專利名稱：：胺類化合物的應(yīng)用以及一種化學(xué)機(jī)械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種化合物的應(yīng)用，尤其涉及一種胺類化合物的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。
背景技術(shù)：
：在集成電路的制造過程中，硅晶圓基片上往往構(gòu)建了成千上萬的結(jié)構(gòu)單元，這些結(jié)構(gòu)單元通過多層金屬互連進(jìn)一步形成功能性電路和元器件。在多層金屬互連結(jié)構(gòu)中，金屬導(dǎo)線之間填充二氧化硅或摻雜其他元素的二氧化硅作為層間介電質(zhì)(ILD)。隨著集成電路金屬互連技術(shù)的發(fā)展和布線層數(shù)的增加，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于芯片制造過程中的表面平坦化。這些平坦化的芯片表面有助于多層集成電路的生產(chǎn)，且防止將電介層涂覆在不平表面上引起的畸變。CMP工藝就是使用一種含磨料的混合物和拋光墊拋光集成電路表面。在典型的化學(xué)機(jī)械拋光方法中，將襯底直接與旋轉(zhuǎn)拋光墊接觸，用一載重物在襯底背面施加壓力。在拋光期間，墊片和操作臺旋轉(zhuǎn)，同時在襯底背面保持向下的力，將磨料和化學(xué)活性溶液(通常稱為拋光液或拋光漿料)涂于墊片上，該拋光液與正在拋光的薄膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)開始進(jìn)行拋光過程。在銅互連工藝的拋光過程中，銅拋光液往往引入一些化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)中含有氮或氧原子，對金屬離子有較強(qiáng)的絡(luò)合或螯合作用，能夠顯著提升對金屬銅的拋光速率。這類化學(xué)物質(zhì)中大多含有羧基或胺基，最為常見的為甘氨酸、二乙胺四乙酸、檸檬酸、三乙醇胺等。氨三乙酸和亞氨基乙酸為一種含有氨基的多元酸，目前主要用于金屬拋光、磁盤拋光和表面清洗。如US20070186484、US20070224101、US520080057716揭示了氨三乙酸作為銅拋光液的絡(luò)合劑。而USPatent6527819和USPatent7029373則對亞氨基二乙酸在金屬拋光液的應(yīng)用進(jìn)行了說明。但氨三乙酸或亞氨基乙酸這類化合物在氧化物拋光液中的應(yīng)用，很少有專利提及。氧化物介電質(zhì)包括薄膜熱氧化二氧化硅(thinthermaloxide)、高密度等離子二氧化硅(highdensityplasmaoxide)、硼磷化石圭玻璃(borophosphosilicateglass)、四乙氧基二氧化硅(PETEOS)和摻碳二氧化硅(carbondopedoxide)等。用于氧化物介電質(zhì)拋光漿料的拋光磨料主要為氣相二氧化硅、二氧化鈰和溶膠型二氧化硅，但前兩種磨料在拋光過程中容易劃傷表面。與前兩種磨料相比，溶膠型二氧化硅在拋光過程中產(chǎn)生的表面缺陷較少，但對氧化物介電質(zhì)的去除速率較低，其拋光液中磨料的用量往往較高，磨料用量甚至高達(dá)30%以上。而且拋光液的pH值也較高，絕大部分拋光液的pH在10.5以上。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中用于拋光氧化物介電質(zhì)的化學(xué)機(jī)械拋光液中拋光液磨料含量高、拋光表面缺陷高的缺陷，提供了一種胺類化合物在制備用于拋光氧化物介電質(zhì)的拋光液中的應(yīng)用，其能提高二氧化硅去除速率。本發(fā)明還提供了一種含有上述化合物的化學(xué)機(jī)械拋光液。本發(fā)明提供了如式1所示的胺類化合物的新應(yīng)用，其能用于制備用于拋光氧化物介電質(zhì)的拋光液，達(dá)到提高氧化物介電質(zhì)去除速率的效果。其中R4、R2和R3分別為氫、(CH2)nCOOR4或(CH2)nCONH2，但不同時為氫；n為0或1;R4為氫、堿金屬離子、銨離子或碳原子數(shù)14的烷基。I式l<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>當(dāng)&、R2和R3中只有任一基團(tuán)為氫時，較佳地其他兩個基團(tuán)相同；當(dāng)R"R2和R3皆不為氫時，較佳地R產(chǎn)R^R3。R4中所述的堿金屬離子較佳的為鉀離子或鈉離子。所述的胺類化合物較佳地選自氨三乙酸、氨三乙酸鹽、氨三乙酸甲酯、氨三乙酸乙酯、氨三乙酸丙酯、氨三乙酸丁酯、亞氨基二乙酸、亞氨基二乙酸鹽、亞氨基二乙酸甲酯、亞氨基二乙酸乙酯、亞氨基二乙酸丙酯、亞氨基二乙酸丁酯、氨基甲酰胺或亞氨基酸銨類；最佳的為氨三乙酸、亞氨基二乙酸或氨基甲酰胺。本發(fā)明還提供了一種含有上述化合物的化學(xué)機(jī)械拋光液。所述的化學(xué)機(jī)械拋光液含有二氧化硅、胺類化合物中的一種或多種、表面活性劑和水，其中胺類化合物的分子結(jié)構(gòu)式見式1。