一种用于碳化硅CMP的抛光组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于碳化硅CMP的抛光组合物的制备方法，通过如下方法制备：将分散剂、促进剂、pH缓冲剂、润湿剂、络合剂加入水中，搅拌均匀后加入磨料，再加入消泡剂，再用pH调节剂调整溶液的pH值，再陈化。采用本发明专利技术抛光液对碳化硅晶片进行CMP，可以具有较好的去除速率和表面光洁度，粗糙度可达到0.2nm以下。本发明专利技术抛光组合物是良好的碳化硅晶片抛光剂，可替代硬质磨料组合物，改善粗糙度和光洁度，且绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳化硅CMP的抛光组合物及其制备方法
本专利技术涉及化学机械研磨(CMP)领域，具体涉及一种用于碳化硅CMP的抛光组合物及其制备方法。
技术介绍
碳化硅材料因其硬骨高，导热性好，耐磨性能好，以及禁带宽度大等特点，而应用于半导体工业和精密光学器件，同时也造成表面材料难以处理和加工，而现代高科技期间均需要超光滑和超净表面，而实现这一全局平坦化表面的唯一工业化技术就是化学机械抛光，通过抛光可获得优良的表面粗糙和平整表面，从而使得半导体应用成为可能，为终端应用例如LED照明，高频器件，甚至未来的额移动终端和笔记本电脑等打下良好的基础。在碳化硅的抛光领域已有较多的研究工作，因碳化硅表面惰性使得其抛光移除需要借助化学作用是表面活化，采用较多的为硬质磨料，例如钻石颗粒和氧化铝颗粒，引起超高的硬度而造成抛光过程中产生划伤和表面缺陷，最终影响表面粗糙度。
技术实现思路
为解决现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于碳化硅CMP的抛光组合物，其各组分的质量百分含量为：分散剂0.05％～5％(优选为0.1％～2％)，促进剂0.05％～5％，pH缓冲剂0.1％～1％，润湿剂0.005％～0.1％，络合剂0.01％～5％(优选为0.2％～2％)，磨料5％～40％(优选为10％～30％)，消泡剂0.01％～0.1％(优选为0.02％～0.05％)，pH调节剂0.5％～1.0％，余量为去离子水。优选的，所述分散剂为聚苯乙烯马来酸酐及其衍生物。优选的，所述分散剂为磺化苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)。优选的，所述促进剂为氧化剂，包括过氧化物、过流化物、卤酸、高卤酸类以及硝基化合物。优选的，所述氧化剂选自高氯酸、高氯酸钾、高氯酸钾、氯酸钾、氯酸钠、高碘酸、高碘酸钾、高碘酸钠、碘酸、碘酸钾、过氧化氢、臭氧、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵的一种或几种。优选的，所述pH缓冲剂为磷酸氢盐和磷酸盐共轭系。优选的，所述润湿剂为炔二醇聚醚。优选的，所述络合剂选自2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)，氨基三甲叉膦酸(ATMP)，乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)，二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)，多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)，羟基乙叉二膦酸(HDPE)中的一种或几种。优选的，所述络合剂选自脂肪族的一元酸、脂肪族的二元酸、脂肪族的多元羧酸、乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸、四乙基乙二酸中的一种或几种。优选的，所述水为去离子水。优选的，所述磨料为二氧化硅，磨料为球形、纺锤形或链形，粒度在60～150nm(优选的为80～120nm)。优选的，所述消泡剂为改性的聚硅氧烷消泡剂。优选的，所述pH调节剂为50％氢氧化钾溶液。本专利技术还提供上述用于碳化硅CMP的抛光组合物的制备方法，将分散剂、促进剂、pH缓冲剂、润湿剂、络合剂依次加入去离子水中，搅拌均匀后加入硅溶胶磨料，再加入消泡剂，再用pH调节剂将溶液的pH值调至11～13(pH值优选为12.5)，陈化30～60分钟(优选为20分钟)。本专利技术的优点和有益效果在于：提供一种用于碳化硅CMP的抛光组合物，采用本专利技术抛光液对碳化硅晶片进行CMP，可以具有较好的去除速率和表面光洁度，粗糙度可达到0.2nm以下。本专利技术抛光液是良好的碳化硅晶片抛光剂，可替代硬质磨料组合物，改善粗糙度和光洁度，且绿色环保。氧化硅磨料的硬度小于钻石颗粒和氧化铝磨料，在碳化硅的精抛阶段具有一定的优势，配合促进剂和氧化剂等添加剂，可以在保证一定磨削率的同时改善表面质量。本专利技术提供了一种含有氧化硅的CMP抛光液，在合适的粒度和专有添加剂的配合下，可以获得较高的抛光速率，同时无划伤，无有机物残留，且有较好的粗糙度。本专利技术抛光液具有如下特点：1)本专利技术采用包含专有的络合剂、润湿剂、分散剂和促进剂组合，配合纳米级氧化硅磨料，具有较高的碳化硅的抛光效率，抛光后表面无划伤、点子和有机物残留。2)本专利技术抛光液具有专有的助洗成分，使得抛光后的颗粒物残留易于清洗和移除，获得理想的表面光洁度。3)本专利技术抛光液是绿色环保型抛光剂。4)本专利技术解决了传统硬质磨料如钻石液和氧化铝等对晶圆表面的损伤，获得高的抛光效率的同时，得到理想的表面。5)本专利技术抛光液抛光后的表面易于清洗，解决了颗粒残留的问题。