專利名稱：一種3d封裝硅拋光液的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種化學機械拋光液，尤其涉及一種適用于3D封裝硅的化學機械拋光液。
背景技術：
在集成電路(integrated circuit,簡稱IC)發展中，其驅動力來源于對更高性能、更多功能、更小尺寸、更低功耗和成本的追求。傳統的多層金屬位于2D(2-Demensional)有源電路上方，互連的結構會對于IC全局互連造成信號延遲，而且隨著等比例縮小的持續進行，期間密度不斷增加，延遲問題就更為突出。為了避免這種延遲，同時也為了滿足性能、頻寬和功耗的要求，設計人員開發出在垂直方向上將芯片疊層的新技術，這樣可以穿過有源電路直接實現高效互連。經濟的新型小尺寸3D娃通孔技術(Through -Silicon-Via,簡 稱TSV)也由此應運而生。3D封裝硅通孔技術是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導通，實現芯片之間互連的最新技術，其在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個封裝體內于垂直方向疊放兩個以上芯片的封裝技術。與以往的IC封裝鍵合和使用凸點的疊加技術不同，3D封裝硅通孔技術封裝具有最小的尺寸和重量，可以將不同種類的技術集成到單個封裝中，用短的垂直互連代替長的2D互連，降低寄生效應和功耗等。此技術能夠很好的節約制造成本，且有效提聞集成電路系統的整合度與效能。無論堆疊形式和連線方式如何改變，在封裝整體厚度不變甚至又降低趨勢下，堆疊中所用各層芯片厚度就不可避免的需要被減薄。現在各層封裝使用的芯片厚度都控制在100微米以下，而先進的技術要求達到40 25微米左右的近乎極限厚度，堆疊的厚度達到10層以上。即使不考慮多層堆疊的要求，但是芯片間的通孔互連技術就要求上層芯片厚度在20 30微米，這是現在等離子開孔及金屬沉積技術所比較適用的厚度，同時也幾乎僅僅是整個器件層的厚度。因此，硅片的超薄化工藝(小于50微米)將在封裝技術中扮演越來越重要的角色，其應用范圍也越來越廣泛。在芯片厚度不斷減薄發展中，其加工損傷及內在應力以及其剛性要滿足硅片保持原有的平整狀態，而對于芯片平坦化技術也接受考驗。在集成電路制造工藝中，化學機械拋光(CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術。其集清洗、干燥、在線檢測、終點檢測等技術于一體的化學機械平坦化技術，是IC向微細化、多層化、平坦化、薄型化發展的產物；是集成電路提高生產效率、降低成本、晶圓全局平坦化必備技術。隨著集成電路技術的不斷發展，對于化學機械工藝也不斷尋求新的改進。尤其是在集成電路的3D封裝技術成熟后，硅通孔技術不斷得到更多應用，對于拋光硅技術的改進也越來越引起人們的重視。在拋光過程中，3D封裝技術常常平整地需要去除10個微米以上的硅，使得化學機械拋光液的選擇提出更高要求，其不但要滿足拋光基材平整性，同時要滿足對于多晶硅高拋光率要求，這也是衡量工業化生產效率的重要指標。然而現有的拋光液中，大多對硅的去除速率不足，需要消耗很長時間對拋光基材進行拋光，從而顯著增加成本。在目前技術中，有一系列已經公開的一系列娃化學機械拋光液，如美國專利US2002151252A1提供了一種用于硅CMP的組合物和方法；美國專利US20060014390A1公開了一種，以4. 25 18. 5wt%的研磨顆粒，80 95wt%的去離子水，表面活性劑，和O. 05
I.5 1%氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、或胺類化合物中的一種或是多種作為主要成份的化學機械拋光液，并配合特定的拋光工藝對硅進行拋光的方法；又如專利US005860848A公開了一種使用聚合體電解質的硅CMP的方法，然而上述拋光液在應用上存在明顯的去除速率不足，其無法滿足3D封存技術的拋光硅的要求，嚴重影響產率。
發明內容
本發明提供了一種3D封裝娃拋光液,本拋光液包括含有一個或多個α-氨基的含 氮化合物速率拋光劑，克服現有對于3D封裝硅拋光率不足的缺陷，滿足現代對于3D封裝硅的拋光產率要求。本發明3D封裝娃拋光液通過以下技術方案實現其目的一種3D封裝娃拋光液，包括研磨顆粒、堿性物質，拋光速率提升劑和載體，所述速率提升劑為含有一個或多個α -氨基的含氮化合物，且所述3D封裝硅拋光液不含氧化劑。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述堿性物質為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化銫、四甲基氫氧化胺、四乙基氫氧化胺、四丙基氫氧化胺、乙二胺、氨水、二乙二胺，二乙基三胺，三乙基四胺，羥乙基乙二胺，多烯多胺羥胺、乙醇胺或三乙醇胺中的一種或多種。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述含有一個或多個α-氨基的含氮化合物為含有一個或多個H2N-(C = NH)-NH-基團結構的胍類化合物。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述含有一個或多AH2N-(C = ΝΗ)-ΝΗ-基團結構的胍類化合物為鹽酸雙胍、碳酸胍、鹽酸胍中的一種或多種。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述含有一個或多個α-氨基的含氮化合物為含
α-氨基的氨基酸。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述含α-氨基的氨基酸為甘氨酸，精氨酸，鳥氨酸，賴氨酸，脯氨酸，丙氨酸中的一種或多種。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述的研磨顆粒的濃度為O. I 10wt% ;所述的拋光速率提升劑的濃度為O. 01 15wt%。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述拋光速率提升劑還包括一種或多種有機酸類化合物。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述有機酸為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙基磷酸