所述的胺類化合物的用量較佳的為0.13%，更佳的為0.1%~1%。百分比為質(zhì)量百分比。所述的二氧化硅較佳的為溶膠型二氧化硅，其為單分散的二氧化硅膠體顆粒的水溶液體系，其中二氧化硅膠體顆粒的濃度較佳的為2050%，更佳的為30%。所述的二氧化硅的粒徑較佳的為30120nm。二氧化硅的用量較佳的為10~30%，更佳的用量為10~20%。百分比為質(zhì)量百分比。所述的表面活性劑較佳的為非離子型和/或兩性型表面活性劑，更佳的為月桂酰基丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺(OA-12)、椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB-30)、吐溫20(Tween20)、十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)、椰油酰胺丙基甜菜堿(CAB-35)和椰油脂肪酸二乙醇酰胺(6501)中的一種或多種。所述的表面活性劑用量較佳的為小于或等于0.2%，但不包括0%，更佳的為0.0050.05%;百分比為質(zhì)量百分比。使用非離子型或兩性型表面活性劑時，通過調(diào)整表面活性劑的種類，能夠得到不同的多晶硅去除速率，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)多晶硅去除速率的目的。如，十二垸基二甲基甜菜堿對多晶硅的去除速率很大，而椰油酰胺丙基甜菜堿的多晶硅去除速率低，同時使用這兩種表面活性劑，得到的多晶硅去除速率介于單獨(dú)使用時的去除速率之間。水較佳的為去離子水，用水補(bǔ)足質(zhì)量百分比100%。7根據(jù)工藝實際需要，可向本發(fā)明的拋光液中添加本領(lǐng)域常規(guī)添加的輔助性試劑，如粘度調(diào)節(jié)劑、醇類或醚類試劑、溶膠型二氧化硅穩(wěn)定劑、殺菌劑本發(fā)明所述的拋光液的pH值較佳的為912，更佳的為1012。本發(fā)明的拋光液由上述成分簡單均勻混合，之后采用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)至合適pH值即可制得。pH調(diào)節(jié)劑可選用本領(lǐng)域常規(guī)pH調(diào)節(jié)劑，如氫氧化鉀和氨水等。本發(fā)明所有試劑均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于(1)本發(fā)明提供了一種胺類化合物在拋光氧化物中的應(yīng)用；(2)本發(fā)明所述的胺類化合物能夠提升氧化物介電質(zhì)的拋光速率(3)含有本發(fā)明所述的胺類化合物的化學(xué)機(jī)械拋光液，具有較低的磨料含量、較高的二氧化硅去除速率；(4)本發(fā)明優(yōu)選的實施例中使用了非離子型和/或兩性型表面活性劑，能夠得到不同的多晶硅去除速率，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)多晶硅去除速率的目的。圖1為不同胺類化合物的TEOS去除速率圖。圖2為不同用量的胺類化合物的TEOS去除速率圖。圖3為不同pH值的拋光液的去除速率圖。圖4為不同粒徑的二氧化硅的TEOS和Ploy去除速率圖。圖5為不同用量的二氧化硅的TEOS去除速率圖。圖6為不同表面活性劑的TEOS、Si3NjnPoly的去除速率圖。圖7為不同用量的表面活性劑的TEOS和Poly的去除速率圖。具體實施例方式下面用實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。8下述各實施例中的百分比皆為質(zhì)量百分比。百殺得上海三博生化有限公司月桂?；趸方K飛翔化工有限公司CAB-30上海圣軒生物化工有限公司CAB-35上海圣軒生物化工有限公司Tween20江蘇江陰華元化工有限公司BS-12江蘇江陰華元化工有限公司6501上海圣軒生物化工有限公司OA-12江蘇飛翔化工有限公司實施例1胺類化合物對TEOS拋光速率的影響用拋光液14和對比拋光液1拋光二氧化硅(TEOS)，測定二氧化硅的去除速率，如圖l。由圖可見，與沒有添加化合物的對比1相比，含有化合物A的拋光液對TEOS的拋光速率明顯增加。拋光液配方見表1，將各組分按表1所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊IC1000，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表l拋光液二氧化硅胺類化合物去除速率用量(％)粒徑(nm)種類用量(％)(A/min)115120亞氨基二乙酸3122298215120亞氨基二乙酸二乙酯3121930315120氨三乙酸3122251415120氨基甲酰胺3122100對比l15120//121731實施例2胺類化合物的用量對TEOS去除速率的影響用拋光液3、58和對比拋光液2拋光二氧化硅，測定二氧化硅的去除速率，如圖2。