CN1865385B - 抛光浆料 - Google Patents

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    • C09G1/00—Polishing compositions
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Abstract

本发明公开了一种抛光浆料，其包括研磨颗粒和载体，还包括双官能团试剂。本发明的抛光浆料降低了抛光浆料中的研磨颗粒的浓度，减小了CMP制程中所需要施加的向下压力，从而提高衬底表面质量并将缺陷水平降至最低，而同时保持所期望的研磨速率。

Description

抛光浆料
技术领域
本发明涉及一种抛光浆料。
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高达几十亿个元器件，特征尺寸已进入纳米级，这就要求微电子工艺中的近百道工艺，尤其是多层布线、衬底、介质必须进行化学机械全局平整化，而化学机械抛光(CMP)已被证明是最好的平整化方法。
在典型的化学机械抛光方法中，将基材直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在基材背面施加压力。在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在基材背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常称为浆料)涂于垫片上，该浆料与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。
在CMP制程中，减少缺陷和控制腐蚀是两个关键的性能标准，因此在形成表面膜时需要保护衬底表面。如果膜太弱，保护就没有效力；如果膜太硬，就很难除去。例如，苯并三唑(BTA)、三唑等已在化学机械抛光制程中用作成膜剂或腐蚀抑制剂，然而BTA通常与Cu形成致密坚固的膜。膜太坚实，抛光速率降低，从而需要加强机械作用，而强的机械作用又会导致刮痕问题和其他的缺陷问题。
随着低介电常数k的绝缘材料引入芯片中，迫切需要对传统CMP工艺进行改进。因大多数具有低介电常数k的材料极易破碎。在CMP工艺中，人们期望降低研磨颗粒的浓度和减小向下的压力来消除缺陷或将其降低到最低程度，而同时保持一个高的除去速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种抛光浆料。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：该抛光浆料包括研磨颗粒和载体，其还包括双官能团试剂，该载体较佳地为水。
其中，该双官能团试剂为X-R-Y；其中，X为亲水基团，Y为能与金属衬底表面成键的基团，R为C0-C6的亚烷基或C6的亚芳基，优选C1-C4的亚烷基。X优选羟基、羧基、硫酸基、磺酸基或磷酸基；Y优选氨基、三唑基、咪唑基或铵基。该双官能团试剂上的一个官能团与抛光衬底作用在衬底表面形成一层保护膜，另一官能团(如：-OH、-COOH、-SO3H等)与研磨颗粒发生亲和作用并辅助研磨颗粒除膜，从而降低研磨颗粒的浓度和抛光时的向下力。
该抛光浆料还包括氧化剂、络合剂和/或表面活性剂。
该研磨颗粒的浓度为1-30％、该氧化剂的浓度为0.1-15％、该络合剂的浓度为0.01-15％、该双官能团试剂的浓度为0.001-5％、该表面活性剂的浓度为0.001-5％和载体为余量，以上百分比均指占整个组合物的质量百分比。
该研磨颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化铈和/或二氧化钛。
该氧化剂为过氧化氢、硝酸铁、有机过氧化物和/或无机过氧化物。
该表面活性剂为阳离子、阴离子、两性和/或中性表面活性剂。
该表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、聚氧乙烯烷基胺和/或烷基醇酰胺。
该抛光浆料还包括分散剂、催化剂和pH调节剂中的一种或几种。
本发明的积极进步效果在于：降低了抛光浆料中的研磨颗粒的浓度，减小了CMP制程中施加的向下力，从而提高衬底表面质量并将缺陷水平降至最低，而同时保持所期望的除去速率。
具体实施方式
下面给出本发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
实施例1
10wt％平均粒径为0.1微米的二氧化硅颗粒、5.0wt％双氧水、0.1wt％5-磺酸苯并三唑、0.5wt％柠檬酸、0.01wt％脂肪醇聚氧乙烯醚、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。
实施例2
5wt％平均粒径为0.1微米的二氧化硅颗粒、5.0wt％双氧水、0.1wt％2-氨基-2-乙基-丙二醇、0.5wt％柠檬酸、0.01wt％脂肪醇聚氧乙烯醚、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。
实施例3
8wt％平均粒径为0.1微米的氧化铝颗粒、1.0wt％硫代硫酸铵、0.1wt％赖氨酸、1wt％EDTA、0.1％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。
实施例4
10wt％平均粒径为0.1微米的二氧化硅颗粒、5wt％双氧水、0.1wt％5-羧基苯并三唑、5wt％EDTA、5％聚乙烯醇、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。
实施例5
5wt％平均粒径为0.1微米的二氧化硅颗粒、0.5wt％正丁醇胺、1.0wt％丁二酸、0.1wt％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。
实施例6
1wt％平均粒径为0.1微米的二氧化硅颗粒、15wt％双氧水、5wt％4-羧基咪唑、0.01wt％EDTA、0.001wt％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。
实施例7
30wt％平均粒径为0.1微米的二氧化硅颗粒、0.1wt％双氧水、0.001wt％组氨酸、15wt％EDTA、0.5％wt丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它为水。下压力：1psi、抛光盘的转速：50rpm、抛光头转速：75rpm、抛光液流速：150mL/min。

Claims (10)

1.一种抛光浆料，其包括研磨颗粒和载体，其特征在于还包括双官能团试剂；所述双官能团试剂为X-R-Y；其中，X为亲水基团，Y为能与金属衬底表面成键的基团；其特征在于：所述X为羟基、硫酸基、磺酸基或磷酸基；所述Y为三唑基、咪唑基或铵基；所述R为C1-C6的亚烷基或C6的亚芳基，其中，所述双官能团试剂的浓度为0.001-5％。
2.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于R为C1-C4的亚烷基。
3.根据权利要求1所述的抛光浆料，其特征在于该抛光浆料还包括氧化剂、络合剂和/或表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒的浓度为1-30％、该氧化剂的浓度为0.1-15％、该络合剂的浓度为0.01-15％、该表面活性剂的浓度为0.001-5％和载体为余量，以上百分比均指占整个组合物的质量百分比。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的抛光浆料，其特征在于该研磨颗粒为二氧化硅、氧化铝、二氧化铈和/或二氧化钛。
6.根据权利要求3或4所述的抛光浆料，其特征在于该氧化剂为有机过氧化物和/或无机过氧化物。
7.根据权利要求6所述的抛光浆料，其特征在于该氧化剂为过氧化氢和/或硝酸铁。
8.根据权利要求3或4所述的抛光浆料，其特征在于该表面活性剂为阳离子、阴离子、两性和/或中性表面活性剂。
9.根据权利要求8所述的抛光浆料，其特征在于该表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、聚氧乙烯烷基胺和/或烷基醇酰胺。
10.根据权利要求3或4所述的抛光浆料，其特征在于该抛光浆料还包括分散剂、催化剂和pH调节剂中的一种或几种。
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