專利名稱：化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及其用途，具體地，涉及化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，半導(dǎo)體器件為了實(shí)現(xiàn)高功能化和高集成化，使得布線細(xì)微化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，芯片尺寸大型化，高度平坦化、低表面粗糙度和極低微觀缺陷的表面成為下一代ULSI產(chǎn)品制造的要求，這也對(duì)可替代或部分替代銅互連的銀互連表面化學(xué)機(jī)械平坦化技術(shù)及其拋光組合物提出了需求，特別是具備對(duì)拋光終點(diǎn)可控的拋光組合物及相關(guān)工藝的研究。然而，目前用于集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝的組合物及其相應(yīng)工藝的研究仍有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種能夠方便有效地控制拋光終點(diǎn)、避免過(guò)拋，獲得高度平坦化、低表面粗糙度和極低微觀缺陷的集成電路銀互連銀層的·兩步式拋光工藝方法，以及用于此方法的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物包含:1-20重量％，優(yōu)選4-8重量％的磨料；0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；以及0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量％的潤(rùn)滑劑，其中，該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的PH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物能夠有效地應(yīng)用于集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，能夠有效實(shí)現(xiàn)高平整度的高速初拋光和優(yōu)化表面粗糙度的低速終拋光，從而能夠得到極低表面缺陷的納米級(jí)拋光銀層表面。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物還可以具有以下附加技術(shù)特征:根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，磨料的種類不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，磨料可以為選自二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇和氧化鍺的至少一種，優(yōu)選膠體二氧化硅。其中，根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，膠體二氧化硅的平均粒度為10-200納米，優(yōu)選10-50納米。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，絡(luò)合劑的作用為:與拋光表面和拋光組合物中金屬離子如銀離子(Ag+、Ag2+)有效絡(luò)合，進(jìn)而減少拋光表面產(chǎn)物金屬離子及其微溶性氫氧化物和氧化物(AgOH、Ag2O, Ag (OH) 2、AgO)在拋光表面的吸附和沉積，降低其對(duì)拋光過(guò)程的消極作用:例如降低拋光速率、拋光表面顆粒吸附、增大拋光過(guò)程的不穩(wěn)定性等。因此，絡(luò)合劑的種類并不受特別限制，只要其能夠發(fā)揮前述作用即可。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，絡(luò)合劑可以為選自氨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、氨基丙醇、二異丙醇胺、乙二胺、氫氧化四甲基胺、氫氧化四乙基胺、氫氧化四丙基胺、草酰胺、磷酸鹽、焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽、尿素、乙二胺四乙酸及其鹽、氨基乙酸、羥乙基氨基乙酸、草酸、酒石酸、檸檬酸、葡萄糖酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥谷氨酸、羧甲基羥基丙二酸和羧甲基羥基丁二酸的至少一種。其中，需要說(shuō)明的是，當(dāng)絡(luò)合劑為上述可選物質(zhì)中的兩種及以上的混合物時(shí)，混合物中各物質(zhì)的比例并不受特別限制，只要能夠使混合物發(fā)揮其作為絡(luò)合劑的上述作用即可。此外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽的種類均不受特別限制，例如磷酸鹽可以為磷酸三鈉等，偏磷酸鹽可以為三偏磷酸鈉、四偏磷酸鈉等，多聚磷酸鹽可以為三聚磷酸鈉等。根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，絡(luò)合劑優(yōu)選為氨水和乙醇胺的至少一種，更優(yōu)選為氨水和乙醇胺的混合物。這是因?yàn)?，利用以氨水和乙醇胺的混合物作為絡(luò)合劑的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物進(jìn)行集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝時(shí)，該絡(luò)合劑不僅能夠與拋光表面和拋光組合物中銀離子(Ag+、Ag2+)有效絡(luò)合，降低拋光產(chǎn)物離子及其微溶性氫氧化物和氧化物(AgOH、Ag2O,Ag (OH) 2、AgO)對(duì)拋光過(guò)程的消極作用，如降低拋光速率、拋光表面顆粒吸附從而表面黑化、增大拋光過(guò)程的不穩(wěn)定性等；而且，乙醇胺的復(fù)合加入有效地減少了氨水的揮發(fā)和刺激性氣味的產(chǎn)生，從而能夠有效改善拋光環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，潤(rùn)滑劑的作用為:能在拋光銀層表面和拋光墊之間形成潤(rùn)滑液膜、改變銀層與拋光墊的接觸狀態(tài)從而減少表面拋光缺陷。