專利名稱：具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機械拋光液，尤其涉及一種對集成電路硅襯底用具有特殊緩 沖體系的化學(xué)機械拋光液。
背景技術(shù)：
目前，硅晶片作為半導(dǎo)體基體廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)中，半導(dǎo)體芯片大部分都是 硅晶片。為了滿足光刻工藝的平坦化要求，化學(xué)機械拋光(CMP)技術(shù)逐漸發(fā)展與成熟，最 早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代中期。CMP技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為以化學(xué)機械拋光機為主體，集在線 檢測、終點檢測、清洗、甩干等技術(shù)于一體的化學(xué)機械平坦技術(shù)，是集成電路向微細(xì)化、多層 化、薄型化、平坦化工藝發(fā)展的產(chǎn)物。隨著200nm向300nm乃至更大直徑的過渡，生產(chǎn)效率 的提高、成本的降低、襯底全局平坦化所必需的是CMP技術(shù)的更快發(fā)展。CMP技術(shù)的現(xiàn)狀是隨著IC器件的進一步高密度化、微細(xì)化和高速化，所使用的介 質(zhì)材料和金屬種類越來越多，如高介質(zhì)材料和金屬種類越來越多。為了晶圓片表面的平坦 化，必須對介質(zhì)和金屬進行化學(xué)機械拋光，對于0. 25微米以下的集成電路，需要進行10次 以上的化學(xué)機械拋光。拋光是硅晶片切片后，對經(jīng)過研磨工序后對硅晶圓表面進行化學(xué)機械磨削作用， 是硅片加工技術(shù)中必要的基本工序。CMP是化學(xué)作用和機械作用的相互結(jié)合的一種方法。其 基本原理是硅片表面與拋光液中堿的化學(xué)腐蝕反應(yīng)可生成可溶性的硅酸鹽，通過細(xì)而軟、 帶有負(fù)電荷的二氧化硅膠粒的吸附作用，同時，與拋光布之間的機械摩擦作用及時去除反 應(yīng)物。目前現(xiàn)有的拋光液存在的主要問題是材料去除率較低、循環(huán)使用壽命短，而循環(huán) 使用壽命短的主要表現(xiàn)則為在經(jīng)長時間拋光后拋光液的PH值下降很快。有些制造商為了 達(dá)到高去除率的目的而盲目地直接提高拋光液的PH值，雖然使得拋光速率有了一定的提 高，但是造成的結(jié)果是硅晶片表面存在較多的腐蝕坑，化學(xué)作用過強，導(dǎo)致表面質(zhì)量下降， 對于晶圓的下一步工序產(chǎn)生了較大的影響。并且，有些拋光液不能稀釋使用，隨著拋光時間 的增長，拋光液的PH會出現(xiàn)明顯的下降趨勢。另外，在現(xiàn)有技術(shù)的報道中，可循環(huán)使用的拋 光液，在循環(huán)使用10次后，PH值下降0. 3-0. 4。許多制造商采用較大粒徑的硅溶膠作為拋 光液的磨料，導(dǎo)致了拋光損傷層的增加和表面劃傷的增加。并且，這也將導(dǎo)致拋光液本身的 成本相對較高，不能滿足集成電路平坦化的要求。因此，如何能夠開發(fā)出拋光液成本較低、拋光速率較高、循環(huán)使用壽命長、拋光后 晶圓表面質(zhì)量較好，并能夠滿足集成電路平坦化要求的拋光液，是目前CMP技術(shù)中急待解 決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種具有特殊緩沖體系的硅片化 學(xué)機械拋光液。
本發(fā)明的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，按照重量百分比包括下列組 分二氧化硅磨料25-40wt%，酸式鹽0. 1-0. 6wt%, pH調(diào)節(jié)劑0. 1-3. Owt %，堿性螯合劑 0. 01-0. 8wt%，余量為水，
其中，
所說的二氧化硅磨料采用粒徑60-80nm，濃度為40-50Wt%的二氧化硅溶膠；
所說的酸式鹽為有機酸式鹽或無機酸式鹽；
所說的pH調(diào)節(jié)劑為有機胺或無機堿；
所說的堿性螯合劑按照重量百分比包括下列組分四甲基氫氧化銨15wt%，純水 10wt%，羥乙基乙二胺 48wt%，二乙烯三胺 10wt%，乙醇胺 15wt%，EDTA-2Na 2wt%。
優(yōu)選地，
所說的有機酸式鹽選自乙醇鈉、聚丙烯酸鈉、直鏈?zhǔn)榛交撬徕c或檸檬酸 鈉；
所說的無機酸式鹽為碳酸氫鈉、四硼酸鈉或磷酸氫二鈉；
所說的有機胺選自羥乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙醇胺和AMP-95中 的一種或幾種；
所說的無機堿為NaOH或Κ0Η。
本發(fā)明的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，pH值為10. 8-12. 5之間，磨 料粒徑為60-80nm，在拋光液連續(xù)循環(huán)使用12次后，pH值下降值為0. 2-0. 25之間。拋光液 經(jīng)以30倍去離子水高稀釋比稀釋后，拋光速率仍可為1 μ m/min。
