[發明專利]一種用于硅晶圓的化學機械精拋液、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202210756342.0
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN114940866B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 徐賀;衛旻嵩;卞鵬程;王慶偉;王永東;李國慶;崔曉坤;王瑞芹
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團電子材料有限公司
• 主分類號: C11D1/66
• 分類號: C11D1/66;C09G1/02;B24B37/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種用于硅晶圓的化學機械精拋液、制備方法及用途，所述精拋液包括以下質量百分數的組分：5%~15%的高純硅溶膠、0.01%~0.5%的粘度調節劑、0.1%~0.5%的pH調節劑、0.001%~0.05%的表面活性劑，余量為水。本發明的精拋液通過粘度調節劑可有效提高精拋液粘度，拋光時形成較厚壓力膜，降低晶圓表面缺陷數和粗糙度。

技術領域

本發明涉及一種化學機械拋光(CMP)技術領域，具體涉及一種用于硅晶圓的化學機械精拋液、制備方法及用途。

背景技術

半導體技術在過去幾十年間得到了迅速的發展，硅晶圓從50mm到300mm越做越大，電子器件的關鍵尺寸正在不斷的縮小。由于器件尺寸逐漸縮小以及光學光刻設備焦深的減小，集成電路制造工藝對硅晶圓表面的要求也隨之提高到納米級，硅晶圓表面的平整度將直接關系到芯片的性能質量。

硅晶圓表面加工工藝流程為:硅單晶錠→割斷→定向→滾磨→腐蝕→切片→磨片→倒角→化學減薄→拋光→清洗→檢測。而拋光是制備晶格完整，表面無損傷硅晶圓的最后工序,它成為半導體器件制造技術中至關重要的一步。目前對硅晶圓拋光質量要求越來越高，如對拋光片表面的金屬雜質沾污和顆粒有極其嚴格的要求和控制，因為拋光片表面的顆粒和金屬雜質沾污會嚴重影響擊穿特性、界面態和少子壽命，特別是對表面效應型的MOS大規模集成電路影響更大。

因此，硅晶圓的精拋光對提高其表面質量具有重要的意義。要求在較短時間內提高硅晶圓表面平整度，降低表面缺陷。專利CN101693813A公布了一種硅基精拋液，其組成僅包含高純硅溶膠、pH調節劑、表面活性劑和水，通過實施例驗證僅添加表面活性劑并不能獲得最佳表面質量。專利CN113881347A公布了一種化學機械精拋液，通過不同形貌磨料進行復合，提高硅晶圓的拋光速率同時減少硅晶圓的劃傷。但是該專利中所用多聚橢球形磨料，目前還沒有穩定成熟的工藝，存在一定局限性。專利CN112175524A公布了一種藍寶石拋光組合物，其中增稠劑作用是提高拋光液與晶圓之間的摩擦力，從而提高拋光速率，這與本專利粘度調節劑作用完全相反。專利US20210332264A1公布了一種拋光組合，使用兩種粘度調節劑，起到懸浮顆粒作用，保證拋光液穩定性，但對降低晶圓表面缺陷數和粗糙度收效甚微。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的是設計一種用于硅晶圓的化學機械精拋液，通過粘度調節劑可有效提高精拋液粘度，抑制硅晶圓的去除速率，降低表面缺陷。

本發明的另一目的在于提供這種化學機械精拋液的制備方法。

本發明的再一目的在于提供這種化學機械精拋液的應用。

為了實現以上的發明目的，本發明采用如下的技術方案：

一種用于硅晶圓的化學機械精拋液，包括以下質量百分含量的組分：5％～15％的高純硅溶膠、0.01％～0.5％的粘度調節劑、0.1％～0.5％的pH調節劑、0.001％～0.05％的表面活性劑，余量為水。

在一個具體的實施方案中，所述的高純硅溶膠金屬離子含量小于0.1ppm，一次粒徑為10～50nm。

在一個具體的實施方案中，所述的粘度調節劑選自羧甲基淀粉、羧乙基淀粉、羥乙基淀粉、羥丙基淀粉中的任意一種或至少兩種的組合，優選為羥丙基淀粉。

在一個具體的實施方案中，所述的pH調節劑選自氫氧化鉀、氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨中的任一種，優選為四甲基氫氧化銨。

在一個具體的實施方案中，所述的表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚，例如選自AEO3、AEO5、AEO7、AEO9、E1006、E1306中的任一種，優選為E1006。

在一個具體的實施方案中，所述用于硅晶圓的化學機械精拋液的pH范圍為10～11，稀釋10～30倍后pH范圍為10～11。