本发明专利技术涉及一种二氧化硅介电材料用化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总重量为基准计，包含以下重量百分比的组分：氧化物抛光颗粒1-50wt%；余量为pH调节剂和水性介质；其中所述氧化物抛光颗粒为胶体二氧化硅；制备过程中：先制备硅酸水溶液，然后取所述硅酸水溶液加热至沸15-60min，继而3分钟内“速冷”至20~50℃，然后重新加热至沸，然后持续滴入前述制备的硅酸水溶液制得胶体二氧化硅溶液，然后过滤、浓缩得到硅溶胶；继而加水性介质稀释并用pH调节剂调节酸碱性即制得所述化学机械抛光液；将所述抛光液应用于半导体中氧化硅介电材料的CMP工艺领域中，具有大大提高氧化硅薄膜去除速率的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种二氧化硅介电材料用化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总重量为基准计，包含以下重量百分比的组分：氧化物抛光颗粒1-50wt%；余量为pH调节剂和水性介质；其中所述氧化物抛光颗粒为胶体二氧化硅；制备过程中：先制备硅酸水溶液，然后取所述硅酸水溶液加热至沸15-60min，继而3分钟内“速冷”至20~50℃，然后重新加热至沸，然后持续滴入前述制备的硅酸水溶液制得胶体二氧化硅溶液，然后过滤、浓缩得到硅溶胶；继而加水性介质稀释并用pH调节剂调节酸碱性即制得所述化学机械抛光液；将所述抛光液应用于半导体中氧化硅介电材料的CMP工艺领域中，具有大大提高氧化硅薄膜去除速率的特点。【专利说明】
本专利技术涉及一种化学机械抛光液，具体涉及。
技术介绍
自从1947年第一只晶体管在美国贝尔实验室问世，到1959年第一块集成电路(IC)诞生，再到今天的超大规模集成电路(ULSI)广泛地运用于国防、民生等各个领域，IT技术不仅以燎原之势席卷了 20世纪后50年，而且在进入21世纪的十几年中，其发展势头仍然未见减缓。1970年末，英特尔公司创始人G.Moore提出著名的“摩尔定律”。定律指出:电子芯片的集成度(单位面积上的元件数)每过18个月便会翻一番。从上世纪70年代至今，芯片特征尺寸和集成度一直沿着摩尔定律飞速发展。并且有预测称，未来20年摩尔定律仍然难以被打破。随着工艺向着更高的电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移，器件尺寸的缩小以及光学光刻设备的减小，要求晶片表面可接受的分辨率平整度达到纳米级。为解决这一问题，能够实现全局平坦化的化学机械抛光(Chemical MechanicalPolishing, CMP)技术,一举成为半导体制造重要关键工艺之一。CMP技术在实行过程中,抛光垫和晶片圆作相对转动，抛光液在两者之间流动，以此达到全局平坦化的目的。美国的IBM公司在上世纪80年代最早引入超精密平坦化加工技术，并于1991年由Kaufman等人总结为CMP技术。由于是现如今唯一的一种全局平坦化技术，CMP在半导体制造过程中的地位愈发重要和牢固。据2010年市场咨询公司Linx调查显示，二氧化硅节点材料抛光约占据了 20%的市场份额。因二氧化硅质地坚硬、化学活性不高(仅与HF和强碱反应)、在抛光中主要以机械去除为主，半导体厂中通常采用20wt%甚至更高浓度的二氧化硅胶体抛光液，在4~6psi的高抛光压力下对二氧化硅薄膜进行抛光，然而也仅能达到约100nm/min的去除速率。因此，如何优化抛光液以降低抛光浓度、机械压力，从而达到提高二氧化硅去除速率的同时降 低抛光液成本和能耗，一直受到半导体界的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种二氧化硅介电材料用化学机械抛光液，可有效地运用于ULSI制造中二氧化硅介电层的化学机械抛光。本专利技术是通过以下技术方案实现的:—种二氧化娃介电材料用化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总重量为基准计，包含以下重量百分比的组分:氧化物抛光颗粒 l_50wt% ；余量为pH调节剂和水性介质；优选的，一种二氧化娃介电材料用化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总重量为基准计，包含以下重量百分比的组分:氧化物抛光颗粒 5_30wt%; 余量为pH调节剂和水性介质；优选的，所述二氧化硅介电材料用化学机械抛光液的pH值为3-5。