【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种集成电路中单晶硅的化学机械抛光(cmp)，具体涉及一种显著减少硅片抛光雾和表面缺陷的精抛液的制备及应用。
技术介绍
0、技术背景
1、由于硅具有1.11ev的窄带隙、基本完整的晶格结构、良好的热氧化性能、高腔迁移率和低缺陷密度，硅常用于集成电路，光学器件和光电子学领域。随着硅基元件向小尺寸发展，表面体积比也相应增加。因此，表面质量对物理和化学性能的影响越来越明显。因此，这些精密部件既需要超光滑的表面，又需要表面的低损伤层。在半导体器件制造中，化学机械抛光(cmp)是实现局部和全局平坦化的独特关键技术。为了进一步改善硅衬底的表面形貌，满足逐渐减少的加工技术节点，硅衬底的cmp主要分两个步骤进行：粗抛光和精抛光。在工业化生产中，硅片的精抛液是决定硅片能否用于集成电路制备的关键性步骤。一般来说，硅片精抛液要求抛光速率高，金属离子含量低，抛光后硅片表面质量好且硅片表面无颗粒残留。
2、但是在精抛阶段常常会产生很多问题，例如产生抛光雾和表面缺陷(例如颗粒，划痕和凹坑)。抛光雾指抛光后在晶圆表面留下的密度为105/cm2微浅损伤缺陷，该缺陷在强聚光灯照射下产生光的散射给人眼的感觉像雾。一般来说，在抛光过程中，由于抛光垫的多孔特性，磨料由于絮凝作用经常会附着甚至嵌入到抛光垫中形成凸起。而这些凸起会造成硅片的表面划伤。同时，由于硅片表面的吸附能大，磨料在抛光过程中会吸附到硅片表面，难以在后续的清洗过程中被去除。抛光雾和表面缺陷的存在严重影响硅片的在下游的应用。因此如何减小硅片表面雾度并抑制表面缺陷(例如
3、专利us10745588b2用水溶性聚合物聚丙烯酰吗啉，二氧化硅磨料、氨水和去离子水配置了抛光液，改抛光液能地减小精抛后硅片的雾度和表面缺陷，但是聚丙烯酰吗啉的合成复杂，难以大规模应用。专利cn113881347a公开了一种化学机械精抛液，主要由不同形貌的复合硅溶、氧化剂、螯合剂、表面活性剂、ph调节剂和余量去离子水组成，来提高硅片的抛光速率同时减少对硅片的划伤。但是该专利中所用多聚椭球形磨料，目前还没有稳定成熟的工艺，不适合广泛的工业化生产。
4、为此，有必要提供一种抛光速率高、抛光后硅片表面质量好、基于高纯硅溶胶的硅精抛光液来克服上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术克服了硅精抛液在抛光过程中硅片抛光速率低、硅片表面有抛光雾、划痕、颗粒和凹陷等缺陷的难题。公开了一种金属杂质含量少、抛光速率高、抛光后硅片表面抛光雾和缺陷少的硅精抛光组合物。
2、本专利技术提供的一种显著减少硅片抛光雾和表面缺陷的精抛液的制备及应用，其由高纯硅溶胶、聚合物粘结剂、阳离子聚合物、速率促进剂、增稠剂、抗结晶剂、ph调节剂和超纯水组成，各组分所占的质量百分比为：1％～20％的高纯硅溶胶、0.01％～0.5％的聚合物粘结剂、0.1％～1％的速率促进剂，0.001％～0.01％增稠剂、0.0001％～1％的抗结晶剂、余量的超纯水。
3、所述的高纯硅溶胶中金属离子含量<10ppb，粒径为10～80nm。
4、所述的聚合物粘结剂主要有聚乙烯吡络烷酮(pvp)、聚丙烯酸(paa)、聚乙烯醇(pva)中的一种或几种。
5、速率促进剂为胺类和氮唑类化合物的混合物。其中胺类主要为甲胺(meae)、二甲胺(dma)、乙胺(eae)、二乙胺(dead)、乙二胺(eda)、氨基丙醇(amp)、乙醇胺(mea)、羟乙基乙二胺(aeea)、二亚乙基三胺(deta)、乙二胺(eda)等中的一种或几种；氮唑类化合物主要有1,2,4-三氮唑(3-at)，四氮唑(tal)等中的一种或几种。
6、所述的增稠剂是主要为羟乙基纤维素(hec)、羟丙基甲基纤维素(hpmc)、瓜尔胶(gug)等纤维素类增稠剂中的一种或几种。
7、所述的抗结晶剂住要为丙二醇嵌段聚醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯(eo-po)嵌段聚醚、甘油(dg)、乙二醇(eg)、二丙二醇甲醚(dpm)中的一种或几种。
8、所述硅片精抛液组合物的制备具体步骤为:
9、(1)将聚合物粘结剂加入到硅溶胶分散液中，搅拌使二氧化硅颗粒被聚合物粘结剂充分包裹；
