用于硅基材质的化学机械抛光组合物及方法技术

本发明专利技术适用于本发明专利技术属于化工技术领域，具体提供一种用于硅基材质的化学机械抛光组合物及化学机械抛光方法。该组合物包含磨料、第一聚合物和第二聚合物，其中所述磨料部分或全部为胶体二氧化硅磨粒。本发明专利技术提供的CMP组合物可以改善含硅基材的抛光效果，抛光后获得的产品具有较少的雾度，低的光点缺陷，更少的划痕，更低的粗糙度Ra。更低的粗糙度Ra。更低的粗糙度Ra。

【技术实现步骤摘要】
用于硅基材质的化学机械抛光组合物及方法


[0001]本专利技术属于化工
，具体涉及一种用于硅基材质的化学机械抛光组合物及化学机械抛光方法。

技术介绍

[0002]化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成电路制造或者其他领域中获得全局平坦化的常用工艺，这种工艺主要用于获得既平坦、又无划痕和杂质的光滑表面。该工艺通过化学和机械力的组合对各种目标基材进行抛光，而化学机械抛光(CMP)组合物在该工艺中发挥决定性作用。这些组合物通常是水溶液，包含均匀分散的各种化学添加剂和磨粒。CMP组合物也被称为抛光浆料、抛光液或抛光组合物等。
[0003]以硅材料为主的半导体类材料已成为电子信息产业最重要的基础材料，在日常生活和工业应用中占有很重要的地位。全世界的半导体器件中有95％以上是用硅材料制成，同时85％的集成电路也是由硅材料制成。目前，集成电路技术已进入纳米电子时代，因此对硅单晶抛光片的表面加工质量要求越来越高，传统抛光液已不能满足硅单晶片抛光的要求。用于电子设备的硅晶片是通过提拉法从单晶硅锭获得的。硅锭用金刚石锯切成薄的晶片。在粗抛光(也称为研磨)的工艺之后，用CMP组合物对硅晶片进行精抛光以获得具有所需厚度和平整度。利用CMPT组合物对晶片进行抛光，该抛光通常包括初级抛光、可选的次级抛光和最终抛光。
[0004]CMP工艺的工作原理为：旋转的硅片在一定的压力作用下，压在旋转的抛光垫上做相对运动，借助抛光液中磨料的机械研磨作用和抛光液中的各类化学试剂的化学作用的结合来获得光滑平坦的表面。传统的硅片CMP系统由以下三部分组成：旋转的硅片夹持装置、承载抛光垫的工作台、抛光液(浆料)供应系统。在CMP工艺中，化学作用充当了非常重要的角色，其中抛光液显得尤为重要。因此对于抛光液的改进，一直是业内不变的研发方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是克服现有技术中存在的上述问题。优选地，本专利技术的一个实施例提供了一种适用于对含硅基材如硅晶片进行最终抛光的化学机械抛光(CMP)组合物，经过该次级抛光，被处理的含硅基材具有较高的表面光滑度和平坦度，由此获得最终的抛光产品。本专利技术的一个目的是克服现有技术的问题。特别地，本专利技术的目的是提供一种新型CMP组合物，该组合物适合于含硅基底(例如硅片)的最终抛光，该CMP组合物一方面表现出高的材料去除率，另一方面导致较少的光点缺陷、较低的雾度、且产品无划痕。
[0006]优选地，本专利技术实施例提供一种化学机械抛光组合物，包含磨料、第一聚合物和第二聚合物，且所述第一聚合物和所述第二聚合物的分散度均为至多2.3。
[0007]优选地，所述组合物中的胶体二氧化硅磨粒在pH 9至12下具有至少
‑
3mV的zeta电位。
[0008]优选地，所述二氧化硅磨粒的粒度分布因子为至多1.8、优选至多1.3、更优选至多
1.0、更优选至多0.9、并且最优选至多0.8，其中所述粒度分布因子通过公式(D90
‑
D10)/D50计算获得。
[0009]优选地，所述二氧化硅磨粒的陡度系数为至少34、优选至少48、更优选至少56、进一步优选至少67、最优选至少74，所述陡度系数通过公式(D30/D70)*100计算获得。
[0010]优选地，所述胶体二氧化硅磨粒的斜率系数为至多17，进一步优选具有至多15、更优选至多14、更优选至多13、更优选至多12、更优选至多11和最优选至多10的斜率系数。优选地，所述第一聚合物和第二聚合物的玻璃化转变温度低于160℃，优选低于150℃，更优选低于148℃。
[0011]优选地，所述第二聚合物的分散度为至多2.3。
