一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉及其制备方法技术

本申请涉及抛光粉的技术领域，具体公开了一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉及其制备方法。一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，包括以下重量份物质：10

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉及其制备方法


[0001]本申请涉及抛光材料的领域，尤其是涉及一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体晶圆片是一种常用于电子电路中的半导体元器件，通过多晶硅掺杂制成单晶硅后，生成硅锭，硅锭用金刚石锯来准确切割得到。晶圆片再进行研磨，打薄，蚀刻、清洗、倒角、抛光等步骤，得到半导体晶圆片成品。晶圆片在使用时，需要使用其抛光面来生产电路，因此需要抛光面无任何凸起、微纹、划痕和残留损伤，通常在抛光后进行清洗和检查，确保抛光面平滑且无缺陷后投入使用。
[0003]目前，晶圆片的抛光通常采用CMP法（化学机械抛光法）进行抛光，CMP法是综合利用化学氧化、机械摩擦和流体作用进行工件表面材料去除的技术，主要通过纳米磨料磨削作用和浆料的化学腐蚀作用使被研磨的工件表面达到光滑无损伤的平整度要求。化学机械抛光法中需要使用抛光液，抛光液由抛光粉和溶剂配伍制成。
[0004]针对上述相关技术，专利技术人认为抛光粉在溶剂中的分散不均，导致抛光液颗粒均一性不佳，从而导致抛光粉存在抛光效果不佳的缺陷。

技术实现思路

[0005]为了改善抛光粉因分散性不佳导致抛光效果不佳的缺陷，本申请提供一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉。
[0006]第一方面，本申请提供一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，采用如下的技术方案：一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，包括以下重量份物质：10
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20份硝酸铈、0.5
>‑
2份分散剂和0.5
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1份添加剂，所述分散剂包括质量比为1
‑
1.5:0
‑
1的聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸钠。
[0007]通过采用上述技术方案，本申请技术方案优化了硝酸铈、分散剂以及添加剂之间的配比，使得分散剂以及添加剂稳定在抛光粉粒子表面负载有带电离子，增加抛光粉粒子之间的静电斥力，降低抛光粉粒子团聚的可能性。同时，适宜的带电离子，使得抛光粉粒子表面形成稳定的双电层，增大抛光粉粒子之间的排斥分散效果，降低接枝于抛光粉粒子上的高分子链段发生桥连或絮凝的可能性，提高抛光粉在溶剂中的稳定性。
[0008]由于采用聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，硝酸铈与聚乙烯吡咯烷酮配合后，聚乙烯吡咯烷酮使得硝酸铈转变为具有八面体结构的氧化铈，氧化铈的八面体结构，使得抛光粉粒子表面获得较多的活性官能基团，增强抛光粉的氧化性，改善抛光粉对晶圆片的抛光效果。同时，聚乙烯吡咯烷酮在氧化铈表面沉淀形成分子膜，阻碍抛光粉粒子相互碰撞，降低抛光粉粒子之间团聚的可能性，提高抛光粉粒子的分散效果。
[0009]采用聚丙烯酸钠和聚乙烯吡咯烷酮配合作为分散剂，聚丙烯酸钠可稳定吸附负载
于氧化铈表面，同时通过自身微弱的絮凝，增大抛光粉粒子体积以及粒子间斥力，减少抛光粉团聚的可能性，提高抛光粉在溶剂中的分散效果，并使得抛光粉均匀悬浮于溶剂中，改善抛光粉的抛光效果。
[0010]优选的，所述分散剂还包括三聚磷酸钠和柠檬酸钠，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、三聚磷酸钠和柠檬酸钠的质量比为1
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1.5:0
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1:1
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3:1
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4。
[0011]通过采用上述技术方案，三聚磷酸钠和柠檬酸钠相互配合，在抛光粉粒子外形成双层静电层，可有效增大抛光粉粒子的Zeta电位，抛光粉粒子之间相互排斥，使抛光粉粒子之间的分散力可以抵抗团聚力，降低抛光粉粒子之间发生团聚的可能性，改善抛光粉在溶剂中的分散均匀性，提高抛光粉的抛光效果。
[0012]同时，采用三聚磷酸钠和柠檬酸钠作为分散剂与硝酸铈配合，可有效增强抛光粉对晶圆片中单体解离效果，即增大抛光粉对晶圆片的抛光去除率，增强抛光粉的抛光效果。
[0013]优选的，还包括掺杂填料，掺杂填料包括硫酸钛和水合二氯氧化锆，所述硫酸钛和水合二氯氧化锆的质量比为4
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5:1
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2。
[0014]通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用硫酸钛和水合二氯氧化锆配合作为掺杂填料，在形成氧化铈的过程中，同时形成氧化锆，氧化铈的八面体立方结构和氧化锆的四方相配合，使得抛光粉粒子之间多级配合，在抛光晶圆片时起到协同抛光效果，改善抛光粉的抛光效率。
[0015]其次，部分铈和锆的格位被粒子半径不同的钛取代，使得部分晶格发生畸变，增大抛光粉粒子的表面活性，改善抛光粉在CMP中的抛光效果。同时，钛的晶格取代，规整抛光粉粒子的形状，使得抛光粉粒子更加圆润，降低抛光粉粒子之间发生团聚的可能性，有利于抛光粉在溶剂中均匀分散，提高抛光粉的抛光效果。
[0016]优选的，所述掺杂填料还包括二氧化硅，所述二氧化硅、硫酸钛和水合二氯氧化锆的质量比为2
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4:4
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5:1
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2。
[0017]通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用二氧化硅、硫酸钛以及水合二氯氧化锆相互配合，进而抛光粉可形成二氧化硅
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氧化铈的壳核结构，通过硫酸钛作为内核，使得抛光粉粒子在生长过程中，在生成八面体结构的同时，使得八面体的边角处较为圆润，即维持抛光粉对晶圆片的抛光强度的同时，减少抛光粉对晶圆片的划伤。
[0018]其次，通过二氧化硅作为内核结构，可有效减小抛光粉粒子的粒径，提高抛光粉的抛光细腻程度即抛光效果。此外，由于二氧化硅具有较佳的分散性，稳定改善抛光粉的分散性，降低抛光粉在溶剂中发生硬团聚的可能性，降低抛光粉对晶圆片的损伤，提高抛光粉的抛光效果。
[0019]优选的，所述掺杂填料为经氟化处理的掺杂填料，所述氟化处理包括以下制备步骤：取1
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5重量份掺杂填料和2
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10重量份氢氟酸，将氢氟酸和掺杂填料搅拌混合，得到混合液，调节混合液pH=6
‑
7，洗涤、过滤、保留固体物、烘干，得到经氟化处理的掺杂填料。
[0020]通过采用上述技术方案，采用氢氟酸对掺杂填料进行氟化改性，氢氟酸具有较强的活性，可与掺杂填料充分结合反应，使得氟离子负载于掺杂填料上，并对掺杂填料中粒子晶格进行取代。因此通过掺杂原料制备抛光粉时，掺杂原料上的氟离子促进抛光粉粒子的晶化程度，增强抛光粉粒子的棱角度，提高抛光粉粒子的切削能力；并且细化颗粒，降低抛光粉粒子团聚的可能性，使得抛光粉获得高效且细腻的抛光效果。
[0021]优选的，所述添加剂包括质量比为0.1
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1:1
‑
2的硝酸锌和硼酸。
[0022]通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用硝酸锌和硼酸相互配合，增加抛光粉粒子的表面活性，促进抛光粉的抛光效果。同时，在硝酸铈转化为氧化铈的过程中，形成的抛光粉粒子表面较易产生疏松孔隙，而添加剂向周围扩散，对抛光粉粒子的疏松孔隙进行填充，有效增加抛光粉粒子的致密程度，从而降低抛光粉粒子之间相互吸引的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，其特征在于，包括以下重量份物质：10
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20份硝酸铈、0.5
‑
2份分散剂和0.5
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1份添加剂，所述分散剂包括质量比为1
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1.5:0
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1的聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸钠。2.根据权利要求1所述的一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，其特征在于：所述分散剂还包括三聚磷酸钠和柠檬酸钠，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、三聚磷酸钠和柠檬酸钠的质量比为1
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1.5:0
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1:1
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3:1
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4。3.根据权利要求1所述的一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，其特征在于：所述硝酸铈经掺杂填料掺杂处理，掺杂填料包括硫酸钛和水合二氯氧化锆，所述硫酸钛和水合二氯氧化锆的质量比为4
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5:1
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2。4.根据权利要求3所述的一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，其特征在于：所述掺杂填料还包括二氧化硅，所述二氧化硅、硫酸钛和水合二氯氧化锆的质量比为2
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4:4
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5:1
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2。5.根据权利要求3所述的一种用于半导体晶圆抛光处理的稀土抛光粉，其特征在于，所述掺杂填料为经氟化处理的掺杂填料，所述氟化处理包括以下制备步骤：取1
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5重量份掺杂填料和2
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10重量份氢氟酸，将氢氟酸和掺杂填料搅拌混合，得到混合液，调节混合液pH=6

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊生，
申请(专利权)人：深圳市瑞来稀土材料有限公司，
类型：发明
国别省市：