[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液。

背景技术

化学机械平坦化(CMP)技术中抛光液的磨料颗粒是关键的组分之，不同的磨料颗粒具有不同的效果。在影响抛光性能的因素中，磨料颗粒往往具有决定的作用，它的性能包括多方面的指标，如磨料颗粒的粒径分布、形状、聚集态以及在抛光液中的固含量，它们对抛光后晶圆的表面粗糙度，表面污染物颗粒，以及各种材料的去除速率等都会有不同影响。传统磨料二氧化硅溶胶颗粒是球形的颗粒，呈单分散状(单聚，见附图1)，对各种材料尤其是介质材料的去除速率有限，只有增大磨料粒子含量来加快去除，而粉状二氧化硅磨料，由于颗粒发生团聚，形成大颗粒，形状不规则，容易引起表面微划伤等各种缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的含有传统的球形单分散硅溶胶颗粒或粉状氧化硅磨料的化学机械抛光液去除速率有限或容易引起晶圆原表面微划伤的缺陷，提供了一种具有较高去除速率，并且用于抛光后晶原表面光洁度和平坦度都较好的化学机械抛光液。

本发明所述的化学机械抛光液含有二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒(附图1)和水。

其中，所述的二聚哑铃形或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的粒径大小较佳的为10～150nm，更佳的为20～100nm，最佳的为30～100nm；所述的二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒的含量为1～20％，百分比为质量百分比。

根据需要，本发明的化学机械抛光液还可含有表面活性剂、氧化剂、成膜剂和螯合剂中的一种或多种。

本发明的一较佳实例中，所述的化学机械抛光液含有二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒、表面活性剂和水。该化学机械抛光液适用于抛光不同介电常数的材料，较佳的适用于氧化硅(PETEOS)和掺杂碳的氧化硅的绝缘膜等。

本发明的另一较佳实例中，所述的化学机械抛光液含有二聚哑铃形和/或多聚链形二氧化硅溶胶研磨颗粒、氧化剂、成膜剂、螯合剂、表面活性剂和水。该化学机械抛光液较佳的适用于抛光铜或阻挡层材料。

其中，所述的表面活性剂为本领域常规用的表面活性剂，其功能是调节不同材料之间的抛光选择比，尤其是不同硅基材料之间的选择比，例如二氧化硅、碳参杂的二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等。所述的表面活性剂较佳的为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种。所述的阳离子表面活性剂较佳的为数均分子量为2000～50000的聚乙烯亚胺和/或季铵盐类表面活性剂(如十六烷基三甲基氯化铵)；所述的阴离子型表面活性剂较佳的为数均分子量为1000～50000的聚丙烯酸类聚合物，可以是均聚物，也可以是共聚物；所述的两性表面活性剂较佳的为甜菜碱类表面活性剂；所述的非离子型表面活性剂较佳的为数均分子量为200～20000的聚乙二醇和/或亲水疏水平衡值(HLB值)为5～15的聚氧乙烯醚。所述的表面活性剂的含量较佳的为0.001～0.1％，更佳的为0.005～0.05％，百分比为质量百分比。

其中，所述的氧化剂为本领域常规使用的氧化剂，较佳的为过氧化物、过硫化物和硝酸铵中的一种或多种；更佳的为过氧化氢、过氧化氢脲、过氧乙酸、过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵和硝酸铵中的一种或多种；氧化剂的含量为质量百分比0.1～10％。

其中，所述的成膜剂为本领域常规使用的成膜剂，其功能是在金属表面形成不溶性保护膜，以达到缓蚀和提高平坦化效率的目的。所述的成膜剂较佳的为唑类有机物；更佳的为苯并三氮唑及其衍生物，以及四唑及其衍生物中的一种或多种。所述的苯并三氮唑衍生物较佳的为羧基和/或酯基取代的苯并三唑衍生物；所述的四唑衍生物较佳的为苯基取代的四唑衍生物、巯基取代的四唑衍生物、氨基取代的四唑衍生物、苯基和巯基取代的四唑衍生物、苯基和氨基取代的四唑衍生物、巯基和氨基取代的四唑衍生物，以及苯基、巯基和氨基共同取代的四唑衍生物中的一种或多种；所述的酯基取代的三唑衍生物为烷氧基羰基取代的三唑衍生物和/或芳氧基羰基取代的三唑衍生物。所述的成膜剂最佳的为苯并三氮唑、苯并咪唑、吲哚、甲基苯并三氮唑、吲唑、N-甲基苯三唑、4-羧基苯并三唑甲酯、5-羧基苯并三唑甲酯、4-羧基苯并三唑丁酯、5-羧基苯并三唑丁酯、4-羟基苯并三氮唑、5-羟基苯并三氮唑、1-H四氮唑、5-氨基四氮唑、5-甲基-四氮唑和1-苯基-5巯基四氮唑中的一种或多种。所述的成膜剂的含量较佳的为0.001～1％，更佳的为0.05～0.5％，最佳的为0.1～0.4％，百分比为质量百分比。