WO2014048058A1 - 一种化学机械抛光液 - Google Patents
一种化学机械抛光液 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014048058A1 WO2014048058A1 PCT/CN2013/000979 CN2013000979W WO2014048058A1 WO 2014048058 A1 WO2014048058 A1 WO 2014048058A1 CN 2013000979 W CN2013000979 W CN 2013000979W WO 2014048058 A1 WO2014048058 A1 WO 2014048058A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- polishing liquid
- liquid according
- abrasive particles
- inhibitor
- chemical mechanical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
Definitions
- a chemical mechanical polishing liquid The present invention relates to a chemical mechanical polishing liquid.
- CMP Chemical Mechanical Polishing
- TSV Through-silicon via
- the size of the through-silicon vias is orders of magnitude different from the size of the transistors in the chip—for example, the size of transistors in mainstream integrated circuits has been reduced to less than 100 nanometers, and the size of through-silicon vias is typically between a few microns and tens of microns. Therefore, the through-silicon chemical mechanical polishing process has different requirements than the traditional chemical mechanical polishing process. For example, since various dielectric layers in a through silicon via structure have a large thickness, a high removal rate is required for chemical mechanical polishing.
- polishing liquid used must be easy to use and stable in performance. If the polishing solution contains unstable components or chemical reactions occur between the components contained, the performance stability will be seriously affected. In this case, it is usually necessary to use a separate packaging method to separate the unstable components separately, or to separately package the components that react with each other, and then mix and form the polishing liquid before use and use it as soon as possible. For example, if it is necessary to use hydrogen peroxide which is easily decomposed as an oxidizing agent in the polishing liquid, it is usually only possible to prepare a polishing liquid precursor containing no hydrogen peroxide, and hydrogen peroxide is added before use, and it must be used as soon as possible after the addition.
- WO 2006/001558 A1 which uses a saccharide compound as a Si3N4 polishing inhibitor
- the polishing liquid is A+B type packaging, and A and B must be mixed before use, which is inconvenient to use. Summary of invention
- the present invention provides a polishing liquid which has a higher SiO 2 , Ta removal rate and a higher SiO 2 /Si 3 N 4 removal rate selection ratio in order to solve the problem that the polishing liquid has a lower abrasive particle content.
- the chemical mechanical polishing liquid of the present invention comprises: abrasive particles, water, an oxidizing agent, and a Si 3 N 4 inhibitor.
- the Si 3 N 4 inhibitor is a water-soluble cyclic oligosaccharide.
- the water-soluble cyclic oligosaccharide is ⁇ -cyclodextrin.
- the abrasive particles are selected from the group consisting of silica and/or cerium oxide.
- the oxidizing agent is selected from one or more of hydroxylamine, KBr0 3 and ⁇ 0 3 .
- the content of the abrasive particles is 0.1 to 2% by weight, and the content of the oxidizing agent is
- the content of the Si 3 N 4 inhibitor is from 0.04 to 0.3% by weight, and the water is the balance.
- the content of the abrasive particles is preferably from 0.3 to 1.0% by weight.
- the abrasive particles have a particle diameter of 60 to 250 nm ; preferably, the abrasive particles have a particle diameter of 100 to 220 nm ; more preferably, the abrasive particles have a particle diameter of
- the polishing liquid further contains a corrosion inhibitor of copper.
- the copper corrosion inhibitor is selected from the group consisting of benzotriazole and/or 3-amino-1,2,4-triazole.
- the content of the corrosion inhibition of the copper is 0. 01-0. lwt%.
- the pH of the polishing liquid is 5. 7-12. 1; preferably, the polishing liquid
- the pH is 9-12, and more preferably, the polishing liquid has a pH of 10-11.
- the reagents, materials and products used in the present invention are commercially available.
- the polishing liquid has a higher SiO 2 , Ta removal at a lower abrasive particle content. Rate, and a higher SiO02/Si3N4 removal rate selection ratio.
