本發(fā)明涉及半導(dǎo)體拋光，具體涉及一種低粗糙度高去除量的拋光液及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、目前，化學(xué)機(jī)械拋光加工技術(shù)對(duì)設(shè)備配置要求較低、對(duì)待拋材料成分和結(jié)構(gòu)不均勻性敏感度低，不會(huì)產(chǎn)生不良冶金狀態(tài)，實(shí)用性強(qiáng)，是目前實(shí)現(xiàn)大尺寸材料超精密平坦化的唯一有效手段。

2、其中，起到?jīng)Q定性作用的拋光液是由氧化劑、ph調(diào)節(jié)劑、腐蝕抑制劑、表面活性劑、絡(luò)合劑和螯合劑等化學(xué)添加試劑與磨粒按照一定的比例配置而成。

3、普遍認(rèn)為，拋光過程中大尺寸磨粒磨削晶圓會(huì)導(dǎo)致壓入深度過大而造成表面劃痕缺陷，而小尺寸磨粒難以實(shí)現(xiàn)特定的去除率要求。

4、雖然cn104530987a公開了一種硅晶片精拋光組合物及制備方法，涉及化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域，該組合物包括二氧化硅溶膠、羥基含氮堿性化合物、羥基羧基酸性化合物、堿性化合物、高分子化合物、表面活性劑和去離子水；所述二氧化硅溶膠中磨粒的粒徑為0.1-10nm。

5、然而該技術(shù)方案只能改善拋光后硅片的精度，不能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)去除率的要求，同時(shí)現(xiàn)有硅片精拋光液存在穩(wěn)定性差、金屬離子污染及二氧化硅等介質(zhì)材料的去除率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種低粗糙度高去除量的拋光液及其制備方法和用途，以解決采用拋光液對(duì)硅片拋光后所得表面存在去除量低，粗糙度大等缺陷。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種低粗糙度高去除量的拋光液，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

4、磨粒1-30％，表面活性劑0.01-10％，第一助劑0.1-5％，第二助劑0.1-1％，余量為水；

5、所述第一助劑包括聚醚、胍鹽、硅烷或一元醇中的一種；

6、所述第二助劑包括纖維素、絡(luò)合劑、有機(jī)硅消泡劑或二元醇中的一種；

7、所述拋光液的ph值為9-11。

8、本發(fā)明提供的拋光液，通過調(diào)整拋光液的配方，采用拋光液內(nèi)各組分間的協(xié)同配合效果，針對(duì)硅片進(jìn)行拋光時(shí)在低壓力低轉(zhuǎn)速高稀釋比下，去除量可達(dá)到50nm/min以上，所得產(chǎn)品的表面粗糙度ra在0.35nm以下；進(jìn)一步地，特定配比下拋光時(shí)稀釋10-50倍后仍能具備良好的去除效果，對(duì)多晶硅的去除率可達(dá)到477nm/min以上，表面粗糙度ra為0.53nm以下；進(jìn)一步地，特定配比下拋光液進(jìn)行拋光時(shí)隨著拋光壓力的增加，去除量出現(xiàn)明顯的降低，以滿足特殊制程的需要；進(jìn)一步地，特定配比下保證拋光液在確定壓力下，稀釋不同倍數(shù)時(shí)仍能保持基本不變的去除量，有利于提升拋光的效果，同時(shí)對(duì)多晶硅進(jìn)行拋光時(shí)，硅去除量有所提升，表面粗糙度ra也顯著降低。

9、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述磨粒的粒徑為40-90nm。

10、優(yōu)選地，所述磨粒包括球狀磨粒。

11、優(yōu)選地，所述磨粒包括二氧化硅磨粒。

12、優(yōu)選地，所述表面活性劑包括聚山梨酯、羧甲基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇中的一種。

13、優(yōu)選地，所述聚醚包括聚醚f124和/或聚醚f127。

14、優(yōu)選地，所述胍鹽包括鹽酸胍、硝酸呱或碳酸胍中的一種或至少兩種的組合。

15、優(yōu)選地，所述硅烷包括3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷。

16、優(yōu)選地，所述一元醇包括甲醇和/或乙醇。

17、優(yōu)選地，所述纖維素包括羧甲基纖維素和/或羥乙基纖維素。

18、優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑包括羥基乙叉二磷酸和/或edta。

19、優(yōu)選地，所述二元醇包括乙二醇。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

21、二氧化硅磨粒5-12％，聚山梨酯0.1-10％，聚醚f127?0.1-1％，羥乙基纖維素0.1-1％，余量為水。

22、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

23、二氧化硅磨粒15-20％，羧甲基纖維素0.1-10％，硝酸呱0.1-3％，羥基乙叉二磷酸0.1-1％，余量為水。

24、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

25、二氧化硅磨粒1-8％，聚乙烯吡咯烷酮2-10％，3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷0.1-1％，有機(jī)硅消泡劑0.1-1％，余量為水。

