拋光漿料的製作方法
2023-08-01 17:44:36 2
專利名稱：拋光漿料的製作方法
技術領域：
本發明屬於拋光劑領域，尤其涉及一種含功能化氧化鋁顆粒的拋光漿料。
背景技術：
在集成電路製造中，互連技術的標準在提高，一層上面又沉積一層，使得在襯底表面形成了不規則的形貌。現有技術中使用的一種平坦化方法就是化學機械拋光(CMP)，CMP工藝就是使用一種含研磨顆粒的混合物和拋光墊去拋光一集成電路表面。在典型的化學機械拋光方法中，將基材直接與旋轉拋光墊接觸，用一載重物在基材背面施加壓力。在拋光期間，墊片和操作臺旋轉，同時在基材背面保持向下的力，將磨料和化學活性溶液(通常稱為漿料)塗於墊片上，該漿料與正在拋光的薄膜發生化學反應開始進行拋光過程。
CMP拋光漿料通常含研磨顆粒，如Beyer等人的US4,789,648公開了氧化鋁研磨顆粒、硫酸、硝酸、乙酸及去離子水等配料的漿料。US 5,391,258公開了用於拋光金屬與二氧化矽複合物的漿料，該漿料包括含水介質、研磨顆粒和控制二氧化矽除去速率的陰離子。用於CMP的其他拋光漿料描述於Neville等人的US 5,527,423、Yu等人的US 5,354,490、Medellin等人的US5,157,876、Medellin等人的US 5,137,544和Cote等人的US 4,956,313。
隨著低介電常數k的絕緣材料引入晶片中，迫切需要對傳統CMP漿料進行改進。因大多數具有低介電常數k的材料極易破碎。在CMP漿料中，人們期望降低研磨顆粒的濃度和減小向下的壓力來消除缺陷或將其降低到最低程度，而同時保持一個高的除去速率。
發明內容
本發明的目的是提供一種拋光漿料，其包括載體，還包括功能化氧化鋁顆粒。該載體較佳地為水。
其中，該功能化氧化鋁顆粒的平均粒徑優選0.03-0.2微米，更優選0.03-0.1微米。
該功能化氧化鋁顆粒為德國Sasol(撒索)公司提供的DISPAL和DISPERAL等系列產品，其上有醋酸基、甲苯磺酸基、十二烷基苯磺酸基或矽烷基等官能團。
該功能化氧化鋁顆粒不僅可以起到研磨顆粒的作用，而且還與金屬襯底發生化學作用，形成穩定的金屬離子絡合物。因此，功能化氧化鋁顆粒將給金屬襯底提供機械力和化學力，因而可降低拋光漿料中顆粒的含量，從而使得拋光過程中的向下力得到降低，襯底表面質量得到提高，總金屬損失也降至最低程度，擴大了工藝參數變化範圍，缺陷率得到最小化。
該拋光漿料還可以包括氧化劑、絡合劑、表面鈍化劑和/或表面活性劑。
該功能化氧化鋁顆粒的含量為1-30％、該氧化劑的含量為0.1-15％、該絡合劑的含量為0.01-10％、該表面鈍化劑的含量為0.001-5％、該表面活性劑的含量為0.001-10％和載體為餘量，以上百分比均指佔整個組合物的質量百分比。
該氧化劑為過氧化氫、硝酸鐵、有機過氧化物和/或無機過氧化物；該表面活性劑為陽離子、陰離子、兩性、中性和/或高分子表面活性劑；該絡合劑為含氧、氮、硫或磷的化合物。
該表面活性劑優選脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、烷基醇醯胺和/或FA/O表面活性劑；該絡合劑優選含羥基、羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、羥胺基、胺鹽和/或胺基的化合物。
該拋光漿料還可以包括分散劑、催化劑和pH調節劑中的一種或幾種。
本發明的積極進步效果在於本發明的拋光漿料穩定性好，功能化氧化鋁顆粒易分散；該拋光漿料可降低襯底表面缺陷率，提高表面質量，減少總金屬損失率，擴大了加工工藝參數變化範圍。
具體實施例方式
下面給出本發明的較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