- the polishing solution maintains a high removal ratio of SiO2/Si3N4 removal rate and maintains performance in the aging experiment.
- the polishing liquid has a lower solid content; has a higher SiO 2 removal rate, and has a higher SiO 2 /Si 3 N 4 removal rate selection ratio; has a higher tantalum (Ta) removal rate, and Ta / Cu removal rate selection The ratio is greater than 1; the polishing liquid is one-pack, no additional components need to be added or pre-mixed before use, convenient to use and stable in performance. Summary of the invention
- Table 1 shows the chemical mechanical polishing liquid formulations of the present invention. The percentages described below are all percentage by mass. The chemical reagents used in the formulation are all commercially available. Table 1 Formulation of the polishing liquid of the present invention and the comparative polishing liquid
- the use of ⁇ -cyclodextrin as the Si 3 N 4 inhibitor enables the polishing liquid to have more stable performance.
- Table 4 lists the polishing effects of some specific embodiments. It can be seen that ⁇ -cyclodextrin as a Si 3 N 4 inhibitor maintains its performance over a wide range of pH applications and is compatible with different oxidants such as hydroxylamine, potassium bromate, and potassium iodate.
- wt% of the present invention refers to the mass percentage.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
一种化学机械抛光液 本发明涉及一种化学机械抛光液。
作为集成电路制造工艺中的一环， 芯片封装技术也随着摩尔定律
(Moore's law) 的发展而不断改进。 其中， 三维封装 （3D-packaging) 技术 自上世纪末以来发展迅速， 并且已被应用于如数据储存器、 感光数码芯片等 的产业化生产工艺之中。 三维封装具有尺寸小、 硅片使用效率高、 信号延迟 短等特点， 并且使得一些在传统二维封装中无法实现的特殊电路设计成为可 能。
化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing, CMP)是三维封装中的一 道必不可少的环节。 通过刻蚀、 沉积及化学机械抛光等工序在芯片的背面制 造出的硅通孔 （Through-silicon Via, TSV ) 是在芯片之间实现三维堆叠 (3D-stacking) 的关键。 硅通孔的尺寸与芯片中的晶体管尺寸有着数量级的 差别——例如目前主流集成电路中的晶体管尺寸己经微缩至 100纳米以下， 而硅通孔的尺寸一般在几微米到数十微米——因此硅通孔化学机械抛光工 艺有着不同于传统化学机械抛光工艺的要求。 例如， 由于硅通孔结构中的各 种介质层都有较大的厚度， 因而要求化学机械抛光时要有较高的去除速率。
另一方面， 工业化生产要求所使用的抛光液必须使用方便，且性能稳定。 如果抛光液中含有不稳定的成份， 或者所含组分之间会发生化学反应， 则会 对其性能稳定性造成严重影响。 这种情况下， 通常不得不采用分拆包装的方 法， 将不稳定的成份独立分装， 或将相互发生化学反应的成份分别包装， 在 使用前再混合生成抛光液并尽快使用。例如抛光液中如需使用容易分解的过 氧化氢作氧化剂的， 通常只能配制出不含过氧化氢的抛光液前体， 在使用前 才加入过氧化氢， 且加入后须尽快使用。
另如 WO 2006/001558 A1， 其使用糖类化合物作为 Si3N4抛光抑制剂，
但其抛光液为 A+B型包装， 使用前须将 A、 B混合， 使用不方便。 发明概要
本发明提供了一种抛光液， 为了解决抛光液在较低研磨颗粒含量的情况 下具有较高的 Si02、 Ta去除速率，且有较高的 Si02/Si3N4去除速率选择比。
