[发明专利]一种适用于硅晶圆再生的抛光组合物、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种适用于硅晶圆再生的抛光组合物、制备方法及其应用，所述抛光组合物以二氧化硅水溶胶及有机碱为主要抛光组分，额外添加有三价金属铈盐、金属亚铁盐及有机酸稳定剂。本发明通过在硅片抛光组合物中额外加入三价金属铈盐、金属亚铁盐及有机酸稳定剂可以在高硅片去除速率的基础上，进一步提高对硅氧化物的去除速率。本发明的方法不仅可以加快硅晶圆的再生效率，而且能够有效简化晶圆再生加工工艺流程、降低硅片再生成本，与现有技术相比，具有显著优势。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，具体涉及一种适用于硅晶圆再生的抛光组合物、制备方法及其应用。

背景技术

化学机械抛光(CMP)是目前最为普遍的半导体材料表面平整技术，它是将机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺，兼具了二者的优点，可以获得比较完美的晶片表面。硅片CMP一般采用的是碱性二氧化硅抛光液，利用碱与硅的化学腐蚀反应生成可溶性硅酸盐，再通过细小柔软，比表面积大、带有负电荷的SiO₂胶粒的吸附作用及其与抛光垫和硅片间的机械摩擦作用，及时去除反应产物，从而达到去除晶片表面损伤层与玷污杂质的抛光目的，这种化学和机械的共同作用过程就是硅片的CMP过程。

为提高硅晶圆的利用率，通常会通过刻蚀、CMP的方式去除挡控片表面膜层或损伤层以实现硅晶圆的二次重复利用。对于表面镀有氧化层薄膜的硅晶圆再生过程中，需要使用氢氟酸对硅片表面进行脱膜处理，然后进行抛光，然而实现氧化层薄膜完全脱落是比较困难的，刻蚀后晶圆表面通常会残留许多点状或局部区域的氧化层。常规的硅片抛光液对硅氧化物的去除速率接近于零，所以直接使用常规的硅片抛光液对残留有氧化层的再生晶圆进行抛光时效果极不理想，硅片去除速率偏低且去除极不均匀。此外，若硅片表面残存的氧化层较薄，依然进行腐蚀脱膜处理，无疑会增加成本。并且，再生后的硅晶圆通常用于芯片厂或封测厂的测试片(test wafer)或假片(dummy wafer)，对晶圆的精度要求相较于正式片偏低，因此更加追求对晶圆的CMP效率。因此，常规衬底硅片抛光液的去除效率难以满足部分晶圆再生企业的要求。

铈离子常被用做提高氧化层的去除速率。专利CN1168794C提及使用硝酸铈盐提高氧化硅膜与氮化硅膜之间的选择性，其组合物体系中额外含有氧化电势大于Ce⁴⁺的氧化剂(优选过硫酸钾)，期望把铈离子由三价状态氧化为四价或更高价态，从而获得氧化硅与氮化硅高的去除速率选择性。然而，氧化电势高于Ce⁴⁺的氧化剂，如过硫酸钾，难以实现铈离子由四价到三价的转换，且专利中并没有提及对硅材料抛光性能的影响。专利CN1966594B介绍了一种钨侵蚀抑制剂的抛光组合物，其中提及使用金属催化剂，即铁催化剂(优选硝酸铁)催化氧化剂氧化钨金属(氧化剂优选过氧化氢)，从而提高金属钨的去除速率。然而，专利中未提及对氧化层及硅材料的影响，且未包含铁离子对铈离子的相关影响。

因此，仍然需要一种用于硅晶圆再生的抛光组合物，能够在高硅晶圆去除速率的同时，提高抛光组合物对氧化硅薄膜的去除。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于硅晶圆再生的抛光组合物，通过在常规硅片抛光液中额外加入三价铈盐溶液、二价铁盐溶液、有机酸稳定剂，在高硅片去除速率的基础上可以进一步提高对硅氧化物的去除，从而提高硅片再生效率及降低晶圆再生成本。

本发明的又一目的在于提供这种适用于硅晶圆再生的抛光组合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供这种适用于硅晶圆再生的抛光组合物在再生硅片化学机械抛光中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种适用于硅晶圆再生的抛光组合物，所述抛光组合物以二氧化硅水溶胶为主要抛光组分，并添加有有机碱、表面保护剂、pH调节剂、三价金属铈盐、金属亚铁盐、有机酸稳定剂。

在一个优选的实施方案中，所述抛光组合物包括以下重量百分含量的组分：