超大规模集成电路铝布线抛光液(1)

本品超大规模集成电路铝布线抛光液，无腐蚀性，对酸性抛光液污染重、易凝胶等问题可以有效的解决，同时将基片材料两性性发挥出来，好比如pH 值9以上时，让表面污啧快速脱落，下面专家来科普本品超大规模集成电路铝布线抛光液的专业配方知识。

制备方法取SiO₂溶胶，边搅拌边放入去离子水中，活性剂边搅拌边倒入上述液体，然后取碱性调节剂，搅拌均匀后得超大规模集成电路多层铝布线抛光液。

原料配伍本品各组分质量份配比范围为：硅溶胶760～3600、碱性调节剂90～400、表面活性剂10～400、氧化剂40～200、去离子水180~2400。

所述硅溶胶是粒径15~40nm的SiO₂溶胶，其含量10%~50%。

所述的碱性调节剂为胺碱，所述的胺碱是多羟基多胺类有机碱，为乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)

所述表面活性剂是非离子表面活性剂，为FA/O表面活性剂、O_π-7[(C_₁₀H_₂₁—C₆H_₄—O—CH_₂CH_₂O)₇—H]、O_π-10[(C_₁₀H_₂₁—C₆H₄—0—CH₂CH₂O)10—H]、O-20[(C_12~18H_₂5~37—C_₆H_₄—O—CH_₂CH_₂O)₇₀—H]、O_s-15的一种或几种。

所述氧化剂为碱性介质下可溶的过氧化物，为过氧化氢或过氧焦磷酸钠。因为酸性抛光液存在着上述问题，碱性浆料成为研究的重点。

碱性浆料中一般包含络合剂、氧化剂、活性剂、碱性调节剂及磨料。对于铝的CMP,使用碱性浆料有两大优点，一是铝是两性金属，经试验表明，在CMP条件下它可和有机胺碱快速反应，而有机碱是呈碱性的，可生成可溶性大分子偏铝酸胺，从而大大增加了铝离子在浆料中的溶解度，降低了被研磨掉物质的再沉积，提高了机械作用对CMP的有效作用。另外，反应生成大分子可溶性物质与主体作用力小，极容易被浆料带走，从而不产生金属离子沾污；另一个优点是选择纳米级的磨料硅溶胶在碱性条件下不易凝胶，可很方便地实现高平整、低损伤层、事后易清洗等优点。

本品中各组分的作用分别为：碱性调节剂，在本品碱性抛光液中， 碱的选择非常重要。文献报道的抛光液中常使用NaOH 、KOH 等强碱作为碱性调节剂。但是，这有一个很大的问题，碱金属离子在抛光过程中会进入衬底或介质层中，从而引起器件的局部穿通效应、漏电流增大等 效应，使芯片工作的可靠性降低、器件寿命减小；并且，假如使用硅溶 胶作为磨料，强电解质铬离子会使硅溶胶凝胶，从而使抛光液报废。选 择不含金属离子的有机碱就解决了这些问题。胺碱作为抛光液碱性调节剂，可起到缓冲剂的作用，既可实现高pH值(pH>13)使磨料稳定存在，又可生成大分子产物且溶于水，使反应产物在小的机械作用下即可  脱离加工表面，同时还能起到络合及螯合作用，实现反应剂一剂多用， 降低成本。

本品选用的纳米SiO₂溶胶作为抛光液磨料，其粒径小(15～40nm)、 含量高(10%～50%)、硬度6～7(对基片损伤度小)、分散度好，可提  高表面一致性，同时起到小搅拌器作用，能够达到高速率高平整低损  伤抛光、污染小，解决了Al₂O₃  磨料硬度大易划伤、易沉淀等诸多弊 端；且流动性好、抛光后产物黏度小，后续清洗简单。表面活性剂影 响着抛光液的分散性、颗粒吸附后清洗难易程度以及金属离子沾污等问题。

本品选用的表面活性剂不仅可以提高质量传递速率，以提高平整度； 而且能降低表面张力，提高凹凸选择比，降低粗糙度，减少损伤度，还可 以优先吸附，形成长期易清洗的物理吸附表面，以改善表面状态。又能起到渗透和润滑作用，从面有效地提高了交换速率，增强了输运过程，成为 畜平整高光洁表面。

氧化剂，抛光过程中可以将基板表面氧化成较软的氧化层，这样  在磨料的磨除作用下，能较容易的剥离下来，这样可以提高抛光速率  基板抛光液常用氧化剂有K₃[Fe(CN)₆]、Fe(NO₃)₃、KIO₃ 和双氧水等。 K₃[Fe(CN)₆]、Fe(NO₃)₃会引入 Fe³⁺，KI0₃ 、会引入K⁺, 形成离子沾污，影响器件性能，而且K₃[Fe(CN)₆]还有剧毒，这对应用于生产是非常不利的，并且会造成严重的环境污染，而本品所用的氧化剂，它不含金属离子，不会引起金属离子沾污；而且反应产物无污染，易于清洗。

产品应用 本品主要应用于超大规模集成电路铝布线抛光。

产品特性 选用乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)有机碱作为 抛光液碱性调节剂，可起到缓冲剂和磨料稳定剂的作用，又可使铝生成大分子产物且溶于水，使反应产物在小的机械作用下即可脱离加工 表面，同时还能起到络合及鳌合作用，实现反应剂一剂多用，降低成本。

选用表面活性剂，增加了高低选择比，大大降低了表面张力、减小了损伤层，增强纳米SiO₂ 溶胶在强碱下的稳定性，提高质量传输速率，增强输运过程，达到高平整高光沾易清洗表面。

本品的碱性抛光液，可对设备无腐蚀，起到钝化作用，硅溶胶稳定性好，解决了酸性抛光液污染重、易凝胶等诸多弊端；利用基片材料两性性 ，pH 值9以上时，易生成可溶性的化合物，从而易脱离表面。

在抛光过程中，本品可以降低金属离子污染。

本文转载自《抛光剂——配方与生产》编著    李东光

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