[发明专利]高稀释比和高稳定性的硅片化学机械抛光组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光组合物，具体地说，涉及一种集成电路硅衬底用高稀释比和高稳定性的硅片化学机械抛光组合物。

背景技术

随着300nm向450nm乃至更大直径的过渡，生产效率的提高、成本的降低、衬底全局平坦化所必需的是CMP技术的更快发展。

CMP技术的现状是随着IC器件的进一步高密度化、微细化和高速化，所使用的介质材料和金属种类越来越多，如高介质材料和金属种类越来越多。为了晶圆片表面的平坦化，必须对介质和金属进行化学机械抛光，对于0.25微米以下的集成电路，需要进行10次以上的化学机械抛光。

目前现有的抛光组合物存在的主要问题是材料去除率较低、循环使用寿命短、稀释倍数低，很难满足高端客户的需求，而循环使用寿命短的主要表现则为在经长时间抛光后抛光组合物的PH值下降很快。有些制造商为了达到高去除率的目的而盲目地直接提高抛光组合物的pH值，虽然使得抛光速率有了一定的提高，但是造成的结果是硅晶片表面存在较多的腐蚀坑，化学作用过强，导致表面质量下降，对于晶圆的下一步工序产生了较大的影响。并且，有些抛光组合物不能稀释使用，随着抛光时间的增长，抛光组合物的pH会出现明显的下降趋势,这将不利于抛光组合物成本的降低。

因此，如何能够开发出成本较低、抛光速率较高、循环使用寿命长、抛光后晶圆表面质量较好，并能够满足集成电路平坦化要求的抛光组合物，是目前CMP技术中急待解决的问题。

另外，需要进一步指出的是，在现有技术的报道中，可循环使用的抛光组合物，在循环使用10次后，pH值下降0.3-0.4。

许多制造商采用较大粒径的硅溶胶作为抛光组合物的磨料，导致了抛光损伤层的增加和表面划伤的增加。并且，这也将导致抛光组合物本身的成本相对较高，不能满足集成电路平坦化的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种硅片化学机械抛光组合物。

本发明的高稀释比和高稳定性的硅片化学机械抛光组合物，磨料、盐、pH调节剂、螯合剂、活性剂和缓冲体系，所述的组合物中盐的重量百分含量为0.01-0.6%,所述的组合物中pH调节剂的重量百分含量为0.1-3.0%,所述的组合物中螯合剂的重量百分含量为0.01-0.8%，所述的组合物中活性剂的重量百分含量为0.01-1%，所述的组合物中缓冲体系的重量百分含量为0.01-3%。

    所述的盐为无机酸式盐。

所述的无机酸式盐选自碳酸氢钠、四硼酸钠、碳酸钾、碳酸钠、磷酸氢二钾或磷酸氢二钠。

所述的pH调节剂为有机胺。

所述的有机胺选自四甲基氢氧化氨、异丙醇胺、羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇胺、AMP-95中的两种或多种。

所述的螯合剂选自甘氨酸或氨三乙酸三钠。

所述的活性剂为非离子表面活性剂。

所述的非离子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚TX-10或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9。

所述的缓冲体系选自pH为11 或12缓冲体系。

所述的磨料的粒径为40-80nm。

本发明的抛光组合物的pH值为10.5-12之间，磨料粒径为40-80nm，在抛光组合物连续循环使用12次后，pH值下降值为0.01-0.15之间。抛光组合物经以30-50倍去离子水高稀释比稀释后，抛光速率仍可为1μm/min。

本发明的高稀释比和高稳定性的硅片化学机械抛光组合物基于如下原理：

1、选用中等粒径硅溶胶作为磨料，该粒径范围的硅溶胶能够有效保证抛光后硅片的较好的表面质量；

2、所加入pH调节剂，能够将抛光组合物中多余的OH-贮存，使抛光组合物的pH值不至于过高，避免了抛光初始时由于pH值过大对硅片造成的腐蚀；且加入螯合剂其作用为可有效的降低抛光组合物中金属离子含量；加入活性剂和硅烷偶联剂来稳定硅溶胶粒子，使得抛光组合物配置过程中粒子保持高度的稳定性；

3、在抛光组合物中加入了一定量的酸式盐后，可使抛光后的产物更为迅速的离开硅晶片的表面，对硅晶片的抛光速率有一定的促进作用，另外，经高倍显微镜观察得到加入一定量的酸式盐后，可进一步降低硅晶片表面粗糙度。并且也可起到缓冲和调节pH的作用。

4、在体系中还加入常见缓冲体系，可提高上述体系的pH缓冲性能。

本发明的高稀释比和高稳定性的硅片化学机械抛光组合物，具有如下技术效果：