CN101045853A - 半导体晶片精密化学机械抛光剂 - Google Patents

半导体晶片精密化学机械抛光剂 Download PDF

Info

Publication number
CN101045853A
CN101045853A CN 200610066889 CN200610066889A CN101045853A CN 101045853 A CN101045853 A CN 101045853A CN 200610066889 CN200610066889 CN 200610066889 CN 200610066889 A CN200610066889 A CN 200610066889A CN 101045853 A CN101045853 A CN 101045853A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor chip
polishing
polishing agent
precision chemical
agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200610066889
Other languages
English (en)
Inventor
朱蓉辉
惠峰
卜俊鹏
郑红军
赵冀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN 200610066889 priority Critical patent/CN101045853A/zh
Publication of CN101045853A publication Critical patent/CN101045853A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，其特征在于，该抛光剂按重量百分比含有以下成分：二氧化氯融合剂1％－10％；pH调节剂3.5％－10％；其余为水；混合、搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。

Description

半导体晶片精密化学机械抛光剂
技术领域
本发明涉及一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，用于半导体晶片的精密化学机械抛光过程。
技术背景
化学机械抛光是随着集成电路的工业发展成长起来的，其基本目的就是通过抛光过程获得近乎完美的晶体表面结构，用于集成电路的制造，随着集成电路工业技术指标的提高，线宽的不断缩小，可靠程度的要求越来越高，对抛光晶片的表面缺陷也要求越来越少，而且对表面的平整度，粗糙度，氧化层厚度及均匀性等等方面提出了非常严格的要求，这就促进了广泛应用于各种半导体晶片抛光过程中的化学机械抛光工艺及相关设备的不断发展和进步。
一个化学机械抛光系统由一个旋转的晶片夹持器、承载抛光垫的工作台和抛光液输送装置三大部分组成。化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上，由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在晶片与抛光垫之间流动，抛光液在抛光垫的传输和旋转离心力的作用下，均匀分布其上，在晶片和抛光垫之间形成一层液体薄膜，液体中的化学成分与晶片产生化学反应，将不溶物质转化为易溶物质，然后通过磨粒的微机械摩擦将这些化学反应物从晶片表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面加工，从而达到平坦化的目的。
一般控制抛光制程主要的影响参数为：
压力
温度
抛光盘旋转速度
抛光剂成份及用量
抛光布的特性
其中压力与抛光盘的旋转速度影响移除率甚巨。根据Preston’s  Equation：
R＝K  P  |V|
R＝移除率
K＝Preston系数
P＝压力
V＝抛光盘与晶圆间的相对旋转速度
由上式可见，晶片表面的去除速率与晶片和抛光垫的相对速度及抛光压力成正比。在抛光过程中，除了机构参数及抛光垫特性的影响外，抛光区域温度及抛光液中磨料颗粒大小、粘度、溶液pH值等参数均会对平坦化效果造成重要影响。一般而言，当晶片和抛光垫表面的相对速度、压力及抛光液供应稳定时，晶片会被均匀的抛光。抛光时，与晶圆接触面间的温度亦影响晶圆表面平场度及移除率，控制较高的温度易得较大的移除率，但是却不利于平坦度。因此，适当的抛光盘温度控制乃是必要。至于抛光布的选用，则需考虑其硬度、孔隙设计与杨氏系数的大小。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，其可在半导体加工的化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面加工，从而达到平坦化的目的。
本发明的另一目的在于，提供一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，具有配方简单和制作容易的优点。
本发明一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，其特征在于，该抛光剂按重量百分比含有以下成分：
二氧化氯融合剂1％-10％；
PH调节剂3.5％-10％；
其余为水；
混合、搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。
