[發明專利]一種用于硅晶片拋光的拋光組合物

無效

• 申請號: 200810247567.3
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101451046A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 潘國順;顧忠華;高峰;雒建斌;路新春;劉巖
• 申請（專利權）人: 清華大學;深圳清華大學研究院
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/306
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

技術領域

本發明涉及化學機械拋光(CMP)領域一種用于硅晶片拋光的拋光組合物。

背景技術

以硅材料為主的半導體專用材料已是電子信息產業最重要的基礎功能材 料，在國民經濟和軍事工業中占有很重要的地位。全世界的半導體器件中有95％ 以上是用硅材料制成，其中85％的集成電路也是由硅材料制成。目前，IC技術已 進入線寬小于0.1μm的納米電子時代，對硅單晶拋光片的表面加工質量要求愈來 愈高，傳統拋光液已不能滿足硅單晶片拋光要求。為了確保硅拋光片的翹曲度、 表面局部平整度、表面粗糙度等更高的加工精度，必需開發出新的拋光液及拋 光工藝。獲得表面加工精度更高的硅晶片是制造集成電路的重要環節，直接關 系到集成電路的合格率。

單純的化學拋光，拋光速率較慢、表面精度較高、損傷低、完整性好，但 其不能修正表面面型精度，拋光一致性也較差；單純機械拋光一致性好，表面 平整度高，拋光速率較高，但損傷層深，表面精度較低；化學機械拋光既可以 獲得較完美的表面，又可以得到較高的拋光速率，是能夠實現全局平坦化的唯 一方法。傳統的CMP系統由以下三部分組成：旋轉的硅片夾持裝置、承載拋 光墊的工作臺、拋光液(漿料)供應系統。拋光時，旋轉的工件以一定的壓力 施于隨工作臺一起旋轉的拋光墊上，拋光液在工件與拋光墊之間流動，并在工 件表面產生化學反應，工件表面形成的化學反應物由磨料的機械摩擦作用去除。 在化學成膜與機械去膜的交替過程中，通過化學與機械的共同作用從工件表面 去除極薄的一層材料，最終實現超精密表面加工。因此，要實現高效率、高質 量的拋光，必須使化學作用過程與機械作用過程實現良好的匹配。

為了實現硅晶片拋光液拋光速率快、表面缺陷少、平整度高的目標，國內 外采用了多種方式進行嘗試，并取得了一定進展。

Trednnick等人公開了一種用于硅精拋光的拋光液(專利US3715842)，它包 括在水中尺寸不大于100nm的二氧化硅顆粒，添加0.05wt％或更大濃度的氨，添 加0.05～2.5wt％羥甲基纖維素(HMC)、羥乙基纖維素(HEC)和羥丙基纖維素 (HPC)；盧泫秀等人公開了一種用于硅精拋光的組合物(專利WO2004053968)， 它含有2～10wt％粒徑范圍30～80nm的膠體二氧化硅、0.5～1.5wt％的氨、0.2～1wt％ 的羥基纖維素、0.03～0.5wt％的聚氧乙烯烷基胺醚。這些方法都降低了硅晶片表 面缺陷，但拋光去除速率不高，只適用于硅精拋光。

山田修平等人公開了一種用于硅粗拋光組合物(專利JP2003313838及 JP2001110760)，公開了含有EO-PO嵌段共聚物的拋光液，提高了硅片表面質 量，但提供的信息較少，未說明所加入嵌段共聚物的具體作用機制。

Sasaki等人公開了一種含有硅烷偶聯劑改性的硅溶膠的硅片拋光組合物 (專利EP0371147B1，JP09324174)；河瀨昭博等人公開了一種添加螯合劑的硅 片拋光組合物(專利WO2004042812)；專利US5876490和US3922393中采用了二 氧化鈰涂層和氧化鋁涂層的二氧化硅顆粒；專利US4664679采用了減少膠體二氧 化硅表面硅醇基團的改性方法。這些處理對缺陷的控制都取得了一定效果，但 對于新一代更高要求的單晶硅拋光液，以上方法還存在一定局限。

發明內容

本發明克服了傳統硅晶片拋光液在拋光過程中容易引起的表面缺陷多、去 除速率不高、金屬殘留多且不易清洗的難題。本發明公開了一種拋光速率快、 表面缺陷少、平整度高、拋光后硅片金屬離子污染物少且易于清洗的硅晶片拋 光組合物。

為了實現上述目的，本發明采用了可控制拋光界面的多羥其纖維素醚，防 止了易產生拋光缺陷的拋光界面的產生，提高了拋光磨粒的作用效率。為了進 一步提高拋光組合物在拋光過程中的性能，在拋光組合物中還添加了其它物質， 使拋光組合物中磨料能保持良好的分散狀態，具有很好的穩定性。

所述用于硅晶片拋光的拋光組合物，其組分及配比為：

二氧化硅顆粒??0.05～50wt％

堿性化合物????0.001～10wt％

鰲合劑????????0.001～1wt％

表面活性劑????0.001％～1wt％

拋光界面控制劑0.001％～10wt％

去離子水??????余量