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1、(10)申请公布号 CN 102408834 A (43)申请公布日 2012.04.11 CN 102408834 A *CN102408834A* (21)申请号 201010287359.3 (22)申请日 2010.09.20 C09G 1/02(2006.01) (71)申请人 安集微电子 ( 上海 ) 有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张江高科技园 区龙东大道 3000 号 5 号楼 613-618 室 (72)发明人 王晨 何华锋 (74)专利代理机构 上海翰鸿律师事务所 31246 代理人 李佳铭 (54) 发明名称 一种化学机械抛光液 (57) 摘要 本发明公开了一。
2、种化学机械抛光液， 包括 ： 研 磨颗粒， 含卤素的氧化剂， 唑类化合物和有机碱， 所述的化学机械抛光液具有碱性的pH值。 该抛光 液实现了在氧化剂存在的条件下， 不仅不抑制了 硅和铜的抛光速度， 还显著提高了硅的抛光速度 的问题。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 CN 102408838 A1/1 页 2 1. 一种化学机械抛光液， 包括 ： 研磨颗粒， 含卤素的氧化剂， 唑类化合物和有机碱， 所 述的化学机械抛光液具有碱性的 pH 值。 2. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所。
3、述的研磨颗粒选自于 SiO2、 Al2O3、 ZrO2、 CeO2、 SiC、 Fe2O3、 TiO2和 Si3N4中的一种或多种。 3. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的研磨颗粒的质量百分 含量为 0.1 20。 4. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的含卤素的氧化剂为溴 酸盐和 / 或碘酸盐。 5. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的含卤素的氧化剂的质 量百分含量为 0.1 5。 6. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的唑类化合物为三氮唑。 7. 根据权利要求 6 所述。
4、的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的三氮唑为 1-H-1， 2， 4- 三氮唑 (TAZ)。 8. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的唑类化合物的质量百 分含量为 0.1 5。 9. 根据权利要求 1 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的有机碱为有机胺和 / 或季铵碱。 10. 根据权利要求 9 所述的化学机械抛光液， 其特征在于 ： 所述的季铵碱为四甲基氢氧 化铵。 11.根据权利要求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 值为 10 11。 权 利 要 求 书 CN 102408834 A CN 102408838。
5、 A1/4 页 3 一种化学机械抛光液 技术领域 0001 本发明涉及一种化学机械抛光液， 具体涉及用一种碱性的化学机械抛光液。 背景技术 0002 TSV 技术 (Through-Silicon-Via) 是通过在芯片和芯片之间、 晶圆和晶圆之间制 作垂直导通， 实现芯片之间互连的最新技术。与以往的 IC 封装键合和使用凸点的叠加技术 不同， TSV 优势在于能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大， 外形尺寸最小， 缩短了互连从 而改善芯片速度和低功耗的性能。 0003 TSV 技术中晶背减薄技术 (backside thinning) 需要抛光时， 对硅和铜两种材料 同时具有非常高的抛光速度。。
6、 0004 对硅的抛光通常都在碱性条件下进行， 可以获得较高的抛光速度。例如 ： 0005 US2002032987 公开了一种用醇胺作为添加剂的抛光液， 以提高多晶硅 (Poly silicon) 的去除速率 (removal rate)， 其中添加剂优选 2-( 二甲氨基 )-2- 甲基 -1- 丙醇。 0006 US2002151252 公开了一种含具有多个羧酸结构的络合剂的抛光液， 用于提高多晶 硅去除速率， 其中优选的络合剂是 EDTA( 乙二胺四乙酸 ) 和 DTPA( 二乙基三胺五乙酸 )。 0007 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， 。
7、以提 高多晶硅 (Poly silicon) 的去除速率 (removal rate)， 优选化合物是胍类的化合物及其 盐。 0008 US2006014390 公开了一种用于提高多晶硅的去除速率的抛光液， 其包含重量百分 比为 4.25 18.5研磨剂和重量百分比为 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。 0009 中国专利申请 200810033260 通过利用双胍和唑类物质的协同作用， 显著提高了 硅的抛光速度。但是该配方体系不含氧化剂， 不适用于金属的抛光。 00。