其中所述的PH调节剂从下列化学药品的一种或一种以上选出：碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氯化铵、碳酸氢铵、醋酸钠、柠檬酸、醋酸、甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇。
其中所述的水为蒸馏水或去离子水。
具体实施方式
本发明一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，该抛光剂按重量百分比含有以下成分：
二氧化氯融合剂1％-10％；
PH调节剂3.5％-10％，所述的PH调节剂从下列化学药品的一种或一种以上选出：碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氯化铵、碳酸氢铵、醋酸钠、柠檬酸、醋酸、甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇；
其余为水，所述的水为蒸馏水或去离子水；
混合、搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。
本发明涉及一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，用于晶片的化学机械抛光来获取晶格完整的表面，主要功能成分为有氧化作用的二氧化氯或者是能够释放或分解成为二氧化氯的，配合其他化学成分根据使用材料的不同进行成分的改变以适应不同材料，可用于砷化镓、磷化铟、磷化镓等不同种类的半导体晶片的化学机械抛光中。
二氧化氯(ClO2)是汉弗莱·戴维于1811年发现的。根据浓度的不同，二氧化氯是一种黄绿色到橙黄色的气体，分子量67.45，具有与氯气相似的刺激气体，760mmHg时沸点11℃，熔点-59℃，比重为3.09g/L。空气中的体积浓度超过10％便有爆炸性，但在水溶液却是十分安全的。二氧化氯在水中的溶解度是氯的5倍，20℃、10kpa分压时达8.3g/L，在水中溶解成黄色的溶液。与氯气不同，它在水中不水解，也不聚合，在PH2-9范围内以一种溶解的气体存在，具有一定的挥发性。
二氧化氯(ClO2)中含氯52.6％，Cl+1→CL+4的氧化过程中有5个电子转移，故其当量有效氯为52.6％×5＝263％，这表明ClO2氧化能力是Cl2的2.5倍左右。ClO2与Cl2很大的不同是ClO2是一种强氧化剂，而不是氯化剂，不产生氧化反应。因此，二氧化氯与酚反应不产异味很大的氯苯酚，二氧化氯与腐殖质及有机物反应几乎不产生发散性有机卤化物(TOX)，不生成并抑制生成有致癌作用的三卤甲烷(THM)，二氧化氯不与氨及氨基化合反应。二氧化氯作为一种强氧化剂，它能有效破坏水体中的微量有机污染物，如苯并芘、葸醌、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氰化物、硫化氢及有机硫化物、氧化有机物时不发生氯代反应。由于ClO2高效、安全、无毒，在美国，ClO2用于饮用水处理已超过50年。
通常的半导体化学机械抛光工艺中使用的抛光药剂一般都采用次氯酸、次氯酸钠、双氧水等作为抛光药剂中的氧化剂成分，由于化学机械抛光以化学反应为基础，使用这些氧化剂的抛光受外界条件影响较为严重，如温度和化学液在晶片表面的流动情况，所以使用这些成分作为氧化剂的抛光药液抛光表面状态不稳定，并且由于氧化剂活性成分不够强，抛光时存在表面的化学作用不够，抛光速率较低，表面状况不均匀等问题，本配方利用氧化活性很强的二氧化氯为主要抛光药氧化剂，辅以PH调节剂，缓冲剂，抛磨剂等功能性化学品实现一种较为理想的半导体晶片抛光药剂，实现较快的抛光速率，均匀的抛光表面，并且抛光过程较为稳定，对外界温度环境变化有一定的适应能力。
一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，该抛光剂中含有二氧化氯融合剂成分，其中含有的二氧化氯融合剂有效成分为1％-10％。抛光剂含有PH调节剂，PH调节剂从下列化学药品或其组合中选出：碳酸钠、碳酸氢钠，氢氧化钠，氯化铵，碳酸氢铵，醋酸钠，柠檬酸，醋酸，甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇。对不不同的晶片材料，所选择的PH值从2-12的范围内变动，选用的PH调节剂通常为两种组分，相互平衡，能够在加工前后都相对稳定抛光液的PH值。
通常情况下二氧化氯与水反应：二氧化氯在水溶液中离解常数(K)很小。
ClO2+H2O HClO2+H2ClO3
K＝(HClO2)*(H2ClO3)/ClO2＝1.2×10-7(at20℃)
所以要利用二氧化氯的强氧化性就需要改变溶液状态，使其水解程度提高才能够很好利用，这就需要在溶液配方以及使用环境上采用适当的配比。
实施例一
采用按重量百分比为：1％液态二氧化氯融合剂，1％柠檬酸、1.5％碳酸氢钠、1％碳酸钠，95.5％的纯水，混合搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。
实施例二
采用按重量百分比为：5％液态二氧化氯融合剂，3％柠檬酸、3％碳酸氢钠、2％碳酸钠，87％的纯水，混合搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。
实施例三
采用10％液态二氧化氯融合剂，4％柠檬酸、4％碳酸氢钠、2％碳酸钠，80％的纯水，混合搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。

Claims (3)

