一種化學(xué)機(jī)械拋光液的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種化學(xué)機(jī)械拋光液。該拋光液含有水、氧化鈰研磨顆粒、氧化劑及水溶性環(huán)狀低聚糖。本發(fā)明中的化學(xué)機(jī)械拋光液具有較高的SiO2拋光速率，并具有高的SiO2/Si3N4去除速率選擇比和較高的Ta拋光速率。同時(shí)，該拋光液為獨(dú)立包裝，使用方便，且拋光性能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定不變。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種化學(xué)機(jī)械拋光液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。
【背景技術(shù)】
[0002]作為集成電路制造工藝中的一環(huán)，芯片封裝技術(shù)也隨著摩爾定律(Moore’ s law)的發(fā)展而不斷改進(jìn)。其中，三維封裝(3D-packaging)技術(shù)自上世紀(jì)末以來(lái)發(fā)展迅速,并且已被應(yīng)用于如數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、感光數(shù)碼芯片等的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝之中。三維封裝具有尺寸小、硅片使用效率高、信號(hào)延遲短等特點(diǎn)，并且使得一些在傳統(tǒng)二維封裝中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊電路設(shè)計(jì)成為可能。
[0003]化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是三維封裝中的一道必不可少的環(huán)節(jié)。通過(guò)刻蝕、沉積及化學(xué)機(jī)械拋光等工序在芯片的背面制造出的硅通孔(Through-silicon Via, TSV)是在芯片之間實(shí)現(xiàn)三維堆疊(3D_stacking)的關(guān)鍵。娃通孔的尺寸與芯片中的晶體管尺寸有著數(shù)量級(jí)的差別——例如目前主流集成電路中的晶體管尺寸已經(jīng)微縮至100納米以下，而硅通孔的尺寸一般在幾微米到數(shù)十微米一因此硅通孔化學(xué)機(jī)械拋光工藝有著不同于傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光工藝的要求。例如，由于硅通孔結(jié)構(gòu)中的各種介質(zhì)層都有較大的厚度，因而要求化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)要有較高的去除速率。
[0004]另一方面，工業(yè)化生產(chǎn)要求所使用的拋光液必須使用方便，且性能穩(wěn)定。如果拋光液中含有不穩(wěn)定的成份，或者所含組分之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則會(huì)對(duì)其性能穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。這種情況下，通常不得不采用分拆包裝的方法，將不穩(wěn)定的成份獨(dú)立分裝，或?qū)⑾嗷グl(fā)生化學(xué)反應(yīng)的成份分別包裝，在使用前再混合生成拋光液并盡快使用。例如拋光液中如需使用容易分解的過(guò)氧化氫作氧化劑的，通常只能配制出不含過(guò)氧化氫的拋光液前體，在使用前才加入過(guò)氧化氫，且加入后須盡快使用。
[0005]另如WO 2006/001558A1，其使用糖類(lèi)化合物作為Si3N4拋光抑制劑，但其拋光液為A+B型包裝,使用前須將A、B混合，使用不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種拋光液，為了解決拋光液在較低研磨顆粒含量的情況下具有較高的Si02、Ta去除速率，且有較高的Si02/Si3N4去除速率選擇比。
[0007]本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液包含:研磨顆粒、水、氧化劑以及Si3N4抑制劑。
[0008]在本發(fā)明中，所述Si3N4抑制劑為水溶性環(huán)狀低聚糖。優(yōu)選地，所述水溶性環(huán)狀低聚糖為環(huán)糊精。
[0009]在本發(fā)明中，所述研磨顆粒選自二氧化硅和/或二氧化鈰。
[0010]在本發(fā)明中，所述氧化劑選自羥胺、KBrO3和KIO3中的一種或多種。
[0011]在本發(fā)明中，所述研磨顆粒的含量為0.l_2%wt%，所述氧化劑的含量為