由圖可見，拋光液拋光速率隨增助劑用量的增加而增加。拋光液配方見表2，將各組分按表2所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。9拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊ICIOOO，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實施例3拋光液的pH值對拋光速率的影響用拋光液912拋光二氧化硅和多晶硅(Poly)，測定其對二氧化硅和Poly的去除速率，如圖3。由圖可見，高pH值有利于得到高的二氧化硅拋光速率，但在pH40后變化不大，較佳的為1012。拋光液配方見表3，將各組分按表3所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊ICIOOO，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實施例4二氧化硅粒徑對TEOS去除速率的影響用拋光液1315拋光二氧化硅，測定其對二氧化硅的去除速率，如圖4。由圖可見，二氧化硅粒徑對拋光速率沒有太大影響，可以選擇較寬的二氧化硅粒徑范圍。拋光液配方見表4，將各組分按表4所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊ICIOOO，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例5二氧化硅用量對TEOS去除速率的影響用拋光液1619拋光二氧化硅，測定二氧化硅的去除速率，如圖5。由圖可見，去除速率隨二氧化硅用量的增加而增加。拋光液配方見表5，將各組分按表5所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊ICIOOO，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例6表面活性劑種類對TEOS、Si3N4和Poly去除速率的影響用拋光液2026拋光二氧化硅、Si3N4和Poly，測定其對二氧化硅、Si3N4和Poly的去除速率，如圖6。由圖可見，與沒有添加表面活性劑的拋光液20相比，引入非離子和兩性離子表面活性劑后，TEOS和Si3N4的去除速率變化不大，但poly的拋光速率顯著降低。拋光液配方見表6，將各組分按表6所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊IC1000，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例7表面活性劑用量對TEOS和Poly去除速率的影響用拋光液3、2730拋光二氧化硅和Poly,測定其對二氧化硅和Poly的去除速率，如圖7。由圖可見，引入表面活性劑后，TEOS去除速率略有降低，但pdy的去除速率顯著降低，但當(dāng)用量高于500ppm后，去除速率無明顯變化。拋光液配方見表7，將各組分按表7所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊IC1000，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例8用拋光液31拋光二氧化硅，測定其對二氧化硅的去除速率。拋光液配方和去除速率見表8。將各組分按表8所列含量簡單均勻混合，用KOH調(diào)節(jié)pH，去離子水補(bǔ)足余量。拋光條件為下壓力4.0psi，拋光墊ICIOOO，拋光盤轉(zhuǎn)速70rpm，拋光液流速100ml/min，拋光機(jī)臺LogitecPM5。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1、一種如式1所示的胺類化合物在制備用于拋光氧化物介電質(zhì)的拋光液中的應(yīng)用；id="icf0001"file="A2008100425670002C1.tif"wi="27"he="14"top="47"left="83"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>式1其中，R1、R2和R3分別為氫、(CH2)nCOOR4或(CH2)nCONH2，但不同時為氫；n為0或1；R4為氫、堿金屬離子、銨離子或碳原子數(shù)1～4的烷基。2、如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用，其特征在于當(dāng)所述的Ri、R2和Rg中只有任一基團(tuán)為氫時，其他兩個基團(tuán)相同；當(dāng)R,、112和R3皆不為氫時，R產(chǎn)RfR3。3、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述的堿金屬離子為鉀離子或鈉離子。