专利名称：极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法
技术领域：
本发明属于抛光液制备方法，特别是涉及多层布线中钨插塞的抛光液制备方 法。
背景技术：
目前，超大规模集成电路的布线层数在不断增加，每一层都要求全局平面化， 化学机械抛光是唯一能够实现全局平面化的方法。CMP的研究工作过去主要集中在美国 以SEMTECH为主的联合体，在它的推动下CMP技术最早于1994年首先在美国进入工艺 线应用。随后，日本于1995年初也开始将CMP工艺引入其0.5 μ m工艺线的氧化膜平面 化工艺，1996年开始用于钨的平面化工艺，现已发展到全球，如欧洲的联合体JESS工， 法国研究公司LETI和CNET，德国的FRALDHOFER研究所，亚洲的韩国和我国台湾地 区也在加速研究与开发，并呈现出高竞争势头。钨CMP的技术存在一系列的复杂化学 和机械的作用，有许多影响参数如压力与温度，pH值等，涉及到金属物理，固体物理， 材料学和微电子技术等多种学科，还存在着许多鱼待解决的理论问题。在化学机械抛光 中，抛光液对抛光速率和抛光效果起着重要的作用，抛光液的配比一直作为商业机密而 不被公开。目前，世界知名大公司如Cabot.Rohm and Haas所生产的钨抛光液为酸性。 如 Cabot 公司的 Semi-Sperse W2000 钨抛光液，pH 值在 2.1-2.9 之间；Rohm and Haas 的 MSW2000系列，pH值为3.9;这些抛光液以硬度较高的三氧化二铝为磨料。酸性抛光液 的抛光机理是以强机械作用，先用硬度很高的三氧化二铝研磨再酸化溶解的方法。为了 提高高低选择比在溶液中加入苯本三哇(BTA)增膜剂，在凹处形成单分子膜，当凸处去 除时凹处受膜阻以提高高低选择比。但工艺过程复杂，速率低，屑粒容易返回重新吸附 在表面。然而酸性抛光液腐蚀设备，容易引起金属离子沾污；以三氧化二铝作为磨料， 由于三氧化铝硬度大，容易造成划伤；且其粘滞性强，后续难以清洗。以二氧化硅水溶 胶为磨料，在高pH值下不稳定，而pH值大于12.5时会发生硅溶胶的溶解。随着微电子 技术的不断发展，对化学机械抛光的要求也在不断提高。由于碱性环境适合微电子生产 的环境，因此研究开发碱性抛光液以适应微电子行业的迅速发展，是该领域亟待解决的 难题之一。
发明内容
本发明是为了解决公知多层布线中钨插塞抛光液在制备过程中存在的有机物、 金属离子、大颗粒等有害污染，而公开一种简便易行、无污染的钨插塞抛光液制备方 法。本发明通过下述技术方案来实现一种极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法，其特征在于， 包括下述步骤(1)使用电阻为18ΜΩ以上的超纯水对密闭反应釜及进料管道进行清洗，使清洗后废液的电阻不低于16ΜΩ，一般需要清洗三次以上；所述密闭反应釜为聚丙烯、聚 乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂中的任一种。(2)将质量百分比浓度为50%、粒径为15-25nm、莫氏硬度7的硅溶胶通过步骤 (1)清洗后的进料管道加入到步骤(1)已清洗过的密闭的反应釜中，对密闭反应釜抽真空 使密闭反应釜内呈负压完全涡流状态，形成涡流搅拌；(3)在步骤(2)得到的硅溶胶溶液中，边进行涡流搅拌边将活性剂、FA/0螯合 剂、氧化剂依次加入到密闭反应釜中，持续保持完全涡流状态；(4)将胺碱在完全涡流的状态下抽入到步骤(3)得到的溶液中，充分涡流5-15分 钟搅拌后得到pH值为9-12的抛光液，进行灌装即可。得到的抛光液按质量百分比的组成为质量百分比浓度为50%、粒径为 15-25nm、莫氏硬度7的硅溶胶80-96.4%，活性剂0.5_5%，氧化剂0.5_4%，FA/Ο螯合 剂0.1-5%，胺碱3-10%，且抛光液总量不超过密闭反应釜容量的4/5。上述各重量百分比均以最后得到的抛光液为基准。所述胺碱为羟乙基乙二胺、三乙醇胺、四甲氢氧化铵中的任一种。所述的氧化剂是碱性介质下可溶的、不含金属离子的过氧化物，选择加入过氧 化氢或过氧焦磷酸。所述的表面活性剂为O π -7 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O) 7-H)、聚氧乙烯仲烷基 醇醚(JFC)、O π-10 ((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O) 10"H)、0-20 (C12_18H25_37-C6H4_0-CH2C H2O)70-H),中的任一种。FA/O螯合剂为天津晶岭微电子材料有限公司市售产品，为乙 二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)，可简写为NH2RNH2,其结构式如下，
权利要求
1.一种极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法，其特征在于，包 括下述步骤(1)使用电阻为18ΜΩ的超纯水对密闭反应釜及进料管道清洗至少三次，使清洗后 废液的电阻不低于16ΜΩ ；所述密闭反应釜为聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂中的 任一种；(2)将质量百分比浓度为50%、粒径为15-25nm、莫氏硬度7的SiO2溶胶通过步骤 (1)清洗过的进料管道加入到步骤(1)已清洗过的密闭的反应釜中，对密闭反应釜抽真空 使密闭反应釜内呈负压完全涡流状态，形成涡流搅拌；(3)在步骤(2)得到的硅溶胶溶液中，边进行涡流搅拌边将活性剂0.5-5%、FA/0螯 合剂0.1-5%、氧化剂0.5-4%，依次加入到密闭反应釜中，持续保持完全涡流状态；(4)最后将胺碱3-10%在完全涡流的状态下抽入到步骤(3)得到的溶液中，充分涡流 搅拌5-15分钟后得到pH值为9-12的抛光液，进行灌装即可；得到的抛光液含质量百分比浓度为50%、粒径为15-25nm莫氏硬度7的SiO2溶胶 80-95.4%,上述活性剂、氧化剂、FA/0螯合剂和胺碱的百分比均以最后得到的抛光液 为基准。
2.根据权利要求1所述的极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法， 其特征在于，所述胺碱为羟乙基乙二胺、三乙醇胺、四甲氢氧化铵中的任一种。
3.根据权利要求1所述的极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法， 其特征在于所述的氧化剂是过氧化氢或过氧焦磷酸。
4.根据权利要求1所述的极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法， 其特征在于抛光液总量不超过密闭反应釜容量的4/5。
全文摘要
本发明涉及一种用于极大规模集成电路多层布线中钨插塞的抛光液的制备方法。该抛光液选用纳米SiO2磨料，磨料的浓度为30-50％、粒径为15-25nm、莫氏硬度7以利于材料的去除及表面平整化，抛光液的pH值9-12，既能满足有效去除，也能保证硅溶胶的稳定性，制备采用负压涡流搅拌制备法，避免了传统的复配、机械搅拌等制备方法带来的有机物、大颗粒、金属离子等的污染，可以达到超净的要求，且对抛光设备无腐蚀，后清洗简单。该抛光液污染小、利于环保，成本低、应用广泛。
文档编号C09G1/02GK102010665SQ20101023173
公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者刘玉岭, 潘国峰, 王辰伟 申请人:天津晶岭微电子材料有限公司