因此，潤(rùn)滑劑的種類并不受特別限制，只要其能夠發(fā)揮前述作用即可。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，潤(rùn)滑劑可以為選自胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、己二醇、硼酸、硼酸胺、磷酸、有機(jī)膦酸、羧酸、羧酸胺、吲哚、硫代胺鹽、酰胺、丙二醇甲醚、乳酸和硬脂酸鹽的至少一種，優(yōu)選為丙三醇和乳酸的至少一種，更優(yōu)選為丙三醇和乳酸的混合物。這是因?yàn)椋靡员己腿樗岬幕旌衔镒鳛闈?rùn)滑劑的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物進(jìn)行集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝時(shí)，潤(rùn)滑劑丙三醇和乳酸能在拋光銀層表面和拋光墊之間有效形成潤(rùn)滑液膜，使銀層與拋光墊的接觸狀態(tài)為半接觸狀態(tài)，避免拋光墊在較軟的銀層上造成明顯的拋光痕跡，從而能夠有效減少拋光表面的拋光缺陷。此外，需要說(shuō)明的是，當(dāng)潤(rùn)滑劑為上述可選物質(zhì)中的兩種及以上的混合時(shí)，混合物中各物質(zhì)的比例并不受特別限制，只要能夠使混合物發(fā)揮其作為潤(rùn)滑劑的上述作用即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)上述化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的pH值，其中該P(yáng)H調(diào)節(jié)劑為無(wú)機(jī)或有機(jī)酸堿。其中根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如前所述，pH調(diào)節(jié)劑的種類并不受特別限制，可以為無(wú)機(jī)或有機(jī)酸堿。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，該P(yáng)H調(diào)節(jié)劑可以為選自硫酸、硝酸、磷酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉和氨水的至少一種。進(jìn)而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物可以通過(guò)以下步驟獲得:利用去離子水或蒸餾水將前述的磨料、絡(luò)合劑和潤(rùn)滑劑進(jìn)行溶解混合，然后利用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的pH值，使其pH值為8.0-11.0,優(yōu)選9.5-10.5o根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物可以進(jìn)一步包含:
0.01-5重量％，優(yōu)選0.05-3重量％的氧化劑。具體地，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物可以包含:1-20重量 ％，優(yōu)選4-8重量％的磨料；0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量％的潤(rùn)滑劑，以及0.01-5重量％，優(yōu)選0.05-3重量％的氧化劑，且其pH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5。進(jìn)一步，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，利用去離子水或蒸餾水將前述的磨料、絡(luò)合齊U、潤(rùn)滑劑和氧化劑進(jìn)行溶解混合，然后利用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)混合物的pH值，使其pH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5，即可得到上述的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物。此外，需要說(shuō)明的是，在上述本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，氧化劑的作用為:將待拋光的金屬材料氧化至相應(yīng)的氧化物、氫氧化物或離子，有助于疏松表層結(jié)構(gòu)從而能夠有效提高拋光去除效率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，氧化劑可以為選自無(wú)機(jī)過(guò)氧化合物、有機(jī)過(guò)氧化合物和高氧化態(tài)化合物的至少一種。其中，需要說(shuō)明的是，“無(wú)機(jī)過(guò)氧化合物”和“有機(jī)過(guò)氧化合物”均是指分子中含至少一個(gè)過(guò)氧基團(tuán)(-0-0-)的化合物，包括但不限于過(guò)氧化氫、過(guò)氧化氫脲、過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧乙酸、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二叔丁基、過(guò)氧化鈉等；“高氧化態(tài)化合物”是指含有處于高氧化態(tài)的元素的化合物，包括但不限于高碘酸、高碘酸鹽、高溴酸、高溴酸鹽、高氯酸、高氯酸鹽、過(guò)碘酸、過(guò)碘酸鹽、過(guò)硼酸、過(guò)硼酸鹽、碘酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽、次氯酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、鐵鹽和高錳酸鹽等。