4、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述的胺類化合物為氨三乙酸、氨三乙酸鹽、氨三乙酸甲酯、氨三乙酸乙酯、氨三乙酸丙酯、氨三乙酸丁酯、亞氨基二乙酸、亞氨基二乙酸鹽、亞氨基二乙酸甲酯、亞氨基二乙酸乙酯、亞氨基二乙酸丙酯、亞氨基二乙酸丁酯、氨基甲酰胺或亞氨基酸銨類。5、一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于其含有如式1所示的胺類化合物中的一種或多種、二氧化硅、表面活性劑和水；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，Ri、R2和R3分別為氫、(CH2)nCOOR4或(CH2)nCONH2，但不同時為氫；n為0或l;R4為氫、堿金屬離子、銨離子或碳原子數(shù)14的烷基。6、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的胺類化合物中，當(dāng)所述的R4、R2和R3中只有任一基團(tuán)為氫時，其他兩個基團(tuán)相同；當(dāng)R,、R2和R3皆不為氫時，R產(chǎn)R^R3。7、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的胺類化合物中，所述的堿金屬離子為鉀離子或鈉離子。8、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的胺類化合物為氨三乙酸、氨三乙酸鹽、氨三乙酸甲酯、氨三乙酸乙酯、氨三乙酸丙酯、氨三乙酸丁酯、亞氨基二乙酸、亞氨基二乙酸鹽、亞氨基二乙酸甲酯、亞氨基二乙酸乙酯、亞氨基二乙酸丙酯、亞氨基二乙酸丁酯、氨基甲酰胺或亞氨基酸銨類。9、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的胺類化合物的含量為質(zhì)量百分比0.1~3%。10、如權(quán)利要求9所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的胺類化合物的含量為質(zhì)量百分比0.1%1%。11、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的二氧化硅的含量為質(zhì)量百分比1030%。12、如權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的二氧化硅的含量為質(zhì)量百分比1020%。13、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的二氧化硅的粒徑為30120nm。14、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的二氧化硅為溶膠型二氧化硅；所述的溶膠型二氧化硅中二氧化硅膠體顆粒的濃度為質(zhì)量百分比2050%。15、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的表面活性劑的用量為小于或等于0.2%，但不包括0%;百分比為質(zhì)量百分比。16、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的表面活性劑為非離子型和/或兩性型表面活性劑。17、如權(quán)利要求16所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的表面活性劑為月桂?；趸?、十二垸基二甲基氧化胺、椰油酰胺基丙基甜菜堿、吐溫20、十二垸基二甲基甜菜堿、椰油酰胺丙基甜菜堿和椰油脂肪酸二乙醇酰胺中的一種或多種。18、如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光液，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光液的pH值為912。全文摘要本發(fā)明公開了一種如式1所示的胺類化合物在制備用于拋光氧化物介電質(zhì)的拋光液中的應(yīng)用；其中R<sub>1</sub>、R<sub>2</sub>和R<sub>3</sub>分別為氫、(CH<sub>2</sub>)<sub>n</sub>COOR<sub>4</sub>或(CH<sub>2</sub>)<sub>n</sub>CONH<sub>2</sub>，但不同時為氫；n為0或1；R<sub>4</sub>為氫、堿金屬離子、銨離子或碳原子數(shù)1～4的烷基。本發(fā)明還提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其含有如式1所示的胺類化合物中的一種或多種、二氧化硅、表面活性劑和水。本發(fā)明的拋光液能夠提升氧化物介電質(zhì)的拋光速率，同時拋光液中磨粒含量較低。文檔編號C09G1/02GK101665661SQ20081004256公開日2010年3月10日申請日期2008年9月5日優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日發(fā)明者穎姚,宋偉紅,陳國棟申請人:安集微電子科技(上海)有限公司