CN107304330A - 一种硅cmp浆料及其使用该cmp浆料的抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅CMP浆料及其使用该CMP浆料的抛光方法，包括CMP浆料组合物和研磨料，CMP组合物包括至少一种阴离子聚合物表面活性剂、粘度调节剂、螯合剂和研磨助剂，研磨料为纳米级二氧化硅溶胶，阴离子聚合物表面活性剂为羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯中的任意一种或一种以上的组合，螯合剂为有机化合物，研磨助剂为非离子聚合物颗粒。本发明研磨料采用纳米级二氧化硅溶胶，具有研磨料粒径小、表面张力小、容易清洗等优点，而且抛光速度快，可达到(0.8～1.5μm/min)，在高温时不会出现非均化蚀坑，大大的提高了抛光质量，可广泛应用于硅晶片抛光工艺中及其他半导体材料的抛光工艺。

Description

一种硅CMP浆料及其使用该CMP浆料的抛光方法

技术领域

本发明涉及CMP浆料技术领域，尤其是涉及了一种硅CMP浆料及其使用该CMP浆料的抛光方法。

背景技术

随着微电子器件的集成规模的扩张，微电子器件的平坦化尤为重要。其中多晶硅具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料，但是如果多晶硅表面不平坦，就会带来许多问题，因此对多晶硅表面进行平坦化处理至关重要。

其中，CMP是平坦化技术中的一种，在整个抛光过程中，硅CMP浆料的性能起到关键的作用，在现有技术中，硅CMP浆料低金属离子污染严重，浓缩度低、表面张力大、对有机物、金属离子及颗粒难以清洗、在高温时容易出现非均化蚀坑等，导致抛光质量低，使用范围具有局限性。

因此，为了解决上述存在的问题，本发明特提供了一种新的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供了一种硅CMP浆料，能够解决现有技术中硅CMP浆料低金属离子污染严重、不易清洗以及抛光质量低等问题。

本发明针对上述技术缺陷所采用的技术方案是：

一种硅CMP浆料，包括CMP浆料组合物和研磨料，所述CMP组合物包括至少一种阴离子聚合物表面活性剂、粘度调节剂、螯合剂和研磨助剂，所述研磨料为纳米级二氧化硅溶胶，所述阴离子聚合物表面活性剂为羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯中的任意一种或一种以上的组合，所述粘度调节剂用以调节CMP浆料体系的第一粘度和第二粘度，所述螯合剂为有机化合物，所述研磨助剂为非离子聚合物颗粒。

进一步地，所述阴离子聚合物表面活性剂为以下聚合物中的一种或一种以上的组合：聚丙烯酸盐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚苯乙烯磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物、缩合烷基本分聚氧乙烯醚磷酸酯。

进一步地，所述螯合剂为多磷酸盐、氨基羧酸、羟基羧酸、多胺中的任意一种或一种以上的组合。

进一步地，所述研磨助剂为纳米级球状聚合物颗粒，可为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、环氧乙烷环氧丙烷共聚物中的任意一种。

进一步地，所述研磨料的粒径为60-80nm。

本发明的另一目的是提供一种使用该CMP浆料的抛光方法，包括如下步骤：

a：将研磨料和去离子水混合成具有第一粘度的CMP浆料体系，第一粘度在1.5-2.0cPs内波动；

b：将CMP浆料组合物进行混合加入到具有第一粘度的CMP浆料体系中，通过粘度调节剂调节CMP浆料体系的粘度，使得CMP浆料体系具有第二粘度，第二粘度在1.0-1.6cPs内波动，pH值在10.0-12.0内波动；

c：采用CMP浆料体系抛光多晶硅层形成抛光基面，并将抛光基面暴露，在其表面形成钝化层用以改变多晶硅的除去速率；

d：在多晶硅层的抛光基面辊涂CMP浆料，并施加趋向于多晶硅层与抛光基面接触的力实施抛光。

本发明的有益效果是：本发明在硅CMP浆料体系中增加粘度调节剂，便于控制不同过程的整个体系的粘度，且研磨料采用纳米级二氧化硅溶胶，具有研磨料粒径小、表面张力小、容易清洗等优点，而且抛光速度快，可达到(0.8～1.5μm/min)，在高温时不会出现非均化蚀坑，大大的提高了抛光质量，可广泛应用于硅晶片抛光工艺中及其他半导体材料的抛光工艺。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。