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，本發(fā)明還提供了一種集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括以下步驟:利用上述包含氧化劑的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物(其包含:1-20重量％，優(yōu)選4-8重量％的磨料；0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量％的潤(rùn)滑劑；以及0.01-5重量％，優(yōu)選0.05-3重量％的氧化劑，其PH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5)，對(duì)集成電路銀互連銀層進(jìn)行初拋光；以及利用上述不包含氧化劑的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物(其包含:1-20重量％，優(yōu)選4-8重量％的磨料；0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；以及0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量％的潤(rùn)滑劑，其pH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5)，對(duì)經(jīng)過(guò)初拋光的集成電路銀互連銀層進(jìn)行終拋光。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用該方法能夠快速高效地對(duì)集成電路銀互連銀層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，從而能夠獲得極低表面缺陷和顆粒吸附、表面平整度非常好的納米級(jí)表面粗糙度的銀層表面。 此外，發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法，工藝簡(jiǎn)單、可控，操作容易，需時(shí)短，加工成本低，能夠有效實(shí)現(xiàn)高平整度的高速初拋光和優(yōu)化表面粗糙度的低速終拋光，初拋光步驟中拋光去除效率高(拋光去除速率最高可達(dá)5547.0nm/min)、全局平坦化的效果好；終拋光步驟能夠方便有效地控制拋光終點(diǎn)、避免過(guò)拋，表面粗糙度最低可至1.53nm，從而能夠得到極低微觀缺陷的集成電路銀互連銀層表面。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法中，利用拋光機(jī)，優(yōu)選UNIP0L-1502型單面拋光機(jī)進(jìn)行該初拋光和終拋光。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法中，該初拋光和終拋光均采用軟質(zhì)拋光墊進(jìn)行，優(yōu)選工業(yè)用二步拋光墊，其中該軟質(zhì)拋光墊的肖氏A級(jí)硬度值為27。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法中，于拋光壓力為2.0Psi,拋光盤轉(zhuǎn)速為80rpm,拋光進(jìn)液流量為100mL/min的條件下進(jìn)行初拋光和終拋光。以上工藝參數(shù)是系列拋光工藝實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化結(jié)果，此工藝參數(shù)條件下，所得拋光速率和表面質(zhì)量相對(duì)最佳。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法，是本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過(guò)艱苦的創(chuàng)造性勞動(dòng)和優(yōu)化的工作而完成的，其至少具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，通過(guò)增減氧化劑即可分別用于集成電路銀互連銀層的初拋光和終拋光，配制簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)。2、本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，優(yōu)選采用的絡(luò)合劑為氨水和乙醇胺的混合物，其能與拋光表面和拋光組合物中銀離子(Ag+、Ag2+)有效絡(luò)合，降低產(chǎn)物離子及其微溶性氫氧化物和氧化物(AgOH、Ag2O, Ag (OH) 2、AgO)對(duì)拋光過(guò)程的消極作用，如降低拋光速率、拋光表面顆粒吸附從而表面黑化、增大拋光過(guò)程的不穩(wěn)定性等。此外，乙醇胺的復(fù)合加入有效地減少了氨水的揮發(fā)和刺激性氣味的產(chǎn)生，從而能夠改善拋光環(huán)境。3、本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，優(yōu)選采用的潤(rùn)滑劑為丙三醇和乳酸的混合物，其能在拋光銀層表面和拋光墊之間形成潤(rùn)滑液膜，使銀層與拋光墊的接觸狀態(tài)為半接觸狀態(tài)，從而能夠避免拋光墊在較軟的銀層上造成明顯的拋光痕跡，進(jìn)而有效減少拋光表面的拋光缺陷。4、本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，適合應(yīng)用于集成電路銀互連銀層的的兩步式拋光，從而能夠通過(guò)終點(diǎn)控制取得優(yōu)異的拋光效果，使得光刻膠與銀層表面的平整度優(yōu)異，獲得極低表面缺陷和顆粒吸附、納米級(jí)表面粗糙度的集成電路銀互連銀層的拋光表面；優(yōu)化組合物配方在初拋光中拋光去除速率最高可達(dá)5547.0nm/min，在終拋光中表面粗糙度最低可至1.53nm。5、本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法，采用兩步式拋光方法，分別利用包含氧化劑的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物和不包含氧化劑的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物對(duì)集成電路銀互連銀層進(jìn)行高平整度的高速初拋光和優(yōu)化表面粗糙度的低速終拋光，從而能夠簡(jiǎn)單有效地控制拋光終點(diǎn)、避免銀層過(guò)拋；并且初拋光和終拋光所使用的拋光設(shè)備、拋光工藝及拋光耗材(如拋光墊)均一致，操作簡(jiǎn)單，過(guò)程易控。
