[发明专利]一种阿尔法氧化铝磨料在PI材料抛光中的用途

说明书

本发明提供一种阿尔法氧化铝磨料在PI材料抛光中的用途，其中，所述阿尔法氧化铝磨料混合于化学机械抛光液形成组合物使用，所述阿尔法氧化铝磨料的含量为0.1％‑1.0％，所述化学机械抛光液在pH7的范围内具有良好的胶体稳定性。本发明使用阿尔法氧化铝磨料，通过控制所述阿尔法氧化铝的含量和抛光液的pH值，提高了对PI材料的抛光速率。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光的技术领域，尤其涉及一种阿尔法氧化铝磨料在PI材料抛光中的用途。

背景技术

随着科学技术日新月异的发展，半导体生产行业向着低维度、大规模(LSI)甚至超大规模(ULSI)集成发展的趋势日益明显。而当电子元器件的尺寸缩小至一定尺度时，布线之间的电感-电容效应逐渐增强，导线电流的相互影响是信号迟滞现象变得十分突出，从而严重影响半导体工业的发展。降低介电材料的介电常数可以减少互连层间的电子延迟，从而成为减小信号迟滞时间的重要手段。这依赖于新型低介电及超低介电材料的开发及应用。

SiO₂是一种常用的介电材料，但该类材料存在着介电常数偏高的问题(介电常数约为4.0)。一些聚合物材料具有较低的介电常数，但其中大多数聚合物材料玻璃化温度低于400摄氏度，无法承受半导体加工中热循环等工艺环境，导致其不适合作为介电材料应用于ULSI半导体器件。

Tai等人首次报道了“应用于ULSI低介电常数PI材料CMP抛光”(参见：1999International Symposium on VLSITechnology,Systems,andApplications.Proceedings of Technical Papers.(Cat.No.99TH8453),June 10,1999)。此后，聚酰亚胺(PI)由于其具有优异的耐热性能和简便的合成工艺，可以同时满足低的介电常数、具有高机械强度和高的玻璃化温度等多个性能要求，并且易于在晶圆表面成膜，从而作为介电材料广泛应用于硅通孔(TSV)制程。目前，最常用的PI介电材料，是由Hitachi公司生产的PI-2610(由Hitachi公司生产)介电材料。

在PI作为介电材料得以广泛应用于半导体生产中时，对PI材料的抛光方法也逐渐受到人们的关注。在目前的化学机械抛光液中，含有12.5％氧化硅的SS25抛光液是一种有效的PI介电材料化学机械抛光液产品。但是，这种抛光液的使用范围不广，尤其是对前述的PI-2610型介电材料的抛光速率较低。因此，目前需要开发一种能够快速高效地抛光PI-2610型介电材料的化学机械抛光液。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种阿尔法氧化铝磨料在PI材料抛光中的用途，使用阿尔法氧化铝磨料，通过控制所述阿尔法氧化铝的含量和抛光液的pH值，提高了对PI材料的抛光速率。

阿尔法氧化铝是所有氧化铝中最稳定的物相，它的稳定性和它的晶体结构有着密切的关系，其结构中的氧离子成近似密排六方堆积，铝原子则填充在其八面体空隙中。整个晶体可以看成无数八面体[AlO₆]通过共面结合而成的大“分子”，分子稳定性高。因此，阿尔法氧化铝颗粒具有粒度分布均匀、纯度高、比表面低、耐热性强、成型性好、晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好等特点，符合化学机械抛光对研磨颗粒的要求：粉体越细越好，粒度分布范围要窄，表面要平滑，硬度要高。

本发明提供一种阿尔法氧化铝磨料在PI材料抛光中的用途，其中，所述阿尔法氧化铝磨料混合于化学机械抛光液形成组合物使用，所述阿尔法氧化铝磨料的含量为0.1％-1.0％，所述化学机械抛光液在pH7的范围内具有良好的胶体稳定性。

优选地，所述阿尔法氧化铝磨料为球形，粒径为20～200nm，具有较高的抛光活性，且抛光后造成的缺陷少。

优选地，所述阿尔法氧化铝磨料的含量为0.5％-1.0％。

优选地，所述化学机械抛光液的pH值为2.3-5.0。

优选地，所述化学机械抛光液的pH值为3.6-5.0。