10、(2)将速率促进剂、增稠剂、抗结晶剂分散在剩下的去离子水中，搅拌溶解后在搅拌的条件下缓慢加入到上述溶液中；
11、(3)将硅抛光液通过卷绕滤芯进行过滤，除去精抛液中的大颗粒杂质，得到最终的精抛液。
12、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
13、本专利技术所述的精抛液中采用的聚合物粘结剂中的羰基或羟基能与硅溶胶表面的羟基形成氢键，从而牢固地吸附在硅溶胶表面，从而显著地增加了硅溶胶的分散稳定性，有效地阻止了硅溶胶的絮凝，防止硅溶胶粘附在抛光垫表面，从而不会对硅片造成划伤和抛光雾；
14、本专利技术所述的速率促进剂为胺类和氮唑类化合物的混合物，氮唑类化合物水解液的酸性中和胺类化合物水解液的碱性，使得抛光液的ph值维持在低碱性范围内，不需要加入额外的ph调节剂来调节抛光液的ph，不会对硅溶胶的结构造成破坏的同时，能显著增强硅溶胶的抛光速率。
15、本专利技术所述的精抛液中加入了增稠剂，能增加抛光液的粘度，在抛光过程中，能在抛光液和硅片之间形成一层缓冲层，能显著减小硅片的表面划伤问题。
16、本专利技术所述的一种显著减少硅片抛光雾及缺陷的精抛液的制备及应用，从原料开始严密控制金属杂质离子的引入，符合高端集成电路中单晶硅的精抛要求。
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1.一种硅片精抛液，其特征在于，精抛液由高纯硅溶胶、聚合物粘结剂、速率促进剂、增稠剂、抗结晶剂、pH调节剂和超纯水组成，各组分所占的质量百分比为：1％～20％的高纯硅溶胶、0.01％～0.5％的聚合物粘结剂、0.1％～1％的速率促进剂，0.001％～0.01％增稠剂、0.0001％～1％的抗结晶剂、余量的超纯水。
2.根据权利要求1所述的硅精抛液，其特征在于，所述的高纯硅溶胶中金属离子含量<10ppb，粒径为10～80nm。
3.根据权利要求1所述的硅片精抛液，其特征在于，所述的聚合物粘结剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的硅片精抛液，其特征在于，速率促进剂为胺类和氮唑类化合物的混合物，其中胺类选自甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、乙二胺、氨基丙醇、乙醇胺、羟乙基乙二胺、二亚乙基三胺中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述的硅片精抛液，其特征在于，增稠剂选自羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、瓜尔胶中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的硅片精抛液，其特征在于，抗结晶剂选自丙二
7.权利要求1～6任一项所述的用于硅片精抛液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种硅片精抛液，其特征在于，精抛液由高纯硅溶胶、聚合物粘结剂、速率促进剂、增稠剂、抗结晶剂、ph调节剂和超纯水组成，各组分所占的质量百分比为：1％～20％的高纯硅溶胶、0.01％～0.5％的聚合物粘结剂、0.1％～1％的速率促进剂，0.001％～0.01％增稠剂、0.0001％～1％的抗结晶剂、余量的超纯水。
2.根据权利要求1所述的硅精抛液，其特征在于，所述的高纯硅溶胶中金属离子含量<10ppb，粒径为10～80nm。
3.根据权利要求1所述的硅片精抛液，其特征在于，所述的聚合物粘结剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚乙烯醇中的一种或几种。
【专利技术属性】
技术研发人员：贺兆波，罗月，叶瑞，张庭，邹哲敏，姜飞，冯凯，崔会东，王书萍，
申请(专利权)人：湖北兴福电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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