[发明专利]一种用于硅衬底抛光的抛光液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于硅衬底抛光的抛光液及其制备方法，抛光液包括如下重量百分含量的组分：二氧化硅胶体10‑50％、有机碱0.1‑2％、氧化剂0.01‑0.5％、络合剂0.01‑0.2％，适量pH调节剂调节pH值在8.5‑11.5，余量为去离子水；其中，二氧化硅胶体中的二氧化硅颗粒粒径40‑150nm，比表面积与粒径存在如下关系：S/DS²＝0.0020‑0.0675，S以m²/g,DS以纳米计。本发明不但能为半导体硅衬底材料抛光提供合适的磨削力且能实现磨削力和吸附力平衡，实现了较好的抛光效果。

技术领域

本发明涉及抛光技术领域，特别是涉及一种用于硅衬底抛光的抛光液及其制备方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，晶圆尺寸不断加大，线宽不断减小，对硅衬底加工表面质量要求越来越高，化学机械抛光(CMP)技术是硅衬底材料抛光的必需工艺。硅衬底抛光工艺的总体要求包括去除速率、微划伤、粗糙度、残余颗粒、雾度值等多个方面，其中，抛光液是重要的耗材。在公开的技术方案中CN 102516876A、CN 101437918A、CN 101153206A，胶体二氧化硅是适合的抛光液磨料之一，在硅片抛光过程中二氧化硅颗粒起到关键的作用。根据文献报道的硅片抛光机理，硅材料表面的原子和溶液中的OH-发生化学反应，硅原子及其剩余的价键具有物理吸附和化学吸附两种力，其中物理吸附是指表面晶格系统分子与周围分子之间的引力作用，而化学吸附力是指由于表面硅原子电子转移的键合过程，对周围的分子或离子形成强大的化学力。这两种力的作用，使得化学反应生成物被紧密地吸附在抛光材料表面，阻碍进一步的化学反应，而抛光液中的二氧化硅颗粒可以在压力和抛光垫作用下，与硅材料表面紧密接触，在机械磨削作用的同时，二氧化硅溶胶体对这些吸附物产生一种反吸附(解吸)作用，被解脱的吸附物随二氧化硅颗粒一起被带离表面，化学反应得以继续进行，即化学-磨削-吸附作用机理。根据这个理论，对抛光液中的二氧化硅颗粒要求满足两点，其一，具有合适的尺寸，从而带来一定的磨削力，其二，具有合适的吸附能力，从而带来一定的吸附力，而且这两者要相匹配。在公开报道和实际加工中，往往仅是对二氧化硅颗粒的尺寸有具体要求，但是实际上，颗粒尺寸是一个分布范围，所说的尺寸往往单指平均粒径，而至于其是否具有合适的磨削力和吸附力的平衡问题没有过多关注，容易造成各种抛光质量问题的发生。

由此可见，上述现有的用于硅衬底抛光的抛光液，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种具有合适的磨削力且能实现磨削力和吸附力平衡的抛光效果好的硅衬底抛光液,成为当前业界急需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有合适的磨削力且能实现磨削力和吸附力平衡的抛光效果好的硅衬底抛光液及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于硅衬底抛光的抛光液，包括如下重量百分含量的组分：

二氧化硅胶体10-50％

有机碱0.1-2％

氧化剂0.01-0.5％

络合剂0.01-0.2％

适量pH调节剂调节pH值在8.5-11.5，余量为去离子水；

其中，二氧化硅胶体中的二氧化硅颗粒粒径40-150nm，比表面积与粒径存在如下关系：S/DS²＝0.0020-0.0675，S以m²/g,DS为二氧化硅胶体颗粒的平均粒径，以纳米计并采用马尔文激光粒度仪测定。

进一步优选地，包括如下重量百分含量的组分：

二氧化硅胶体35-40％

有机碱0.5-1％

氧化剂0.05-0.1％