[发明专利]非球形的二氧化硅颗粒及其制备方法和抛光液

说明书

本申请提供一种用作抛光的磨料的非球形的二氧化硅颗粒，为纳米二氧化硅通过与硅烷偶联剂反应而连接形成非球形的团簇，化学结构通式为(SiO₂)_a‑(A1)_b‑(A2)_c‑(SiO₂)_d，其中a、b和d均为大于等于1的自然数，c为大于等于0的自然数，A1、A2均为硅烷偶联剂水解接枝在SiO₂表面的基团，A1和A2均通过硅氧基接枝在SiO₂表面。本申请还提供该种非球形的二氧化硅颗粒的制备方法以及含有该种非球形的二氧化硅颗粒的抛光液。所述非球形的二氧化硅颗粒作为化学机械平坦化工艺的抛光液的磨料，具有高的去除速率且对产品(如芯片)的划痕少。

技术领域

本申请涉及化学机械抛光/平坦化技术中使用的磨料，即非球形的二氧化硅颗粒、该非球形的二氧化硅颗粒的制备方法以及应用其的抛光液。

背景技术

化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)工艺是芯片制造过程中必不可少的一种技术，用于实现芯片的全局平坦化。它利用化学反应和机械摩擦的协同作用，去除芯片加工过程中突出部分的材料。而随着芯片中器件尺寸的不断缩小，器件表面的不平整度将严重影响了后续的工艺处理，从而造成了一系列的问题。传统抛光液中使用气相二氧化硅颗粒，抛光速率虽然较高，但是造成的缺陷数量无法满足先进节点需求；而在先进工艺节点中需要兼顾高去除速率与低缺陷率，因此研究非球形二氧化硅磨料的制备方法是至关重要的。

发明内容

本申请实施例第一方面提供了一种非球形的二氧化硅颗粒，用作抛光的磨料，其为纳米二氧化硅通过与硅烷偶联剂反应而连接形成非球形的团簇，化学结构通式为(SiO₂)_a-(A1)_b-(A2)_c-(SiO₂)_d，其中a、b和d均为大于等于1的自然数，c为大于等于0的自然数，A1、A2均为硅烷偶联剂水解后接枝在SiO₂表面的基团，A1和A2均通过硅氧基接枝在SiO₂表面。

所述非球形的二氧化硅颗粒作为CMP抛光液的磨料，具有高的去除速率，且对产品(如芯片)的划痕相对较少。

本申请实施方式中，所述A1、A2均选自以下硅烷偶联剂中的一种或几种水解后接枝在SiO₂表面的基团，具体包括：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、β-(3，4)环氧环己基乙基三甲氧基硅烷、1，2-双三甲氧基硅基乙烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅醚烷、三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、吡啶硅烷、正丁基三氯硅烷、异丁基三氯硅烷、己基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三异丙基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲(乙)基硅烷、以及十八烷基三甲(乙)基硅烷。

本申请实施方式中，所述A1和所述A2的化学结构通式均为：

其中，n’、n”、n”’大于等于0的自然数。

本申请实施方式中，当n’、n”和n”’均不等于0时，连接X’的R₁’、R₂’、R₃’中至少有一个为氢；连接X”的R₁”、R₂”、R₃”中至少有一个为氢；连接X”’的R₁”’、R₂”’、R₃”’中至少有一个为氢。