一种高精度硅片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高精度硅片抛光组合物及其应用，所述高精度硅片抛光组合物以二氧化硅水溶胶及有机碱为主要抛光组分，额外添加有酚类化合物、芳基含氮化合物。本发明专利技术通过在硅片抛光组合物中额外加入酚类化合物、芳基含氮化合物，可以在硅片表面形成双层保护膜，从而降低硅片在CMP过程中的刻蚀速率，进一步提高硅晶圆的表面质量。硅晶圆的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度硅片抛光组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，具体涉及一种高精度硅片抛光组合物及其应用。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(CMP)是目前最为普遍的半导体材料表面平整技术。为提高硅晶圆的表面质量，防止硅晶圆在CMP过程中产生蚀刻，通常会在抛光组合物中加入表面活性剂或聚合物以改善晶圆表面腐蚀问题。
[0003]如中国专利CN 110402479 A在硅晶圆抛光组合物中加入羟乙基纤维素及聚乙烯吡咯烷酮等聚合物，极大的降低了硅片表面的刻蚀速率；中国专利CN101724347A通过在铜晶圆抛光液中加入甲基苯并三氮唑类腐蚀抑制化合物，极大地降低了铜膜腐蚀缺陷的产生，从而提高晶圆的表面质量。然而聚合物或表面活性剂等腐蚀抑制剂的加入将极大地影响硅片抛光液的去除效率，而作为铜膜的腐蚀抑制剂含氮杂环化合物，如苯并三氮唑(BTA)，单独添加不能够有效降低硅晶圆的静态腐蚀速率。因此，常规衬底硅片抛光液的去除效率与抛光后表面质量难以兼顾。
[0004]因此，仍然需要一种高精度硅片抛光组合物，能够在高硅晶圆去除速率的同时，降低硅晶圆的刻蚀速率，从而提高硅晶圆的抛光质量。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高精度硅片抛光组合物，通过在常规硅片抛光液中额外加入酚类化合物、芳香含氮化合物，可以实现在高硅片去除速率的基础上进一步降低硅晶圆的静态刻蚀速率，从而提高硅晶圆的抛光质量。
[0006]本专利技术的又一目的在于提供这种高精度硅片抛光组合物的应用。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0008]一种高精度硅片抛光组合物，所述高精度硅片抛光组合物包括以下组分：二氧化硅水溶胶、有机碱、酚类化合物、芳基含氮化合物、pH调节剂。
[0009]在一个具体的实施方案中，所述硅片抛光组合物包括以下重量百分含量的组分：
[0010][0011]在一个具体的实施方案中，所述二氧化硅水溶胶的粒径为30
‑
120nm，固含量为10
‑
50wt％。
[0012]在一个具体的实施方案中，所述有机碱选自甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、单乙醇胺、N
‑
(β
‑
胺基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚己基四胺、1
‑
(2
‑
胺基乙基)哌嗪、N
‑
甲基哌嗪、哌嗪、咪唑、1甲基咪唑、N甲基咪唑、四甲基胍、碳酸胍、盐酸胍、四甲基氢氧化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氟化铵、四乙基氢氧化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氟化铵中的至少任一种，优选为四甲基氢氧化铵。有机碱是硅片抛光组合物中的常用组分，可以有效提高硅片的去除速率。
[0013]在一个具体的实施方案中，所述酚类化合物选自苯酚、β
‑
萘酚、对苯二酚、邻苯二酚、均苯三酚、连苯三酚、间苯二酚、间硝基苯酚、2
‑
溴
‑1‑
萘酚、2，4，6
‑
三硝基苯酚、邻硝基苯酚、三亚己基四胺、2，4
‑
二氯苯酚、2，4，6三溴苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚、丁香酚、愈创木酚、漆汁酚的至少一种，优选为苯酚。
[0014]在一个具体的实施方案中，所述芳香含氮化合物选自苯并三氮唑、苯并咪唑、甲基苯并三氮唑、5
‑
苯基四氮唑、吲哚、喹啉、苯胺、苯甲胺、苯乙胺、苯丙胺、4
‑
氨基联苯、联苯胺、4
‑
氯邻甲苯胺、2
‑
萘胺、邻氨基偶氮甲苯、5
‑
硝基
‑
邻甲苯胺、4
‑
氯苯胺、4
‑
二氨基苯甲醚、3,3
′‑
二氯联苯胺、3,3
′‑
二甲基联苯胺、2
‑
甲基苯胺、2,4
‑
二氨基甲苯、2,4,5
‑
三甲基苯胺、2
‑
甲氧基苯胺、4
‑
氨基偶氮苯、2,4
‑
二甲基苯胺、2,6
‑
二甲基苯胺中的至少任一种，优选为苯并三氮唑、苯并咪唑、2,4
‑
二氨基甲苯。
