CN104513626B - 一种硅化学机械抛光液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅化学机械抛光液，属于硅化学机械抛光液技术领域。具体涉及一种适用于单晶硅边缘化学机械抛光的技术领域。所述的化学机械抛光液包括：10‑30wt％的磨料，1‑10wt％的碱性物质，0.001‑1wt％的糖类物质，0.001‑0.1wt％助剂，0.01‑1wt％的流平剂，去离子水。本发明通过磨料与碱性物质的化学机械作用迅速去除单晶硅片边缘的损伤层，糖类物质降低了抛光后边缘处的表面粗糙度，助剂作为调节边抛光液黏度的物质利于抛光的均匀性，流平剂作为边抛后硅片表面保护成膜物质，能吸附于抛光后的硅片边缘表面，形成缓冲层，显著降低应力，减少外延过程中的滑移线的产生。本发明用于单晶硅边缘化学机械抛光液PH值在8‑12之间。

Description

一种硅化学机械抛光液

技术领域

本发明涉及一种硅化学机械抛光液技术领域，具体涉及一种适用硅边缘化学机械抛光的技术领域

技术背景

随着IC设计技术和制造技术的发展与进步，芯片的密度呈指数增长。与此同时硅片直径也不断增大，因为从IC的制造效率出发，每块硅片上的管芯应在100个以上。目前主流的300mm硅片比上一代200mm硅片面积增大2.25倍，由于边缘面积少了，以制作1.5×1.5cm芯片为例，相同大小芯片的数量增加了2.64倍，使得每一片芯片的成本降低了30％。

由于硅片尺寸的增加，为了保持每一片硅片的机械强度，其厚度也要相应的增加。目前，200mm硅片的厚度是725μm，300mm硅片厚度是775μm。预计当硅片尺寸增长到450μm时，厚度将达到925±25μm，按照理论计算其重量会达到约334±9g。由于切割、研磨过程在边缘残留应力，大尺寸硅片在运输过程当中存在裂片、碎片的风险。此外，根据摩尔定律线宽尺寸的不断减小，对表面颗粒度要求较为严格。未边缘抛光的硅片很容易脱落颗粒残留产生二次污染。

硅片边缘抛光的目的是为了增强硅片边缘强度，当硅片边缘变得光滑，硅片边缘的应力也会变得均匀。应力的均匀分布，使硅片更坚固，抛光后的边缘能将颗粒灰尘的吸附降到最低。然而，在边缘化学机械抛光过程中很容易使应力加深扩散，导致外延后出现硅片表面较严重的线痕。在边缘抛光后的边缘表面出现的残留、腐蚀及粗糙度不均匀等现象，会引起外延后边缘出现菱锥、点状坑等缺陷。

专利CN 103740280 A公开了一种适用于硅晶片边抛光的抛光组合物及其制备方法，发明组合物实现对硅片边缘的快速，无颗粒残留且外延后无菱锥缺陷的抛光，但是对边缘抛光后应力的作用没有描述。

专利US6280652 B1公开了一种硅边抛光的抛光液，其采用的大颗粒二氧化硅易在高压、高转速的边抛光条件下产生划痕缺陷，在使用工艺上有一定的限制。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题，解决在广泛采用工艺条件下，能显著降低边缘抛光后应力，减少外延过程中的滑移线的产生，而提供一种适用于硅边缘化学机械抛光的抛光液。

本发明的一种硅化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液包括以下物质及配比：

10-30wt％的磨料；

1-10wt％的碱性物质；

0.001-1wt％的糖类物质；

0.001-0.1wt％助剂；

0.01-1wt％的流平剂；

余量的去离子水。

所述磨料选自纳米二氧化硅、纳米二氧化铈中的至少一种。

所述纳米二氧化硅、纳米二氧化铈粒径分布范围20-100nm。

所述碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠、氨、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、异丙醇胺、氨基丙醇、四乙基胺、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟胺、二乙基三胺、三乙基四胺、羟乙基乙二胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、吡啶、哌嗪、咪唑的一种或几种。

