一种化学机械抛光液及其用途的制作方法

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液及其用途。

背景技术：

1、在集成电路的制造过程中，硅晶圆基片上往往构建了成千上万的结构单元，这些结构单元通过多层金属互连进一步形成功能性电路和元器件。二氧化硅以及掺杂其他元素的二氧化硅薄膜在半导体制造中的一个重要应用，是作为硅上有源器件与金属层之间的隔离层。随着集成电路工艺的日趋复杂，隔离层会涉及到多种不同的二氧化硅材料，而当通过化学机械抛光(cmp)来进行表面平坦化时，不同二氧化硅材料之间去除速率的选择比对平坦化的效果产生了巨大影响。

2、cmp工艺是指使用一种含磨料的混合物和抛光垫来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除。在典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。抛光期间，在一定压力以及抛光液存在下，被抛光的晶圆对抛光垫做相对运动，抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。

3、二氧化硅作为集成电路中常用的介电材料，在氧化物层间介质、浅沟槽隔离层、阻挡层、硅通孔(tsv)工艺等的抛光中都会涉及二氧化硅介电层的去除。在这些抛光工艺中，都要求较高的氧化物介电层的去除速率以保证产能。常规的可作为氧化物介电层的材料包括二氧化硅(teos)、无掺杂的二氧化硅(undoped silicate glass，usg)、、硼磷化硅玻璃(borophosphosilicate glass，bpsg)、磷硅玻璃(psg)和掺碳二氧化硅(carbon dopedoxide)等。目前抛光二氧化硅介电材料所用的磨料主要为二氧化铈和硅溶胶，氧化铈磨料虽然氧化物去除速率高但在抛光过程中非常容易产生表面划伤，因此使得在抛光过程中产生表面缺陷少的硅溶胶磨料更为得到青睐。在我们之前的专利中提到虽然可以通过聚山梨酯获得高的氧化硅材料去除速率，且能调节不同氧化硅材料的去除速率选择比，但不同氧化硅材料的去除速率选择比会受到抛光时间的干扰。而在实际抛光过程中，去除速率选择比随抛光时间变化会严重影响抛光的稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种可用于阻挡层抛光、tsv-阻挡层抛光以及finfet工艺中需去除二氧化硅基材的多种应用的化学机械抛光液，在获得高的二氧化硅去除速率的同时可调节不同二氧化硅材料的去除速率选择比且不受抛光时间的干扰，能够满足各种工艺条件下对介质材料去除速率的要求。

2、具体而言，本发明提供一种化学机械抛光液，包括非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂和研磨颗粒。

3、优选的，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯(20)山梨醇单月桂酸酯(吐温20)，聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯(吐温40)，聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯(吐温60)，聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(吐温61)，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(吐温80)，聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯(吐温81)，c10～18脂肪醇聚氧乙烯(n)醚(n＝7～30)，聚乙二醇(分子量2000～10000)聚山梨酯、水溶性c12脂肪醇聚氧乙烯醚或分子量为2000-10000的聚乙二醇型表面活性剂中的一种。

4、优选的，所述非离子表面活性剂的质量百分比含量为0.001～0.05％。

5、优选的，所述非离子表面活性剂的质量百分比含量为0.005～0.02％。

6、优选的，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基二苯醚二磺酸钠盐，亚甲基二萘磺酸钠盐，十二烷基萘磺酸盐阴离子表面活性剂的其中中的一种。

7、优选的，所述阴离子型表面活性剂的质量百分比含量为0.01～0.05％。

8、优选的，所述阴离子型表面活性剂的质量百分比含量为0.01～0.02％。

9、优选的，所述研磨颗粒为二氧化硅，粒径为50-150nm。

10、优选的，所述研磨颗粒的质量百分比含量为5～20％。

11、优选的，所述化学机械抛光液的ph值为8～12。

12、本发明的另一方面，提供一种将以上任一所述的化学机械抛光液用于二氧化硅基材平坦化的用途。

13、本发明中的化学机械抛光液，可用于阻挡层抛光、tsv-阻挡层抛光以及finfet工艺中需去除二氧化硅基材的多种应用，在获得高的二氧化硅去除速率的同时可调节不同二氧化硅材料的去除速率选择比且不受抛光时间的干扰，能够满足各种工艺条件下对介质材料去除速率的要求，具有广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种化学机械抛光液，其特征在于，

2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

3.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

4.如权利要求3所述的化学机械抛光液，其特征在于，

5.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

6.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

7.如权利要求6所述的化学机械抛光液，其特征在于，

8.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

9.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

10.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，

11.一种将权利要求1-10中任一所述的化学机械抛光液用于二氧化硅基材平坦化的用途。

技术总结本发明提供了一种化学机械抛光液及其使用方法。所述化学机械抛光液，包括非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂和研磨颗粒。本发明中的化学机械抛光液，可用于阻挡层抛光、TSV‑阻挡层抛光以及FinFET工艺中需去除二氧化硅基材的多种应用，在获得高的二氧化硅去除速率的同时可调节不同二氧化硅材料的去除速率选择比且不受抛光时间的干扰，能够满足各种工艺条件下对介质材料去除速率的要求，具有广阔的市场前景。技术研发人员：邱欢,姚颖,荆建芬,蔡鑫元,王欣,陆弘毅,宋凯,杨征,李昀,汪国豪,张然受保护的技术使用者：安集微电子科技（上海）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30