專利名稱：：季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑和一種化學(xué)機(jī)械拋光液的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑和一種化學(xué)機(jī)械拋光液的新應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)介電層材料(如TEOS)由于具有較高的介電常數(shù)，會(huì)導(dǎo)致傳導(dǎo)層之間電容增大，從而影響集成電路的速度，使效率降低，隨著集成電路的復(fù)雜化和精細(xì)化，這種基底材料越發(fā)不能滿足更先進(jìn)制程的(65nm或45nm)技術(shù)要求，在襯底中引入低介電材料(如CD0、S0G)是集成電路技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨之產(chǎn)生了許多用于低介電材料的拋光漿液。但目前現(xiàn)有技術(shù)中的低介電材料拋光液都沒有達(dá)到制造成本和技術(shù)表現(xiàn)的完美結(jié)合。如專利文獻(xiàn)US6046112公開了一種酸性漿料，采用Zr02為磨料，配合羥胺，來(lái)拋光低介電材料SOG。所采用的磨料價(jià)格高，生產(chǎn)成本高。再如專利文獻(xiàn)US6974777公開了一種用于低介電材料的拋光液，該拋光液包含有一種HLB值大于7的非離子表面活性劑，該非離子表面活性劑會(huì)抑制低介電材料的拋光速率，而對(duì)銅和鉭的去除速率影響不大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑在制備低介電材料的化學(xué)機(jī)械拋光液中的應(yīng)用。本發(fā)明經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑可抑制低介電材料(如BD)的拋光速率，而對(duì)銅、鉭和二氧化硅(Teos)的去除速率影響不大。較佳的，本發(fā)明提供了一種含季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑的化學(xué)機(jī)械拋光液在在拋光低介電材料中的應(yīng)用。所述的化學(xué)機(jī)械拋光液包含研磨顆粒、季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑、腐蝕抑制劑、絡(luò)合劑、氧化劑和水。本發(fā)明中，所述的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑較佳的為單季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑和/或雙子型季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑。其中，所述的單季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑較佳的為R4R2N"R3R4X—,其中Ri為-CmH2m+p8《m《22;R2和R3相同，為-CH3或-C2Hs;R4與Ri相同，或R4為-CH3、-C2H5、-CH2-C6H5或-CH2CH20H;X—為Cr、Br-、CH3S04-、N(V或C6H5-S04。其中，所述的雙子型季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑較佳的為(R,R2^R3X—)-R5-(rVR2^TR3X—)，其中Ri和R「為-CmH加w，8《m《18，Ri和R「相同或不同；R2和R3相同，為-CH3或-C2H5;115為苯二亞甲基，聚亞甲基-(CH2)。2《n《30，或聚氧乙烯基-CH2CH2-(OCH2CH2)n-，Kn《30;X為Cl—或Br。所述的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑在化學(xué)機(jī)械拋光液中的重量百分比濃度較佳的為0.00011%，更佳的為0.0010.5%。本發(fā)明中，所述的研磨顆?？蔀楸绢I(lǐng)域常用研磨顆粒，如二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰、二氧化鈦、覆蓋鋁的二氧化硅、摻雜鋁的二氧化硅和/或聚合物顆粒等。研磨顆粒的重量百分比濃度較佳的為1~20%，更佳的為2~10%。所述的研磨顆粒的粒徑較佳的為20150nm，更佳的為30120nm。本發(fā)明中，所述的腐蝕抑制劑可為本領(lǐng)域常用腐蝕抑制劑，較佳的選自下列中的一種或多種苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-l，2，4-三氮唑、4-氨基-l，2，4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-l，2，4-三氮唑、5-乙酸-lH-四氮唑、5-甲基四氮唑、5-氨基-lH-四氮唑、l-苯基-5-巰基-四氮唑、2-巰基-苯并噻唑、苯并咪唑和2-巰基苯并咪唑。腐蝕抑制劑的重量百分比濃度較佳的為0.001~2%，更佳的為0.011%。本發(fā)明中，所述的絡(luò)合劑可為本領(lǐng)域常用絡(luò)合劑，較佳的選自下列中的一種或多種無(wú)機(jī)磷酸及其鹽，和有機(jī)磷酸及其鹽。其中，所述的無(wú)機(jī)磷酸及其鹽較佳的為磷酸、亞磷酸、焦磷酸、三偏磷酸、六偏磷酸、三聚磷酸、多聚磷酸，及上述酸的鹽；所述的有機(jī)磷酸及其鹽較佳的為2-膦酸丁烷基-l，2,4-三羧酸、乙二胺四亞甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、羥基亞乙基二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、2-羥基膦?；宜?、多氨基多醚基亞甲基膦酸，及上述酸的鹽。所述的鹽較佳的為鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。絡(luò)合劑的重量百分比濃度較佳的為0.0012%，更佳的為0.011°/。。本發(fā)明中，所述的氧化劑可為本領(lǐng)域常用氧化劑，較佳的選自下列中的一種或多種過氧化氫、過氧化脲、過氧乙酸、過硫酸鉀和過硫酸銨。氧化劑的重量百分比濃度較佳的為0.0015%，更佳的為0.05~2%。本發(fā)明中，所述的水的用量為補(bǔ)足重量百分比100%。本發(fā)明中，所述的化學(xué)機(jī)械拋光液的pH值較佳的為2.07.0，更佳的為2.05.0。