本发明的化学机械抛光液包含： 研磨颗粒、 水、 氧化剂以及 Si3N4抑制 剂。
在本发明中， 所述 Si3N4抑制剂为水溶性环状低聚糖。 优选地， 所述水 溶性环状低聚糖为 β-环糊精。
在本发明中， 所述研磨颗粒选自二氧化硅和 /或二氧化铈。
在本发明中， 所述氧化剂选自羟胺、 KBr03和 ΚΙ03中的一种或多种。 在本发明中， 所述研磨颗粒的含量为 0.1-2%wt%， 所述氧化剂的含量为
0.1-0.5wt%,所述 Si3N4抑制剂的含量为 0. 04-0. 3wt%,所述水为余量。其中， 所述研磨颗粒的含量优选为为 0.3-1.0 wt%。
在本发明中， 所述研磨颗粒的颗粒粒径为 60-250nm; 优选地， 所述研磨 颗粒的颗粒粒径为 100-220nm; 更优选地， 所述研磨颗粒的颗粒粒径为
110- 213nm。
在本发明中， 所述抛光液还包含铜的腐蚀抑制剂。 其中， 所述铜的腐蚀 抑制剂选自苯并三氮唑和 /或 3-氨基 -1， 2， 4-三氮唑。
在本发明中， 所述铜的腐蚀抑制的含量为 0. 01-0. lwt%。
在本发明中， 所述抛光液的 PH值为 5. 7-12. 1 ; 优选地， 所述抛光液的
PH值为 9-12， 更优选地， 所述抛光液的 PH值为 10-11。 本发明所用试剂、 原料以及产品均市售可得。
本发明突出的技术效果在于：
1、 与使用二氧化硅作为研磨颗粒的抛光液， 通过采用二氧化铈作为研 磨颗粒， 使抛光液在较低研磨颗粒含量的情况下具有较高的 Si02、 Ta去除
速率， 且有较高的 Si02/Si3N4去除速率选择比。
2、 通过采用具有较高稳定性的 Si3N4抑制剂， 使抛光液保持较高的 Si02/Si3N4去除速率选择比， 并且在老化实验中保持性能。
3、 抛光液具有较低的固含量； 有较高的 Si02 去除速率， 且有较高的 Si02/Si3N4去除速率选择比； 有较高的钜 （Ta) 去除速率， 且 Ta /Cu去除 速率选择比大于 1 ; 抛光液为单包装（one-pack), 使用前不需添加其它组分 或进行预混合， 使用方便且性能稳定。 发明内容
下面通过具体实施方式来进一步阐述本发明的优势。 制备实施例
表 1给出了本发明的化学机械抛光液配方。以下所述百分含量均为质量 百分比含量。 配方中所用化学试剂均为市面采购。 表 1 本发明的抛光液以及对比抛光液的配方
对比 7 0.5 KI03 0.1 麦芽糖 0.1 0.01 K3PO4 10.8 唑
O O O O CD o o oO C 0) β-环糊 苯并三氮
8 σ Oi CO W CO CD CDDDl C CD C 〇 c 0.5 KIO3 0.1 0.1 0.01 K3PO4 10.9
O〇 O 33 D D C 精 唑
3
β-环糊 苯并三氮
9 0.3 羟胺 0.5 0.13 0.05 K0H 11.8 精 唑
3 -氨基
β-环糊
10 1.0 KI03 0.4 0.04 - 1 , 2, 4- 0.1 K0H 12.1 精
三氮唑
β-环糊 苯并三氮
11 0.6 KBro3 0.2 0.1 0.04 K3PO4 11.6 精 唑
(3-环糊 苯并三氮
12 0.5 KI03 0.08 0.1 0.01 K3PO4 11.1 精 唑
β-环糊 苯并三氮
13 0.5 KI03 0.2 0.1 0.01 K3PO4 11.0 精 唑
Ce02 β-环糊
14 0.5 ΚΒΙΌ3 0.1 0.2 0.01 KH2PO4 5.7 213 nm 精
CeOz β-环糊
15 0.6 KBro3 0.1 0.3 0.01 K2HPO4 6.1 175 nm 精 VI H "
丄 H fI -
效果实施例 1 表 2本发明的抛光液以及对比抛光液的抛光数据
效果实施例 3 表 4本发明的抛光液以及对比抛光液的抛光选择比
去除速率 (A/min)
Si02/Si3N4 储存 60天后 抛光液序号 选择比
Si02 Si3N4 Ta Cu pH值变化值
8 2659 56 1228 370 47 0
9 1939 58 1138 252 33 -0.6
10 5925 118 1209 460 50 -0.4
11 4184 69 1238 324 61 -0.3
12 2923 70 1134 543 42 0
13 3113 82 1262 492 38 0
14 2161 93 562 704 23 +0.2
15 1495 76 532 617 20 0 表 4列举了一些具体实施例的抛光效果。 由此可以看出， β -环糊精作 为 Si3N4抑制剂在较宽的 pH应用范围内能保持其效能， 并且能与不同的氧 化剂 （如羟胺、 溴酸钾、 碘酸钾） 相兼容。
应当理解的是， 本发明所述 wt%均指的是质量百分含量。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发 明并不限制于以上描述的具体实施例。 对于本领域技术人员而言， 任何对本 发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。 因此， 在不脱离本发 明的精神和范围下所作的均等变换和修改， 都应涵盖在本发明的范围内。
Claims
1. 一种化学机械抛光液，其包含：研磨颗粒、水、氧化剂以及 Si3N4抑制剂。
2. 如权利要求 1所述的抛光液，其特征在于，所述 Si3N4抑制剂为水溶性环 状低聚糖。
3. 如权利要求 2所述的抛光液， 其特征在于， 所述水溶性环状低聚糖为 β- 环糊精。