實施例110wt％平均粒徑為0.1微米的對甲苯磺酸氧化鋁顆粒、5.0wt％雙氧水、0.1wt％苯並三唑、0.5wt％檸檬酸、0.01wt％月桂醇聚氧乙烯醚、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例25wt％平均粒徑為0.13微米的十二烷基苯磺酸氧化鋁顆粒、2.5wt％雙氧水、0.05wt％苯並三唑、0.01wt％草酸、0.01wt％十二烷基磺酸鈉、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例310wt％平均粒徑為0.075微米的矽烷基氧化鋁顆粒、1wt％過氧化氫、0.001wt％BTA、0.1wt％酒石酸、0.01％聚氧乙烯醚、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例41wt％平均粒徑為0.1微米的對甲苯磺酸氧化鋁顆粒、1.0wt％硫代硫酸銨、0.1wt％BTA、1wt％琥珀酸、10％聚乙烯醇、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例51wt％平均粒徑為0.1微米的帶有矽烷功能化氧化鋁顆粒、5wt％雙氧水、0.1wt％BTA、2wt％EDTA、0.1％丙烯酸和丙烯酸酯共聚物、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例65wt％平均粒徑為0.1微米的十二烷基苯磺酸氧化鋁顆粒、5wt％雙氧水、0.1wt％BTA、1.0wt％丁二胺、0.001wt％硬脂醯胺、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例730wt％平均粒徑為0.03微米的對甲苯磺酸基氧化鋁顆粒、0.5wt％雙氧水、5wt％5-羧基苯並三唑、0.5wt％草酸、0.01％十二烷基硫酸二乙醇胺鹽、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
實施例82wt％平均粒徑為0.2微米的十二烷基苯磺酸氧化鋁顆粒、15wt％雙氧水、0.01wt％BTA、10wt％EDTA、5％聚氧化丙烯甘油醚、其它為水。下壓力1psi、拋光碟的轉速50rpm、拋光頭轉速75rpm、拋光液流速150mL/min。
權利要求
1.一種拋光漿料，其包括載體，其特徵在於還包括功能化氧化鋁顆粒。
2.根據權利要求1所述的拋光漿料，其特徵在於該功能化氧化鋁顆粒的平均粒徑為0.03-0.2微米。
3.根據權利要求2所述的拋光漿料，其特徵在於該功能化氧化鋁顆粒的平均粒徑為0.03-0.1微米。
4.根據權利要求1至3任一項所述的拋光漿料，其特徵在於該拋光漿料還包括氧化劑、絡合劑、表面鈍化劑和/或表面活性劑。
5.根據權利要求4所述的拋光漿料，其特徵在於該功能化氧化鋁顆粒的含量為1-30％、該氧化劑的含量為0.1-15％、該絡合劑的含量為0.01-10％、該表面鈍化劑的含量為0.001-5％、該表面活性劑的含量為0.001-10％和載體為餘量，以上百分比均指佔整個組合物的質量百分比。
6.根據權利要求4所述的拋光漿料，其特徵在於該氧化劑為過氧化氫、硝酸鐵、有機過氧化物和/或無機過氧化物；該表面活性劑為陽離子、陰離子、兩性、中性和/或高分子表面活性劑；該絡合劑為含氧、氮、硫或磷的化合物。
7.根據權利要求6所述的拋光漿料，其特徵在於該表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、烷基醇醯胺和/或FA/O表面活性劑；該絡合劑為含羥基、羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、羥胺基、胺鹽和/或胺基的化合物。
8.根據權利要求4所述的拋光漿料，其特徵在於該拋光漿料還包括分散劑、催化劑和pH調節劑中的一種或幾種。
全文摘要
本發明公開了一種拋光漿料，其包括載體和功能化氧化鋁顆粒。本發明的含功能化氧化鋁顆粒的拋光漿料穩定性好，功能化氧化鋁顆粒易分散；該拋光漿料可降低襯底表面缺陷率，提高表面質量，減少總金屬損失率，擴大了工藝參數變化範圍。
文檔編號C09K3/14GK1865387SQ20051002586
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月17日 優先權日2005年5月17日
發明者肖正龍, 楊春曉 申請人:安集微電子(上海)有限公司