本發(fā)明的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液的成分的選擇基于下列理 由
首先，選用中等粒徑硅溶膠作為磨料，該粒徑范圍的硅溶膠能夠有效保證拋光后 硅片的較好的表面質(zhì)量，但這只是保證硅片較好表面質(zhì)量的一個方面。
然后，所加入PH調(diào)節(jié)劑，能夠?qū)伖庖褐卸嘤嗟?H—貯存，使拋光液的pH值不至于 過高，避免了拋光初始時由于PH值過大對硅片造成的腐蝕；且加入自主研發(fā)的堿性螯合劑 后，一方面可有效的降低拋光液中金屬離子含量，另一方面可提供一小部分有機胺的作用， 起到輔助增加拋光液緩沖能力的作用，增強了拋光液儲存Off的能力，使得由本方法配制的 拋光液在循環(huán)使用12次后，PH值下降范圍為0.2-0. 25。這較小的PH值下降范圍可無形之 中增加了拋光液的使用壽命，降低拋光液的使用成本。
最后，在拋光液中加入一定量的酸式鹽后，可使拋光后的產(chǎn)物更為迅速的離開硅 晶片的表面，對硅晶片的拋光速率有一定的促進作用，另外，經(jīng)高倍顯微鏡觀察得到加入一 定量的酸式鹽后，可進一步降低硅晶片表面粗糙度。
本發(fā)明具有如下技術(shù)效果
1)選用科學(xué)合理的緩沖體系，不盲目提高拋光液的pH，拋光過程中PH值變化幅度 小，拋光后，硅片表面質(zhì)量較好，沒有表面劃傷以及其他缺陷；
2)在配制拋光液時，增加自主研發(fā)的螯合劑后可增加拋光液的拋光速率并提高了 拋光液的緩沖能力，使得循環(huán)使用過程中PH值僅下降0. 2-0. 25 ；
3)拋光液配制工藝簡單，易操作，適于工業(yè)生產(chǎn)；可降低拋光液的使用成本。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
來對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)說明。
實施例1
配置IOOg具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，組分和重量百分比如下
權(quán)利要求
1.一種具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，其特征在于，按照重量百分比包括 下列組分二氧化硅磨料25-40wt%，酸式鹽0. 1-0. 6wt%，pH調(diào)節(jié)劑0. 1-3. 0wt%，堿性螯合劑 0. 01-0. 8wt%，余量為水，其中，所說的二氧化硅磨料采用粒徑60-80nm，濃度為40_50wt%的二氧化硅溶膠；所說的酸式鹽為有機酸式鹽或無機酸式鹽；所說的PH調(diào)節(jié)劑為有機胺或無機堿；所說的堿性螯合劑按照重量百分比包括下列組分四甲基氫氧化銨15wt%，純水 10wt%，羥乙基乙二胺 48wt%，二乙烯三胺 10wt%，乙醇胺 15wt%，EDTA-2Na 2wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所 說的有機酸式鹽選自乙醇鈉、聚丙烯酸鈉、直鏈?zhǔn)榛交撬徕c或檸檬酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所 說的無機酸式鹽為碳酸氫鈉、四硼酸鈉或磷酸氫二鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所 說的有機胺選自羥乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙醇胺和AMP-95中的一種或幾 種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，其特征在于，所 說的無機堿為NaOH或Κ0Η。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有特殊緩沖體系的硅片化學(xué)機械拋光液，按照重量百分比包括下列組分二氧化硅磨料25-40wt%，酸式鹽0.1-0.6wt%，pH調(diào)節(jié)劑0.1-3.0wt%，堿性螯合劑0.01-0.8wt%，余量為水，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果1)選用科學(xué)合理的緩沖體系，不盲目提高拋光液的pH，拋光過程中PH值變化幅度小，拋光后，硅片表面質(zhì)量較好，沒有表面劃傷以及其他缺陷；2)在配制拋光液時，增加自主研發(fā)的螯合劑后可增加拋光液的拋光速率并提高了拋光液的緩沖能力，使得循環(huán)使用過程中PH值僅下降0.2-0.25；3)拋光液配制工藝簡單，易操作，適于工業(yè)生產(chǎn)；可降低拋光液的使用成本。
文檔編號C09G1/02GK102031064SQ20101057641
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者仲躋和, 李薇薇 申請人:江蘇海迅實業(yè)集團股份有限公司