專利名稱：半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，用于半導(dǎo)體晶片的精密化學(xué)機(jī)械拋光過程。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光是隨著集成電路的工業(yè)發(fā)展成長起來的，其基本目的就是通過拋光過程獲得近乎完美的晶體表面結(jié)構(gòu)，用于集成電路的制造，隨著集成電路工業(yè)技術(shù)指標(biāo)的提高，線寬的不斷縮小，可靠程度的要求越來越高，對(duì)拋光晶片的表面缺陷也要求越來越少，而且對(duì)表面的平整度，粗糙度，氧化層厚度及均勻性等等方面提出了非常嚴(yán)格的要求，這就促進(jìn)了廣泛應(yīng)用于各種半導(dǎo)體晶片拋光過程中的化學(xué)機(jī)械拋光工藝及相關(guān)設(shè)備的不斷發(fā)展和進(jìn)步。
一個(gè)化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的晶片夾持器、承載拋光墊的工作臺(tái)和拋光液輸送裝置三大部分組成?；瘜W(xué)機(jī)械拋光時(shí)，旋轉(zhuǎn)的工件以一定的壓力壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，由亞微米或納米磨粒和化學(xué)溶液組成的拋光液在晶片與拋光墊之間流動(dòng)，拋光液在拋光墊的傳輸和旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，均勻分布其上，在晶片和拋光墊之間形成一層液體薄膜，液體中的化學(xué)成分與晶片產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將不溶物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶物質(zhì)，然后通過磨粒的微機(jī)械摩擦將這些化學(xué)反應(yīng)物從晶片表面去除，溶入流動(dòng)的液體中帶走，即在化學(xué)成膜和機(jī)械去膜的交替過程中實(shí)現(xiàn)超精密表面加工，從而達(dá)到平坦化的目的。
一般控制拋光制程主要的影響參數(shù)為壓力溫度拋光盤旋轉(zhuǎn)速度拋光劑成份及用量拋光布的特性其中壓力與拋光盤的旋轉(zhuǎn)速度影響移除率甚巨。根據(jù)Preston’s EquationR＝K P |V|R＝移除率K＝Preston系數(shù)P＝壓力
V＝拋光盤與晶圓間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度由上式可見，晶片表面的去除速率與晶片和拋光墊的相對(duì)速度及拋光壓力成正比。在拋光過程中，除了機(jī)構(gòu)參數(shù)及拋光墊特性的影響外，拋光區(qū)域溫度及拋光液中磨料顆粒大小、粘度、溶液pH值等參數(shù)均會(huì)對(duì)平坦化效果造成重要影響。一般而言，當(dāng)晶片和拋光墊表面的相對(duì)速度、壓力及拋光液供應(yīng)穩(wěn)定時(shí)，晶片會(huì)被均勻的拋光。拋光時(shí)，與晶圓接觸面間的溫度亦影響晶圓表面平場度及移除率，控制較高的溫度易得較大的移除率，但是卻不利于平坦度。因此，適當(dāng)?shù)膾伖獗P溫度控制乃是必要。至于拋光布的選用，則需考慮其硬度、孔隙設(shè)計(jì)與楊氏系數(shù)的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，其可在半導(dǎo)體加工的化學(xué)成膜和機(jī)械去膜的交替過程中實(shí)現(xiàn)超精密表面加工，從而達(dá)到平坦化的目的。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，具有配方簡單和制作容易的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，其特征在于，該拋光劑按重量百分比含有以下成分
二氧化氯融合劑1％-10％；PH調(diào)節(jié)劑3.5％-10％；其余為水；混合、攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
其中所述的PH調(diào)節(jié)劑從下列化學(xué)藥品的一種或一種以上選出碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氯化銨、碳酸氫銨、醋酸鈉、檸檬酸、醋酸、甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇。
其中所述的水為蒸餾水或去離子水。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，該拋光劑按重量百分比含有以下成分二氧化氯融合劑1％-10％；PH調(diào)節(jié)劑3.5％-10％，所述的PH調(diào)節(jié)劑從下列化學(xué)藥品的一種或一種以上選出碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氯化銨、碳酸氫銨、醋酸鈉、檸檬酸、醋酸、甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇；其余為水，所述的水為蒸餾水或去離子水；混合、攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，用于晶片的化學(xué)機(jī)械拋光來獲取晶格完整的表面，主要功能成分為有氧化作用的二氧化氯或者是能夠釋放或分解成為二氧化氯的，配合其他化學(xué)成分根據(jù)使用材料的不同進(jìn)行成分的改變以適應(yīng)不同材料，可用于砷化鎵、磷化銦、磷化鎵等不同種類的半導(dǎo)體晶片的化學(xué)機(jī)械拋光中。