在一实施例中，一种硅CMP浆料，包括CMP浆料组合物和研磨料，CMP组合物包括至少一种阴离子聚合物表面活性剂、粘度调节剂、螯合剂和研磨助剂；

研磨料为纳米级二氧化硅溶胶，研磨料的粒径为60-80nm，优选的粒径为60nm、70nm、80nm；

阴离子聚合物表面活性剂为羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯中的任意一种或一种以上的组合，可为以下聚合物中的一种或一种以上的组合：聚丙烯酸盐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚苯乙烯磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物、缩合烷基本分聚氧乙烯醚磷酸酯；

粘度调节剂用以调节CMP浆料体系的第一粘度和第二粘度，便于控制不同过程的整个体系的粘度；

螯合剂为有机化合物，为多磷酸盐、氨基羧酸、羟基羧酸、多胺中的任意一种或一种以上的组合；

研磨助剂为非离子聚合物颗粒，聚合物颗粒为纳米级球状结构，可为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、环氧乙烷环氧丙烷共聚物中的任意一种，且研磨助剂的粒径小于研磨料的粒径，优选的粒径为30nm、40nm、50nm，保证研磨助剂的最大粒径要小于研磨料的最小粒径。

在另一实施例中，一种使用该CMP浆料的抛光方法，包括如下步骤：

a：将研磨料和去离子水混合成具有第一粘度的CMP浆料体系，第一粘度在1.5-2.0cPs内波动，优选的第一粘度为1.5cPs或者2.0cPs；

b：将CMP浆料组合物进行混合加入到具有第一粘度为1.5cPs或者2.0cPs的CMP浆料体系中，通过粘度调节剂调节CMP浆料体系的粘度，使得CMP浆料体系具有第二粘度，第二粘度在1.0-1.6cPs内波动，优选的第二粘度为1.0cPs或者1.6cPs，且pH值在10.0-12.0内波动；

c：采用CMP浆料体系抛光多晶硅层形成抛光基面，并将抛光基面暴露，在其表面形成钝化层用以改变多晶硅的除去速率；

d：在多晶硅层的抛光基面辊涂CMP浆料，并施加趋向于多晶硅层与抛光基面接触的力实施抛光，特别强调，这里的抛光至少为一次抛光，还可进行多次抛光，抛光方法与一次抛光相同。

本发明的有益效果是：本发明研磨料采用纳米级二氧化硅溶胶，具有研磨料粒径小、表面张力小、容易清洗等优点，而且抛光速度快，可达到(0.8～1.5μm/min)，在高温时不会出现非均化蚀坑，大大的提高了抛光质量，可广泛应用于硅晶片抛光工艺中及其他半导体材料的抛光工艺。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硅CMP浆料，包括CMP浆料组合物和研磨料，其特征在于：所述CMP组合物包括至少一种阴离子聚合物表面活性剂、粘度调节剂、螯合剂和研磨助剂，所述研磨料为纳米级二氧化硅溶胶，所述阴离子聚合物表面活性剂为羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯中的任意一种或一种以上的组合，所述粘度调节剂用以调节CMP浆料体系的第一粘度和第二粘度，所述螯合剂为有机化合物，所述研磨助剂为非离子聚合物颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种硅CMP浆料，其特征在于：所述阴离子聚合物表面活性剂为以下聚合物中的一种或一种以上的组合：聚丙烯酸盐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚苯乙烯磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物、缩合烷基本分聚氧乙烯醚磷酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种硅CMP浆料，其特征在于：所述螯合剂为多磷酸盐、氨基羧酸、羟基羧酸、多胺中的任意一种或一种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的一种硅CMP浆料，其特征在于：所述研磨助剂为纳米级球状聚合物颗粒，可为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、环氧乙烷环氧丙烷共聚物中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种硅CMP浆料，其特征在于：所述研磨料的粒径为60-80nm。

6.一种使用该CMP浆料的抛光方法，其特征在于：包括如下步骤：

a：将研磨料和去离子水混合成具有第一粘度的CMP浆料体系，第一粘度在1.5-2.0cPs内波动；

b：将CMP浆料组合物进行混合加入到具有第一粘度的CMP浆料体系中，通过粘度调节剂调节CMP浆料体系的粘度，使得CMP浆料体系具有第二粘度，第二粘度在1.0-1.6cPs内波动，pH值在10.0-12.0内波动；

c：采用CMP浆料体系抛光多晶硅层形成抛光基面，并将抛光基面暴露，在其表面形成钝化层用以改变多晶硅的除去速率；

d：在多晶硅层的抛光基面辊涂CMP浆料，并施加趋向于多晶硅层与抛光基面接触的力实施抛光。