[发明专利]一种用于硅通孔阻挡层平坦化的化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明公开了一种化学机械抛光液，更具体地说，本发明公开了一种用于硅通孔阻挡层平坦化的化学机械抛光液。

背景技术

随着CMOS工艺开发的发展，器件的特征尺寸逐渐缩小，电路密度变的更加复杂，由此带来的设计和制造变得愈加困难，互连过程中的信号拥堵进一步加剧，小型化和超高集成越加逼近其物理极限，为了延续摩尔定律，解决铜互连的延迟问题，满足性能，频宽和功耗的要求，3D IC集成技术逐渐发展起来。

即在垂直方向将芯片叠层，穿过有源电路直接实现高效互连，由于大大缩短了互联线的长度，不仅提高了电路性能，还进一步降低了功耗。如图1A、1B、1C所示硅通孔(TSV)技术主要分为几个步骤1：快速刻蚀形成通孔。2：通孔填注的过程包括氧化层的淀积、金属粘附层/阻挡层/种子层、ECP金属铜。3：CMP去除金属铜，实现平坦化，完成金属导通。

TSV制程的集成方式非常多，但都面临一个共同的难题，即TSV制作都需要打通不同材料层，包括硅材料、IC中各种绝缘或导电的薄膜层。例如金属铜，阻挡层金属钽，二氧化硅绝缘层以及氮化硅停止层等，各种膜层的厚度也比较高，为了提高三维集成技术的经济性，就需要在CMP过程中具有较高的去除速率和合适的抛光选择比，才能实现对前程缺陷的最大矫正，并停止在氮化硅层，同时不能产生金属的腐蚀和缺陷，表面颗粒物控制在工艺要求的范围。这对硅通孔阻挡层的CMP提出了更高的要求。目前针对TSV技术的专用CMP抛光液研究非常活跃，但至今还没有商业化的产品报道，尤其是TSV阻挡层的抛光液。

发明内容

本发明揭示了一种抛光液具有较高的二氧化硅和阻挡层金属的去除速率和较低的氮化硅去除速率，进一步地，金属铜可根据氧化剂的浓度进行调整，并具有合适的敏感度，对前程的缺陷值具有较好的矫正作用(碟型凹陷Dishing)，表面污染物水平也较低。

本发明的用于硅通孔阻挡层平坦化的化学机械抛光液，其包含：磨料和氮化硅抛光速率抑制剂。

在本发明中，所述磨料为二氧化硅溶胶和/或气相法二氧化硅。

在本发明中，所述磨料粒径为20-200nm，更优选地为40-120nm。

在本发明中，所述磨料的含量为10-50wt％。

在本发明中，所述氮化硅抛光速率抑制剂为烷基磷酸酯盐。

在本发明中，所述烷基磷酸酯盐选自烷基磷酸酯钠盐(钾盐)，烷基磷酸酯二乙醇胺盐，烷基磷酸酯三乙醇胺盐。即为如下化学式通式的烷基磷酸酯盐：

R：C8-C12烷基，n＝2，3

AEP01：n＝2，即：烷基磷酸酯二乙醇胺盐

AEP02：n＝3，即：烷基磷酸酯三乙醇胺盐

AEP03：烷基磷酸酯钾盐

其中，上述烷基碳原子数选自8～12。

在本发明中，所述烷基磷酸酯盐的含量为50-2000ppm。

在本发明中，所述抛光液还包含唑类化合物。其中，所述唑类化合物选自苯并三氮唑和/或其衍生物。

在本发明中，所述苯并三氮唑的衍生物为甲基苯并三氮唑，羟基苯并三氮唑和/或羧基苯并三氮唑等。

在本发明中，所述唑类化合物的含量为0.01-0.5wt％，更优选地为0.05-0.2wt％。

在本发明中，所述抛光液还包含水溶性聚合物。

在本发明中，水溶性聚合物为聚丙烯酸和/或聚丙烯酸盐及其共聚物。

在本发明中，所述水溶性聚合物选自聚丙烯酸，聚丙烯酸钠，聚丙烯酸铵和丙烯酸马来酸共聚物中的一种或几种。

在本发明中，所述水溶性聚合物的含量为0.01-0.5wt％，更优选地为0.05-0.2wt％。

在本发明中，所述抛光液还包含氧化剂。

在本发明中，所述氧化剂为过氧化物和/或过硫化物。

在本发明中，所述过氧化氢为过氧化钠和/或过氧化钾，所述过硫化物为过硫酸钠，过硫酸铵和/或过氧化苯甲酰。

在本发明中，所述氧化剂的含量为0.1-0.5wt％。

在本发明中，所述抛光液还包含pH调节剂，其中，所述pH调节剂选自HCl，HNO₃，H₂SO₄，乙二酸，丙二酸中的一种或几种。

在本发明中，所述抛光液的pH值为2-5。更优选地为为3-4。

在本发明中，所述抛光液还包含杀菌防霉变剂。

在本发明中，所述杀菌防霉变剂为季铵盐型杀菌灭藻剂。