[发明专利]研磨微粒及其制造方法、研磨剂

说明书

公开了一种研磨微粒及其制造方法，方法包括形成研磨微粒的核心；将所述核心分散在有机溶剂中，加热到第一温度；加入阳离子表面活性剂，在第一温度下回流第一时长；加入磨料源，形成反应混合液，以第二温度反应第二时长，其中，所述磨料源用于形成对目标材料具有研磨效果的核壳。本发明提供的研磨微粒，是由氧化硅核心和氧化铈核壳构成的微球结构，因此可以降低氧化铈微粒不规则表面而造成的划伤半导体表面的风险，另外，由于氧化铈核壳为介孔结构，因此可以提高研磨微粒的韧性，降低研磨微粒在使用中的破损率。

技术领域

本发明涉及半导体化学机械研磨技术领域，特别涉及一种能够降低划伤目标材料表面的风险的半导体用研磨微粒及其制造方法、研磨剂。

背景技术

随着芯片集成度提高，芯片中线宽不断减小，半导体硅片表面的平坦化质量要求越来越高。为了使得半导体硅片表面变得更加平坦，化学机械研磨法(ChemicalMechanical Polish，CMP)等研磨方法被广泛的运用于半导体芯片制造。在化学机械研磨法中，通过其利用化学反应和机械研磨将芯片表面高低起伏的轮廓进行全面平坦化。该技术在铝合金、铜、钨、氧化硅及硅层平坦化中都有所应用。在化学机械研磨法中，研磨剂中研磨微粒的物理/化学特性是影响表面粗糙度和表面缺陷的关键因素。传统的研磨剂采用氧化硅微球作为研磨微粒，然而由于氧化硅微球的硬度较大，因而在摩擦过程中较容易划伤半导体表面。

为了改善半导体材料表面的划伤情况，人们发明了介孔单分散微球芯片研磨剂。在这种研磨剂中，研磨微粒是具有介孔结构的氧化硅微球。具有介孔结构的氧化硅微球能够在一定程度上缓解半导体表面的划伤问题。然而，介孔单分散微球破碎后会产生碎片，破损的介孔单分散微球仍然会划伤半导体表面。

在研磨剂中掺杂氧化铈粒子在研磨效果方面具有很大改善，但依然存在如下问题，氧化铈研磨微粒比重较大，容易沉淀，若添加过量添加剂，会促进凝集沉降，成为增加研磨划痕的原因，同时，氧化铈研磨微粒形状不规则，球形度不如氧化硅，表面的棱角在研磨过程中易在芯片表面造成缺陷，这也是产生研磨划痕的重要原因。随着芯片制造趋向更小的尺寸，该缺点将会更加突出。

综上所述，有必要提出一种能够较好的降低划伤半导体材料表面的风险的研磨剂。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种研磨微粒及其制造方法，采用氧化硅-介孔氧化铈微球作为研磨微粒，其中，使用氧化硅作为核心，介孔氧化铈作为核壳的结构可以有效减少氧化铈作为研磨微粒时表面的棱角，从而降低研磨过程中研磨微粒对芯片表面的划伤。

根据本发明的一方面，提供一种研磨微粒的制造方法，包括：形成研磨微粒的核心；将所述核心分散在有机溶剂中，加热到第一温度；加入阳离子表面活性剂，在第一温度下回流第一时长；加入磨料源，形成反应混合液，以第二温度反应第二时长，其中，所述磨料源用于形成对目标材料具有研磨效果的核壳，所述核壳具有介孔结构。

优选地，所述核心由高分子聚合物构成。

优选地，所述核心的材料为氧化硅，所述核心为单分散纳米氧化硅微球。

优选地，所述核心与核壳的质量比的范围包括2：8到8：2。

优选地，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、甲苯、丙酮或异丙酮等的一种或多种。

优选地，所述加入阳离子表面活性剂的同时，还包括：加入碱性酸碱度调节液。

优选地，所述磨料源的材料为异丙醇铈，所述异丙醇铈在所述有机溶剂中水解成低聚氧化铈纳米粒子。

优选地，所述加入磨料源，形成反应混合液，以第二温度反应第二时长的步骤之后，还包括：以第三温度老化第三时长。

优选地，所述以第三温度老化第三时长的步骤之后，还包括：以第四温度煅烧第四时长。