少或除去如此生成的氧化物。
使用适当氧化物质的氧化作用可均匀地氧化铜表面，从而“钝化”金属。该氧化物或类似的钝化膜部分地保护了下面的金属层(典型地在本发明实施例中为铜)，从而限制金属进一步氧化。金属的加速局部氧化作用常常造成点蚀和/或失去表面的平面性。
随着钝化膜的形成，就出现与共-反应剂的反应。选择共-反应剂，以便通过还原或某些其它的化学机制除去钝化膜。除去钝化膜的共-反应仅仅需要产生可溶解的反应产物，其反应产物可在表面附近用化学溶液除去。新露出的金属表面再次受到氧化作用，生成钝化层与用共-反应剂除去其钝化层。这种循环在SEP期间重复许多次，并有助于在实施本发明时保持平面性。
c)自电微偶合
材料表面结构与化学环境的微观差别可导致同一表面上有不同电化学性质的不同部位。纯金属、颗粒边界、其它缺陷或位错的部位都足以提供具有不同的电化学位的部位。因此，自电微偶合产生以阳极和阴极连接这些部位，导致典型地通过氧化/还原反应组电化学除去物质。这些导致自电偶合的表面非均匀部位均匀地出现在该表面上，并具有微观尺寸(“微偶合”)。因此，这样的电偶合导致除去非常细的物质，避免从任何局部的区域除去大量物质(通常造成点蚀)。
d)附加的化学试剂
在与本发明任何其他实施方案结合时，可以将附加的化学试剂加入试剂混合物中，其目的是改变(典型地减缓)反应速率。化学添加剂的其他应用包括在更宽的表面区域增强更均匀的化学反应性，当加工双金属或多金属层时，允许优选除去一类金属而不是另一类金属。选择这样的化学抑制剂，以保证材料去除而不损失平面性。
本发明不限于单一SEP步骤。在本发明范围内包括多步骤。实施例包括多种化学反应溶液的应用，可能包括开始的钝化步骤，接着应用试剂混合物，以同样钝化和溶解该表面，从而得到控制的平滑平表面。这个程序典型地接最后的蚀刻步骤，以除去和钝化材料，接着最后漂洗(典型地用去离子水)清洁。
本发明的其他实施方案涉及表面的化学蚀刻平面化，该表面中一种以上的物质暴露于一种或多种蚀刻试剂中。在这个实施方案中，试剂混合物可以含有表面活性剂化学品，它们优选地与一种(或一些)暴露的物质结合，或选择性地改变一种(或一些)表面构成物质的化学性质。接着是优选蚀刻，典型地造成这个本发明实施方案中表面选择性的平面化。
我们在本文其他地方指出在实施本发明时有用的典型蚀刻试剂组分。实际工业应用还可能需要含有其他添加剂的试剂混合物，以抑制过早的反应、稳定该混合物、增加试剂混合物的贮存时间、降低挥发性、抑制毒性，抑制光降解作用等。这样的添加剂是本技术领域的技术人员已知的，本文不再作详细说明。
其他类的添加剂是影响蚀刻剂粘度的添加剂，它们对蚀刻剂的化学蚀刻能力的影响最小。这些粘度调节剂(例如乙二醇)影响边界层的厚度和速度分布。改性的边界层有助于改进扩散-控制反应机制，以达到非平面表面平面化。
下表1-10是使铜表面或表中列出的其他表面平面化而在实施本发明时使用的有用试剂混合物的实施例。应用于其他表面的其他试剂组合是本技术领域的普通技术人员知道的。
表1：用于铜平面化的过氧化物-磷酸试剂水溶液
| 氧化剂 | 共-反应剂 | 其他添加剂 |
| a)H2O2 | H3PO4 | HCl，脂族醇 |
| b)H2O2 | H3PO4 | HCl，Agidol(丁基化羟基甲苯) |
| c)H2O2 | H3PO4 | HCl，2，6-二-叔丁基-4[(二甲基氨基)甲基]苯酚 |
| d)H2O2 | H3PO4 | HCl，H3PO4，(HPO4)2-，PO4 3- |
| e)H2O2 | H3PO4 | HCl，2，6-二叔-4N，N-二甲基氨基甲酚 |
| g)H2O2 | H3PO4 | 硼砂 |
| h)H2O2 | H3PO4 | 各种添加剂 |
表2：用于铜平面化的过氧化物-硫酸试剂水溶液
| 氧化剂 | 共-反应剂 | 其他添加剂 |
| a)H2O2 | H2SO4 | 乙二醇，ZnSO4 |
| b)H2O2 | H2SO4 | MeOH，聚(氧乙烯)月桂醚，马来酸 |
| c)H2O2 | H2SO4 | HOOC(CX2)nCOOH，X＝OH，胺，H，n＝1-4 |
| d)H2O2 | H2SO4 | 3％酒石酸，1％乙二醇 |
| e)H2O2 | H2SO4 | 1，2，4-三唑，1，2，3-三唑，四唑，非离子表面活性剂 |
| f)H2O2 | H2SO4 | C2H5OH，脂族醇，非离子表面活性剂 |
