专利名称：钨抛光液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钨抛光液，尤其是采用二氧化硅磨粒和过氧化氢为主体的抛光
液，和抛光垫组合后在工艺参数优化下取得适当的抛光速率，无严重划伤，低表面粗糙度。 本发明适用于超大规模集成电路钨插塞化学机械抛光后平坦化。
背景技术：
鸨化学机械抛光液(W CMP)在小于0. 35um制程中鸨插塞形成的工序中迅速得到 认可。已报道和钨回蚀方法相比，产量提高15X，W CMP在小于O. 35um制程集成有优势，能 最小化插塞回縮和局部台阶高度。目前全世界半导体元件生产商中所用的化学机械抛光液 中，钨抛光液约占30%。 国外商业上使用的抛光液和相应氧化剂组合主要有1.氧化铝磨粒和碘酸钾， 2.氧化铝磨粒和硝酸铁，3.气相二氧化硅磨粒和过氧化氢。每个抛光液用不同抛光垫来得 到最佳性能。但当采用氧化铝为磨粒时，碘酸钾和硝酸铁因含有金属离子会引起离子污染 和抛光垫污染，并对后续清洗造成困难。并随着集成电路中器件的几何尺寸不断縮小，对抛 光质量要求愈来愈严格。而采用氧化铝后虽可以获得较高的抛光速率和选择性，但是氧化 铝磨料密度大、易沉淀、悬浮问题较难解决，易刮伤表面。现国外已逐步采用二氧化硅磨粒 为主体的抛光液。 但采用二氧化硅磨粒为主体的抛光液也需考虑以下情况此类抛光液具有最低金 属污染，好选择性，易用性，高产率。但由于二氧化硅磨料硬度低，抛钨金属不易获得高的去 除速率，而且二氧化硅在酸性溶液中易凝胶，用过氧化氢作为氧化剂，存在高电腐蚀和混合 后过氧化氢分解的问题。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。能和抛光垫组合后在工艺参数 优化下取得适当的抛光速率，无严重划伤，低表面粗糙度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钨抛光液，尤其是采用二氧化硅磨粒和过氧化氢为主 体的抛光液，和抛光垫组合后在工艺参数优化下取得适当的抛光速率，无严重划伤，低表面 粗糙度.本发明适用于超大规模集成电路钨插塞化学机械抛光后平坦化。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
—种钨化学机械抛光液，其组成部分为 二氧化硅磨料1-40 % ， PH调节剂0. 2-10 % ，螯合剂0. 1-10 % ，表面活性剂 0. 01-5% ，特殊添加剂0. 1-8% ，余量为去离子水，混合，搅拌而形成。
采用本发明的技术方案，具有以下优点 i)本发明所述的ra调节剂为碱性有机胺(如三乙胺和二异丁基胺中至少一种) 或有机酸(乙二胺四乙酸和柠檬酸中至少一种)。用来调节抛光液的ra值为2-4，使二氧化硅处于良好的悬浮状态，提供稳定的抛光速率。采用的胺或酸不含金属类成分避免对硅 片的玷污而影响以后的器件的性能。 所述的螯合剂为乙二胺四乙酸和柠檬酸及其盐中的至少一种。可以和前制程带入 的大量金属离子结合而除去，从而改善抛光片的质量。 所述的表面活性剂为醇醚类非离子类表面活性剂，如OP-IO， TX-10等，可以优先 吸附，形成长期易清洗的物理吸附表面，以改善表面状态，同时提高质量传递速率，以降低 晶圆的表面粗糙度。 2)通过对二氧化硅磨粒制备时进行改性，二氧化硅颗粒的外面包裹上一层氧化 铝，这样因氧化铝可以获得较高的抛光速率和选择性，并在酸性溶液中不易凝胶。而且氧化 铝只是占一小部分，内层大量的二氧化硅能起到缓冲作用，防止刮伤，并解决悬浮问题。
3)采用在抛光前添加过氧化氢防止过氧化氢因过早混合而引起的分解。
4)采用了添加特殊添加剂聚羧酸和聚酰胺中至少一种，提高阻挡层抛光速率对于 防止氧化物腐蚀和阻塞回縮，也具有下层氧化物选择性，取得插塞表面局部平坦度和防止 附近区域氧化物过量损失。同时为了进一步减少回縮，最后通过氧化物精抛来提高平坦度。