4. 如权利要求 1 所述的抛光液， 其特征在于： 所述研磨颗粒选自二氧化硅 和 /或二氧化铈。
5. 如权利要求 1所述的抛光液， 其特征在于： 所述氧化剂选自羟胺、 KBr03 和 κιο3中的一种或多种。
6. 如权利要求 1 所述的抛光液， 其特征在于： 所述研磨颗粒的含量为 0.1-2%wt%, 所述氧化剂的含量为 0.1-0.5wt%， 所述 Si3N4抑制剂的含量 为 0. 04-0. 3wt%， 所述水为余量。
7. 如权利要求 6所述的抛光液，其特征在于：所述研磨颗粒的含量为 0.3-1.0 wt%。
8. 如权利要求 1 所述的抛光液， 其特征在于:所述研磨颗粒的颗粒粒径为 60- 250nm。
9. 如权利要求 8 所述的抛光液， 其特征在于:所述研磨颗粒的颗粒粒径为 100-220nm。
10.如权利要求 9 所述的抛光液， 其特征在于:所述研磨颗粒的颗粒粒径为 110-213nm。
11.如权利要求 1所述的抛光液， 其特征在于： 所述抛光液还包含铜的腐蚀 抑制剂。
12.如权利要求 11所述的抛光液， 其特征在于： 所述铜的腐蚀抑制剂选自苯 并三氮唑和 /或 3-氨基- 1, 2, 4-三氮唑。
13.如权利要求 11所述的抛光液， 其特征在于： 所述铜的腐蚀抑制的含量为
0. 01-0. lwt%。
如权利要求 1 所述的抛光液， 其特征在于： 所述抛光液的 PH值为 5. 7-12. 1。
如权利要求 14所述的抛光液，其特征在于：所述抛光液的 PH值为 9-12。 如权利要求 15所述的抛光液，其特征在于：所述抛光液的 PH值为 10-11。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210362843.7 | 2012-09-25 | ||
| CN201210362843.7A CN103666276A (zh) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | 一种化学机械抛光液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014048058A1 true WO2014048058A1 (zh) | 2014-04-03 |
Family
ID=50305074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2013/000979 Ceased WO2014048058A1 (zh) | 2012-09-25 | 2013-08-22 | 一种化学机械抛光液 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103666276A (zh) |
| TW (1) | TW201412963A (zh) |
| WO (1) | WO2014048058A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105802506B (zh) * | 2014-12-29 | 2020-06-09 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
| CN109251678A (zh) * | 2017-07-13 | 2019-01-22 | 安集微电子科技（上海）股份有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
| US11608451B2 (en) * | 2019-01-30 | 2023-03-21 | Versum Materials Us, Llc | Shallow trench isolation (STI) chemical mechanical planarization (CMP) polishing with tunable silicon oxide and silicon nitride removal rates |
| CN113004798B (zh) | 2019-12-19 | 2024-04-12 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
| CN114621683A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液及其使用方法 |
| CN114621684A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种化学机械抛光液及其使用方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050260942A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Jsr Corporation | Chemical mechanical polishing pad |
| CN101490814A (zh) * | 2006-10-06 | 2009-07-22 | Jsr株式会社 | 化学机械研磨用水系分散体及半导体装置的化学机械研磨方法 |
| CN101597477A (zh) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | Jsr株式会社 | 化学机械研磨用水系分散体、电路基板及其制造方法 |
-
2012