[0015]本专利技术中，酚类化合物与芳香含氮化合物共同加入，可以极大的降低硅片静态刻蚀速率，其主要作用机理尚不明确，推测如下：首先，芳香含氮化合物中的氮原子进行质子化以后，含有部分正电荷，而硅片表面在弱碱性环境中通常含有负电荷，芳香含氮化合物可以通过静电相互作用吸附在硅晶圆表面，此外，芳香含氮化合物中的疏水部分苯环可以与硅晶圆表面产生疏水相互作用，进一步强化芳香含氮化合物在硅晶圆表面的吸附；然而，受限于碳原子数量较少及弱的静电相互作用，芳香含氮化合物在晶圆表面上的吸附并不牢固，硅片表面腐蚀效果不能够被有效抑制；其次，芳香含氮化合物中的氮元素可以发挥类似于有机碱的化学腐蚀作用(即质子化作用)，如不能稳定吸附，则可能产生加剧腐蚀的作用；而酚类化合物同样可以通过疏水相互作用及强的氢键作用吸附在硅片表面，协同加入后，芳香含氮化合物将通过静电相互作用优先吸附在硅片表面(中间夹杂酚类化合物)，其次酚类化合物叠加吸附形成双层吸附层，这可以有效抑制硅片的表面静态腐蚀速率。
[0016]在一个具体的实施方案中，所述pH值调节剂选自氯化氢、硝酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、咪唑、哌嗪、甲基咪唑、1,2,4
‑
三氮唑、四甲基胍、甲酸、乙酸、丙酸、衣康酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、马来酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、丁二酸、苹果酸、葡萄糖酸、丙氨酸、甘氨酸、乳酸、三氟乙酸、乙二胺四乙酸、氮川三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、三乙烯二胺、丙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺、羟乙基乙二胺三乙酸、焦磷酸、2
‑
氨基乙基膦酸、1
‑
羟基乙叉1,1
‑
二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、乙烷
‑
1,1
‑
二膦酸、乙烷
‑
1,1,2
‑
三膦酸、甲烷羟基膦酸、1
‑
膦酰基丁烷
‑
2,3,4
‑
三羧酸或其盐类中的至少任一种，优选为柠檬酸、丙二酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸中的至少任一种，优选为草酸、氯化氢、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵。本专利技术中通过所述pH调节剂将所述硅片抛光组合物的pH值调节至9.0
‑
12.0之间，优选为10.5
‑
11.5之间。
[0017]另一方面，上述的高精度硅片抛光组合物在硅片化学机械抛光中的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度硅片抛光组合物，其特征在于，所述高精度硅片抛光组合物包括以下组分：二氧化硅水溶胶、有机碱、酚类化合物、芳基含氮化合物、pH调节剂。2.根据权利要求1所述的高精度硅片抛光组合物，其特征在于，所述硅片抛光组合物包括以下重量百分含量的组分：余量为去离子水。3.根据权利要求1或2所述的高精度硅片抛光组合物，其特征在于，所述二氧化硅水溶胶的粒径为30
‑
120nm，固含量为10
‑
50wt％。4.根据权利要求1或2所述的高精度硅片抛光组合物，其特征在于，所述有机碱选自甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、单乙醇胺、N
‑
(β
‑
胺基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚己基四胺、1
‑
(2
‑
胺基乙基)哌嗪、N
‑
甲基哌嗪、哌嗪、咪唑、1甲基咪唑、N甲基咪唑、四甲基胍、碳酸胍、盐酸胍、四甲基氢氧化铵、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氟化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氟化铵中的至少任一种，优选为四甲基氢氧化铵。5.根据权利要求1或2所述的高精度硅片抛光组合物，其特征在于，所述酚类化合物选自苯酚、β
‑
萘酚、对苯二酚、邻苯二酚、均苯三酚、连苯三酚、间苯二酚、间硝基苯酚、2
‑
溴
‑1‑
萘酚、2，4，6
‑
三硝基苯酚、邻硝基苯酚、三亚己基四胺、2，4
‑
二氯苯酚、2，4，6三溴苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚、丁香酚、愈创木酚、漆汁酚中的至少任一种，优选为苯酚。6.根据权利要求1或2所述的高精度硅片抛光组合物，其特征在于，所述芳基含氮化合物选自苯并三氮唑、苯并咪唑、甲基苯并三氮唑、5
‑
苯基四氮唑、吲哚、喹啉、苯胺、苯甲胺、苯乙胺、苯丙胺、4
‑
氨基联苯、联苯胺、4
‑
氯邻甲苯胺、2
‑
萘胺、邻氨基偶氮甲苯、5
‑
硝基
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆伟，卞鹏程，徐贺，王永东，李国庆，崔晓坤，王瑞芹，韩翠婷，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：