一种多晶硅抛光组合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种多晶硅抛光组合物及其应用，所述多晶硅抛光组合物以纳米二氧化硅胶体为主要抛光组分，并添加有聚醇醚类物质和烷基葡糖酰胺类物质作为助剂。本发明专利技术的抛光组合物中同时添加聚醇醚类物质和烷基葡糖酰胺类物质作为表面活性剂，绿色低毒，在保持较高多晶硅去除速率的条件下，有效抑制碟形凹陷的产生，与现有技术相比，具有明显优势。具有明显优势。

【技术实现步骤摘要】
一种多晶硅抛光组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种多晶硅抛光组合物及其应用。

技术介绍

[0002]多晶硅是单质硅的一种，在MOSFET制备过程中，多晶硅与铝相比“功函数”更低，所对应的阈值电压也更低，即可实现以更低的电源电压运行电路，而且多晶硅还具有耐高温、耐离子注入以及具有“自对准效应”等优点，因此目前多晶硅是集成电路制造过程中的主要栅极材料。在多晶硅栅制造过程中，需要进行化学机械抛光(CMP)，其中抛光液中碱性化合物产生的OH
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使多晶硅表面持续形成软质层，软质层在磨料和抛光垫的机械作用下去除。
[0003]在抛光过程中，通常需要同时抛光多晶硅和介质材料
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氧化硅或氮化硅。虽然多晶硅材料表面是疏水的，但氧化硅、氮化硅表面是亲水的，而实际上多晶硅栅的宽度基本都属微纳级别，因此多晶硅表面非常容易与化学助剂发生化学腐蚀，结果是其表面容易产生因过度腐蚀而导致的碟形凹陷(Dishing)，在抛光过程中碟形凹陷是造成抛光平坦性下降的主要原因，是抛光多晶硅栅表面质量的关键指标。
[0004]由于氧化硅与多晶硅硬度接近，且氧化硅还具有粒度细，抛光后表面损伤小，易清洁等优点，因此目前行业中纳米二氧化硅胶体是多晶硅抛光液的主要磨料。另外，多晶硅抛光液中还添加有碱性化合物、pH调节剂、表面活性剂和水等成分；其中表面活性剂可以发挥抑制抛光缺陷(Dishing)，提高抛光表面质量的作用。
[0005]现有技术中，韩国公开专利KR20100014849A提出向多晶硅抛光组合物中加入脂肪族铵盐型的阳离子表面活性剂(如辛基三甲基溴化铵)，以控制缺陷，提高抛光表面质量，但这类助剂含有卤素，毒性较大，容易导致抛光后介质材料(氧化硅、氮化硅)的介电性能下降，同时也容易对抛光设备造成腐蚀破坏。
[0006]专利CN1939663A提出向多晶硅抛光组合物中加入表面活性剂HEC，但HEC容易造成纳米硅溶胶的微团聚，使抛光组合物难以长时间存储。
[0007]专利CN103620747A提出向多晶硅抛光组合物中加入的表面活性剂为POE型聚合物和一些水溶性多糖聚合物(如淀粉、羟甲基纤维素)，虽然这些聚合物能够发挥控制碟形凹陷的作用，但对多晶硅去除速率的抑制作用也非常明显。同样，专利CN112552824A也提出向多晶硅抛光组合物中加入两种及以上不同分子量的含有内酰胺环的水溶性高分子聚合物作为表面活性剂，以控制碟形凹陷，减少抛光后表面残留，但这些聚合物同样会使多晶硅的去除速率受到明显的抑制。
[0008]总体来看，现有技术难以在控制碟形凹陷和抛光速率之间同时取得良好的效果，仍需通过对化学配方中表面活性剂等成分进行合理调控和组合，以在环保绿色的基础上实现高多晶硅去除速率、低碟形凹陷的效果，克服上述现有技术的弊端。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多晶硅抛光组合物，通过向纳米二氧化
硅胶体中同时添加两类水溶性化合物作为表面活性剂，两者发挥协同作用，可在较高多晶硅去除速率的基础上，保持较低水平的碟形凹陷，提高多晶硅栅化学机械抛光时的质量和效率。
[0010]本专利技术的另一目的在于提供这种多晶硅抛光组合物在多晶硅化学机械抛光中的应用。
[0011]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0012]一种多晶硅抛光组合物，以纳米二氧化硅胶体为磨料，其中，还包括聚醇醚类物质和烷基葡糖酰胺类物质作为表面活性剂。
[0013]在一个优选的实施方案中，所述多晶硅抛光组合物包括纳米二氧化硅胶体、表面活性剂、碱性化合物、pH调节剂和去离子水；其中，所述表面活性剂同时包含第一类表面活性剂(聚醇醚类物质)和第二类表面活性剂(烷基葡糖酰胺类物质)。
[0014]在一个优选的实施方案中，所述多晶硅抛光组合物各组分含量为：纳米二氧化硅胶体5～24wt％、表面活性剂0.006～1.2wt％、碱性化合物0.5～7wt％、pH调节剂0.01～1wt％，余量为去离子水；其中，表面活性剂中第一类表面活性剂(聚醇醚类物质)和第二类表面活性剂(烷基葡糖酰胺类物质)的重量比为1:1～1:14。
[0015]在一个更优选的实施方案中，所述多晶硅抛光组合物各组分含量为：纳米二氧化硅胶体10～18wt％、表面活性剂0.15～0.75wt％、碱性化合物1～5wt％、pH调节剂0.05～0.5wt％，余量为去离子水；其中，表面活性剂中第一类表面活性剂(聚醇醚类物质)和第二类表面活性剂(烷基葡糖酰胺类物质)的重量比为1:4～1:9。
[0016]在一个具体的实施方案中，所述纳米二氧化硅胶体的平均粒径为60
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90nm，浓度为20wt％～30wt％。
[0017]在一个具体的实施方案中，所述表面活性剂中的第一类表面活性剂为聚醇醚类物质，选自聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇单辛醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇壬基苯基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚乙二醇十六烷基醚、聚乙二醇十八烷基醚、聚乙二醇缩水甘油基十二烷基醚、聚乙二醇双(3
