專利名稱：一種高穩(wěn)定性的硅晶片化學(xué)機(jī)械拋光組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在半導(dǎo)體硅襯底材料粗拋光用的拋光組合物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種 高穩(wěn)定性的硅晶片化學(xué)機(jī)械拋光組合物。以及具有多次拋光穩(wěn)定拋光去除能力。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體硅襯底用拋光液是IC制造工業(yè)前端制程的關(guān)鍵耗材，是硅單晶拋光片的 重要配套材料，目前國產(chǎn)拋光液由于質(zhì)量不穩(wěn)定，關(guān)鍵性能參數(shù)不達(dá)標(biāo)，0. ιμπι節(jié)點以下集 成電路用大尺寸單晶拋光液基本依賴進(jìn)口。根據(jù)《半導(dǎo)體硅片用拋光液行業(yè)調(diào)研報告》，預(yù) 計到2011年國內(nèi)硅片拋光液用量在1000噸左右。眾所周知，硅襯底拋光用拋光液的組成主要由二氧化硅溶膠磨料、堿性腐蝕劑和 其它助劑組成。但由于磨料的粒徑、穩(wěn)定性、分散度和PH值的不同；各種腐蝕劑的去除能 力、助劑的選擇和用量及穩(wěn)定性的不同，造成硅片拋光液的整體拋光性能的巨大差異。拋光 液的PH值是影響拋光速率的重要參數(shù)，一般而言，硅襯底的拋光加工采用堿性拋光液，ρΗ 通常在10. 0 12. 0之間具有較好的去除速率。但拋光液在儲存和拋光使用的過程中，都 會伴隨有PH值的下降，特別是在拋光后下降幅度更大。因此，拋光液的ρΗ值是否穩(wěn)定是衡 量拋光液穩(wěn)定性的重要參數(shù)，通常認(rèn)為PH值下降1個單位以上，去除率大幅下降，表面質(zhì)量 變差即可認(rèn)為開始喪失穩(wěn)定性。為了提高拋光液的儲存時間和使用壽命，提高拋光液的使 用效率，開發(fā)一種性能穩(wěn)定的拋光液是非常必要的。通常，提高拋光液壽命的措施有一方面選擇穩(wěn)定性較好的硅溶膠磨粒，要求磨粒 具有合適的粒徑、固含量，適中的硬度，穩(wěn)定的分散度，儲存和拋光時較少產(chǎn)生聚集和碎裂， 與拋光產(chǎn)物能較好地共存；另一方面選擇合適的有機(jī)堿或?qū)τ袡C(jī)堿進(jìn)行復(fù)配，使拋光液的 PH值在長時間儲存和多次使用時都能有效地發(fā)揮腐蝕去除的性能；最后就是選擇合適的 助劑，有報道使用表面活性劑和高分子分散劑等都有顯著的作用。在一般條件下，硅溶膠磨 粒的參數(shù)很難定量和控制，各個性能之間相互影響，很難衡量孰優(yōu)孰劣；使用表面活性劑和 高分子分散劑容易降低拋光去除速率，使拋光效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對當(dāng)前市場上常用拋光液使用過程中的缺陷和不足，本著實用、經(jīng)濟(jì)、有 效的原則，通過選擇合適的穩(wěn)定劑，特別是一種硅類的穩(wěn)定劑及其水解縮聚物，開發(fā)出了一 種質(zhì)量穩(wěn)定的硅片粗拋液。在室溫條件下保存兩年以上不變質(zhì)，可以循環(huán)或重復(fù)使用多次 而性能穩(wěn)定。該拋光液適用性更廣泛，實用性更優(yōu)良，可以滿足IC制造過程中硅單晶拋光 片的生產(chǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種半導(dǎo)體硅片的堿性化學(xué)機(jī)械拋光液配方。—種用于硅晶片拋光的拋光組合物，該拋光組合物各組分及配比為二氧化硅磨粒0. 5 50wt% ；含硅穩(wěn)定劑0· 01 IOwt% ；
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有機(jī)堿腐蝕劑0. 01 20wt% ；有機(jī)酸螯合劑0. 01 IOwt% ；其它功能助劑0. 01 5. Owt% ；去離子水余量；所述含硅穩(wěn)定劑為有機(jī)硅化合物，包括有機(jī)硅烷、有機(jī)硅氧烷或其水解低聚物，其 結(jié)構(gòu)式為Y(CH2)nSiX1X2X3其中，η為整數(shù)(一般0彡η彡4)，&、&和&為可水解的基團(tuán)；Y為有機(jī)官能團(tuán)； 其中，Xp X2和X3分別獨立的表示氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基、酮肟基； 可水解的基團(tuán)水解時即生成硅醇(-Si (OH) 3)，能與無機(jī)物質(zhì)通過氫鍵或者化學(xué)鍵結(jié)合，形 成硅氧烷；Y表示羥基、乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基等功能基團(tuán)，也 能形成氫鍵或者新的化學(xué)鍵。