一种硅片粗抛光液组合物及其应用

技术领域

本发明属于化工材料领域，具体涉及一种硅片粗抛光液组合物及其应用，特别是用于12寸硅晶圆化学机械抛光。

背景技术

硅片被誉为半导体产业的基石，不同尺寸硅片的应用领域不同，12英寸大硅片主要用于逻辑芯片、存储芯片、射频芯片等先进制程的芯片。化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)技术是晶圆制造的必须流程之一，对高精度、高性能的晶圆制造至关重要。抛光后的晶圆表面要无划伤、粗糙度＜0.3nm，表面金属离子含量极低、颗粒残留极少，这些指标均与抛光液的性质息息相关。目前，硅片抛光液在去除速率上有长足进步，速率基本在0.7–1.0um/min，不足之处是由于随着硅片抛光液的循环使用时间增加(12–24h)，抛光液的稳定性逐渐恶化，从而影响硅片抛光的质量，此外,抛光后硅晶圆表面的洁净度也需要改善

发明内容

本发明的主要目的是提供一种硅片粗抛光液组合物，采用有机碱替代无机碱调节pH，不引入Na、K等金属离子，同时提高抛光液的稳定性，解决硅片抛光液稳定性差和金属离子含量高的问题。

本发明的另一目的是提供上述硅片粗抛光液组合物在12寸硅晶圆化学机械抛光中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种硅片粗抛光液组合物，按质量百分含量由以下组分组成：

二氧化硅溶胶：15％–40％；

有机碱：3％–5％；

速率促进剂：1％–5％；

水：余量。

作为优选，所述二氧化硅溶胶的粒径为10–110nm。

作为更优选，所述二氧化硅溶胶的粒径为30–60nm。

作为优选，所述有机碱选自季铵碱和/或五元或六元含氮杂环化合物，其中所述季铵碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或多种，所述五元或六元含氮杂环化合物选自吡唑、2-甲基吡唑、2,3,5,6-四甲基吡唑、吡啶、4-甲基哌啶、吡嗪、2-甲基吡嗪、吡嗪-2-肼、氨基吡嗪、2-丙基吡嗪、2-乙基吡嗪、2-甲基吡嗪、2-甲氧基吡嗪、2-乙氧基吡嗪、2-甲氨基吡嗪中的一种或多种。

作为更优选，所述有机碱选自吡唑和/或吡啶。

作为优选，所述速率促进剂选自二甲双胍、甲酰肼、碳酰肼、5-羟基吡啶-2-碳酰肼、吡嗪-2-肼、水扬酰肼、1-甲基双胍、1,1,-二甲基胍、1,1,3,3-四甲基胍、双氰胺、三聚氰胺、二氰二胺中的一种。

作为优选，所述硅片粗抛光液组合物的pH值为10–12。

本发明还提供上述硅片粗抛光液组合物在12寸硅晶圆化学机械抛光中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的硅片粗抛光液组合物用于12寸硅晶圆化学机械抛光，采用有机碱替代无机碱调节pH，不引入Na、K等金属离子，减少12寸硅晶圆表面的金属离子残留，同时起到稳定pH作用，相应提高抛光液的稳定性，同时解决硅片抛光液的稳定性差和金属离子含量高的问题。另外，采用的速率促进剂均含有N＝N双键，有助于提高去除速率，硅晶圆化学机械抛光，工艺简单，易于大规模生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施作详细说明，以下实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

以下实施例中采用的原料如无特殊说明均市售可得。

以下实施例中提供用于12寸硅晶圆化学机械抛光的硅片粗抛光液组合物，其pH值为10–12，按质量百分含量由以下组分组成：二氧化硅溶胶15％–40％、有机碱3％–5％、速率促进剂1％–5％，余量为水，其中：

二氧化硅溶胶的粒径为10–110nm；

有机碱选自季铵碱和/或五元或六元含氮杂环化合物，季铵碱选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵中的一种或多种，五元或六元含氮杂环化合物选自吡唑、2-甲基吡唑、2,3,5,6-四甲基吡唑、吡啶、4-甲基哌啶、吡嗪、2-甲基吡嗪、吡嗪-2-肼、氨基吡嗪、2-丙基吡嗪、2-乙基吡嗪、2-甲基吡嗪、2-甲氧基吡嗪、2-乙氧基吡嗪、2-甲氨基吡嗪中的一种或多种；

速率促进剂选自二甲双胍、甲酰肼、碳酰肼、5-羟基吡啶-2-碳酰肼、吡嗪-2-肼、水扬酰肼、1-甲基双胍、1,1,-二甲基胍、1,1,3,3-四甲基胍、双氰胺、三聚氰胺、二氰二胺中的一种。

一些实施例中，二氧化硅溶胶的粒径为30–60nm。

一些实施例中，有机碱选自吡唑和/或吡啶。

以下通过实施例1–7进一步解释说明本发明的上述技术方案，配方组成如表1所示。

表1

实施例1–7制备的用于12寸硅晶圆化学机械抛光的硅片粗抛光液组合物的抛光条件如表2所示，结果如表3所示。

表2

表3：抛光液移除速率(单位：um/min)

从表3可以看出，速率促进剂的加入有助于提高抛光液的移除速率。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。