优选的,所述二氧化娃介电材料用化学机械抛光液的pH值为10-11。优选的，所述氧化物抛光颗粒选自胶体二氧化娃(Colloidal Silica),粒径为10-1500nm,由于胶体二氧化硅硬度小，同样去除速率下，可有效保证被抛物的表面均一性和平整度；所述胶体二氧化硅的粒径均是指由DLS激光测距仪(NicompTM380/ZLS I电位/粒径测定仪)测得的平均值。优选的，所述胶体二氧化硅的粒径为20-200nm。优选的，所述pH调节剂选自硝酸、硫酸、磷酸、氢氧化钾、羟乙基乙二氨、四甲基氢氧化氨和氨水。优选的，所述pH调节剂选自氨水、氢氧化钾和硝酸。优选的，所述水性介质为去离子水。本专利技术进一步提供所述二氧化硅介电材料用化学机械抛光液制备方法，包括以下步骤:( I)配制pH值为7-11的硅酸水溶液；(2)取步骤(1)制得的硅酸水溶液加热至沸，保持沸腾15-60min ；(3)迅速导入冷却容器中，3分钟内迅速降至20~50°C ；(4)重新加热至沸，然后持续滴加步骤(1)制得的硅酸水溶液，制得胶体二氧化硅溶液，并同时控制胶体二氧化硅溶液的pH为7.5~9.5 ;(5)将所述胶体二氧化硅溶液经过滤、浓缩制得固含量为30~50wt%的硅溶胶，置于阴凉处备用；(6)取步骤(5)制得的硅溶胶，加水性介质稀释并用pH调节剂调节酸碱性即制得所述的二氧化娃介电材料用化学机械抛光液。其中，优选的，步骤(1)中，所述硅酸由水玻璃经离子交换法制得。优选的，步骤(1)中，所述硅酸水溶液的浓度(以二氧化硅计)为2~8wt%，优选为3-5wt%,更优选为4wt%。优选的，步骤(1)中，所述硅酸水溶液pH为8-10 ;更优选为8.5。优选的，步骤(3)中，保持沸腾15~30min。 优选的，步骤(4)中，3分钟内迅速冷却至30~40°C。优选的，步骤(5)中，所述持续滴加的硅酸水溶液的体积应是原沸腾硅酸水溶液体积的4~10倍。滴加的硅酸水溶液相对用量越多，所得二氧化硅颗粒的粒径越大。所述硅溶胶即胶体二氧化硅颗粒在水中形成的稳定分散体系，制备抛光液时，按所需浓度稀释即可使用；由以上所述制备方法制得的胶体二氧化硅的粒径分布变宽，同时形状偏离正常的球形，呈花生或腰果状等非球形构象；颗粒与颗粒之间的协同作用增强，即:小颗粒可有效地填补大颗粒之间的间隙，且非球形颗粒的空间覆盖度大于球形颗粒；这样，在相同时间下，被抛物可与更多颗粒相接触，从而达到提高抛光效果的目的。通过在以上胶体二氧化硅制备过程中引入独特的“速冷”步骤，使抛光颗粒呈尺寸分布宽、颗粒空间覆盖度大的非球形颗粒。通过非球形颗粒的颗粒-颗粒协同作用，可有效提高二氧化硅的抛光速率，同时保证抛光质量。另外，由于生产过程中没有加入盐分以及有机成分，故抛光后硅片的清洗工艺也变得简单，离子残留少，适合大规模生产以及应用。将本专利技术提供的所述的一种二氧化硅介电材料用化学机械抛光液应用于半导体中氧化硅介电材料的CMP工艺领域中，具有大大提高氧化硅薄膜去除速率的特点。【专利附图】【附图说明】图1实施例1制备的非球形硅溶胶SEM图图2传统球形硅溶胶SEM图【具体实施方式】以下通过特定的具体实例说明本专利技术的技术方案。应理解，本专利技术提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
的情况下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值都是指绝对压力。本专利技术中各本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化硅介电材料用化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总重量为基准计，包含以下重量百分比的组分：氧化物抛光颗粒????1?50wt%；余量为pH调节剂和水性介质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁晨亮，王良咏，宋志棠，刘卫丽，秦飞，
申请(专利权)人：上海新安纳电子科技有限公司，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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