所述的有機(jī)硅水解低聚物可通過有機(jī)硅分子溶于有機(jī)酸或有機(jī)堿水溶液中水解 制備。有機(jī)硅化合物的水解低聚物除包括上述有機(jī)硅的水解低聚物外還包括硅醇的低 聚物，其結(jié)構(gòu)式為[Si0x(0H)4_2x]m · (Hi-I)H2O其結(jié)構(gòu)式中χ = 0、1、2，是一種帶有結(jié)合水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，m為整數(shù)(一般 1 彡 m 彡 4)。主要有 H4Si04、H2Si03、H2Si205、H6Si207、H10Si2O9, H4Si3O8 等中的一種或多種。所述的硅醇低聚物可為硅醇小分子于有機(jī)酸水溶液中水解制備并穩(wěn)定熟化。所述的硅醇小分子可主要由使用高純Na2SiO3通過陽離子交換樹脂制備，并在有 機(jī)堿中穩(wěn)定熟化。所述的硅醇小分子也可主要由使用高純Na2SiO3通過陽離子交換柱制備，并在有 機(jī)酸中穩(wěn)定熟化。所述有機(jī)硅化合物可為正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基 三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、丙基三氯硅烷、Y-氯丙基三甲氧基 硅烷、Y-氯丙基三乙氧基硅烷、Y-氯丙基二乙氧基甲基硅烷、氯乙烯基三氯硅烷、乙烯基 三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基甲基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、 Y-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β -甲氧乙氧基)硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基 硅烷、Y-巰丙基三乙氧基硅烷、Y-巰丙基三甲氧基硅烷、、甲基三叔丁基過氧硅烷、乙烯 基三叔丁基過氧硅烷、N- β -氨乙基-Y -氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、 Y-二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙 基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷中的任意一種或它們的組合。含硅穩(wěn)定劑為帶功能官能團(tuán)的有機(jī)硅偶聯(lián)劑及其水解低聚物或者是無機(jī)硅酸及 其低聚物。其水解生成的硅醇鍵能與硅溶膠表面的硅醇鍵鍵合，均勻覆蓋在硅溶膠表面，同 時由于功能官能團(tuán)的作用，增強(qiáng)了硅溶膠之間的位阻效應(yīng)，改變了硅溶膠的電荷分布，最終 提高了硅溶膠的穩(wěn)定性；另外由于硅烷偶聯(lián)劑水解生成的小分子物質(zhì)的分散性和滲透性， 使生成的硅酸鹽不易在硅片表面沉積，從而加速了反應(yīng)劑與反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量傳遞，使化學(xué) 反應(yīng)速度加快，表面更平整。
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所述二氧化硅磨粒顆粒粒徑為1 lOOnm，以溶膠的形式加入，所述二氧化硅溶膠 為采用離子交換法制備或者硅粉堿化法制備的堿性硅溶膠?；瘜W(xué)腐蝕劑為有機(jī)堿，所述有機(jī)堿腐蝕劑為氨水、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙 基胺、二乙基胺、三乙基胺、異丙醇胺、二異丙醇胺、氨基丙醇、四乙基胺、乙醇胺、二乙醇胺、 二乙基三胺、三乙基四胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化 銨、四丁基氫氧化銨、六亞甲基二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、無水哌嗪、六水哌嗪、三 乙烯四胺、二乙烯三胺中的任意一種或它們的組合。本發(fā)明中選用其中一種或一種以上有 機(jī)堿，保證高去除率和高平整度。所述有機(jī)酸螯合劑為乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、三乙基四 胺六乙酸、羥基亞乙基二膦酸、氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四亞乙基膦酸、乙二胺四亞甲基 膦酸、二乙三胺五亞乙基膦酸、二乙三胺五亞甲基膦酸、三乙四胺六亞乙基膦酸、丙二胺四 亞乙基膦酸、丙二胺四亞甲基膦酸中的任意一種或它們的組合。