一種適用于硅晶片邊拋光的拋光組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于硅晶片邊拋光的拋光組合物及其制備方法，屬于化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域。該組合物包括酸性二氧化硅溶膠、多羥基化合物、酸性化合物、堿性化合物、表面活性劑、去離子水。本發(fā)明組合物通過(guò)磨料與多羥基化合物組合的機(jī)械作用、酸性化合物與堿性化合物組合的化學(xué)作用以及表面活性劑的潤(rùn)濕保護(hù)作用的相互結(jié)合，特別實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片邊緣的快速，無(wú)顆粒殘留且外延后無(wú)菱錐缺陷的拋光。
【專利說(shuō)明】—種適用于硅晶片邊拋光的拋光組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)領(lǐng)域，特別涉及一種用于硅晶片高壓條件下邊拋光的拋光組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于一 個(gè)200mm直徑以上的硅片來(lái)說(shuō)，處于邊緣寬度為20mm的范圍內(nèi)包含有25%的芯片總數(shù)，因此，邊緣缺陷將直接影響整個(gè)硅片的良品率。同時(shí)由于硅片邊緣一旦發(fā)生分層，薄膜碎片缺陷不可避免的會(huì)在濕法工藝中遷移到硅片中央，繼而影響硅片中央部位的芯片良品率。有研究指出，由于硅片邊緣區(qū)域存在缺陷，將會(huì)使良品率降低達(dá)50%。低良品率會(huì)造成芯片制造廠的成本上升，對(duì)于代工廠來(lái)說(shuō)，更有可能導(dǎo)致客戶訂單的流失。所以，硅片的邊緣區(qū)域已經(jīng)成為了芯片工藝優(yōu)化和控制的關(guān)鍵部位。為解決上述問(wèn)題，硅晶片在經(jīng)過(guò)研磨及腐蝕后需進(jìn)行邊拋光處理，使晶片邊緣變得光滑，從而增強(qiáng)邊緣的強(qiáng)度，減少缺陷的形成。硅片邊緣拋光的目的是為了增強(qiáng)硅片邊緣強(qiáng)度，當(dāng)硅片邊緣變得光滑，硅片邊緣的應(yīng)力也會(huì)變得均勻。應(yīng)力的均勻分布，使硅片更堅(jiān)固。拋光后的邊緣能將顆?；覊m的吸附降到最低。硅片邊緣的拋光方法類似于硅片表面的拋光。硅片由一真空吸頭吸住，以一定角度在一旋轉(zhuǎn)桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)且不妨礙桶的垂直旋轉(zhuǎn)。該桶有一拋光墊并有砂漿渡過(guò)，用一化學(xué)機(jī)械拋光法將娃片邊緣光滑。在娃片加工過(guò)程中，化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanicalpolishing,簡(jiǎn)稱CMP)起到消除切痕、減少損傷層深度及改善面型精度等非常重要的作用。硅片邊緣處理不當(dāng)，極易將邊緣上的有害微粒帶到硅片表面，如果發(fā)生在拋光的最終階段，還可能導(dǎo)致價(jià)格昂貴的加工設(shè)備受損。隨著硅片直徑的增大，加工時(shí)硅片易翹曲變形，導(dǎo)致出現(xiàn)CMP加工效率和加工精度降低等問(wèn)題。
[0003]在邊拋光過(guò)程中，為提高生產(chǎn)效率，提高邊拋光速率，多少半導(dǎo)體廠家將邊拋光過(guò)程中壓力設(shè)置在10公斤以上，轉(zhuǎn)速在800轉(zhuǎn)/分鐘以上，拋光時(shí)間在I分鐘內(nèi)完成，在此過(guò)程中機(jī)械作用非常強(qiáng)，更易造成顆粒的沉積、表面劃傷及表面粗糙，這將導(dǎo)致在后續(xù)拋光后的外延過(guò)程中產(chǎn)生由此產(chǎn)生的菱錐缺陷。因此，需開發(fā)高精度、高效率、低成本和無(wú)顆粒殘留的娃片邊拋光液。