- 2012-09-25 CN CN201210362843.7A patent/CN103666276A/zh active Pending
-
2013
- 2013-08-22 WO PCT/CN2013/000979 patent/WO2014048058A1/zh not_active Ceased
- 2013-08-23 TW TW102130159A patent/TW201412963A/zh unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050260942A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-11-24 | Jsr Corporation | Chemical mechanical polishing pad |
| CN101490814A (zh) * | 2006-10-06 | 2009-07-22 | Jsr株式会社 | 化学机械研磨用水系分散体及半导体装置的化学机械研磨方法 |
| CN101597477A (zh) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | Jsr株式会社 | 化学机械研磨用水系分散体、电路基板及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201412963A (zh) | 2014-04-01 |
| CN103666276A (zh) | 2014-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2014048058A1 (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| TW526249B (en) | Polishing composition | |
| TW524836B (en) | Composition and method for planarizing surfaces | |
| JP3993369B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN100401459C (zh) | 一种化学-机械抛光浆料和方法 | |
| TWI721074B (zh) | 一種化學機械拋光液及其應用 | |
| US20070232068A1 (en) | Slurry for touch-up CMP and method of manufacturing semiconductor device | |
| TWI757349B (zh) | 研磨用氧化矽系粒子及研磨材 | |
| WO2019131874A1 (ja) | 鎖状粒子分散液の製造方法および鎖状粒子の分散液 | |
| US9028708B2 (en) | Process for removing a bulk material layer from a substrate and a chemical mechanical polishing agent suitable for this process | |
| CN103897602B (zh) | 一种化学机械抛光液及抛光方法 | |
| TWI510605B (zh) | Chemical mechanical polishing solution | |
| WO2013026254A1 (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| WO2016107406A1 (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
| CN103897600A (zh) | 一种化学机械抛光液及其应用 | |
| WO2007000852A1 (ja) | 研磨剤および半導体集積回路装置の製造方法 | |
| TW201250809A (en) | Method for forming through-base wafer vias | |
| CN1326212C (zh) | 金属基板化学－机械抛光方法 | |
| CN103831706B (zh) | 一种化学机械抛光工艺 | |
| CN103897601B (zh) | 一种化学机械抛光液及抛光方法 | |
| CN105802508B (zh) | 一种氮唑类化合物在提高化学机械抛光液稳定性中的应用 | |
| WO2006125371A1 (fr) | Suspension de polissage | |
| TWI490290B (zh) | Chemical mechanical polishing solution | |
| CN104745094A (zh) | 一种化学机械抛光液 | |
| CN109971359B (zh) | 一种化学机械抛光液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13840948 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 20/07/2015) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13840948 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |