[发明专利]一种含有机酸性物质的化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种用于3D封装的TSV硅抛光的含有机酸性物质的化学机械抛光液。

背景技术

集成电路（IC）制造工艺中，平坦化技术已成为与光刻和刻蚀同等重要且相互依赖的不可缺少的关键技术之一。而化学机械抛光（CMP）工艺便是目前最有效、最成熟的平坦化技术。化学机械抛光系统是集清洗、干燥、在线检测、终点检测等技术与一体的化学机械平坦化技术, 是集成电路向微细化、多层化、平坦化、薄型化发展的产物，是集成电路提高生产效率、降低成本、晶圆全局平坦化必备技术。

IC制造工艺中对更高性能、更多功能、更小尺寸、更低功耗和成本的需求，经济的新型小尺寸3D封装TSV（TSV，Through-Silicon-Via硅通孔）技术也由此应运而生。3D封装 TSV是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术。与以往IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同，TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能。它也被称为继键合(Wire Bonding)、TAB和倒装芯片(FC)之后的第四代封装技术。3D封装的主要优势为：具有最小的尺寸和重量，将不同种类的技术集成到单个封装中，用短的垂直互连代替长的2D互连，降低寄生效应和功耗等。

TSV与常规封装技术相比，其制作可以集成到制造工艺的不同阶段，目前比较流行的两种方法为先通孔(via first)与后通孔(via last)工艺。在互补金属氧化物半导体（CMOS）或后道互连（BEOL）步骤之前完成硅通孔通常被称作Via-first。此时，TSV的制作可以在Fab厂前端金属互连之前进行，实现core-to-core的连接。该方案目前在微处理器等高性能器件领域研究较多，主要作为系统级芯片（SoC）的替代方案。Via-first也可以在CMOS完成之后再进行TSV的制作，然后完成器件制造和后端的封装。而将TSV放在封装生产阶段，通常被称作Via-last，该方案的明显优势是可以不改变现有集成电路流程和设计。两种方法互有优劣，部分厂商已开始在高端的Flash和DRAM领域采用Via-last技术，即在芯片的周边进行通孔，然后进行芯片或晶圆的层叠。

CMP在IC制造领域应用广泛，抛光对象包括衬底、介质及互连材料等，对于3D封装TSV技术也至关重要。TSV技术不断得到更多应用，CMP的抛光硅应用也越来越引起人们的重视。

目前，出现了一系列适合于抛光硅的化学机械抛光浆料，如：公开号为US 2002151252A1的美国专利公开了一种含有二氧化硅、具有碱金属离子的无机盐、铵盐、哌嗪、乙二胺和螯合剂的用于硅CMP的组合物和方法；专利US 20060014390A1公开了一种用于硅和金属的化学机械抛光浆料；专利号为US 5860848的美国专利公开了一种使用聚合体电解质的硅CMP的方法。

3D封装技术常常平整地需要去除10个微米以上的硅。而上述抛光液或者着重在于去除过渡金属残留，或者注重于多晶硅与氧化硅的选择比，或者注重使用超低浓度的抛光颗粒，对于在3D封装的TSV硅抛光中的应用则没有提到，而且从公开的信息来看，即使应用于3D封装的TSV硅抛光也存在明显的去除速率不足的情况，严重影响产率。

发明内容

本发明提供了一种含有机酸性物质的化学机械抛光液，所述抛光液中加入了在与强碱介质混合过程中有放热反应的有机酸性物质，从而大幅提高硅抛光速率，提高产率。

本发明含有机酸性物质的化学机械抛光液通过以下技术方案实现其目的：

一种含有机酸性物质的化学机械抛光液，具体的，所述含有机酸性物质的化学机械抛光液包括有：研磨颗粒和速率提升剂；所述速率提升剂为与强碱介质混合过程中发生反应放热的有机酸性物质。

上述的含有机酸性物质的化学机械抛光液，其中，所述有机酸性物质为柠檬酸、柠檬酸氢胺、柠檬酸氢二铵、乙二胺四乙酸、唑类化合物中的一种或几种的混合。 

上述的含有机酸性物质的化学机械抛光液，其中，所述速率提升剂在所述含有机酸性物质的化学机械抛光液的质量百分比含量为1~10%。

上述的含有机酸性物质的化学机械抛光液，其中，所述研磨颗粒为氧化硅、氧化铝、氧化铈、聚合物颗粒中的一种或几种的混合。

上述的含有机酸性物质的化学机械抛光液，其中，所述研磨颗粒在所述含有机酸性物质的化学机械抛光液的质量百分比含量为0.5~10%。