26、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

27、磨粒10-30％，聚乙二醇0.01-5％，甲醇0.1-5％，乙二醇0.1-1％，余量為水。

28、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述拋光液還包括：

29、殺菌劑0.1-5％。

30、優(yōu)選地，所述殺菌劑包括bit-20和/或卡松。

31、第二方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述的拋光液的制備方法，所述制備方法包括：

32、依據(jù)質(zhì)量百分含量配方進(jìn)行配料，之后經(jīng)攪拌混合得到拋光液。

33、第三方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述拋光液的用途，所述用途包括：采用所述拋光液對(duì)硅片進(jìn)行拋光。

34、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述拋光的壓力為0.2-4psi；

35、優(yōu)選地，所述拋光中所用拋光液稀釋0-50倍。

36、與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

37、(1)本發(fā)明提供的拋光液，通過采用特定的拋光液組成，利用特定的磨粒和表面活性劑如聚山梨酯及第一助劑和第二助劑的配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硅片表面硅層的良好去除，在低壓力(2-3.5psi)和高稀釋比(10-30倍)下，去除量可達(dá)到50nm/min以上，所得產(chǎn)品的表面粗糙度ra在0.35nm以下。

38、(2)本發(fā)明提供的拋光液，通過對(duì)拋光液組成的合理設(shè)計(jì)，利用磨粒和特定表面活性劑羧甲基纖維素及第一助劑和第二助劑的配合，在高稀釋倍數(shù)(10-50倍)下仍能對(duì)多晶硅實(shí)現(xiàn)高效的去處，去除率可達(dá)到477nm/min以上，所得產(chǎn)品的表面粗糙度ra為0.53nm以下。

39、(3)本發(fā)明提供的硅拋光液針對(duì)的多晶硅進(jìn)行拋光時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)隨著拋光壓力的增加，去除量出現(xiàn)明顯的降低的優(yōu)勢(shì)，拋光壓力由0.3psi增大至0.5psi時(shí)，去除量可由450-495nm/min降低至390-425nm/min，以滿足的多晶硅的拋光需求，去除量≥421nm/min，所得產(chǎn)品的表面粗糙度≤0.54nm。

40、(4)本發(fā)明提供的拋光液，在特定配比組成采用聚乙二醇、甲醇和乙二醇的配合下具有良好的硅去除效果，去除量可達(dá)410nm/min以上，所得產(chǎn)品表面粗糙度ra≤0.51nm，同時(shí)拋光液具有良好的穩(wěn)定性，進(jìn)一步地，通過對(duì)拋光液原料的選擇，控制鉀鈉離子在50ppb內(nèi)，其余金屬離子(鈣鎂鋁等)在20ppb內(nèi)，可以避免拋光過程中金屬離子的污染。

技術(shù)特征：

1.一種低粗糙度高去除量的拋光液，其特征在于，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

2.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于，所述磨粒的粒徑為40-90nm；

3.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

4.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

5.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

6.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的拋光液，其特征在于，所述拋光液還包括：

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的拋光液的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

9.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的拋光液的用途，其特征在于，所述用途包括：采用所述拋光液對(duì)硅片進(jìn)行拋光。

10.如權(quán)利要求9所述用途，其特征在于，所述拋光的壓力為0.2-4psi；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種低粗糙度高去除量的拋光液及其制備方法和用途，具體涉及半導(dǎo)體拋光技術(shù)領(lǐng)域，所述拋光液以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：磨粒1?30％，表面活性劑0.01?10％，第一助劑0.1?5％，第二助劑0.1?1％，余量為水；所述第一助劑包括聚醚、胍鹽、硅烷或一元醇中的一種；所述第二助劑包括纖維素、絡(luò)合劑、有機(jī)硅消泡劑或二元醇中的一種；所述拋光液的pH值為9?11。本發(fā)明提供的拋光液，通過調(diào)整拋光液的配方，采用拋光液內(nèi)各組分間的協(xié)同配合效果，使得拋光液具有高去除量及去除面粗糙度低的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硅片的高效拋光。

技術(shù)研發(fā)人員：惠宏業(yè),萬旭軍,姚力軍,朱海青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波平恒電子材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6