本發(fā)明中，所述的化學(xué)機(jī)械拋光液還可包含陰離子表面活性劑。使用陰離子表面活性劑可減少被拋光材料的表面污染物。優(yōu)選的陰離子表面活性劑為聚羧酸類化合物和/或其鹽。所述的聚羧酸類化合物較佳的為聚丙烯酸及其與馬來(lái)酸酐、丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物中的一種或多種，所述的鹽較佳的為銨鹽、鉀鹽或鈉鹽，；所述的聚羧酸類化合物或其鹽的分子量較佳的為2,000100,000。陰離子表面活性劑的重量百分比濃度較佳的為0.00011%，更佳的為0.0010.5%。本發(fā)明中，所述的化學(xué)機(jī)械拋光液還可以包含pH調(diào)節(jié)劑、粘度調(diào)節(jié)劑和殺菌劑等其他本領(lǐng)域常規(guī)添加劑。本發(fā)明的拋光液可按下述方法制備將除氧化劑以外的其他組分按比例混合均勻，用pH調(diào)節(jié)劑(如K0H或HN03)調(diào)節(jié)到所需要的pH值，使用前加氧化劑，混合均勻即可。本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑，以及本發(fā)明所述的含其的化學(xué)機(jī)械拋光液可抑制低介電材料(如BD)的拋光速率，而對(duì)銅、鉭和二氧化硅的去除速率影響不大。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例1~22表1給出了應(yīng)用于低介電材料拋光的化學(xué)機(jī)械拋光液實(shí)施例1~20，按表中所給配方，將除氧化劑以外的其他組分混合均勻，用KOH或HN03調(diào)節(jié)到所需要的pH值。使用前加氧化劑，混合均勻即可。水補(bǔ)足質(zhì)量百分比100%。表l阻擋層化學(xué)機(jī)械拋光液實(shí)施例1~22<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例23~35實(shí)施例2335均含有10wt。/。二氧化硅(70nm)，0.1wt。/。苯并三氮唑，0.01wt。/。磷酸，lwt。/。過氧化氫，和0.001wt。/。二乙氧基-雙(十二烷基二甲基溴化銨)，還分別含聚羧酸類化合物和/或其鹽，如表2所示。制備方法同上。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>效果實(shí)施例1表3給出了對(duì)比拋光液1和本發(fā)明的拋光液15，按表中所給配方，將除氧化劑以外的其他組分混合均勻，用KOH或HN03調(diào)節(jié)到所需要的pH值。使用前加氧化劑，混合均勻即可。水補(bǔ)足100%。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>采用對(duì)比拋光液1和本發(fā)明的拋光液15對(duì)銅、鉭、二氧化硅(Teos)和低介電材料(BD)晶片進(jìn)行拋光，去除速率見表4。拋光材料銅、鉭、二氧化硅(Teos)晶片和低介電材料(BD);拋光條件2Psi，拋光盤及拋光頭轉(zhuǎn)速70/80rpm，拋光墊Politex，拋光液流速濯ml/min，LogitechPM5Polisher。表4對(duì)比拋光液l和本發(fā)明的拋光液l-5對(duì)金屬銅(Cu)、二氧化硅(Teos)和金屬坦(Ta)的去除速率<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表可見，與未添加任何季銨鹽的對(duì)比實(shí)施例l相比，效果實(shí)施例l中添加了不同濃度的季銨鹽的拋光液15對(duì)銅、鉭和二氧化硅(Teos)的去除速率影響不大，而對(duì)低介電材料BD的去除速率抑制較大。效果實(shí)施例2采用實(shí)施例24的拋光液，以及未加聚羧酸類化合物和/或其鹽的拋光液，即10wt。/o二氧化硅(70nm)，0.1wt。/o苯并三氮唑，0.01wto/o磷酸，lwt%過氧化氫和0.001wt。/。二乙氧基-雙(十二垸基二甲基溴化銨)，對(duì)有圖案的銅晶片進(jìn)行拋光，拋光工藝條件同上。拋光后，用實(shí)施例24的拋光液拋光后8英寸銅晶片上的表面缺陷總數(shù)為114顆，而采用未加聚羧酸類化合物和/或其鹽的拋光液拋光后8英寸銅晶片上的表面缺陷總數(shù)達(dá)2150顆。所使用的檢測(cè)儀器為KLA-Tenkorbrightfieldinspector。由上述實(shí)驗(yàn)說明，本發(fā)明所述的拋光液加入陰離子表面活性劑后，可大大減少被拋光材料的表面污染物。權(quán)利要求1、季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑在制備低介電材料的化學(xué)機(jī)械拋光液中的應(yīng)用。2、一種化學(xué)機(jī)械拋光液在拋光低介電材料中的應(yīng)用，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光液含有研磨顆粒、季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑、腐蝕抑制劑、絡(luò)合劑、氧化劑和水。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑為單季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑和/或雙子型季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于所述的單季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑為RiR2N"R3R4X—,其中R,為-CmH2m+1，8Sm^22;112和113相同，為-(3113或-(:2115;R4與R^相同，或R4為-CH3、-C2H5、-CH2-C6H5或-CH2CH20H;X為Cl-、Bf、S(V、CH3S(V、NCV或C6H5-S04-;所述的雙子型季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑為(Ril^WRgX—:)-R5-(1^'1121^1131),其中Ri和R「為-CmH加+p^m$18，R4和RV相同或不同；R2和R3相同，為-CH3或-C2Hs;Rs為苯二亞甲基，聚亞甲基-(CH2)n-,2^1^30，或聚氧乙烯基-CH2CH2-(OCH2CH2)n-,lSn^30;X為CF或Br、5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑的重量百分比濃度為0.00011%。