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本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1顯示了本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的理論上理想拋光終點(diǎn)示意圖；圖2顯示了實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)組I的經(jīng)過(guò)終拋光的拋光樣銀層的表面形貌顯微觀測(cè)圖(觀測(cè)儀器=Leica DM2500光學(xué)顯微鏡，觀測(cè)倍數(shù):1000X)；圖3顯示了本發(fā)明實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)組I的經(jīng)過(guò)終拋光的拋光樣銀層的表面形貌三維觀測(cè)圖(觀測(cè)儀器:micr0XAM三維白光干涉表面形貌儀，觀測(cè)倍數(shù):10X)。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。一般方法:
本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法，一般可以包括以下步驟:首先，利用包含氧化劑的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物(其包含:1-20重量％，優(yōu)選4-8重量％的磨料；0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量％的潤(rùn)滑劑；以及0.01-5重量％，優(yōu)選0.05-3重量％的氧化劑，其pH值為
8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5)，對(duì)集成電路銀互連銀層進(jìn)行高拋光速率的初拋光。然后，利用不包含氧化劑的本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物(其包含:1-20重量％，優(yōu)選4-8重量％的磨料；0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；以及0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量％的潤(rùn)滑劑，其pH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5)，對(duì)經(jīng)過(guò)初拋光的集成電路銀互連銀層進(jìn)行終拋光，以便獲得高表面質(zhì)量的拋光銀層。

其中，使用設(shè)備及相關(guān)參數(shù)為:UNIP0L-1502型單面拋光機(jī)；拋光樣:光刻膠分隔的濺射銀互連層；終拋光使用拋光墊:工業(yè)用二步拋光墊(Fujimi Electronic Materials)；拋光壓力:2.0Psi ；拋光盤轉(zhuǎn)速:80rpm ；拋光進(jìn)液流量:100mL/min ;拋光終點(diǎn)為:露出光刻膠，且光刻膠與銀層的垂直高度基本持平(垂直高度差不大于IOnm)(可參見(jiàn)圖1，其中，圖1所示的為本發(fā)明的集成電路銀互連銀層的理論上理想拋光終點(diǎn)，即:露出光刻膠，光刻膠與銀層的垂直高度差為Onm)。其中，拋光去除速率(MRR)采用精密電子天平FA1004測(cè)重計(jì)算，并使用LeicaDM2500光學(xué)顯微鏡和microXAM三維白光干涉表面形貌儀觀察經(jīng)過(guò)終拋光的拋光樣銀層的表面形貌，并計(jì)算其表面粗糙度(Sa)。實(shí)施例1初拋光過(guò)程中氧化劑種類對(duì)拋光效果的影響參照前述的一般方法，按照下列實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中所述的條件分別進(jìn)行集成電路銀互連銀層的初拋光實(shí)驗(yàn)，然后比較各組的拋光效果:1、分組及處理方法實(shí)駘鉬I:將5克乙醇胺、5克氨水、10克丙三醇和10克乳酸依次加入700克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入200克30%的15nm的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前，向上述混合物中加入16.7克30%的氧化劑過(guò)氧化氫溶液，并用KOH校準(zhǔn)pH值至10.5，最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行初拋光。實(shí)駘鉬2:將5克乙醇胺、5克氨水、10克丙三醇和10克乳酸依次加入700克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入200克30%的15nm的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前，向上述混合物中加入5克氧化劑次氯酸鈉，并用KOH校準(zhǔn)pH值至10.5，最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行初拋光。實(shí)駘鉬3:將5克乙醇胺、5克氨水、10克丙三醇和10克乳酸依次加入700克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入200克30%的15nm的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前，向上述混合物中加入5克氧化劑高錳酸鉀，并用KOH校準(zhǔn)pH值至10.5，最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行初拋光。對(duì)照組:將5克乙醇胺、5克氨水、10克丙三醇和10克乳酸依次加入700克去離子水中，攪拌溶解、均勻后，緩慢攪拌加入200克30%的15nm的二氧化硅水溶膠。在拋光進(jìn)行前，將上述混合物用KOH校準(zhǔn)pH值至10.5，最后加水補(bǔ)足1000克并攪拌均勻后立即進(jìn)行初拋光。2.結(jié)果和分析:詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)下表I。表I拋光進(jìn)液中氧化劑種類對(duì)拋光效果的影響
