[发明专利]一种硅晶圆用化学机械精抛液

说明书

本发明提供一种硅晶圆用化学机械精抛液。具体包括：将2‑30wt%高纯多聚椭球形二氧化硅大颗粒A、2‑15wt%高纯二氧化硅球形小颗粒B、0.01‑1wt%pH调节剂、0.01‑2wt%螯合剂、0.001‑0.1wt%表面活性剂、0.01‑1wt%分散剂、0.1‑2wt%氧化剂和余量18MΩ以上超纯去离子水，在氟涂层反应釜中混合，搅拌均匀而成。本发明的抛光液，在碱性pH值8~11环境下，配合使用了不同形态和粒径的二氧化硅研磨颗粒，多聚椭球形大颗粒在研磨过程中增大了摩擦面积，提高了硅晶圆的抛光速率，球形小颗粒在研磨过程中起润滑作用，减少了硅晶圆的划伤。

技术领域

本发明涉及一种硅晶圆用化学机械精抛液及其制备方法。

背景技术

化学机械抛光(CMP)是集成电路制造过程中实现硅晶圆全局均匀平坦化的关键工艺，选用合适的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光，是目前唯一能兼顾表面的全局和局部平坦化的技术。化学机械抛光液是CMP工艺过程中必不可少的耗材。CMP利用晶圆和抛光头之间的相对运动来实现平坦化，抛光头以一定压力压在旋转的抛光垫上，化学机械抛光液在硅晶圆表面和抛光垫之间流动，然后抛光液在抛光垫的传输和离心力的作用下，均匀分布其上，在硅晶圆和抛光垫之间形成一层抛光液液体薄膜。抛光液中的化学品和硅片表面发生化学反应，生成比较容易去除的物质，抛光液中的研磨颗粒和硅晶圆表面材料发生机械物理摩擦，去除化学反应生成的物质，通过化学和物理相互作用，从而达到硅晶圆全局均匀平坦化。

集成电路产业按照摩尔定律持续发展，制程节点不断缩小。随着摩尔定律的发展，集成电路制程节点从10微米一直发展到现在的10纳米、7纳米、5纳米，硅晶圆的纯度要求越来越高，平坦化后的硅晶圆粗糙度值必须越来越小，为了减少对高纯硅晶圆的污染，达到硅晶圆的平坦化要求，制备高抛光速率、低杂质离子的化学机械精抛液是必然选择。

目前全球半导体抛光液市场主要被美国、日本、韩国等三国企业所垄断。主要包括美国卡博特、陶氏杜邦、美国Rodel公司、美国Eka公司，日本Fujimi公司、日本HinomotoKenmazai公司，韩国的ACE公司。国内就CMP抛光材料而言，只能做国内半导体CMP抛光的中低端市场。CMP抛光材料中的关键技术在于二氧化硅研磨颗粒形貌、粒径、均匀性的控制，为了打破国外市场的垄断，实现高端国产CMP抛光材料市场的全面替代，研究高端半导体抛光材料势在必行。

CN101781524A涉及一种硅晶圆精抛液，钠离子含量控制在700ppm左右，钠离子含量相对较高。制备高端硅晶圆精抛液，需要无限降低杂质离子含量，并且同时具备有高抛光速率、低表面粗糙度的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅晶圆用化学机械精抛液及其制备方法。本发明的精抛液，在碱性pH值8～11环境下，配合使用了不同形态和粒径的二氧化硅研磨颗粒，多聚椭球形大颗粒在研磨过程中增大了摩擦面积，提高了硅晶圆的抛光速率，小颗粒在研磨过程中起润滑作用，减少了硅晶圆的划伤。

本发明的一种硅晶圆用化学机械精抛液及其制备方法具体技术方案如下：

将2-30wt％高纯多聚椭球形二氧化硅大颗粒A、2-15wt％高纯二氧化硅球形小颗粒B、0.01-1wt％pH调节剂、0.01-2wt％螯合剂、0.001-0.1wt％表面活性剂、0.01-1wt％分散剂、0.1-2wt％氧化剂和余量18MΩ以上超纯去离子水，在氟涂层反应釜中混合，搅拌均匀而成。

所述的高纯多聚椭球形二氧化硅大颗粒A，采用烷基硅法合成，杂质离子1ppm，平均颗粒粒径在60-100nm，形貌及聚合状态见图1，添加量在2-30wt％。

所述的高纯二氧化硅球形小颗粒B，采用烷基硅法合成，杂质离子1ppm，平均颗粒粒径在10-20nm，添加量在2-15wt％。

所述的pH调节剂包含氨水、四甲基氢氧化铵、单乙醇胺、烷基胺、二甘醇胺、一异丙醇胺中的任一种或其多种组合物。