化学机械抛光浓缩液及抛光方法与流程

本发明属于化学机械抛光领域，具体涉及一种化学机械抛光浓缩液及抛光方法。

背景技术：

1、通用的cmp方法包括：将抛光垫附于圆形抛光压板上，用抛光液浸渍抛光垫表面，将衬底（晶片）的表面压向抛光垫，并且将抛光压板和衬底一起旋转，同时在其反面施加预定的压力（抛光压力），如此借助于产生的机械摩擦将衬底表面平面化。

2、cmp中使用的抛光液通常包含磨料粒（例如氧化铝，二氧化硅），据推测，基本机理包括用氧化剂氧化金属表面和通过借助磨料粒除去氧化膜而抛光。但是，当使用包含这种固体磨料粒的抛光液进行cmp时，可能发生磨损（划伤），其中整个被抛光表面被超过必要地磨损的现象（变薄），其中被抛光的金属表面盘型弯曲的现象（表面凹陷），其中金属线直接的绝缘体被超过必要地磨损和多个金属配线表面盘型弯曲(侵蚀)的现象等。

3、此外，使用包含这种固体磨料粒易自发团聚，然后重力沉降，长途运输昼夜温差、仓储冷热交替、罐体灌装剪切扰动等因素，进一步加速颗粒絮凝，导致抛光液的保质期一般都较短，最长不超过12个月，短的甚至不足3个月。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硅溶胶组合物，以及包含此种硅溶胶组合物的化学机械抛光浓缩液，可显著降低研磨后晶圆缺陷以及提高自身的储存稳定性。

2、为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本申请提供一种化学机械抛光浓缩液，一种化学机械抛光浓缩液，包括硅溶胶组合物、腐蚀抑制剂、络合剂以及水；所述硅溶胶组合物包括第一硅溶胶、第二硅溶胶；所述第一硅溶胶的平均粒径为0.1~8 nm，所述第二硅溶胶的平均粒径为50~90 nm；所述化学机械抛光浓缩液离心后上清液中硅元素含量为200~2000 ppm；所述化学机械抛光浓缩液的ph=7~8。

4、在一些可能的实施方式中，所述硅溶胶组合物的总含量为1~3 wt%。

5、在一些可能的实施方式中，所述第一硅溶胶与第二硅溶胶的质量比为1：12~1：5。

6、在一些可能的实施方式中，所述腐蚀抑制剂为含氮唑类化合物，包括三氮唑和苯并三氮唑或其衍生物。

7、在一些可能的实施方式中，所述三氮唑的含量为0.5~3.0 wt%，所述苯并三氮唑或其衍生物的含量为0.01~0.1 wt%。

8、在一些可能的实施方式中，所述络合剂包括有机酸类络合剂或氨基酸类络合剂；所述有机酸类络合剂包括：柠檬酸、苹果酸、羟乙酸、丙二酸、甲酸、草酸、乙酸、酒石酸中的至少一种；所述氨基酸类络合剂包括：丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、酪氨酸、苯甲酸中的至少一种。

9、在一些可能的实施方式中，所述络合剂的含量为10~20 wt%，优选为10~16 wt%。

10、在一些可能的实施方式中，还包含杀菌剂或ph调节剂。

11、第二方面，本申请提供一种对基板进行化学机械抛光的方法，包括：

12、(i) 将权利要求1～7中任一项所述化学机械抛光浓缩液与水按照1：5~1：15的比例稀释后，与基板及抛光垫接触；

13、(ii) 相对于该基板移动该抛光垫，所述基板与所述抛光垫间含有所述稀释后的化学机械抛光浓缩液；

14、(iii) 磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。

15、在一些可能的实施方式中，所述基板包含至少一个铜层，且移除所述铜的至少一部分以抛光该基板。

16、在一些可能的实施方式中，所述基板进一步包含至少一个ta/tan层，且移除所述ta/tan的至少一部分以抛光该基板。

17、有益效果：

18、1.采用双组分粒径的硅溶胶，大小粒径硅溶胶复配使用，大粒径硅溶胶传递高动能实现快速切削，小粒径硅溶胶通过高频微碰撞实现平滑化，提高抛光速率的同时，降低缺陷，改善基板表面粗糙度，提高化学机械抛光浓缩液的储存稳定性；

19、2.化学机械抛光浓缩液离心后上清液中硅元素含量为200~2000 ppm，悬浮的硅溶胶表面存在大量硅羟基，可在化学机械抛光过程中与去除物产生氢键或形成络合物，促进抛光残渣的去除与离去，降低残留物缺陷，避免残渣吸附污染。

1.一种化学机械抛光浓缩液，其特征在于，包括硅溶胶组合物、腐蚀抑制剂、络合剂以及水；所述硅溶胶组合物包括第一硅溶胶、第二硅溶胶；所述第一硅溶胶的平均粒径为0.1~8 nm，所述第二硅溶胶的平均粒径为50~90 nm；所述化学机械抛光浓缩液离心后上清液中硅元素含量为200~2000 ppm；所述化学机械抛光浓缩液的ph=7~8。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，所述硅溶胶组合物的总含量为1~3 wt%。

3.根据权利要求1所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，所述第一硅溶胶与第二硅溶胶的质量比为1：12~1：5。

4.根据权利要求1所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，所述腐蚀抑制剂为含氮唑类化合物，包括三氮唑和苯并三氮唑或其衍生物。

5.根据权利要求4所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，所述三氮唑的含量为0.5~3.0 wt%，所述苯并三氮唑或其衍生物的含量为0.01~0.1 wt%。

6.根据权利要求1所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，所述络合剂包括有机酸类络合剂或氨基酸类络合剂；所述有机酸类络合剂包括：柠檬酸、苹果酸、羟乙酸、丙二酸、甲酸、草酸、乙酸、酒石酸中的至少一种；所述氨基酸类络合剂包括：丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、酪氨酸、苯甲酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，所述络合剂的含量为10~20 wt%，优选为10~16 wt%。

8.根据权利要求1所述的化学机械抛光浓缩液，其特征在于，还包含杀菌剂或ph调节剂。

9.一种对基板进行化学机械抛光的方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基板包含至少一个铜层，且移除所述铜的至少一部分以抛光该基板。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基板进一步包含至少一个ta/tan层，且移除所述ta/tan的至少一部分以抛光该基板。