一種用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，其特征在于包括如下組分：粒徑為15～100nm的硅溶膠550～600份；乙二胺四乙酸5～50份；表面活性劑OP-1040～50份；過氧焦磷酸35～38份，去離子水80～100份，以重量份計(jì)；用胺堿調(diào)節(jié)pH值至9～12。本發(fā)明產(chǎn)品不含金屬離子，對(duì)鎢插塞表面損傷小，能夠高速率、高平整、低損傷拋光，避免金屬離子在拋光過程中進(jìn)入襯底所引起的器件局部穿通、漏電流增大等效應(yīng)。
【專利說明】一種用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種拋光液及其制備方法，具體涉及一種用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]拋光時(shí)表面處理常用的方法之一，目的是為了消除表面的細(xì)微不平，使得表面具有鏡面光澤。拋光不但能美化產(chǎn)品，還是保證產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命及發(fā)展新品種的重要手段，有時(shí)也能起到產(chǎn)品升值的作用。
[0003]拋光可以分為機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光，拋光液主要用于化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光。機(jī)械拋光主要利用的是拋光輪與拋光膏的精細(xì)磨料對(duì)零件進(jìn)行輕微切削和研磨，除去基體表面的細(xì)微不平，達(dá)到降低表面粗糙度的目的。拋光膏是由磨料和油脂兩大部分組成的，由于所用的磨料不同，油脂種類的差異，使拋光膏形成了多種不同的產(chǎn)品，使用在不同的場(chǎng)合。
[0004]化學(xué)拋光時(shí)金屬表面上微觀的凸起處在化學(xué)拋光液中的溶解速度比在微觀凹下去處的快，結(jié)果表面逐漸整平而獲得光滑、光亮表面的過程。
[0005]電化學(xué)拋光是對(duì)金屬制品表面進(jìn)行精加工的一種電化學(xué)方法，即把金屬工件置于所組成的電拋光液中，作為陽極進(jìn)行處理，降低工件表面微觀結(jié)構(gòu)的粗糙度，從而獲得鏡面般的光澤表面。一般對(duì)于難以用機(jī)械、化學(xué)方式拋光的或形狀較為復(fù)雜且光潔度要求高的工件多采用電化學(xué)拋光。
[0006]由于光刻機(jī)的焦深減小要求片子的平整度必須在100納米以內(nèi)，使得多層布線的每一層都必須進(jìn)行全局平面化。鎢插塞工藝以CVDA法淀積鎢之后，需要將層間絕緣膜上堆積的多余的鎢磨去。反應(yīng)性離子回蝕法的過刻蝕會(huì)形成凹陷，會(huì)造成淀積導(dǎo)線的劇烈起伏，嚴(yán)重的會(huì)造成導(dǎo)線斷裂，在介層洞上形成兩層導(dǎo)線就很困難?，F(xiàn)有的電化學(xué)拋光液一般不適用于鎢插塞，容易出現(xiàn)膠凝聚現(xiàn)象而無法使用，拋光成品率低。拋光液中使用的一些成分容易造成污染，比如鎢拋光液常用的氧化劑為K3 [Fe (CN)6]、Fe (NO3) 3、KIO3等，K3 [Fe (CN)6]、Fe (NO3) 3會(huì)引入Fe3+，KIO3會(huì)引入K+，形成離子沾污，影響器件性能，而且K3 [Fe (CN) 6]還有劇毒，對(duì)應(yīng)用于生產(chǎn)極為不利，并且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠拋光效果好的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液及其制備方法。
[0008] 技術(shù)方案:本發(fā)明所述的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，包括如下組分:粒徑為15~IOOnm的硅溶膠550~600份；乙二胺四乙酸5~50份；表面活性劑0P-1040~50份；過氧焦磷酸35~38份，去離子水80~100份，以重量份計(jì)；用胺堿調(diào)節(jié)pH值至9~12。[0009]優(yōu)選地，所述硅溶膠的分散度在土5%之間，含量為20%~50%。
[0010]優(yōu)選地，所述胺堿為三乙醇胺或四甲基氫氧化銨。
[0011]本發(fā)明所述的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液的制備方法，包括如下步驟:
(1)使用18ΜΩ以上的超純水清洗密閉反應(yīng)釜及進(jìn)料管，至少清洗三次以上，使清洗后廢液的電阻不低于16ΜΩ ；
(2)將硅溶膠和去離子水通過步驟(1)清洗后的進(jìn)料管加入到密閉的反應(yīng)釜中，對(duì)密閉反應(yīng)釜抽真空室密閉反應(yīng)釜內(nèi)呈負(fù)壓完全渦流狀態(tài)，形成渦流攪拌；
(3)在渦流攪拌的過程中將乙二胺四乙酸、表面活性劑0P-10和過氧焦磷酸依次加入到密閉反應(yīng)爸中，持續(xù)保持完 全渦流狀態(tài)；
(4)將胺堿在完全渦流的狀態(tài)下加入到混合溶液中，調(diào)節(jié)PH值至9~12，充分渦流5~15分鐘后得到用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液。