有機(jī)酸螯合劑為主要為有 機(jī)膦酸類和有機(jī)乙酸類，用以降低體系中的游離金屬離子。其他功能助劑為表面活性劑，能使拋光后硅晶片表面覆蓋并呈親水性，從而阻止 由于空氣中灰塵、帶電顆粒等的沉積變干而造成的缺陷。所述其它功能助劑可為聚氧乙烯 月桂醇醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、聚氧丙烯聚氧乙烯 嵌段共聚物、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十四烷基二甲基芐基氯化 銨、十二烷基三甲基氯化銨、溴化十二烷基三甲基銨、溴化十二烷基二甲基芐基銨中的任意 一種或它們的組合。各物質(zhì)含量和種類均指濃縮液中的含量和種類，拋光時根據(jù)需要使用去離子水稀 釋5 50倍。本發(fā)明的拋光組合物所用各組分均為已知物質(zhì)，來源可為市售。本發(fā)明的技術(shù)特點為本發(fā)明中使用了特殊的穩(wěn)定劑，使體系的PH值能穩(wěn)定在 9. O 13. O之間，最佳為10. O 12. O之間，儲存兩年以上不變色、不變質(zhì)，儲存期內(nèi)拋光去 除速率下降幅度不大于5%，沒有凝聚沉底現(xiàn)象。本發(fā)明克服了硅片粗拋液儲藏時變色變 質(zhì)，PH值下降快、1年時間即喪失了穩(wěn)定去除的能力的缺點，得到了一種高穩(wěn)定性的硅片拋 光液。本發(fā)明的拋光液儲存和拋光時，粒徑穩(wěn)定在10 80nm，不團(tuán)聚，不凝膠，放置析出物 少。本發(fā)明的硅片拋光液在一般拋光工藝條件下可以進(jìn)行重復(fù)拋光或循環(huán)拋光，pH值 和去除速率亦能保持穩(wěn)定，循環(huán)拋光次數(shù)可達(dá)10次，去除速率均可達(dá)到l.Oym/min以上， 去除均勻且速率保持穩(wěn)定；對硅片表面沒有劃傷，表面殘留少，金屬含量低。該種拋光液長時間使用在拋光盤上沉積少，硅片表面疏水性好，殘留少；同時對硅 片去除率大，可達(dá)到1. O μ m/min以上，多次循環(huán)拋光去除率穩(wěn)定。拋光液配置方便、使用簡 單、成本低廉，適合于半導(dǎo)體行業(yè)各種種類和尺寸的硅片粗拋光。


圖1為本發(fā)明拋光組合物中實施例1在循環(huán)拋光過程中拋光速率及pH的變化圖。 從圖中可知本發(fā)明拋光組合物在循環(huán)使用過程中在保持高去除速率的同時拋光速率還很穩(wěn)定。
圖2為本發(fā)明拋光組合物中比較例1(未添加本發(fā)明拋光組合物中的有機(jī)硅穩(wěn)定 劑)在循環(huán)拋光過程中拋光速率及PH的變化圖。從圖中比較例1在循環(huán)使用過程中在去 除速率不穩(wěn)定且拋光過程中pH變化幅度較大。
具體實施例方式下面的實施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制 本發(fā)明。拋光工藝所用拋光機(jī)為Speedfam50型拋光機(jī)，4個拋光頭，每個拋光頭拋6個6 寸片或3個8寸片，所用拋光墊為SUBA600，轉(zhuǎn)速為60rpm，所用壓力為190 240kgf，拋光 溫度恒定在40到41攝氏度間，流量為4L/min，使用普通泵加流量計計量，經(jīng)過PALL過濾濾 芯過濾。拋后用水沖洗，用普通PVA刷子刷墊。拋光速率拋光去除速率通過拋光前后硅晶片厚度的變化計算得到，硅晶片拋光 前后厚度的變化可用千分尺測得，拋光速率為拋光去除厚度變化與拋光時間的比值。拋光后硅晶片檢測首先使用UVP公司B-100A長波紫外燈觀察拋后硅片表面質(zhì)量。 實施例1 (配制IOOg硅片粗拋液)本實施例中拋光液各組分及其重量百分比如下含硅穩(wěn)定劑甲基三甲氧基硅烷2. 0% ；二乙基三胺五乙酸螯合劑1. 5% ；羥乙基乙二胺1.0%;異丙醇胺3.0%;壬基酚聚氧乙烯醚0.5%;二氧化硅磨料24% ；其余為去離子水。取2. Og含硅穩(wěn)定劑甲基三甲氧基硅烷、1. 5g 二乙基三胺五乙酸螯合劑、1. Og羥乙 基乙二胺和3. Og異丙醇胺溶于12. Og高純?nèi)ルx子水的稀溶液中，再加入0. 5g壬基酚聚氧 乙烯醚，在攪拌狀態(tài)下與80g堿性二氧化硅溶膠(固含量為30 %，平均粒徑為20nm)磨料混 合均勻，即制得IOOg的本發(fā)明拋光液。該拋光液配制后pH值為12. 10，在上述拋光工藝條件下，去除率為1. 10 μ m/min ； 在室溫25 °C條件下，保存一年，pH值降至11. 60，去除率1.08 μ m/min ；繼續(xù)保存一年后，pH 值變?yōu)?1. 40，去除率1. 03 μ m/min。將該種拋光液稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10次后pH 值由10. 80降至10. 40，平均去除率為1.06 μ m/min ；—年后稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光 10次后PH值由10. 60降至10. 25，平均去除率為1. 05 μ m/min ；同樣二年后，pH值由10. 45 降至10. 10，平均去除率為1. 02 μ m/min。實施例2 (配制IOOg硅片粗拋液)本實施例中拋光液各組分及其重量百分比如下含硅穩(wěn)定劑Y -氨丙基三乙氧基硅烷0. 1 % ；二乙三胺五亞乙基膦酸螯合劑1. 5% ；二乙醇胺6.0%;