| g)H2O2 | H2SO4 | 三氟乙醇Laprol 602表面活性剂脂族醇 |
| h)H2O2 | H2SO4 | 脂族醇 |
| i)H2O2 | H2SO4 | SiF6，有机盐表面活性剂 |
| j)H2O2 | H2SO4 | 各种添加剂 |
表3：用于铜平面化的过氧化物-无机酸试剂水溶液
| 氧化剂 | 共-反应剂 | 其他添加剂 |
| a)H2O2 | HNO3 | 醇，HOOC(CX2)nCOOH，X＝OH、胺、H，n＝1-4 |
| b)H2O2 | HNO3 | 各种添加剂 |
表4：用于铜平面化的硝酸试剂水溶液
| 氧化剂 | 共-反应剂 | 其他添加剂 |
| a)H2O2/HNO3 | H3PO4 | 甲醇 |
| b)H2O2/HNO3 | 三氟乙醇Laprol 602表面活性剂脂族醇 | |
| c)HNO3 | H3PO4 | 聚乙烯醇 |
| d)HNO3 | H2SO4 | 二苯基氨基磺酸，脂族醇 |
| e)HNO3 | H2SO4 | HCL |
| f)HNO3 | H2SO4 | 各种添加剂 |
表5：用于铜平面化的过氧化物-有机酸试剂水溶液
| 氧化剂 | 共-反应剂 | 其他添加剂 |
| a)H2O2 | 草酸 | 草酸钠苯并三唑木质磺酸钠 |
| b)H2O2 | 其他有机酸 | 各种添加剂 |
表6：用于铜平面化的浓酸试剂水溶液
| 氧化剂 | 酸 | 其他添加剂 |
| a) | H3PO4/乙酸/H2SO4 | |
| b) | H3PO4/乙酸/HNO3 | |
| c) | H3PO4/乙酸/HNO3/H2SO | 乙二醇，白明胶，羧甲基纤维素，胺，表面活性剂，包括Cu和Ta的重金属盐 |
| d)H2O2 | H3PO4/乙酸/H2SO4 | 乙二醇，白明胶，羧甲基纤维素，胺，表面活性剂，包括Cu和Ta的重金属盐 |
| e)H2O2 | H3PO4/H2SO4 | 100毫升丙二醇，100毫升2-乙基己胺，25ppmCl- |
| f) | H3PO4/乙酸/HNO3 | 非离子表面活性剂 |
| g)H2O2 | H3PO4/乙酸/HNO3/H2SO | 各种添加剂 |
表7：用于铜平面化的稀酸-金属盐试剂水溶液
| 氧化剂 | 酸 | 金属盐 | 其他添加剂 |
| a) | HCl | CuCl | |
| b) | HCl | CuCl | KCl |
| c) | HCl | FeCl | 各种添加剂 |
| d)H2O2 | H2SO4 | CuCl | 正-丙醇 |
| e) | HCl | CuCl | 各种添加剂 |
| f)H2O2 | H2SO4 | CuCl | 正-丙醇 |
表8：用于铜平面化的稀碱-金属盐试剂水溶液
| 氧化剂 | 酸 | 金属盐 | 其他添加剂 |
| a)NaClO3 | NH4F | CuSO4 | 润湿剂的EDTA钠盐 |
表9：用于钽平面化的酸/碱试剂水溶液
| 氧化剂 | 酸 | 碱 | 其他添加剂 |
| a)HNO3 | HF | 各种添加剂 | |
| b)H2O2 | HF | 各种添加剂 | |
| c)H2O2 | NaOH | 各种添加剂 | |
| d)H2O2 | KOH | 各种添加剂 |
表10：用于铜平面化的其它试剂
| a)EDTA，NH4OH，H2O2，水溶液中b)柠檬酸，异抗坏血酸，三乙醇胺，水溶液中c)柠檬酸三钠，三乙醇胺，硝酸钠，水溶液中d)H2SO4，H2O2，钼酸钠，苯酚硫酸，水溶液中e)无机酸(硫酸，盐酸等)，钼盐 |
除了上表1-10中列出的添加剂外，其他的添加剂包括但不限于下述添加剂：
硼砂、硫酸锌、碳酸铜、醇(其中包括低分子量醇，乙二醇、酚、脂族醇、聚乙烯醇等)、表面活性剂(其中包括阴离子的、阳离子的、氟碳基表面活性剂、非离子表面活性剂以及其他优选地与某些物质粘附，从而改变某些位点的化学反应性的表面活性剂)、溶液稳定剂(其中包括聚乙烯醇和其他抑制氧化剂自发分解的试剂)、润湿剂。
由于详细描述了本发明，本技术领域的技术人员应意识到，根据本公开的内容，人们可以对本发明作出修改，只要不超出本文描述本发明概念的精神实质。因此，没有打算将本发明的保护范围限制于说明和描述的特定实施例和优选实施例。而是要用附加的权利要求决定本发明的保护范围。
Claims (17)
1、一种用于表面平面化的蚀刻溶液，该溶液含有：
a)具有氧化所述表面和在其表面上形成钝化层性质的氧化反应剂；以及
