【技术实现步骤摘要】
一种宽去除速率选择比的抛光组合物及其应用
[0001]本专利技术涉及在集成电路制造的化学机械抛光
,尤其涉及一种宽去除速率选择比的抛光组合物及其应用。
技术介绍
[0002]在集成电路中多晶硅是主要的栅极材料,氧化硅是主要的绝缘材料,氮化硅可以作保护材料,用于防止部分区域因离子注入、扩散、刻蚀等产生的损伤。在栅极的制备过程中需要化学机械抛光(CMP),多晶硅、氧化硅和氮化硅这三种材料的化学稳定性和硬度存在明显的差异,其中氮化硅的硬度最大,化学稳定性也最强,氧化硅次之,在CMP过程中三种材料的去除速率会自然地出现明显的差异,因此要实现三者去除速率之间产生特定的选择比,必须通过化学助剂进行调控,同时抛光材料的表面也容易出现划伤、麻点、颗粒残留、蚀坑等抛光缺陷,也需要添加特定助剂进行改善。
[0003]在化学机械抛光过程中,这三种材料的选择性是重点研究的问题。从基本物性的角度看,这三种材料中多晶硅材料表面是疏水的,氧化硅、氮化硅表面是亲水的;另外三者的等电点也存在明显的差异,如多晶硅的IEP值为3.3,氧化硅的IEP值为2.5,氮化硅的IEP值为8,这些基本物性的差异是在抛光液体系下调控三者选择性的前提。
[0004]目前普遍适用于抛光液的磨料有氧化铝、氧化铈、氧化硅等,其中纳米级硅溶胶具有粒度细、抛光损伤小、表面清洁等优点,而以溶胶凝胶法制备的硅溶胶还具有金属杂质少,稳定性好等优点,是目前行业中抛光氮化硅、氧化硅、多晶硅等材料的主要磨料之一。另外,这类材料的抛光组合组中还添加有选择比调节剂、水溶性聚 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种宽去除速率选择比的抛光组合物,其特征在于,以表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体为磨料,还包括作为选择比调节剂的含有椰油基的疏水性表面活性剂和聚氧乙烯
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聚氧丙烯亲水性共聚物。2.根据权利要求1所述的抛光组合物,其特征在于,包括表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体、选择比调节剂、水溶性聚合物、速率促进剂、pH调节剂、杀菌剂和去离子水;优选地,各组分含量为:表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体5~24wt%、选择比调节剂0.01~1wt%、水溶性聚合物0.005~0.5wt%、速率促进剂0.05~3wt%、pH调节剂0.01~1wt%、杀菌剂0.005~0.2wt%,余量为去离子水;更优选地,各组分含量为:表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体10~18wt、选择比调节剂0.05~0.5wt%、水溶性聚合物0.01~0.25wt%、速率促进剂0.1~1.5wt%、pH调节剂0.05~0.5wt%、杀菌剂0.01~0.1wt%,余量为去离子水。3.根据权利要求1或2所述的抛光组合物,其特征在于,所述选择比调节剂中含有椰油基的疏水性表面活性剂和聚氧乙烯
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聚氧丙烯亲水性共聚物的质量比为1:3~7:1;优选为1:1~5:1。4.根据权利要求1或2所述的抛光组合物,其特征在于,表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体的有机酸为羧酸或磺酸,优选为磺酸;优选地,所述表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体表面带有负电荷,Zeta电位的绝对值在15~55mV之间;优选在25~45mV之间。5.根据权利要求1或2所述的抛光组合物,其特征在于,所述表面固定有有机酸的纳米二氧化硅胶体的平均一次粒径在20nm及以上、45nm及以下;平均二次粒径在50nm及以上、90nm及以下;质量浓度为20wt%~30wt%。6.根据权利要求1~3任一项所述的抛光组合物,其特征在于,所述含有椰油基的疏水性表面活性剂,HLB值大于3小于10,选自椰子油单乙醇酰胺、椰油酸甲基单乙醇酰胺、椰油酸二乙醇酰胺、椰油酸单异丙醇酰胺、椰油酰胺丙基氧化胺、椰油酰基丙基二甲基叔胺、椰油酰胺丙基
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PG
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二甲基氯化铵磷酸酯钠、椰油基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、椰油醇聚醚、椰油基聚胺、蔗糖
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椰油酸酯、椰油基甲基氯化铵、椰油基三甲基氯化铵、椰油基葡糖多苷、椰油基羟乙基磺酸钠、椰油基羟乙基咪唑啉、椰油酰两性基乙酸钠、椰油酸钾、椰油酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、椰油酰谷氨酸钾、椰油酰甘氨酸钠、椰油酰甘氨酸钾、椰油酰肌氨酸钠、椰油基氨基丙酸钠、N
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椰油烷基
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β
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丙氨酸衍生物、椰油酰基甲基牛磺酸钠、甲基椰油酰基牛磺酸钾中的至少任一种。7.根据权利要求1~3任一项所述的抛光组合物,其特征在于,所述聚氧乙烯
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聚氧丙烯亲水性共聚物为EO
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PO的嵌段聚醚或无规聚醚,HLB值大于10,优选选自丙二醇嵌段聚醚L35、丙二醇嵌段聚醚F38、丙二醇嵌段聚醚L43、丙二醇嵌段聚醚L44、丙二醇嵌段聚醚L45、丙二醇嵌段聚醚L63、丙二醇嵌段聚醚L64、丙二醇嵌段聚醚F68、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚NPE
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108、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚NPE
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105、烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚NPE
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910、月桂酸无规聚醚LPE
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1200、丁醇无规聚醚BPE
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1000、丁醇无规聚醚BPE
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1500、丁醇无规聚醚BPE
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2500、丙二醇无规聚醚PPE
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1500、丙三醇无规聚醚GPE
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3000、十二醇无规聚醚CPE
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1500、异构十三醇无规聚醚TPE
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1000中的至少任一种。8.根据权利要求1或2所述的抛光组合物,其特征在于,所述水溶性聚合物为由丙烯酸...
【专利技术属性】
技术研发人员:王永东,卞鹏程,徐贺,王瑞芹,王庆伟,李国庆,朱林君,张宏源,卫旻嵩,崔晓坤,
申请(专利权)人:万华化学集团股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
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