8、10 对铜的抛光通常都在酸性条件下进行， 利用氧化剂 ( 双氧水 ) 在酸性条件下的高 氧化电势， 以及铜在酸性条件下易配位、 溶解， 实现高的抛光速度。例如 ： 0011 专利 CN 1705725A 公开一种抛光铜金属表面的抛光液， 该抛光液处在 2.5 至 4.0 之间， 在氧化剂 ( 双氧水等 )、 螯合剂和钝化剂的作用下， 去除铜金属的表面。 0012 专利CN1787895A公开了一种CMP组合物， 其包含流体剂以及氧化剂、 鳌合剂、 抑制 剂、 研磨剂和溶剂。 在酸性条件下， 这种CMP组合物有利地增加在CMP方法中的材料选择性， 可用于抛光半导体衬底上铜元件的表面， 而不会在抛。
9、光的铜内产生凹陷或其他不利的平坦 化缺陷。 0013 专利 CN01818940A 公开了一种铜抛光浆料可通过进一步与氧化剂如过氧化氢， 和 /或腐蚀抑制剂如苯并三唑相组合而形成， 提高了铜的移除速率。 在获得这较高的抛光速率 的同时维持了局部 PH 的稳定性， 并显著减少了整体和局部腐蚀。 0014 对铜的抛光有时也会在碱性条件下进行， 例如 ： 说 明 书 CN 102408834 A CN 102408838 A2/4 页 4 0015 专利 CN 1644640A 公开一种在碱性条件下用于抛光铜的水性组合物， 该组合物包 含重量百分比为 0.001至 6的非铁金属抑制剂， 重量百分比为。
10、 0.05至 10该金属的 配位剂， 重量百分比为 0.01至 25用于加速铜的去除的铜去除剂， 重量百分比为 0.5 至 40的研磨剂等， 通过铜去除剂咪唑和 BTA 的相互作用， 提高了铜的去除速率。 0016 专利 CN 1398938A 中公开一种超大规模集成电路多层铜布线用化学机械全局平 面化抛光液， 用于提高铜的去除速率， 抛光液的组成成分如下 ： 磨料的重量百分比 18至 50， 螯合剂的重量百分比 0.1至 10， 络合剂的重量百分比 0.005至 25， 活性剂的 重量百分比 0.1至 10， 氧化剂的重量百分比 1至 20， 和去离子水。 0017 在现有技术中， 在酸性条。
11、件下抛光， 虽然可以获得很高的铜抛光速度， 但是对硅的 抛光速度通常较低。 原因是在酸性条件下， 氧化剂将单质硅的表面氧化成二氧化硅， 与硅相 比， 二氧化硅更难去除。 0018 在碱性条件下抛光， 如果不加氧化剂， 虽然可以获得很高的硅抛光速度， 但是对铜 的抛光速度通常较低。原因是铜需要氧化后才易被去除。但是， 如果加了氧化剂， 和在酸性 条件下类似， 氧化剂会将单质硅的表面氧化成二氧化硅， 更难去除。除此之外， 在碱性条件 下， 双氧水等氧化剂很不稳定， 会迅速分解失效。 发明内容 0019 本发明解决的技术问题是提供包括含卤素的氧化剂和唑类化合物的化学机械抛 光液， 在碱性抛光环境下，。
12、 既可以提高硅的抛光速度， 又可以提高铜的抛光速度。 0020 本发明的化学机械抛光液， 包括 ： 研磨颗粒， 含卤素的氧化剂， 唑类化合物和有机 碱， 所述的化学机械抛光液具有碱性的 PH 值。 0021 本发明中， 所述的研磨颗粒选自于 SiO2、 Al2O3、 ZrO2、 CeO2、 SiC、 Fe2O3、 TiO2和 Si3N4 中的一种或多种。较佳地， 所述的研磨颗粒为 SiO2。所述的研磨颗粒的质量百分含量为 0.1 20。 0022 本发明中， 所述的含卤素的氧化剂为溴酸盐和 / 或碘酸盐。较佳地， 所述的含卤素 的氧化剂为溴酸钾。所述的溴酸钾的质量百分含量为 0.1 5。 00。
13、23 本发明中， 所述的唑类化合物为三氮唑。较佳地， 所述的三氮唑为 1-H-1， 2， 4- 三 氮唑 (TAZ)。所述的唑类化合物的质量百分含量为 0.1 5。 0024 本发明中， 所述的有机碱为有机胺和 / 或季铵碱。较佳地， 所述的有机碱为季铵 碱。较佳地， 所述的季铵碱为四甲基氢氧化铵。 0025 本发明中， 所述的化学机械抛光液的 pH 值为 10 11。 0026 本发明的积极进步效果在于 ： 实现了在氧化剂存在的条件下， 不仅不抑制了硅和 铜的抛光速度， 还显著提高了硅的抛光速度的问题。 具体实施方式 0027 制备实施例 0028 表 1 给出了本发明的化学机械抛光液实施例。
14、 1 10 及对比例 1 2 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(有机碱)调到所需pH值， 即 可制得化学机械抛光液。 说 明 书 CN 102408834 A CN 102408838 A3/4 页 5 0029 表 1 本发明的化学机械抛光液实施例 1 10 及对比例 1 2 的配方 0030 0031 效果实施例 1 0032 抛光条件 ： 抛光机台为Logitech(英国)1PM52型， polytex抛光垫， 4cm4cm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。 0033 表 2 抛光实施例 1 和对比例 1 2 0034 说 明 书 CN 102408834 A CN 102408838 A4/4 页 6 0035 对比例 1 表明 ： 在不含有含卤素的氧化剂和唑类化合物时， 硅和铜的抛光速度都 很低。 0036 对比例 2 表明 ： 在碱性条件下， 若使用常规氧化剂 ( 例如 ： 双氧水 ) 加唑类化合物 时， 硅和铜的抛光速度都非常低。 0037 实施例1表明 ： 在用含卤素的氧化剂(溴酸钾)和唑类化合物的组合时， 硅和铜的 抛光速度可以提高 6 倍以上。 说 明 书 CN 102408834 A 。