5)在使用该抛光液时，先把所配制的抛光液和去离子水的配比为1 : IO稀释，再 加入适量过氧化氢(一般为O. 5-2% )。抛光机为应用材料公司的第二代MirraCMP system, 抛光垫为Rodel IC1400，工艺参数105rpm盘速，3. 5psi下压力，流量200-250ml/min，温度 35°C 4(TC，通过对图示的产品(在4X4mm阵列上测试图案密度的影响.该阵列含有lum 间距密阵列和3um间距疏阵列，中间有0. 5um插塞)进行抛光，同时测试氧化物精抛的效 果。 可得到此结果鸨的抛光速率为400nm/min，氮化钛370nm/min，钛230nm/min，氧 化物48nm/min。 此结果满足了阻挡层抛光速率的提高对于防止氧化物腐蚀和阻塞回縮，也必须有 下层氧化物选择性，取得插塞表面局部平坦度和防止附近区域氧化物过量损失.并再通过 氧化物精抛进一步提高平坦度，从而达到客户的要求。
具体实施方式
实施例1 在制备硅溶胶时，在二氧化硅内层形成后，加入铝的化合物，通过适当的工艺在硅 胶外层覆盖一层氧化铝.所得的溶液浓度为45%。然后配制二氧化硅磨料抛光液l.向二 氧化硅水溶胶溶液92g中缓慢加入表面活性剂0P-10 3g混合搅拌；2.缓慢加入混合物(乙 二胺四乙酸2g和三乙胺2g混合而成)；3.加入聚羧酸1.5g混合搅拌；4.用ra调节剂调 节ra到2-4，过滤净化后包装。
实施例2 硅胶外层覆盖一层氧化铝.所得的溶液浓度为45% 。然后配制二氧化硅磨料抛光 液1.向二氧化硅水溶胶溶液900g中缓慢加入表面活性剂TX-1032g混合搅拌；2.缓慢加 入混合物(二异丁基胺20g和柠檬酸20g混合而成)；3.加入聚酰胺15g混合搅拌；4.用 ra调节剂调节ra到2-4，过滤净化后包装。 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范 围应该以权利要求书所界定的为准。
权利要求
一种钨抛光液，其特征在于抛光液的组分及重量百份比如下二氧化硅磨料1-40；PH调节剂0.2-10；螯合剂0.1-10；表面活性剂0.01-5；特殊添加剂0.1-8；余量为去离子水。
2. 根据权利要求1所述的一种钨抛光液，其特征在于，PH调节剂为碱性有机胺或有机酸，碱性有机胺如三乙胺和二异丁基胺中至少一种，有机酸如乙二胺四乙酸和柠檬酸。
3. 根据权利要求1所述的一种钨抛光液，其特征在于，螯合剂为乙二胺四乙酸和柠檬酸及其盐中的至少一种。
4. 根据权利要求2所述的一种钨抛光液，其特征在于，所述抛光液的ra值范围为2-4。
5. 根据权利要求1所述的一种钨抛光液，其特征在于，表面活性剂为醇醚类非离子类 表面活性剂，如0P-10、TX-10中至少一种。
6. 根据权利要求2所述的一种钨抛光液，其特征在于，二氧化硅颗粒的外面包裹上一 层氧化铝。
7. 根据权利要求3所述的一种钨抛光液，其特征在于，采用在抛光前添加过氧化氢防 止过氧化氢因过早混合而引起的分解。
8. 根据权利要求4所述的一种钨抛光液，其特征在于，特殊添加剂为聚羧酸和聚酰胺 中至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种钨抛光液，其技术方案为二氧化硅磨料1-40％，PH调节剂0.2-10％，螯合剂0.1-10％，表面活性剂0.01-5％，特殊添加剂0.1-8％，余量为去离子水，混合，搅拌而形成。和抛光垫组合后在工艺参数优化下取得适当的抛光速率，无严重划伤，低表面粗糙度。本发明适用于超大规模集成电路钨插塞化学机械抛光后平坦化。
文档编号C23F3/04GK101781766SQ20091000103
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者邢振林, 闵学勇 申请人:昆山市百益电子科技材料有限公司