所述糖类物质选自壳聚糖、瓜尔胶及其衍生物、纤维素、果糖、蔗糖、环糊精、乳糖、半乳糖、阿拉伯糖、山梨糖、甘露糖、葡萄糖中的至少一种。

所述瓜尔胶及其衍生物包括瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的一种或几种。

所述的纤维素包括羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基丙基纤维素中的一种或几种。

所述助剂包括异十三醇磷酸酯、异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磷酸酯MOA3P、脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA3PK、脂肪醇醚磷酸酯MOA9P、酚醚磷酸酯TXP-10、酚醚磷酸酯钾盐NP-10PK、酚醚磷酸酯TXP-4、酚醚磷酸酯钾盐NP-4PK、月桂基磷酸酯MA24P、月桂基磷酸酯钾盐MA24PK中的一种或几种。

所述流平剂包括乙二醇甲醚、乙二醇丙醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯中的一种或几种。

本发明的抛光液pH值为9-12。

本发明的抛光液是浓缩液，使用时需加入去离子水稀释到一定的倍数使用。

本发明的抛光液特点在于，抛光液中流平剂能吸附于抛光后的硅片边缘表面，形成缓冲层，显著降低应力，减少外延过程中的滑移线的产生。

附图说明

图1为经过使用本发明边抛液抛光、平面抛光、清洗、干燥、外延后的显微镜图。

图2为经过使用对比例1边抛液抛光、平面抛光、清洗、干燥、外延后的显微镜图。

图3为经过使用对比例2边抛液抛光、平面抛光、清洗、干燥、外延后的显微镜图。

图4为经过使用对比例3边抛液抛光、平面抛光、清洗、干燥、外延后的显微镜图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐述本发明的优点，但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。

实验中使用的是Fine SURFACE E-200II型边缘抛光机，压力：10kg，转速：1000rpm，抛光垫：SUBA400，抛光液流量：3L/min，抛光时间：2min。抛光液稀释10倍使用。

边缘抛光后的硅片，晶片经过清洗后进行平面化学机械抛光，将平面抛光后的硅片进行外延处理，通过显微镜观察缺陷情况。

ITP：异十三醇磷酸酯、IT6PK：异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐

线痕情况：外延后边缘及表面出现的线痕

其他缺陷：外延后边缘及表面出现菱锥、点状坑等缺陷

无：外延后边缘及表面没有出现的线痕或菱锥、点状坑等缺陷

少量：外延后边缘及表面出现少量的线痕或菱锥、点状坑等缺陷

中等：外延后边缘及表面出现中等的线痕或菱锥、点状坑等缺陷

严重：外延后边缘及表面出现严重的线痕或菱锥、点状坑等缺陷

实施例表格一：

实施例表格二：

Claims (2)

1.一种硅化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液包括以下物质及配比：

10-30wt％的磨料；

1-10wt％的碱性物质；

0.001-1wt％的糖类物质；

0.001-0.1wt％助剂；

0.01-1wt％的流平剂；

余量的去离子水；所述磨料选自纳米二氧化硅、纳米二氧化铈中的至少一种；所述纳米二氧化硅、纳米二氧化铈粒径分布范围20-100nm；所述碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠、氨、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、异丙醇胺、氨基丙醇、四乙基胺、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、羟胺、二乙基三胺、三乙基四胺、羟乙基乙二胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、吡啶、哌嗪、咪唑的一种或几种；所述糖类物质选自壳聚糖、瓜尔胶及其衍生物、纤维素、果糖、蔗糖、环糊精、乳糖、半乳糖、阿拉伯糖、山梨糖、甘露糖、葡萄糖中的至少一种；所述瓜尔胶及其衍生物包括瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的一种或几种；所述的纤维素包括羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基丙基纤维素中的一种或几种；所述助剂包括异十三醇磷酸酯、异十三醇醚(6)磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磷酸酯MOA3P、脂肪醇醚磷酸酯钾盐MOA3PK、脂肪醇醚磷酸酯MOA9P、酚醚磷酸酯TXP-10、酚醚磷酸酯钾盐NP-10PK、酚醚磷酸酯TXP-4、酚醚磷酸酯钾盐NP-4PK、月桂基磷酸酯MA24P、月桂基磷酸酯钾盐MA24PK中的一种或几种；所述流平剂包括乙二醇甲醚、乙二醇丙醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述抛光液的pH值为9-12。