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于所述的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑的重量百分比濃度為0.0010.5%。7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰、二氧化鈦、覆蓋鋁的二氧化硅、摻雜鋁的二氧化硅和/或聚合物顆粒。8、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的研磨顆粒的重量百分比濃度為120%。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于所述的研磨顆粒的重量百分比濃度為2~10%。10、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的腐蝕抑制劑為唑類化合物。11、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用，其特征在于所述的唑類化合物為氮唑、噻唑和咪唑中的一種或多種。12、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用，其特征在于所述的唑類化合物選自下列中的一種或多種苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、4-氮基-l，2，4-三氮唑、5-羧基-3-氨基-1，2，4-三氮唑、5-乙酸-lH-四氮唑、5-甲基四氮唑、5-氨基-lH-四氮唑、l-苯基-5-巰基-四氮唑、2-巰基-苯并噻唑、苯并咪唑和2-巰基苯并咪唑。13、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的腐蝕抑制劑的重量百分比濃度為0.001~2%。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的應(yīng)用，其特征在于所述的腐蝕抑制劑的重量百分比濃度為0.01~1%。15、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的絡(luò)合劑選自下列中的一種或多種無(wú)機(jī)磷酸及其鹽，和有機(jī)磷酸及其鹽。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的應(yīng)用，其特征在于所述的無(wú)機(jī)磷酸及其鹽為磷酸、亞磷酸、焦磷酸、三偏磷酸、六偏磷酸、三聚磷酸、多聚磷酸，及上述酸的鹽；所述的有機(jī)磷酸及其鹽為2-膦酸丁垸基-l,2,4-三羧酸、乙二胺四亞甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、羥基亞乙基二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、2-羥基膦?；宜?、多氨基多醚基亞甲基膦酸，及上述酸的鹽；所述的鹽為銨鹽、鉀鹽或鈉鹽。17、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的絡(luò)合劑的重量百分比濃度為0.0012%。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的應(yīng)用，其特征在于所述的絡(luò)合劑的重量百分比濃度為0.01~1%。19、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的氧化劑選自下列中的一種或多種過氧化氫、過氧化脲、過氧乙酸、過硫酸鉀和過硫酸銨。20、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的氧化劑的重量百分比濃度為0.0015%。21、根據(jù)權(quán)利要求20所述的應(yīng)用，其特征在于所述的氧化劑的重量百分比濃度為0.05~2%。22、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的拋光液的pH值為2.0~7.0。23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的應(yīng)用，其特征在于所述的拋光液的pH值為2.05.0。24、根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于所述的拋光液還包含陰離子表面活性劑。25、根據(jù)權(quán)利要求24所述的應(yīng)用，其特征在于所述的陰離子表面活性劑為聚羧酸類化合物及其鹽中的一種或多種。26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的應(yīng)用，其特征在于所述的聚羧酸類化合物為聚丙烯酸及其與馬來(lái)酸酐、丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物中的一種或多種；所述的鹽為銨鹽、鉀鹽或鈉鹽；分子量為2,000100,000。27、如權(quán)利要求22所述的應(yīng)用，其特征在于所述的陰離子表面活性劑的重量百分比濃度為0.00011%。28、如權(quán)利要求27所述的應(yīng)用，其特征在于所述的陰離子表面活性劑的重量百分比濃度為0.0010.5%。全文摘要本發(fā)明公開了季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑在制備低介電材料的化學(xué)機(jī)械拋光液中的應(yīng)用，還公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光液在拋光低介電材料的中的應(yīng)用，其包含研磨顆粒、季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑、腐蝕抑制劑、絡(luò)合劑、氧化劑和水。本發(fā)明的應(yīng)用中，季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑以及含其的拋光液可以抑制低介電材料(如BD)的拋光速率，而對(duì)銅、鉭和二氧化硅(Teos)的去除速率影響不大。文檔編號(hào)C09G1/00GK101665664SQ20081004257公開日2010年3月10日申請(qǐng)日期2008年9月5日優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日發(fā)明者穎姚,宋偉紅,荊建芬申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司