[发明专利]一种晶片抛光液组合物

说明书

本发明提供了一种晶片抛光液组合物，所述抛光液由硅溶胶研磨介质、络合剂、表面活性剂、pH调节剂和去离子水组成，其中络合剂选自对‑羟基苯‑β‑D‑吡喃葡萄糖苷，抛光液具更高的材料去除率和更低的表面粗糙度，获得的抛光材料表面光滑，无划伤，且表面抛光介质残留率低，抛光后处理方便。

技术领域

本发明涉及抛光材料制备技术领域，特别是一种用于氧化铝晶片衬底的抛光液。

背景技术

化学机械抛光（英文名称为 Chemical Mechanical Polishing，简称 CMP）技术可以兼顾加工表面全局及局部平整度，是一种真正意义上的原子分子级的极限加工技术，是半导体制造领域中的核心技术之一。

化学机械抛光技术是将化学作用与机械作用有机结合起来，在二者作用的交替进行中完成单晶蓝宝石晶片表面的抛光，这种抛光方式可以效避免单纯机械抛光造成的表面损伤和单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。整个抛光过程的速率控制因素为二者中较慢的一方：当机械作用大于化学作用时，表面加工应力变大，此时极易在加工表面形成划痕等表面缺陷，产生高损伤层；当化学作用大与机械作用时，会降低材料去除的选择性，极易在加工表面形成橘皮纹、腐蚀坑。因此化学机械抛光就要求化学作用和机械作用尽可能达到平衡，即化学去除速率与机械去除速率相等。

在化学机械抛光过程中抛光液担负十分重要的作用：首先抛光液中的化学组分与晶片表面发生反应，在工件加工表面形成一层很薄、结合力较弱的氧化膜，之后抛光液中的磨粒在压力和摩擦作用下对工件表面进行微量去除，这两个过程在抛光液的作用下持续进行，从而完成对晶片表面的抛光。

化学机械抛光液的基本成分为磨料、pH 值调节剂、氧化剂、分散剂和去离子水。其中磨料是影响抛光过程中机械作用的主要因素，磨料的粒径、硬度、形状往往决定了化学机械抛光过程中机械去除表面材料的厚度。最理想的磨料是它的去除表面材料厚度与化学氧化膜厚度相当，此时可以将化学机械抛光对晶片表面的损伤程度降到最低。

此前已有大量学者对化学机械抛光液中的磨料组分进行了细致地考察研究，但现有技术中存在以下问题：抛光液的组分复杂，尤其是引入了大量的促进剂、缓蚀剂或者其他金属盐，直接导致抛光后处理困难，抛光液在晶片表面的残存率太高；此外，对于络合剂的选择度较低，是得材料的去除率降低，无法有效的获得高精度的抛光效果。

发明内容

基于现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种晶片抛光液组合物，所述组合物对于氧化铝晶片抛光具有优秀的去除率和较低的粗糙度，获得的抛光材料表面光滑，无划伤，且表面抛光介质残留率低，抛光后处理方便，其主要原因归咎于首次在抛光液中引入对-羟基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷作为络合剂的选择作用，具体如下：

一种晶片抛光液组合物，所述抛光液由硅溶胶研磨介质、络合剂、表面活性剂、pH调节剂和去离子水组成，各成分的质量百分比如下：

10~25wt%硅溶胶研磨介质：氧化硅磨料介质颗粒的尺寸集中在20-30nm，D₉₈≤40nm；

2.5-2.8wt.% 络合剂：对-羟基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷；

0.5-0.7wt.%表面活性剂：羟乙基乙二胺；

pH调节剂：二乙烯三胺，调节pH在10-11范围内；

余量去离子水；

所述抛光液组合物对于氧化铝晶片的抛光粗糙度Ra=0.4-0.6nm，去除率1.67-1.94μm/h。

进一步的，所述晶片抛光液组合物通过如下方法制备：

（1）将颗粒的尺寸集中在20-30nm的硅溶胶研磨介质分散在适量的去离子水中，在搅拌过中加入羟乙基乙二胺表面活性剂，以100-150rpm的速度，常温搅拌10-15min，形成稳定悬浮液；