[0004]在硅片邊拋光方面，相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜乙沧隽硕喾矫嫜芯浚鏑N1133705C公開了一種用于晶片的邊拋光組合物，它包含水和平均粒度為70-2500納米的二氧化硅。其通過(guò)使用粒徑較大的顆粒實(shí)現(xiàn)快速的邊拋光，且由于大顆粒的二氧化硅磨粒表面活性小，因此養(yǎng)活邊拋光上的顆粒沉積。但從總體來(lái)看，其組合物不適用于目前半導(dǎo)體廠家的工藝，正是由于其采用的大顆粒二氧化硅更易在高壓、高轉(zhuǎn)速的邊拋光條件下產(chǎn)生劃痕缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出一種適用于硅晶片邊拋光的拋光組合物及其制備方法，其能獲得光滑拋光邊緣的同時(shí)，可明顯抑制晶片表面顆粒沉積，改善邊拋光后外延處理過(guò)程中產(chǎn)生的菱錐缺陷。[0006]本發(fā)明的一種適用于硅晶片邊緣拋光的組合物，其特征在于，該組合物包括酸性二氧化硅溶膠、多羥基化合物、酸性化合物、堿性化合物、表面活性劑、去離子水，所述組分的配比為:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于硅晶片邊緣拋光的組合物，其特征在于，該組合物包括酸性二氧化硅溶膠、多羥基化合物、酸性化合物、堿性化合物、表面活性劑、去離子水，所述組分的配比為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述酸性二氧化硅溶膠的二氧化硅粒徑為10~70nm,酸性娃溶膠的pH小于6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述多羥基化合物為多羥基醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于，所述多羥基醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述酸性化合物包括無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物，其特征在于，所述無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、硼酸及硫酸、磷酸、碳酸酸式鉀、鈉鹽中的一種或幾種；所述有機(jī)酸的通式為R1R2C(0H)C02H，其中 R1=H，R2=CH3、CH2C02H、CH(0H)C02H 的羥基羧酸或通式為 RCH(NH2)C02H 的氨基酸；所述有機(jī)酸包括檸檬酸、水楊酸、羥基乙酸、草酸、蘋果酸、乳酸、氨基乙酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、羥谷氨酸的一種或幾種；無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸單獨(dú)或混合使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述堿性化合物包括無(wú)機(jī)堿、有機(jī)堿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于，所述無(wú)機(jī)堿包括堿金屬氫氧化物，氫氧化鉀、氫氧化鈉中的一種或幾種；有機(jī)堿包括氨、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、異丙醇胺、氨基丙醇、四乙基胺、乙醇胺、二乙基三胺、三乙基四胺、羥乙基乙二胺、六亞甲基二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、無(wú)水哌嗪、六水哌嗪中的一種或幾種；無(wú)機(jī)堿和有機(jī)堿單獨(dú)或混合使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述表面活性劑為非離子表面活性劑，非離子表面活性劑包括脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、辛基酚聚氧乙烯醚(0P-10)、聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物(E0-P0)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一種或幾種。
10.一種用于硅晶片拋光的拋光組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 將分散于水中并高速攪拌的酸性二氧化娃溶膠與多羥基化合物混合攪拌5~30分鐘； 向其中加入酸性化合物攪拌5~30分鐘；再加入堿性化合物攪拌5~30分鐘；加入表面活性劑攪拌混合后得到邊拋光組合物。
【文檔編號(hào)】C09G1/02GK103740280SQ201310753518
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】潘國(guó)順, 顧忠華, 羅桂海, 龔樺, 鄒春莉, 陳高攀, 王鑫 申請(qǐng)人:深圳市力合材料有限公司, 清華大學(xué), 深圳清華大學(xué)研究院