0.1-0.5wt%，所述Si3N4抑制劑的含量為0.04-0.3wt%，所述水為余量。其中，所述研磨顆粒的含量?jī)?yōu)選為為0.3-1.0wt%。[0012]在本發(fā)明中，所述研磨顆粒的顆粒粒徑為60-250nm;優(yōu)選地，所述研磨顆粒的顆粒粒徑為100_220nm ;更優(yōu)選地,所述研磨顆粒的顆粒粒徑為110_213nm。
[0013]在本發(fā)明中，所述拋光液還包含銅的腐蝕抑制劑。其中，所述銅的腐蝕抑制劑選自苯并三氮唑和/或3-氨基-1，2，4-三氮唑。
[0014]在本發(fā)明中，所述銅的腐蝕抑制的含量為0.01-0.lwt%。
[0015]在本發(fā)明中，所述拋光液的PH值為5.7-12.1 ;優(yōu)選地，所述拋光液的PH值為9-12，更優(yōu)選地，所述拋光液的PH值為10-11。
[0016]本發(fā)明所用試劑、原料以及產(chǎn)品均市售可得。
[0017]本發(fā)明突出的技術(shù)效果在于:
[0018]1、與使用二氧化硅作為研磨顆粒的拋光液，通過(guò)采用二氧化鈰作為研磨顆粒，使拋光液在較低研磨顆粒含量的情況下具有較高的Si02、Ta去除速率，且有較高的Si02/Si3N4去除速率選擇比。
[0019]2、通過(guò)采用具有較高穩(wěn)定性的Si3N4抑制劑，使拋光液保持較高的Si02/Si3N4去除速率選擇比，并且在老化實(shí)驗(yàn)中保持性能。
[0020]3、拋光液具有較低的固含量；有較高的Si02去除速率，且有較高的Si02/Si3N4去除速率選擇比；有較高的鉭(Ta)去除速率，且Ta/Cu去除速率選擇比大于I ;拋光液為單包裝(one-pack)，使用前不需添加其它組分或進(jìn)行預(yù)混合，使用方便且性能穩(wěn)定。 【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)。
[0022]制備實(shí)施例
[0023]表1給出了本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光液配方。以下所述百分含量均為質(zhì)量百分比含量。配方中所用化學(xué)試劑均為市面采購(gòu)。
[0024]表1本發(fā)明的拋光液以及對(duì)比拋光液的配方
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其包含:研磨顆粒、水、氧化劑以及Si3N4抑制劑。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述Si3N4抑制劑為水溶性環(huán)狀低聚糖。
3.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于，所述水溶性環(huán)狀低聚糖為β-環(huán)糊精。
4.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述研磨顆粒選自二氧化硅和/或二氧化鋪。
5.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述氧化劑選自羥胺、KBrO3和KIO3中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述研磨顆粒的含量為0.l-2%wt%,所述氧化劑的含量為0.1-0.5wt%，所述Si3N4抑制劑的含量為0.04-0.3wt%，所述水為余量。
7.如權(quán)利要求6所述的拋光液,其特征在于:所述研磨顆粒的含量為0.3-1.0wt%。
8.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述研磨顆粒的顆粒粒徑為60-250nm。
9.如權(quán)利要求8所述的拋光液，其特征在于:所述研磨顆粒的顆粒粒徑為100-220nm。
10.如權(quán)利要求9所述的拋光液，其特征在于:所述研磨顆粒的顆粒粒徑為110_213nm。
11.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液還包含銅的腐蝕抑制劑。
12.如權(quán)利要求11所`述的拋光液，其特征在于:所述銅的腐蝕抑制劑選自苯并三氮唑和/或3-氨基-1，2，4-三氮唑。
13.如權(quán)利要求11所述的拋光液，其特征在于:所述銅的腐蝕抑制的含量為0.01-0.lwt%0
14.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液的PH值為5.7-12.1。
15.如權(quán)利要求14所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液的PH值為9-12。
16.如權(quán)利要求15所述的拋光液，其特征在于:所述拋光液的PH值為10-11。
【文檔編號(hào)】C09G1/02GK103666276SQ201210362843
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】龐可亮, 王雨春 申請(qǐng)人:安集微電子（上海）有限公司