[0012]优选地，所述第一聚合物为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素，醋酸纤维素，它们的共形成的产物，或者它们的组合；优选为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、或羟丙基纤维素,或者它们的组合。
[0013]优选地，所述第二聚合物为聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰吗啉,或者它们的组合。
[0014]优选地，表面活性剂选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚(环氧乙烷)
‑
b
‑
聚(环氧丙烷)、聚氧乙烯
‑
聚氧丙烯共聚物、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯
‑
聚氧乙烯烷基胺；聚((环氧乙烷)
‑
b
‑
(环氧丙烷)
‑
b(环氧乙烯))三嵌段共聚物中的至少一种或者它们的组合。
[0015]本专利技术实施例的另一目的在于提供一种用于含硅基材的抛光方法，所述方法利用上述组合物来实现，所述组合物用于最终抛光步骤。
[0016]本专利技术提供的CMP组合物可以改善含硅基材的抛光效果，抛光后获得的产品具有较少的雾度(在抛光后于硅片表面形成的模糊结构，与表面粗糙度成正比)，低的光点缺陷(LPD，指硅片抛光后和CMP清洁后的残留磨粒数量，残留磨粒有负面效果，可在硅片的进一步加工中造成缺陷)，更少的划痕，更低的粗糙度Ra。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例提供组合物中的HEC的DSC图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]本专利技术的化学机械抛光组合物包含磨料、第一聚合物和第二聚合物表面活性剂，其中所述磨料部分或全部为胶体二氧化硅磨粒，且所述第一聚合物的分散度为至多2.3，所述分散度为聚合物的重均分子量与数均分子量之比。
[0020]CMP组合物通常包含分散在水性载体中的磨料。在抛光过程中，磨料用于从基材表面去除多余的材料，由此获得平坦光滑的表面。优选地，本申请中的磨料包含至少98wt％的二氧化硅，其余部分为金属氧化物。在特别优选的实施例中，磨料全部是二氧化硅颗粒，这
些颗粒也称为磨粒。
[0021]优选地，二氧化硅颗粒可以是热解法制备的二氧化硅(热解法二氧化硅)、胶体二氧化硅或其混合物。胶体二氧化硅是指通过湿法制备的颗粒，而热解法二氧化硅是指通过热解法或火焰水解法制备的二氧化硅。胶体二氧化硅可以通过湿法如沉淀(沉淀二氧化硅)、缩聚或类似方法获得。
[0022]在使用时，本专利技术的CMP组合物可包含至少0.0005wt％(重量百分比)的磨料，优选至少0.005wt％、更优选至少0.01wt％、更优选至少0.01wt％0.03wt％，更优选至少0.05wt％的磨料，该磨料可以全部为胶体二氧化硅。具体使用中，如果研磨颗粒的重量百分比太低，则CMP研磨过程中材料去除率会降低。如果磨料的wt百本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光组合物，包含磨料、第一聚合物和第二聚合物，且所述第一聚合物和所述第二聚合物的分散度均为至多2.3,所述第一聚合物的玻璃化转变温度低于160℃。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，还包含表面活性剂，其中，所述表面活性剂的分散度为至多2.3。3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第二聚合物的玻璃化转变温度低于160℃。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的组合物，其特征在于，所述磨料为胶体磨粒，其中所述第一聚合物的玻璃化转变温度与所述胶体磨粒的斜率系数的比值至少为10。5.一种用于根据权利要求1
‑
4中任一项所述的化学机械抛光组合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里希纳萨米，
申请(专利权)人：昂士特科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：