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，其特征在于，包含: 1-20重量％,優(yōu)選4-8重量％的磨料； 0.1-10重量％，優(yōu)選0.5-5重量％的絡(luò)合劑；以及 0.1-10重量％，優(yōu)選1-3重量%的潤(rùn)滑劑， 其中，所述化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的PH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，其特征在于，所述磨料為選自二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、鈦酸鋇和氧化鍺的至少一種，優(yōu)選膠體二氧化硅， 任選地，所述膠體二氧化硅的平均粒度為10-200納米，優(yōu)選10-50納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，其特征在于，所述絡(luò)合劑為選自氨、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、氨基丙醇、二異丙醇胺、乙二胺、氫氧化四甲基胺、氫氧化四乙基胺、氫氧化四丙基胺、草酰胺、磷酸鹽、焦磷酸鹽、偏磷酸鹽、多聚磷酸鹽、尿素、乙二胺四乙酸及其鹽、氨基乙酸、羥乙基氨基乙酸、草酸、酒石酸、檸檬酸、葡萄糖酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥谷氨酸、羧甲基羥基丙二酸和羧甲基羥基丁二酸的至少一種，優(yōu)選氨水和乙醇胺的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為選自胺、乙二醇、丙二醇、丙三醇、己二醇、硼酸、硼酸胺、磷酸、有機(jī)膦酸、羧酸、羧酸胺、吲哚、硫代胺鹽、酰胺、丙二醇甲醚、乳酸和硬脂酸鹽的至少一種，優(yōu)選丙三醇和乳酸的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，其特征在于，利用PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)所述化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的PH值，其中所述pH調(diào)節(jié)劑為無(wú)機(jī)或有機(jī)酸堿， 任選地，所述PH調(diào)節(jié)劑為選自硫酸、硝酸、磷酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉和氨水的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，其特征在于，進(jìn)一步包含: 0.01-5重量％，優(yōu)選0.05-3重量%的氧化劑， 任選地，所述氧化劑為選自無(wú)機(jī)過(guò)氧化合物、有機(jī)過(guò)氧化合物和高氧化態(tài)化合物的至少一種，優(yōu)選過(guò)氧化氫。
7.一種集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法，其特征在于，包括以下步驟: 利用權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，對(duì)所述集成電路銀互連銀層進(jìn)行初拋光；以及 利用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物，對(duì)經(jīng)過(guò)初拋光的集成電路銀互連銀層進(jìn)行終拋光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，利用拋光機(jī)，優(yōu)選UNIP0L-1502型單面拋光機(jī)進(jìn)行所述初拋光和終拋光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述初拋光和終拋光均采用軟質(zhì)拋光墊進(jìn)行，優(yōu)選工業(yè)用二步拋光墊，其中所述軟質(zhì)拋光墊的肖氏A級(jí)硬度值為27。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，于拋光壓力為2.0Psi，拋光盤轉(zhuǎn)速為80rpm,拋光進(jìn)液流量為100mL/min的條件下進(jìn)行所述初拋光和終拋光。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法。其中，該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物包含1-20重量%，優(yōu)選4-8重量%的磨料；0.1-10重量%，優(yōu)選0.5-5重量%的絡(luò)合劑；以及0.1-10重量%，優(yōu)選1-3重量%的潤(rùn)滑劑，其中，該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的pH值為8.0-11.0，優(yōu)選9.5-10.5。該化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物能夠有效地應(yīng)用于集成電路銀互連銀層的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，能夠有效實(shí)現(xiàn)高平整度的高速初拋光和優(yōu)化表面粗糙度的低速終拋光，從而能夠得到極低表面缺陷的納米級(jí)拋光銀層表面。
文檔編號(hào)C09G1/02GK103194148SQ20131014435
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者戴媛靜, 雒建斌, 路新春, 潘國(guó)順 申請(qǐng)人:清華大學(xué)