b)具有与所述钝化层反应并结束所述钝化层钝化性质的去钝化共-反应剂，以及
c)一种反应剂，它用于调节所述氧化反应剂和所述去钝化共-反应剂的扩散，以致在所述表面低凹部位进行反应的速率是受扩散限制的，并且该反应速率低于在所述表面高凸部位进行的反应速率。
2、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是铜；以及
所述氧化反应剂选自H2O2、HNO3和它们的混合物；以及
所述钝化共-反应剂选自H3PO4、H2SO4、HNO3、草酸、醋酸、有机酸及其混合物；以及
所述用于调节扩散的反应剂包括选自HCl、脂族醇、丁基化羟基甲苯、2，6-二-叔丁基4[(二甲基氨基)甲基]苯酚、2，6-二-叔-4N，N-二甲基氨基甲酚、硼砂、乙二醇、ZnSO4、甲醇、丙醇、聚(氧乙烯)月桂醚、马来酸、HOOC(CX2)nCOOH，式中X＝OH，胺，H和n＝1-4，3％酒石酸、1％乙二醇、1，2，4-三唑、1，2，3-三唑、四唑、非离子表面活性剂、乙醇、三氟乙醇、SiF6、有机盐表面活性剂、聚乙烯醇、二苯基氨基磺酸、草酸钠、苯并三唑、木质磺酸钠、乙二醇、明胶、羧甲基纤维素、胺、重金属盐、Cu和Ta盐、丙二醇、2-乙基己胺、碳酸铜、低分子量醇类、二醇类、酚类、脂族醇、聚乙烯醇类、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、氟碳基表面活性剂、具有优选与某些物质粘附从而改变被粘附物质的化学反应性的非离子表面活性剂、聚乙烯醇溶液稳定剂和抑制氧化剂自发分解的物质、润湿剂及其混合物。
3、根据权利要求2所述的蚀刻溶液，其中还含有选自CuCl、FeCl、KCl及其混合物的物质。
4、根据权利要求2所述的蚀刻溶液，其中所述的氧化反应剂是NaClO3，所述的钝化共反应剂是NH4F和CuSO4的混合物，所述的添加剂是润湿剂的EDTA钠盐。
5、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是钽；以及
所述的氧化反应剂选自H2O2、HNO3和它们的混合物；以及
所述的去钝化共-反应剂选自HF、H2O2、NaOH和KOH。
6、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是铜，所述的蚀刻溶液是含有EDTA、NH4OH、H2O2的水溶液。
7、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是铜，所述的蚀刻溶液是含有柠檬酸、异抗坏血酸、三乙醇胺的水溶液。
8、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是铜，所述的蚀刻溶液是含有柠檬酸三钠、三乙醇胺、硝酸钠的水溶液。
9、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是铜，所述的蚀刻溶液是含有H2SO4、H2O2、钼酸钠、苯酚磺酸的水溶液。
10、根据权利要求1所述的蚀刻溶液，其中所述表面是铜，所述的蚀刻溶液含有无机酸、钼盐。
11、一种使基材平面化方法，该方法包括下述步骤：
a)以待平面化面向上的方向旋转所述的基材；以及
b)将蚀刻溶液送到所述基材的面上，其中所述蚀刻溶液含有：
①氧化反应剂，它具有氧化所述表面并在其表面形成钝化层的性质，以及
②去钝化共反应剂，它具有与所述钝化层反应并停止所述钝化层的钝化性质的性质；以及
c)调节所述氧化反应剂和所述去钝化共-反应剂的扩散，以致在所述表面低凹部位进行反应的速率是受扩散限制的，并且该反应速率低于在所述表面高凸部位进行的反应速率。
12、根据权利要求11所述的平面化方法，其中所述蚀刻溶液通过摆动的喷嘴加到所述基材的所述面上。
13、根据权利要求11所述的平面化方法，其中所述蚀刻溶液通过横过所述面的喷嘴加到所述基材的所述面上。
14、根据权利要求11所述的平面化方法，其中所述蚀刻溶液的组分通过多个喷嘴分开加到所述基材的所述面上。
15、根据权利要求11所述的平面化方法，其中在将所述蚀刻溶液加到所述面之前调节所述蚀刻溶液的温度。
16、根据权利要求11所述的平面化方法，其中控制所述面的温度。
17、根据权利要求11所述的平面化方法，其中在将所述蚀刻溶液加到所述面之前采用光化学方法激活所述蚀刻溶液。
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