[發(fā)明專利]鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210248321.4
• 申請(qǐng)日: 2012-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN102786879A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路新春;戴媛靜;潘國(guó)順;雒建斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C09G1/02
• 分類號(hào): C09G1/02;B24B29/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物及其應(yīng)用。具體地，本發(fā)明涉及鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物和鈦酸鋇基片化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法。

背景技術(shù)

鈦酸鋇（BaTiO₃，簡(jiǎn)寫B(tài)TO）是最早發(fā)現(xiàn)的一種具有ABO₃型鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的典型鐵電體，分為單晶和多晶結(jié)構(gòu)，具有高介電常數(shù)及鐵電、壓電和正溫度系數(shù)效應(yīng)等優(yōu)異的電學(xué)性能，現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用于功能陶瓷的研究領(lǐng)域如鐵電材料的電疇微觀結(jié)構(gòu)分析和研究中，以及超大規(guī)模集成電路（Ultra?Large?Scale?Integration,ULSI）的開發(fā)制造領(lǐng)域如特征尺寸小于0.25微米的IC工藝研發(fā)中。然而，器件特征尺寸的納米化要求表面的高度平坦化和納米級(jí)表面粗糙度，而化學(xué)機(jī)械拋光（Chemical?Mechanical?Polishing，CMP）是被廣泛采用、幾乎唯一的全局平坦化技術(shù)。因此，結(jié)合鈦酸鋇在下一代電子器件中的發(fā)展需求及納米尺度制造工藝對(duì)晶片表面的高度平坦化要求，有關(guān)鈦酸鋇的化學(xué)機(jī)械拋光研究顯得日益重要。

然而，目前的鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物以及鈦酸鋇基片化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法仍有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種在低拋光壓力條件下能夠快速有效地拋光高k材料鈦酸鋇，并能夠獲得高平整度、低表面粗糙度的拋光表面的鈦酸鋇基片化學(xué)機(jī)械拋光工藝方法以及用于此工藝方法的鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物包含：1-20重量%，優(yōu)選8-15重量%的磨料；0.5-10重量%，優(yōu)選1-3重量%的絡(luò)合劑；以及0.01-5重量%，優(yōu)選0.1-1重量%的表面吸附劑，其中，該鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物的pH值為8.0-12.0，優(yōu)選10.0-11.5。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物能夠有效地應(yīng)用于鈦酸鋇基片化學(xué)機(jī)械拋光工藝，從而能夠有效地獲得高拋光速率、高表面質(zhì)量的拋光鈦酸鋇層。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，磨料的種類不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，磨料可以為選自二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鋁、氧化鋯和氧化鍺的至少一種，優(yōu)選膠體二氧化硅。其中，膠體二氧化硅的性狀和粒度不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，選擇硬度粒度適中、顆粒圓潤(rùn)均勻的納米二氧化硅顆粒作為磨料，從而能夠在保證拋光速率的同時(shí)避免劃痕、凹坑、橘皮等表面缺陷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體示例，膠體二氧化硅的平均粒度可以為10-200納米，優(yōu)選50-80納米。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在本發(fā)明的鈦酸鋇化學(xué)機(jī)械拋光水性組合物中，絡(luò)合劑的作用為：能夠與拋光表面的金屬離子及拋光組合物中少量的金屬離子（如Ba²⁺、Ti⁴⁺）形成水溶性絡(luò)合物，進(jìn)而能夠降低拋光表面產(chǎn)物金屬離子的濃度以及減少金屬離子的微溶性氫氧化物（如Ba(OH)₂、Ti(OH)₄）在拋光表面的吸附和沉積，從而能夠保證拋光過程的穩(wěn)定性，提高拋光去除速率，降低表面缺陷和顆粒吸附，并且拋光后表面易清洗。因此，絡(luò)合劑的種類并不受特別限制，只要其能夠發(fā)揮前述作用即可。根據(jù)本發(fā)明的一些具體示例，絡(luò)合劑可以為選自包括氨、磷酸三鈉、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸銨、羥乙基乙二胺四乙酸、羥乙基乙二胺四乙酸銨、乙酰丙酮、氨基乙酸、二羥基甘氨酸、檸檬酸、檸檬酸銨、酒石酸、乳酸、草酸、葡萄糖酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥谷氨酸、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、草酰胺、氯化鈉、氟化鈉、氯化鉀、氟化鉀、氯化銨和氟化銨的至少一種，優(yōu)選為選自檸檬酸和氟化銨的至少一種。其中，需要說明的是，當(dāng)絡(luò)合劑為上述可選物質(zhì)中的兩種及以上的組合時(shí)，組合物中各物質(zhì)的比例并不受特別限制，只要能夠使組合物發(fā)揮其作為絡(luò)合劑的上述作用即可。