[0012]優(yōu)選地，所述密閉反應(yīng)釜為聚丙烯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:1、本發(fā)明產(chǎn)品對(duì)設(shè)備無腐蝕，穩(wěn)定性好，解決了酸性拋光液污染嚴(yán)重、易凝膠等諸多弊端；2、本發(fā)明產(chǎn)品不含金屬離子，對(duì)鎢插塞表面損傷小，能夠高速率、高平整、低損傷拋光，避免金屬離子在拋光過程中進(jìn)入襯底所引起的器件局部穿通、漏電流增大等效應(yīng)；3、本發(fā)明選用過氧焦磷酸作為氧化劑，在拋光過程中可以講鎢表面氧化成較軟的氧化層，在磨料的磨除作用下，能較容易的剝離下來，提高了拋光速率。同時(shí)，在晶片的凹凸不平的凹處，氧化物將其保護(hù)起來，凸出則被磨料磨除掉，可以提高拋光過程中的高低選擇比。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例1:本發(fā)明用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，包括如下組分:分散度在±5%之間、含量為20%~50%、粒徑為15~IOOnm的硅溶膠550份；乙二胺四乙酸15份；表面活性劑0P-10 45份；過氧焦磷酸36份，去離子水100份，以重量份計(jì)；用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值至9。
[0016]用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液的制備方法，包括如下步驟:
(1)使用18ΜΩ以上的超純水清洗聚丙烯密閉反應(yīng)釜及進(jìn)料管，至少清洗三次以上，使清洗后廢液的電阻不低于16ΜΩ ；
(2)將硅溶膠和去離子水通過步驟(1)清洗后的進(jìn)料管加入到密閉的反應(yīng)釜中，對(duì)密閉反應(yīng)釜抽真空室密閉反應(yīng)釜內(nèi)呈負(fù)壓完全渦流狀態(tài)，形成渦流攪拌；
(3)在渦流攪拌的過程中將乙二胺四乙酸、表面活性劑0P-10和過氧焦磷酸依次加入到密閉反應(yīng)爸中，持續(xù)保持完全渦流狀態(tài)；
(4)將胺堿在完全渦流的狀態(tài)下加入到混合溶液中，調(diào)節(jié)PH值至9，充分渦流5~15分鐘后得到用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液。
[0017]實(shí)施例2:本發(fā)明用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，制備方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:分散度在±5%之間、含量為20%~50%、粒徑為15~10Onm的硅溶膠600份；乙二胺四乙酸5份；表面活性劑OP-1O 40份；過氧焦磷酸35份，去離子水80份，以重量份計(jì)；用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)PH值至12。
[0018] 實(shí)施例3:本發(fā)明用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，制備方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于:
分散度在±5%之間、含量為20%~50%、粒徑為15~IOOnm的硅溶膠580份；乙二胺四乙酸50份；表面活性劑0P-10 50份；過氧焦磷酸38份，去離子水90份，以重量份計(jì)；用四甲基氫氧化銨調(diào)節(jié)PH值至10。
[0019]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，其特征在于包括如下組分:粒徑為15~IOOnm的硅溶膠550~600份；乙二胺四乙酸5~50份；表面活性劑OP-1O 40~50份；過氧焦磷酸35~38份,去離子水80~100份，以重量份計(jì)；用胺堿調(diào)節(jié)pH值至9~12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，其特征在于:所述硅溶膠的分散度在±5%之間，含量為20%~50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液，其特征在于:所述胺堿為三乙醇胺或四甲基氫氧化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)使用18ΜΩ以上的超純水清洗密閉反應(yīng)釜及進(jìn)料管，至少清洗三次以上，使清洗后廢液的電阻不低于16ΜΩ ； (2)將硅溶膠和去離子水通過步驟(1)清洗后的進(jìn)料管加入到密閉的反應(yīng)釜中，對(duì)密閉反應(yīng)釜抽真空室密閉反應(yīng)釜內(nèi)呈負(fù)壓完全渦流狀態(tài)，形成渦流攪拌； (3)在渦流攪拌的過程中將乙二胺四乙酸、表面活性劑0P-10和過氧焦磷酸依次加入到密閉反應(yīng)爸中，持續(xù)保持完全渦流狀態(tài)； (4)將胺堿在完全渦流的 狀態(tài)下加入到混合溶液中，調(diào)節(jié)PH值至9~12，充分渦流5~15分鐘后得到用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于集成電路多層布線中鎢插塞的拋光液的制備方法，其特征在于:所述密閉反應(yīng)釜為聚丙烯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一種。
【文檔編號(hào)】C09G1/02GK103923567SQ201410156571
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】楊飏, 宋奇吼 申請(qǐng)人:楊飏, 宋奇吼