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种用于碳化硅CMP的抛光组合物，通过如下方法制备：将0.05～5重量份(优选为0.1～2重量份)分散剂、0.1～5重量份促进剂、0.5～1重量份pH缓冲剂、0.005～0.1重量份润湿剂、0.01～5重量份(优选为0.2～2重量份)络合剂在搅拌条件下依次加入5～40重量份(优选为10～30重量份)硅溶胶磨料，再加入0.01～0.1重量份(优选为0.02～0.05重量份)消泡剂，再用0.5～1.0重量份pH调节剂将溶液的pH值调至11～13(pH值优选为12.5)，用水稀释至所需量，陈化30～60分钟(优选为20分钟)；所述分散剂为聚苯乙烯马来酸酐及其衍生物，可优选磺化苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)；所述促进剂为氧化剂，包括过氧化物、过流化物、卤酸、高卤酸类以及硝基化合物；氧化剂可选自高氯酸、高氯酸钾、高氯酸钾、氯酸钾、氯酸钠、高碘酸、高碘酸钾、高碘酸钠、碘酸、碘酸钾、过氧化氢、臭氧、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵的一种或几种；所述pH缓冲剂为磷酸氢盐和磷酸盐共轭系；所述润湿剂可选用炔二醇聚醚；所述络合剂可选自2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)，氨基三甲叉膦酸(ATMP)，乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)，二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)，多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)，羟基乙叉二膦酸(HDPE)中的一种或几种；所述络合剂还可选自脂肪族的一元酸、脂肪族的二元酸、脂肪族的多元羧酸、乙酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸、四乙基乙二酸中的一种或几种；所述磨料为二氧化硅，磨料为球形、纺锤形或链形，粒度在60～150nm(优选的为80～120nm)；所述消泡剂可选用聚醚消泡剂；所述pH调节剂可选用50％氢氧化钾溶液。本专利技术的具体实施例如下：实施例1将0.1重量份磺化SMA、0.1重量份H2O2、2重量份磷酸氢钾-磷酸钾、0.01重量份炔二醇聚醚、0.01重量份PBTC搅拌下依次加入10重量份二氧化硅液中，再加入0.01重量份聚醚消泡剂，再用0.5重量份氢氧化钾将溶液的pH值调至12，陈化40分钟，制得抛光液。实施例2将0.1重量份磺化SMA、0.1重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，其各组分的质量百分含量为：/n分散剂0.05％～5％，/n促进剂0.1％～1.0％，/npH缓冲剂0.5％～1.0％，/n润湿剂0.005％～0.1％，/n络合剂0.01％～5％，/n磨料5％～40％，/n消泡剂0.01％～0.1％，/npH调节剂0.1％～1.0％，/n余量为去离子水。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，其各组分的质量百分含量为：
分散剂0.05％～5％，
促进剂0.1％～1.0％，
pH缓冲剂0.5％～1.0％，
润湿剂0.005％～0.1％，
络合剂0.01％～5％，
磨料5％～40％，
消泡剂0.01％～0.1％，
pH调节剂0.1％～1.0％，
余量为去离子水。


2.根据权利要求1所述的用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，所述分散剂为聚苯乙烯马来酸酐及其衍生物。


3.根据权利要求1所述的用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，所述分散剂为磺化苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)。


4.根据权利要求1所述的用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，所述促进剂为氧化剂。


5.根据权利要求4所述的用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，所述氧化剂选自高氯酸、高氯酸钾、高氯酸钾、氯酸钾、氯酸钠、高碘酸、高碘酸钾、高碘酸钠、碘酸、碘酸钾、过氧化氢、臭氧、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵的一种或几种。


6.根据权利要求1所述的用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，所述pH缓冲剂为磷酸氢盐和磷酸盐共轭系。


7.根据权利要求1所述的用于碳化硅CMP的抛光组合物，其特征在于，所述润湿剂为炔二醇聚醚。


8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟红，蔡庆东，
申请(专利权)人：常州时创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32