[发明专利]Al衬底用化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种可有效应用于Al衬底化学机械抛光工艺的抛光液。 

背景技术

Al衬底因其质轻、导热性好、表面具有自钝化特性、导电性极佳等优点，广泛用于建筑、包装、手机、电脑外壳等。其中在手机、电脑等电子产品的应用中，因后续工艺的需要，要求其表面具有高亮度、低表面缺陷。而一般未经加工的Al衬底表面普遍存在机械损伤、大量宏观划痕、粗糙不平及沾污等缺陷，难以满足要求。能实现全局平坦化、对衬底低损伤的化学机械抛光工艺（又称化学机械平坦化Chemical-Mechanical Planarization或化学机械研磨Chemical-Mechanical Polishing，简称CMP），则使得大规模加工Al衬底、得到高质量Al衬底表面成为可能。 

CMP工艺是结合物理切削（颗粒、抛光垫等）和化学反应（氧化、螯合、成膜保护等）而对抛光材料表面进行加工的一种技术。在机械抛光的基础上根据所要抛光的表面加入相应的化学添加剂从而达到增强抛光和选择性抛光的效果。CMP技术早期主要应用于光学镜片的抛光和晶圆的抛光，20世纪70年代，多层金属化技术被引入到集成电路制造工艺中，此技术使芯片的垂直空间得到有效的利用，并提高了器件的集成度。而现今化学机械抛光主要用于以下几个方面：深槽填充的平面化；接触孔和过孔中的金属接头的平面化；生产中间步骤中氧化层和金属间电介层的平面化。 

在Al衬底的CMP加工中，因金属Al的高反应活性，容易得到一定的加工效率；然而也正因为如此，抛光后的腐蚀控制成为一大难题。 

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Al衬底用化学机械抛光液,用于解决现有技术中的问题，此组成包含抛光颗粒、氧化剂、鳌合剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、pH调节剂及水性介质。其中以抛光液总重量为基准，上述组分的重量百分比为： 

抛光颗粒0.1-50wt%； 

氧化剂0.01-10wt%； 

螯合剂0.01-5wt%； 

腐蚀抑制剂0.0001-5wt%； 

表面活性剂0.001-2wt%； 

余量为pH调节剂和水性介质。 

优选的，所述抛光颗粒、氧化剂、鳌合剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、pH调节剂及水性介质的重量百分比为： 

抛光颗粒0.5-40wt%； 

氧化剂0.1-5wt%； 

螯合剂0.05-2wt%； 

腐蚀抑制剂0.001-1wt%； 

表面活性剂0.001-1wt%； 

余量为pH调节剂和水性介质。 

优选的，所述抛光颗粒为胶体/烧结SiO₂，其粒径范围为1-500nm。 

优选的，所述抛光颗粒的粒径范围为5-150nm。 

所述抛光颗粒在抛光过程中，可通过抛光材料-抛光颗粒-抛光垫的接触，实现对抛光材料的机械去除。抛光颗粒通过自身硬度、表面化学活性以及表面带电情况等，影响着CMP工艺中抛光表面材料的去除。 

优选的，所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、双氧水、过氧化丁酮、铁氰化钾、碘酸、过氧化脲、高碘酸、硝酸铁和高锰酸钾中的一种。 

所述氧化剂通过氧化修饰抛光材料表面，在CMP工艺尤其是金属抛光过程中起着重要的作用。 

优选的，所述鳌合剂选自葡萄糖酸、丙二胺四乙酸、水杨酸、乙二胺二邻苯基乙酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)、1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮、硼酸、苯甲酸、次氮基三乙酸、邻苯二甲酸、抗坏血酸、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙级氢氧化铵、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三乙醇胺、哌嗪、二乙基三胺五乙酸、丁二酸、碘化钾中的一种。 

所述鳌合剂的加入有利于加强CMP中化学和机械双重作用中的化学作用，通过鳌合作用，可加强抛光去除产物的迅速溶除。 

优选的，所述抑制剂选自硝酸铈铵、结晶紫染料、三氯化铈、硫酸、磷酸、苯丙三唑、吡唑及咪唑。 

优选的，所述抑制剂选自硝酸铈铵和三氯化铈。 

所述抑制剂通过静电吸引、吸附、成键等方式，可有效保护金属材料表面免遭腐蚀。 

优选的，所述表面活性剂选自脂肪聚丙烯酰胺、聚氧乙烯醚(AEO)、聚丙烯酸、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、聚马来酸、聚乙烯吡咯烷酮、吐温80和十六烷基三甲基溴化铵，其中聚合物数均分子量选自50-5000000。