[发明专利]一种用于硅晶圆的化学机械精抛液、制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种用于硅晶圆的化学机械精抛液、制备方法及用途，所述精抛液包括以下质量百分数的组分：5%~15%的高纯硅溶胶、0.01%~0.5%的粘度调节剂、0.1%~0.5%的pH调节剂、0.001%~0.05%的表面活性剂，余量为水。本发明的精抛液通过粘度调节剂可有效提高精抛液粘度，抛光时形成较厚压力膜，降低晶圆表面缺陷数和粗糙度。

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)技术领域，具体涉及一种用于硅晶圆的化学机械精抛液、制备方法及用途。

背景技术

半导体技术在过去几十年间得到了迅速的发展，硅晶圆从50mm到300mm越做越大，电子器件的关键尺寸正在不断的缩小。由于器件尺寸逐渐缩小以及光学光刻设备焦深的减小，集成电路制造工艺对硅晶圆表面的要求也随之提高到纳米级，硅晶圆表面的平整度将直接关系到芯片的性能质量。

硅晶圆表面加工工艺流程为:硅单晶锭→割断→定向→滚磨→腐蚀→切片→磨片→倒角→化学减薄→抛光→清洗→检测。而抛光是制备晶格完整，表面无损伤硅晶圆的最后工序,它成为半导体器件制造技术中至关重要的一步。目前对硅晶圆抛光质量要求越来越高，如对抛光片表面的金属杂质沾污和颗粒有极其严格的要求和控制，因为抛光片表面的颗粒和金属杂质沾污会严重影响击穿特性、界面态和少子寿命，特别是对表面效应型的MOS大规模集成电路影响更大。

因此，硅晶圆的精抛光对提高其表面质量具有重要的意义。要求在较短时间内提高硅晶圆表面平整度，降低表面缺陷。专利CN101693813A公布了一种硅基精抛液，其组成仅包含高纯硅溶胶、pH调节剂、表面活性剂和水，通过实施例验证仅添加表面活性剂并不能获得最佳表面质量。专利CN113881347A公布了一种化学机械精抛液，通过不同形貌磨料进行复合，提高硅晶圆的抛光速率同时减少硅晶圆的划伤。但是该专利中所用多聚椭球形磨料，目前还没有稳定成熟的工艺，存在一定局限性。专利CN112175524A公布了一种蓝宝石抛光组合物，其中增稠剂作用是提高抛光液与晶圆之间的摩擦力，从而提高抛光速率，这与本专利粘度调节剂作用完全相反。专利US20210332264A1公布了一种抛光组合，使用两种粘度调节剂，起到悬浮颗粒作用，保证抛光液稳定性，但对降低晶圆表面缺陷数和粗糙度收效甚微。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是设计一种用于硅晶圆的化学机械精抛液，通过粘度调节剂可有效提高精抛液粘度，抑制硅晶圆的去除速率，降低表面缺陷。

本发明的另一目的在于提供这种化学机械精抛液的制备方法。

本发明的再一目的在于提供这种化学机械精抛液的应用。

为了实现以上的发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于硅晶圆的化学机械精抛液，包括以下质量百分含量的组分：5％～15％的高纯硅溶胶、0.01％～0.5％的粘度调节剂、0.1％～0.5％的pH调节剂、0.001％～0.05％的表面活性剂，余量为水。

在一个具体的实施方案中，所述的高纯硅溶胶金属离子含量小于0.1ppm，一次粒径为10～50nm。

在一个具体的实施方案中，所述的粘度调节剂选自羧甲基淀粉、羧乙基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉中的任意一种或至少两种的组合，优选为羟丙基淀粉。

在一个具体的实施方案中，所述的pH调节剂选自氢氧化钾、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵中的任一种，优选为四甲基氢氧化铵。

在一个具体的实施方案中，所述的表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚，例如选自AEO3、AEO5、AEO7、AEO9、E1006、E1306中的任一种，优选为E1006。

在一个具体的实施方案中，所述用于硅晶圆的化学机械精抛液的pH范围为10～11，稀释10～30倍后pH范围为10～11。