二氧化氯(ClO2)是漢弗萊·戴維于1811年發(fā)現(xiàn)的。根據(jù)濃度的不同，二氧化氯是一種黃綠色到橙黃色的氣體，分子量67.45，具有與氯氣相似的刺激氣體，760mmHg時(shí)沸點(diǎn)11℃，熔點(diǎn)-59℃，比重為3.09g/L?？諝庵械捏w積濃度超過10％便有爆炸性，但在水溶液卻是十分安全的。二氧化氯在水中的溶解度是氯的5倍，20℃、10kpa分壓時(shí)達(dá)8.3g/L，在水中溶解成黃色的溶液。與氯氣不同，它在水中不水解，也不聚合，在PH2-9范圍內(nèi)以一種溶解的氣體存在，具有一定的揮發(fā)性。
二氧化氯(ClO2)中含氯52.6％，Cl+1→CL+4的氧化過程中有5個(gè)電子轉(zhuǎn)移，故其當(dāng)量有效氯為52.6％×5＝263％，這表明ClO2氧化能力是Cl2的2.5倍左右。ClO2與Cl2很大的不同是ClO2是一種強(qiáng)氧化劑，而不是氯化劑，不產(chǎn)生氧化反應(yīng)。因此，二氧化氯與酚反應(yīng)不產(chǎn)異味很大的氯苯酚，二氧化氯與腐殖質(zhì)及有機(jī)物反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生發(fā)散性有機(jī)鹵化物(TOX)，不生成并抑制生成有致癌作用的三鹵甲烷(THM)，二氧化氯不與氨及氨基化合反應(yīng)。二氧化氯作為一種強(qiáng)氧化劑，它能有效破壞水體中的微量有機(jī)污染物，如苯并芘、葸醌、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氰化物、硫化氫及有機(jī)硫化物、氧化有機(jī)物時(shí)不發(fā)生氯代反應(yīng)。由于ClO2高效、安全、無毒，在美國，ClO2用于飲用水處理已超過50年。
通常的半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械拋光工藝中使用的拋光藥劑一般都采用次氯酸、次氯酸鈉、雙氧水等作為拋光藥劑中的氧化劑成分，由于化學(xué)機(jī)械拋光以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，使用這些氧化劑的拋光受外界條件影響較為嚴(yán)重，如溫度和化學(xué)液在晶片表面的流動(dòng)情況，所以使用這些成分作為氧化劑的拋光藥液拋光表面狀態(tài)不穩(wěn)定，并且由于氧化劑活性成分不夠強(qiáng)，拋光時(shí)存在表面的化學(xué)作用不夠，拋光速率較低，表面狀況不均勻等問題，本配方利用氧化活性很強(qiáng)的二氧化氯為主要拋光藥氧化劑，輔以PH調(diào)節(jié)劑，緩沖劑，拋磨劑等功能性化學(xué)品實(shí)現(xiàn)一種較為理想的半導(dǎo)體晶片拋光藥劑，實(shí)現(xiàn)較快的拋光速率，均勻的拋光表面，并且拋光過程較為穩(wěn)定，對(duì)外界溫度環(huán)境變化有一定的適應(yīng)能力。
一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，該拋光劑中含有二氧化氯融合劑成分，其中含有的二氧化氯融合劑有效成分為1％-10％。拋光劑含有PH調(diào)節(jié)劑，PH調(diào)節(jié)劑從下列化學(xué)藥品或其組合中選出碳酸鈉、碳酸氫鈉，氫氧化鈉，氯化銨，碳酸氫銨，醋酸鈉，檸檬酸，醋酸，甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇。對(duì)不不同的晶片材料，所選擇的PH值從2-12的范圍內(nèi)變動(dòng)，選用的PH調(diào)節(jié)劑通常為兩種組分，相互平衡，能夠在加工前后都相對(duì)穩(wěn)定拋光液的PH值。
通常情況下二氧化氯與水反應(yīng)二氧化氯在水溶液中離解常數(shù)(K)很小。
ClO2+H2O HClO2+H2ClO3K＝(HClO2)*(H2ClO3)/ClO2＝1.2×10-7(at20℃)所以要利用二氧化氯的強(qiáng)氧化性就需要改變?nèi)芤籂顟B(tài)，使其水解程度提高才能夠很好利用，這就需要在溶液配方以及使用環(huán)境上采用適當(dāng)?shù)呐浔取?br> 實(shí)施例一采用按重量百分比為1％液態(tài)二氧化氯融合劑，1％檸檬酸、1.5％碳酸氫鈉、1％碳酸鈉，95.5％的純水，混合攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
實(shí)施例二采用按重量百分比為5％液態(tài)二氧化氯融合劑，3％檸檬酸、3％碳酸氫鈉、2％碳酸鈉，87％的純水，混合攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
實(shí)施例三采用10％液態(tài)二氧化氯融合劑，4％檸檬酸、4％碳酸氫鈉、2％碳酸鈉，80％的純水，混合攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，其特征在于，該拋光劑按重量百分比含有以下成分二氧化氯融合劑1％-10％；PH調(diào)節(jié)劑3.5％-10％；其余為水；混合、攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，其特征在于，其中所述的PH調(diào)節(jié)劑從下列化學(xué)藥品的一種或一種以上選出碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氯化銨、碳酸氫銨、醋酸鈉、檸檬酸、醋酸、甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，其特征在于，其中所述的水為蒸餾水或去離子水。
全文摘要
一種半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑，其特征在于，該拋光劑按重量百分比含有以下成分二氧化氯融合劑1％－10％；pH調(diào)節(jié)劑3.5％－10％；其余為水；混合、攪拌，形成半導(dǎo)體晶片精密化學(xué)機(jī)械拋光劑。
文檔編號(hào)H01L21/304GK101045853SQ200610066889
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者朱蓉輝, 惠峰, 卜俊鵬, 鄭紅軍, 趙冀 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所