或二乙三胺五甲叉磷酸。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述研磨顆粒為氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、碳化硅、氮化硅、氮化硼或聚合物顆粒中的一種或多種。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述聚合物顆粒為聚乙烯、聚四氟乙烯。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述的研磨顆粒為碳化硅、氧化硅。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述研磨顆粒的粒徑為O. 02 50微米，優選采用粒徑為O. I 10微米的研磨顆粒。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述拋光液還包括表面活性劑、穩定劑、滅菌抑制劑或殺菌劑中的一種或多種。上述的3D封裝硅拋光液，其中，所述拋光液的pH值為9 12。采用本發明3D封裝硅拋光液的優點在于本發明3D封裝硅拋光液在金屬拋光過程中具有超高的硅的去除速率，滿足TSV高速拋光要求，以及工業生產對于3D封裝硅拋光產率的需要。
具體實施例方式下面我們通過具體實施例來詳細說明本發明3D封裝硅拋光液對于3D封裝硅材料 優異的拋光效果，但本發明的保護范圍不僅僅局限于下述實施例。將表I給出了本發明的拋光液I 9和對比拋光液，按表中配方，將各成分混合均勻，去離子水補足拋光液質量100%。最后用PH調節劑調節到所需pH值，繼續攪拌至均勻流體，靜置30分鐘即可得到各化學機械拋光液。表I本發明的拋光液I 11及對比例配方
權利要求
1.一種3D封裝硅拋光液，其特征在于，包括研磨顆粒、堿性物質，拋光速率提升劑和載體水，所述速率提升劑為含有一個或多個α -氨基的含氮化合物，且所述3D封裝硅拋光液不含氧化劑。
2.根據權利要求I所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒的濃度為O. I IOwt % ;所述的拋光速率提升劑的濃度為O. 01 15wt%。
3.根據權利要求I所述的3D封裝娃拋光液,其特征在于，所述含有一個或多個ct-氨基的含氮化合物為含有一個或多個H2N-(C = NH)-NH-基團結構的胍類化合物。
4.根據權利要求3所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述胍類化合物為鹽酸雙胍、碳酸胍、鹽酸胍中的一種或多種。
5.根據權利要求I所述的3D封裝娃拋光液,其特征在于,所述含有一個或多個α-氨基的含氮化合物為含α-氨基的氨基酸。
6.根據權利要求5所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述含α-氨基的氨基酸為甘氨酸，精氨酸，鳥氨酸，賴氨酸，脯氨酸，丙氨酸中的一種或多種。
7.根據權利要求I所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述堿性物質為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化銫、四甲基氫氧化胺、四乙基氫氧化胺、四丙基氫氧化胺、乙二胺、氨水、羥胺、乙醇胺和三乙醇胺中的一種或多種的組合物。
8.根據權利要求I所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述拋光速率提升劑還包括一種或多種有機酸類化合物。
9.根據權利要求8所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述有機酸為乙二胺四乙酸、乙二胺四乙基磷酸和二乙三胺五甲叉磷酸中的一種或幾種的組合物。
10.根據權利要求I所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒為氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、碳化硅、氮化硅、氮化硼或聚合物顆粒中的一種或多種的組合物。
11.根據權利要求10所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述聚合物顆粒為聚乙烯、聚四氟乙烯。
12.根據權利要求10所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒為碳化硅、氧化硅。
13.根據權利要求I所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒的粒徑為O. 02 50微米。
14.根據權利要求13所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒的粒徑為O.I 10微米。
15.根據權利要求I所述的3D封裝硅拋光液，其特征在于，所述拋光液還包括表面活性劑、穩定劑、滅菌抑制劑或殺菌劑中的一種或多種。
16.根據權利要求I所述的3D封裝娃拋光液,其特征在于,所述拋光液的pH值為9 12。
全文摘要
本發明提供一種3D封裝硅拋光液，包括研磨顆粒、堿性物質，拋光速率提升劑和載體水，所述速率提升劑為含有一個或多個α-氨基的含氮化合物，且所述3D封裝硅拋光液不含氧化劑。本發明3D封裝硅拋光液在拋光過程中具有超高的硅的去除速率，滿足TSV高速拋光要求，以及工業生產對于3D封裝硅拋光產率的需要。
文檔編號H01L21/768GK102816532SQ20111015309
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者徐春 申請人:安集微電子科技(上海)有限公司