1、一种半导体晶片精密化学机械抛光剂，其特征在于，该抛光剂按重量百分比含有以下成分：
二氧化氯融合剂1％-10％；
PH调节剂3.5％-10％；
其余为水；
混合、搅拌，形成半导体晶片精密化学机械抛光剂。
2、根据权利要求1所述的半导体晶片精密化学机械抛光剂，其特征在于，其中所述的PH调节剂从下列化学药品的一种或一种以上选出：碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氯化铵、碳酸氢铵、醋酸钠、柠檬酸、醋酸、甲磺酸、乙酸和乳酸、三乙醇。
3、根据权利要求1所述的半导体晶片精密化学机械抛光剂，其特征在于，其中所述的水为蒸馏水或去离子水。
CN 200610066889 2006-03-31 2006-03-31 半导体晶片精密化学机械抛光剂 Pending CN101045853A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610066889 CN101045853A (zh) 2006-03-31 2006-03-31 半导体晶片精密化学机械抛光剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610066889 CN101045853A (zh) 2006-03-31 2006-03-31 半导体晶片精密化学机械抛光剂

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101045853A true CN101045853A (zh) 2007-10-03

Family

ID=38770779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200610066889 Pending CN101045853A (zh) 2006-03-31 2006-03-31 半导体晶片精密化学机械抛光剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101045853A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101868511A (zh) * 2007-11-22 2010-10-20 安集微电子（上海）有限公司 一种多晶硅化学机械抛光液
CN102234484A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 云南中科鑫圆晶体材料有限公司 半导体晶片精密化学机械抛光剂
CN102627972A (zh) * 2012-03-23 2012-08-08 中国科学院半导体研究所 GaAs半导体材料刻蚀液的配方
EP2997103A4 (en) * 2013-05-15 2016-11-02 Basf Se CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING COMPOSITIONS USING N, N, N ', N'-TETRAKIS- (2-HYDROXYPROPYL) -ETHYLENEDIAMINE OR METHANSULULFONIC ACID

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101868511A (zh) * 2007-11-22 2010-10-20 安集微电子（上海）有限公司 一种多晶硅化学机械抛光液
CN101868511B (zh) * 2007-11-22 2013-07-31 安集微电子（上海）有限公司 一种多晶硅化学机械抛光液
CN102234484A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 云南中科鑫圆晶体材料有限公司 半导体晶片精密化学机械抛光剂
CN102627972A (zh) * 2012-03-23 2012-08-08 中国科学院半导体研究所 GaAs半导体材料刻蚀液的配方
EP2997103A4 (en) * 2013-05-15 2016-11-02 Basf Se CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING COMPOSITIONS USING N, N, N ', N'-TETRAKIS- (2-HYDROXYPROPYL) -ETHYLENEDIAMINE OR METHANSULULFONIC ACID

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1044580A (en) Process for chemical-mechanical polishing of iii-v semiconductor materials
JP5385141B2 (ja) 水に可溶性酸化剤を使用する炭化ケイ素の研磨方法
CN101372089B (zh) 在化学机械抛光期间调节低k对铜除去速率的方法和浆料
TWI550045B (zh) 硏磨劑、硏磨劑套組及基體的硏磨方法
TWI302163B (en) Polishing composition for noble metals
KR102632890B1 (ko) 연마용 조성물
JP6132315B2 (ja) 研磨用組成物
TW201343885A (zh) 研磨劑、研磨劑套組及基體的研磨方法
TW201134931A (en) Polishing composition and polishing method using the same
CN106103640A (zh) 研磨用组合物、研磨方法及基板的制造方法
CN101045853A (zh) 半导体晶片精密化学机械抛光剂
JP5313866B2 (ja) 金属の除去速度を制御するためのハロゲン化物アニオン
JPWO2017163847A1 (ja) 研磨用組成物ならびに研磨方法および半導体基板の製造方法
TW201026830A (en) Chemical mechanical polishing (CMP) polishing solution with enhanced performance
US9944829B2 (en) Halite salts as silicon carbide etchants for enhancing CMP material removal rate for SiC wafer
KR20190029431A (ko) 연마 방법 그리고 연마용 조성물 및 그 제조 방법
WO2017057478A1 (ja) 研磨用組成物
TWI343296B (en) Abrasive-free polishing system
TW200815570A (en) Low dielectric polishing slurry including mixed abrasive particles
CN102234484A (zh) 半导体晶片精密化学机械抛光剂
TWI306471B (zh)
JP7267795B2 (ja) 単体シリコンの研磨速度向上剤
WO2024075546A1 (ja) 研磨剤、研磨方法及び半導体部品の製造方法
JP2024094876A (ja) 研磨用組成物、研磨方法および半導体基板の製造方法
Fang et al. A New Permanganate-Free Slurry for GaN-SiC CMP Applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication