CN101235255A - 一种化学机械抛光半导体晶片用的抛光液 - Google Patents

一种化学机械抛光半导体晶片用的抛光液 Download PDF

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本发明一种化学机械抛光半导体晶片用的抛光液，属于化学机械抛光用的抛光液，特别涉及Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体晶片化学机械抛光用的抛光液领域。抛光液的pH值为0.5～7，粒径为5～20nm。抛光液组成成分是按重量百分比，其中磨料5－40％，表面活性剂0.1－10％，分散剂0.1－10％，螯合剂0.1－10％，氧化剂0.1－5％，pH调节剂0.1－5，其余为去离子水。本发明不腐蚀设备，不污染环境。抛光去除率高，达到200nm/min，抛光样品表面粗糙度低，可达到粗糙度Ra值在10埃以下。抛光液的配制方便，成本低，抛光后的表面无划痕和腐蚀坑等缺陷。

Description

一种化学机械抛光半导体晶片用的抛光液
技术领域
本发明属于一种化学机械抛光用抛光液，特别涉及II-VI族化合物半导体晶片化学机械抛光用的抛光液领域。
背景技术
半导体技术不断的发展，已经从含一个元素的半导体到含两个或三个元素的合金，尤其是二六族化合物。通过控制这些化合物的能带宽度，可以决定光辐射探测器的频谱范围。碲锌镉(Cd1-yZnyTe简称CZT)是一种重要的三元化合物半导体材料，由于其具有优异的光电性能，目前是外延生长高性能碲镉汞(Hg1-xCdxTe)薄膜的首选衬底材料，同时CZT在核辐射探测器、红外光电调制器、薄膜太阳能电池等领域都有有非常广阔的应用前景。二六族化合物半导体的表面质量对探测器的光电性能有很大的影响。为了获得高质量的二六族化合物半导体晶片表面，不仅本身晶体生长时质量要进行合理的选择，而且晶片的加工工艺的制定也要合理，作为化学机械抛光中的抛光液的合理选择将对最终的表面质量有很大的关系。申请号为200610105133的中国专利公开了一种抛光液，其组成为：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1～0.75g/L、十二烷基苯磺酸钠0.04～0.4g/L、椰子油酸二乙醇酰胺0.02～0.15g/L、溴的体积分数1～2％、其余为无水乙醇，其抛光后的粗糙度为30埃以内，达不到用户要求10埃以下的需求。申请号为02800353.5的中国专利公开了涉及半导体制造工序等中适于晶片表面平坦化用CMP技术的抛光剂和抛光方法，但其次级粒子平均粒径为1～300纳米，这样大范围的粒径容易对表面造成划伤。专利号为United States Patent5.157.876/5,137,544的美国专利公开了一种采用硅溶胶、含次氯酸钠的漂白剂和水的混合液作为抛光剂，采用这种抛光剂达到0.07～0.1微米/分钟的去除率，但抛光后表面粗糙度也只在50埃以内，不能满足更高的精度要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述抛光液的缺陷和不足，满足市场的需要，得到高质量的晶片表面，使其粗糙度值达到10埃以下，提高加工效率，降低生产成本。
本发明采用的技术方案是：一种化学机械抛光半导体晶片用的抛光液，其特征在于：抛光液的PH值为0.5～7，粒径为5～10nm；抛光液的组成成分如下：按重量百分比，磨料为5～40％，表面活性剂为0.1～10％，分散剂0.1～10％，螯合剂0.1～10％，氧化剂0.1～5％，PH调节剂0.1～5％，余量为去离子水；磨料为硅溶胶或铝溶胶，其粒径为5～20nm；表面活性剂采用无金属离子的脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、烷基三甲基溴化铵、烷基磺酸铵或阴离子聚丙烯酸盐中的一种；分散剂采用自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚胺盐或聚羧酸盐中的一种；螯合剂采用羟胺、胺盐、乙二胺四乙酸铵、柠檬酸铵或羟乙基乙二胺四乙酸铵中的一种；氧化剂采用硝酸；PH调节剂采用氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化胺、多羟多胺或羟胺中的一种。
本发明具有显著效果是抛光液的配制简便，成本低；磨粒的粒径在5～10nm，对表面的损伤小，抛光液中的氧化剂对材料的去除有很大的帮助，使材料的去除率在200nm/min以上，抛光样品表面粗糙度低，可达到10埃以下，表面无划痕和腐蚀坑等缺陷；抛光废液处理方便，对环境无污染；抛光液中分散剂、螯合剂、表面活性剂、PH调节剂的加入，使抛光液存储时间长，在低温下保存有效期达到1年以上。
具体实施方式
实施例1：配制100克含有磨料的抛光液：取20克的磨料铝溶胶，粒径为7nm，在强烈搅拌下，逐渐加入表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚5克，加入分散剂聚乙烯醇6克，加入螯合剂六羟丙基丙二胺4克，再加入5克氧化剂硝酸，其余加入去离子水，并用氢氧化钾调节其PH值，且使最终的抛光液PH值为1，便制得100克本发明的抛光液。用配好的抛光液进行抛光实验，在ZYP280型抛光机上进行实验：压力为100g/cm2，抛光盘转速是70r/min，抛光液流量为4ml/min。用ZYGO5022测抛光后的单晶碲锌镉晶片表面粗糙度，测量结果是Ra＝8.745埃；采用Sartorius CP225D型精密电子天平(精度0.01mg)对抛光前后晶片片称重计算其材料去除率：去除率为209nm/min。
实施例2：配制100克含有磨料的抛光液：取25克的磨料硅溶胶，粒径为5nm，在强烈搅拌下，逐渐加入表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚8克，加入分散剂聚乙烯醇9克，加入螯合剂六羟丙基丙二胺5克，再加入3克氧化剂硝酸，其余加入去离子水，并用氢氧化钾调节其PH值，且使最终的抛光液PH值为3，便制得100克本发明的抛光液。用配好的抛光液进行抛光实验，在ZYP280型抛光机上进行实验：压力为110g/cm2，抛光盘转速是80r/min，抛光液流量为5ml/min。用ZYGO5022测抛光后的单晶碲锌镉晶片表面粗糙度，测量结果是Ra＝6.584埃；采用Sartorius CP225D型精密电子天平(精度0.01mg)对抛光前后晶片称重计算其材料去除率：去除率在230nm/min。
实施例3：配制100克含有磨料的抛光液：取30克的磨料铝溶胶，粒径为9nm，在强烈搅拌下，逐渐加入表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚10克，加入分散剂聚乙烯醇7克，加入螯合剂六羟丙基丙二胺6克，再加入1克氧化剂硝酸，其余加入去离子水，并用氢氧化钾调节其PH值，且使最终的抛光液PH值为5，便制得100克本发明的抛光液。用配好的抛光液进行抛光实验，在ZYP280型抛光机上进行实验：压力为120g/cm2，抛光盘转速是90r/min，抛光液流量为6ml/min。用ZYGO5022测抛光后的单晶碲锌镉晶片表面粗糙度，测量结果是Ra＝7.453埃；采用Sartorius CP225D型精密电子天平(精度0.01mg)对抛光前后晶片称重计算其材料去除率：去除率为215nm/min。

Claims (1)

1.一种化学机械抛光半导体晶片用的抛光液，其特征在于：抛光液的PH值为0.5～7，粒径为5～20nm；抛光液的组成成分如下：按重量百分比，磨料为5～40％，表面活性剂为0.1～10％，分散剂0.1～10％，螯合剂0.1～10％，氧化剂0.1～5％，PH调节剂0.1～5％，余量为去离子水；磨料为硅溶胶或铝溶胶，其粒径为5～20nm；表面活性剂采用无金属离子的脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、烷基三甲基溴化铵、烷基磺酸铵或阴离子聚丙烯酸盐中的一种；分散剂采用自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐、聚胺盐或聚羧酸盐中的一种；螯合剂采用羟胺、胺盐、乙二胺四乙酸铵、柠檬酸铵或羟乙基乙二胺四乙酸铵中的一种；氧化剂采用硝酸；PH调节剂采用氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化胺、多羟多胺或羟胺中的一种。
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