[发明专利]用于单晶硅片化学机械抛光的抛光液

说明书

技术领域：

本发明属于硅片化学机械抛光技术领域，尤其是一种抛光后清洗方便、高去除率、低损伤的单晶硅片化学机械抛光液。

背景技术：

单晶硅片是集成电路(IC)的主要衬底材料，其表面粗糙度是影响集成电路刻蚀线宽的重要因素之一。随着集成电路集成度的不断提高，特征尺寸的不断减小，对硅片的加工精度和表面质量的要求也越来越高。目前，半导体行业协会(SIA)对于特征尺寸为0.065～0.13μm的硅片要求是：全局平整度(GBIR)小于2μm、表面粗糙度达到纳米和亚纳米级、表面很小的残余应力和损伤层或无损伤，即对硅片加工的表面平整度、表面粗糙度、表面缺陷等提出更高的要求。

目前，利用化学机械抛光(CMP)技术对硅片表面进行平坦化处理，已成为集成电路制造技术进入深亚微米以后技术时代必不可少的工艺步骤之一。化学机械抛光工艺是在一定的向下压力下将硅片和抛光台/抛光垫保持旋转，将抛光液输入抛光垫上，在化学和机械的协同作用下，获得高质量的抛光硅片，因此抛光液在化学机械抛光中起着重要作用。虽然目前已有关于单晶硅片抛光液的文献报道，但这些抛光液存在着抛光效率低、表面粗糙度高及容易产生划痕及凹痕损伤等问题。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种抛光后清洗方便、高去除率、低损伤的单晶硅片化学机械抛光液。

本发明的技术解决方案是：一种用于单晶硅片化学机械抛光的抛光液，其特征在于由磨料、活性剂、分散剂、螯合剂、pH调节剂及纯水组成，pH值为9.0～12.0，原料及质量百分比为：

磨料          0.1％～20％

螯合剂        0.1％～2％

分散剂        0.1％～5％

活性剂        0.1％～5％

pH调节剂      0.01％～10％

纯水         小于或等于90％。

所述的磨料为SiO₂和Al₂O₃的水溶胶颗粒、表面覆盖铝SiO₂水溶胶颗粒的至少一种。

所述磨料的粒径为30～160nm。

所述螯合剂为乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、次氮基三乙酸及其铵盐或钠盐中的至少一种。

所述分散剂为环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇与聚苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯酸及其盐(PAA)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯亚胺(PEA)、季铵盐型阳离子表面活性剂中的至少一种。

所述活性剂为异构醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少一种，分子通式分别为R₁O(C₂H₄O)_mH、R₂O(C₂H₄O)_m(C₃H₆O)_nH，其中R₁为C10-C14的烷基，R₂为C10-C18的烷基，m和n分别是环氧乙烷基和环氧丙烷的聚合数，聚合数为3～20。

所述pH调节剂为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵、三甲基羟乙基氢氧化铵、二甲基二羟乙基氢氧化铵、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺中的至少一种。

所述的纯水是经过离子交换树脂过滤的水，其电阻至少是18MΩ。

本发明所述的抛光液pH值为9.0-12.0，更优为10.0-11.5。

本发明可明显提高抛光速度(去除率达到710nm)、对单晶硅片不产生表面缺陷、并降低表面粗糙度(可达0.18nm)，从而实现对单晶硅片的高效超精化学机械抛光，保证单晶硅片表面精细质量。本发明的抛光液为碱性，抛光后清洗方便，对设备无腐蚀，延长设备使用寿命、降低加工成本。

具体实施方式：

实施例1：

由磨料、活性剂、分散剂、螯合剂、pH调节剂及纯水组成，pH值为9.0～12.0，更优为10.0-11.5。原料及质量百分比为：磨料0.1％～20％、螯合剂0.1％～2％、分散剂0.1％～5％、活性剂0.1％～5％、pH调节剂0.01％～10％、纯水小于或等于90％。