十二烷基苯磺酸鈉0.4% 二氧化硅磨料24% ；其余為去離子水。取0. Ig含硅穩(wěn)定劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5g 二乙三胺五亞乙基膦酸螯合 劑、6. Og二乙醇胺溶于12. Og高純?nèi)ルx子水的稀溶液中，再加入0. 4g十二烷基苯磺酸鈉，在 攪拌狀態(tài)下與80g堿性二氧化硅溶膠磨料(固含量為30%，平均粒徑為35nm)混合均勻，即 制得IOOg的本發(fā)明拋光液。該拋光液配制后pH值為12. 20，在上述拋光工藝條件下，去除率為1. 12ym/min ； 在室溫25 °C條件下，保存一年，pH值降至11. 68，去除率1.06μπι/π η ；繼續(xù)保存一年后，pH 值變?yōu)?1. 20，去除率1. 01 μ m/min。將該種拋光液稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10次后pH 值由10. 90降至10. 55，平均去除率為1. 08 μ m/min ；一年后稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光 10次后PH值由10. 75降至10. 35，平均去除率為1. 06 μ m/min ；同樣二年后，pH值由10. 45 降至10. 15，平均去除率為1. 03 μ m/min。實施例3 (配制IOOg硅片粗拋液)本實施例中拋光液各組分及其重量百分比如下含硅穩(wěn)定劑Y -氨丙基三乙氧基硅烷5. 0% ；三乙烯四胺0· 5%;甲基胺4.0%;二乙三胺五亞乙基膦酸0. 05% ；壬基酚聚氧乙烯醚0. 45%,二氧化硅磨料32%;其余為去離子水。制備方法如下取5. Og含硅穩(wěn)定劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷、0.5g三乙烯四胺、4. Og甲基胺和 0. 05g二乙三胺五亞乙基膦酸溶于10. Og高純?nèi)ルx子水的稀溶液中，再加入0. 45g壬基酚聚 氧乙烯醚，在攪拌狀態(tài)下與80g堿性二氧化硅溶膠磨料(固含量為40%，平均粒徑為50nm) 混合均勻，即制得IOOg的本發(fā)明拋光液。該拋光液配制后pH值為12. 10，在上述拋光工藝條件下，去除率為1. 20 μ m/min ； 在室溫25°C條件下，保存一年，pH值降至11. 60，去除率1. 16 μ m/min ；繼續(xù)保存一年后，pH 值變?yōu)?1. 40，去除率1. 11 μ m/min。將該種拋光液稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10次后pH 值由10. 80降至10. 65，平均去除率為1.08 μ m/min ；—年后稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光 10次后PH值由10. 65降至10. 35，平均去除率為1. 08 μ m/min ；同樣二年后，pH值由10. 45 降至10. 25，平均去除率為1. 07 μ m/min。實施例4 (配制IOOg硅片粗拋液)本實施例中拋光液各組分及其重量百分比如下穩(wěn)定劑正硅酸乙酯8.0% ；氨水0.5%;二乙烯三胺8.0%;氨基三亞甲基膦酸3 % ；
十二烷基三甲基氯化銨0. 5% ；二氧化硅磨料21%;其余為去離子水。制備方法如下取8. Og穩(wěn)定劑正硅酸乙酯、0. 5g氨水、8. Og 二乙烯三胺和3g氨基三亞甲基膦酸 溶于10. Og高純?nèi)ルx子水的稀溶液中，再加入0. 5g十二烷基三甲基氯化銨，在攪拌狀態(tài)下 與70g堿性二氧化硅溶膠磨料(固含量為30%，平均粒徑為70nm)混合均勻，即制得IOOg 的本發(fā)明拋光液。該拋光液配制后pH值為12. 25，在上述拋光工藝條件下，去除率為1. 30 μ m/min ； 在室溫25 °C條件下，保存一年，pH值降至11. 70，去除率1. 20 μ m/min ；繼續(xù)保存一年后，pH 值變?yōu)?1. 40，去除率1. 15 μ m/min。將該種拋光液稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10次后pH 值由10. 85降至10. 65，平均去除率為1. 