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氨丙基)醚、聚乙二醇单(2
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月桂酰胺基乙基)醚、聚丙二醇单甲醚、聚丙二醇单丁醚、聚丙二醇
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单异十三烷基醚、聚丙二醇十八烷基醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少任一种，优选为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚丙二醇单丁醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少任一种。
[0018]在一个具体的实施方案中，所述表面活性剂中的第二类表面活性剂为烷基葡糖酰胺类物质，选自羟乙基月桂葡糖酰胺、丁基月桂葡糖酰胺、辛基葡萄糖酰胺、十二酰基胺乙基葡糖酰胺、十二烷基甲基葡糖酰胺、己酰基甲基葡糖酰胺、癸酰基甲基葡糖胺、辛酰基甲基葡糖胺、壬酰基甲基葡萄糖胺、十四烷基葡糖酰胺、十六烷基葡糖酰胺、十八烷基葡糖酰胺、乙酰基正八烷葡糖酰胺、乙酰基正十烷葡糖酰胺、乙酰基正十二烷葡糖酰胺、丙酰基正八烷葡糖酰胺、丙酰基正十烷葡糖酰胺、丙酰基正十二烷葡糖酰胺、N
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(3
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三乙氧硅基丙基)葡糖酰胺、椰油酰基甲基葡萄糖胺、肉豆蔻酰甲基葡糖酰胺中的至少任一种，优选为癸酰基甲基葡糖胺、十二烷基甲基葡糖酰胺、辛酰基甲基葡糖胺、十八烷基葡糖酰胺、N
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(3
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三乙氧硅基丙基)葡糖酰胺中的至少任一种。
[0019]在一个具体的实施方案中，所述碱性化合物为有机胺类或季铵碱，选自高哌嗪、甲基高哌嗪、乙基高哌嗪、甲酰基高哌嗪、哌嗪、甲基哌嗪、吡嗪、哒嗪、单乙醇胺、异丙醇胺、咪唑、甲基咪唑、碳酸胍、四甲基胍、乙二胺、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的至少任一种，优选为单乙醇胺、乙二胺、氢氧化铵、四甲基氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅抛光组合物，以纳米二氧化硅胶体为磨料，其特征在于，还包括聚醇醚类物质和烷基葡糖酰胺类物质作为表面活性剂。2.根据权利要求1所述的多晶硅抛光组合物，其特征在于，包括纳米二氧化硅胶体、表面活性剂、碱性化合物、pH调节剂和去离子水；优选地，各组分含量为：纳米二氧化硅胶体5～24wt％、表面活性剂0.006～1.2wt％、碱性化合物0.5～7wt％、pH调节剂0.01～1wt％，余量为去离子水；更优选地，各组分含量为：纳米二氧化硅胶体10～18wt、表面活性剂0.15～0.75wt％、碱性化合物1～5wt％、pH调节剂0.05～0.5wt％，余量为去离子水。3.根据权利要求1或2所述的多晶硅抛光组合物，其特征在于，所述表面活性剂中聚醇醚类物质和烷基葡糖酰胺类物质的质量比为1:1～1:14；优选为1:4～1:9。4.根据权利要求1或2所述的多晶硅抛光组合物，其特征在于，所述纳米二氧化硅胶体的平均粒径为60
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90nm，质量浓度为20wt％～30wt％。5.根据权利要求1～3任一项所述的多晶硅抛光组合物，其特征在于，所述聚醇醚类物质表面活性剂选自聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇单辛醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇壬基苯基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚乙二醇十六烷基醚、聚乙二醇十八烷基醚、聚乙二醇缩水甘油基十二烷基醚、聚乙二醇双(3
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氨丙基)醚、聚乙二醇单(2
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月桂酰胺基乙基)醚、聚丙二醇单甲醚、聚丙二醇单丁醚、聚丙二醇
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单异十三烷基醚、聚丙二醇十八烷基醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少任一种，优选为聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚丙二醇单丁醚、聚丙二醇二缩水甘油...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永东，卞鹏程，徐贺，王庆伟，王瑞芹，李国庆，崔晓坤，卫旻嵩，
申请(专利权)人：万华化学集团电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：