[发明专利]一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，特别是一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液及其制备方法。

背景技术

钨是半导体集成电路中被广泛应用的一种金属材料，由于金属钨材料本身特性，及大规模集成电路对表面要求的精度很高，给材料表面平坦化加工带来了很大难度。钨化学机械抛光液(W CMP)在小于0.35um制程中钨插塞形成的工序中迅速得到认可。目前国际上主要采用酸性抛光液进行抛光加工，对设备的损害比较严重，而且抛光后清洗难度增加。若在碱性溶液中氧化剂的氧化能力较弱，达不到客户的抛光速率要求。因此有必要提出一种钨抛光液，以解决上述问题，能取得适当的抛光速率，无严重划伤，低表面粗糙度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液，由下列重量份的原料制成：三氧化二锑3-4.5、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚3.5-4.5、油酸6-8、油酸钠3-5、甜菜碱2.5-3.5、丁二酸二甲酯5.5-7.5、二氧化硅磨料11-14、松香胺2-4、四硼酸钠3-5、助剂5-7、去离子水300；

所述助剂由以下重量份的原料制成：氮化硼5-7、碳化硅4-6、硅酸钠1-2、硝酸钾2-3、苯并咪唑1-2、丙二醇丁醚2-3、水性丙烯酸聚氨酯共聚乳液4-6、乙二胺四乙酸3-5、雷米邦3-4、阿拉伯胶2.5-3.5、水50-53；制备方法是首先将氮化硼、碳化硅、阿拉伯胶、雷米邦加入一半量的水中，研磨1-2小时，然后缓慢加入其余剩余成分，缓慢加热至70℃-80℃，在300-500转/分条件下搅拌反应30-50分钟，冷却至室温即得。

本发明所述一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液，由以下具体步骤制成：

(1)将三氧化二锑、二氧化硅磨料、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚混合均匀，加入适量的去离子水，加热至30℃-35℃，研磨25-35分钟，得到混合A料；

（2）将除助剂之外的其余剩余成分加入到反应釜中，搅拌混合均匀，缓慢加热至35℃-45℃，保温1-1.5小时，得到混合B料；

（3）将保温的混合B料边搅拌边缓慢加入到混合A料中，充分搅拌后加入助剂，继续搅拌20-30分钟，冷却至室温即得。

本发明的优异效果是：本发明配方合理，通过添加辛烷基苯酚聚氧乙烯醚等表面活性剂，形成长期易清洗的物理吸附表面，以改善表面状态，以降低晶圆的表面粗糙度，添加助剂，具有良好的润滑、成膜性；本发明抛光液不腐蚀污染设备，容易清洗，金属层钨抛光速率快，可控性好，抛光后平整性好，工艺简单，成本低。

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液，由下列重量份（公斤）的原料制成：三氧化二锑3、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚3.5、油酸6、油酸钠3、甜菜碱2.5、丁二酸二甲酯5.5、二氧化硅磨料11、松香胺2、四硼酸钠3、助剂5、去离子水300；

所述助剂由以下重量份（公斤）的原料制成：氮化硼5、碳化硅4、硅酸钠1、硝酸钾2、苯并咪唑1、丙二醇丁醚2、水性丙烯酸聚氨酯共聚乳液4、乙二胺四乙酸3、雷米邦3、阿拉伯胶2.5、水50；制备方法是首先将氮化硼、碳化硅、阿拉伯胶、雷米邦加入一半量的水中，研磨1-2小时，然后缓慢加入其余剩余成分，缓慢加热至70℃-80℃，在300-500转/分条件下搅拌反应30-50分钟，冷却至室温即得。

本发明所述一种用于半导体集成电路中金属钨的抛光液，由以下具体步骤制成：

(1)将三氧化二锑、二氧化硅磨料、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚混合均匀，加入适量的去离子水，加热至30℃-35℃，研磨25-35分钟，得到混合A料；

（2）将除助剂之外的其余剩余成分加入到反应釜中，搅拌混合均匀，缓慢加热至35℃-45℃，保温1-1.5小时，得到混合B料；

（3）将保温的混合B料边搅拌边缓慢加入到混合A料中，充分搅拌后加入助剂，继续搅拌20-30分钟，冷却至室温即得。

实验检测结果：肉眼观察各钨片的表面，表面外观均匀、无异色或有轻微色差、且无雪花；采用微型光泽仪A-4430（德国BYK公司）测试各抛光钨片表面的光泽度，光泽度为47 Gu。