19 μ m/min ；一年后稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光 10次后PH值由10. 60降至10. 25，平均去除率為1. 15 μ m/min ；同樣二年后，pH值由10. 45 降至10. 15，平均去除率為1. 10 μ m/min。實施例5 (配制IOOg硅片粗拋液)本實施例中拋光液各組分及其重量百分比如下γ -氯丙基三甲氧基硅烷10 % ；三乙烯四胺10%;氨基三亞甲基膦酸6 % ；十二烷基三甲基氯化銨4% ；二氧化硅磨料 % ；其余為去離子水。制備方法如下取Y-氯丙基三甲氧基硅烷10g、10g三乙烯四胺和6g氨基三亞甲基膦酸溶于 10. Og高純?nèi)ルx子水的稀溶液中，再加入4g十二烷基三甲基氯化銨，在攪拌狀態(tài)下與60g堿 性二氧化硅溶膠磨料(固含量為40%，平均粒徑為30nm)混合均勻，即制得IOOg的本發(fā)明 拋光液。該拋光液配制后pH值為12. 10，在上述拋光工藝條件下，去除率為1. 15 μ m/min ； 在室溫25 °C條件下，保存一年，pH值降至11. 60，去除率1. 12 μ m/min ；繼續(xù)保存一年后，pH 值變?yōu)?1. 45，去除率1. 10 μ m/min。將該種拋光液稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10次后pH 值由10. 75降至10. 50，平均去除率為1. 09 μ m/min ；一年后稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光 10次后PH值由10. 60降至10. 25，平均去除率為1. 10 μ m/min ；同樣二年后，pH值由10. 50 降至10. 20，平均去除率為1. 08 μ m/min ο比較例1 (配制IOOg硅片粗拋液)本比較例中拋光液各組分及其重量百分比如下二乙基三胺五乙酸螯合劑1. 5% ；羥乙基乙二胺1.0%;異丙醇胺3.0%;壬基酚聚氧乙烯醚0. 5% ；
二氧化硅磨料 % ；其余為去離子水。取1.5g 二乙基三胺五乙酸螯合劑、l.Og羥乙基乙二胺和3. Og異丙醇胺溶于 14. Og高純?nèi)ルx子水的稀溶液中，再加入0. 5g壬基酚聚氧乙烯醚，在攪拌狀態(tài)下與80g堿性 二氧化硅溶膠(固含量為30%，平均粒徑為20nm)磨料混合均勻，即制得IOOg的本發(fā)明拋 光液。該拋光液配制后pH值為12. 25，在室溫25°C條件下，保存一年，pH值降至11. 0 ；繼 續(xù)保存一年后，PH值變?yōu)?0. 5。將該種拋光液稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10次后pH值 由10. 95降至10. 01，平均去除率為0. 89 μ m/min ；一年后稀釋20倍進(jìn)行循環(huán)拋光，拋光10 次后PH值由10. 20降至9. 02，平均去除率為0. 82 μ m/min ；同樣二年后，pH值由9. 6降至 8. 2，平均去除率為0. 65 μ m/min ο以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于硅晶片拋光的拋光組合物，其特征在于該拋光組合物各組分及其含量為二氧化硅磨粒0. 5 50wt% ；含硅穩(wěn)定劑0. 01 IOwt % ；有機(jī)堿腐蝕劑0. 01 20wt% ；有機(jī)酸螯合劑0. 01 IOwt % ；其它功能助劑0. 01 5. Owt % ；去離子水余量；所述含硅穩(wěn)定劑為有機(jī)硅化合物，其結(jié)構(gòu)式為Y(CH2)nSiX1X2X3其中，η為整數(shù)，X1J2和&為可水解的基團(tuán)；Y為有機(jī)官能團(tuán)；其中，X1J2和&分別獨 立的表示氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基、酮肟基；Y表示羥基、乙烯基、氨 基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述有機(jī)硅化合物為正硅酸乙酯、 甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三 氯硅烷、丙基三氯硅烷、Y-氯丙基三甲氧基硅烷、Y-氯丙基三乙氧基硅烷、Y-氯丙基二 乙氧基甲基硅烷、氯乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基 二甲氧基甲基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、Y -氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β -甲氧 乙氧基)硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、Y -巰丙基三乙氧基硅烷、Y -巰丙基三 甲氧基硅烷、、甲基三叔丁基過氧硅烷、乙烯基三叔丁基過氧硅烷、N- β -氨乙基-γ -氨丙 基三甲氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、Y-二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-脲 基丙基三乙氧基硅烷、3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3_(甲基丙烯酰氧)丙基三 乙氧基硅烷中的任意一種或它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述二氧化硅磨粒顆粒粒徑為 1 lOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述二氧化硅磨粒選用二氧化硅 溶膠，所述二氧化硅溶膠為采用離子交換法制備或者硅粉堿化法制備的堿性硅溶膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光組合物，其特征在于所述溶膠二氧化硅主要是由離子 交換法制備或者硅粉堿化法制備的堿性硅溶膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述有機(jī)堿腐蝕劑為氨水、甲基 胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、異丙醇胺、二異丙醇胺、氨基丙醇、四 乙基胺、乙醇胺、二乙醇胺、二乙基三胺、三乙基四胺、羥乙基乙二胺、四甲基氫氧化銨、四乙 基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、六亞甲基二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四 胺、無水哌嗪、六水哌嗪、三乙烯四胺、二乙烯三胺中的任意一種或它們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述有機(jī)酸螯合劑為乙二胺四乙 酸、丙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、三乙基四胺六乙酸、羥基亞乙基二膦酸、氨基三亞甲 基膦酸、乙二胺四亞乙基膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸、二乙三胺五亞乙基膦酸、二乙三胺五 亞甲基膦酸、三乙四胺六亞乙基膦酸、丙二胺四亞乙基膦酸、丙二胺四亞甲基膦酸中的任意 一種或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述其它功能助劑為聚氧乙烯(9)月桂醇醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、聚氧丙烯聚氧乙烯 嵌段共聚物、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十四烷基二甲基芐基氯化 銨、十二烷基三甲基氯化銨、溴化十二烷基三甲基銨、溴化十二烷基二甲基芐基銨中的任意 一種或它們的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于所述拋光組合物的PH值在9.0 13. 0之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其特征在于拋光時根據(jù)需要使用去離子水將 所述拋光組合物稀釋5 50倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于在半導(dǎo)體硅襯底材料粗拋光用的拋光組合物技術(shù)領(lǐng)域的一種高穩(wěn)定性的硅晶片化學(xué)機(jī)械拋光組合物。該拋光組合物各組分及其含量為二氧化硅磨粒0.5～50wt％；含硅穩(wěn)定劑0.01～10wt％；有機(jī)堿腐蝕劑0.01～20wt％；有機(jī)酸螯合劑0.01～10wt％；其它功能助劑0.01～5.0wt％；去離子水余量；該種拋光液穩(wěn)定時間2年以上；進(jìn)行重復(fù)拋光或循環(huán)拋光，pH值和去除速率亦能保持穩(wěn)定，循環(huán)拋光次數(shù)可達(dá)10次。同時對硅片去除率大，可達(dá)到1.0μm/min以上，多次循環(huán)拋光去除率穩(wěn)定。拋光液配置方便、使用簡單、成本低廉，適合于半導(dǎo)體行業(yè)各種種類和尺寸的硅片粗拋光。
文檔編號C09K3/14GK102093820SQ20111000232
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者劉巖, 李拓, 潘國順, 路新春, 雒建斌, 顧忠華 申請人:深圳市力合材料有限公司, 深圳清華大學(xué)研究院, 清華大學(xué)