一種多晶硅拋光組合物及其應用制造技術

本發明專利技術公開了一種多晶硅拋光組合物及其應用，所述多晶硅拋光組合物以納米二氧化硅膠體為主要拋光組分，并添加有聚醇醚類物質和烷基葡糖酰胺類物質作為助劑。本發明專利技術的拋光組合物中同時添加聚醇醚類物質和烷基葡糖酰胺類物質作為表面活性劑，綠色低毒，在保持較高多晶硅去除速率的條件下，有效抑制碟形凹陷的產生，與現有技術相比，具有明顯優勢。具有明顯優勢。

【技術實現步驟摘要】
一種多晶硅拋光組合物及其應用


[0001]本專利技術涉及化學機械拋光
，尤其涉及一種多晶硅拋光組合物及其應用。

技術介紹

[0002]多晶硅是單質硅的一種，在MOSFET制備過程中，多晶硅與鋁相比“功函數”更低，所對應的閾值電壓也更低，即可實現以更低的電源電壓運行電路，而且多晶硅還具有耐高溫、耐離子注入以及具有“自對準效應”等優點，因此目前多晶硅是集成電路制造過程中的主要柵極材料。在多晶硅柵制造過程中，需要進行化學機械拋光(CMP)，其中拋光液中堿性化合物產生的OH
?
使多晶硅表面持續形成軟質層，軟質層在磨料和拋光墊的機械作用下去除。
[0003]在拋光過程中，通常需要同時拋光多晶硅和介質材料
???
氧化硅或氮化硅。雖然多晶硅材料表面是疏水的，但氧化硅、氮化硅表面是親水的，而實際上多晶硅柵的寬度基本都屬微納級別，因此多晶硅表面非常容易與化學助劑發生化學腐蝕，結果是其表面容易產生因過度腐蝕而導致的碟形凹陷(Dishing)，在拋光過程中碟形凹陷是造成拋光平坦性下降的主要原因，是拋光多晶硅柵表面質量的關鍵指標。
[0004]由于氧化硅與多晶硅硬度接近，且氧化硅還具有粒度細，拋光后表面損傷小，易清潔等優點，因此目前行業中納米二氧化硅膠體是多晶硅拋光液的主要磨料。另外，多晶硅拋光液中還添加有堿性化合物、pH調節劑、表面活性劑和水等成分；其中表面活性劑可以發揮抑制拋光缺陷(Dishing)，提高拋光表面質量的作用。
[0005]現有技術中，韓國公開專利KR20100014849A提出向多晶硅拋光組合物中加入脂肪族銨鹽型的陽離子表面活性劑(如辛基三甲基溴化銨)，以控制缺陷，提高拋光表面質量，但這類助劑含有鹵素，毒性較大，容易導致拋光后介質材料(氧化硅、氮化硅)的介電性能下降，同時也容易對拋光設備造成腐蝕破壞。
[0006]專利CN1939663A提出向多晶硅拋光組合物中加入表面活性劑HEC，但HEC容易造成納米硅溶膠的微團聚，使拋光組合物難以長時間存儲。
[0007]專利CN103620747A提出向多晶硅拋光組合物中加入的表面活性劑為POE型聚合物和一些水溶性多糖聚合物(如淀粉、羥甲基纖維素)，雖然這些聚合物能夠發揮控制碟形凹陷的作用，但對多晶硅去除速率的抑制作用也非常明顯。同樣，專利CN112552824A也提出向多晶硅拋光組合物中加入兩種及以上不同分子量的含有內酰胺環的水溶性高分子聚合物作為表面活性劑，以控制碟形凹陷，減少拋光后表面殘留，但這些聚合物同樣會使多晶硅的去除速率受到明顯的抑制。
[0008]總體來看，現有技術難以在控制碟形凹陷和拋光速率之間同時取得良好的效果，仍需通過對化學配方中表面活性劑等成分進行合理調控和組合，以在環保綠色的基礎上實現高多晶硅去除速率、低碟形凹陷的效果，克服上述現有技術的弊端。

技術實現思路

[0009]為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種多晶硅拋光組合物，通過向納米二氧化
硅膠體中同時添加兩類水溶性化合物作為表面活性劑，兩者發揮協同作用，可在較高多晶硅去除速率的基礎上，保持較低水平的碟形凹陷，提高多晶硅柵化學機械拋光時的質量和效率。
[0010]本專利技術的另一目的在于提供這種多晶硅拋光組合物在多晶硅化學機械拋光中的應用。
[0011]為實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：
[0012]一種多晶硅拋光組合物，以納米二氧化硅膠體為磨料，其中，還包括聚醇醚類物質和烷基葡糖酰胺類物質作為表面活性劑。
[0013]在一個優選的實施方案中，所述多晶硅拋光組合物包括納米二氧化硅膠體、表面活性劑、堿性化合物、pH調節劑和去離子水；其中，所述表面活性劑同時包含第一類表面活性劑(聚醇醚類物質)和第二類表面活性劑(烷基葡糖酰胺類物質)。
[0014]在一個優選的實施方案中，所述多晶硅拋光組合物各組分含量為：納米二氧化硅膠體5～24wt％、表面活性劑0.006～1.2wt％、堿性化合物0.5～7wt％、pH調節劑0.01～1wt％，余量為去離子水；其中，表面活性劑中第一類表面活性劑(聚醇醚類物質)和第二類表面活性劑(烷基葡糖酰胺類物質)的重量比為1:1～1:14。
[0015]在一個更優選的實施方案中，所述多晶硅拋光組合物各組分含量為：納米二氧化硅膠體10～18wt％、表面活性劑0.15～0.75wt％、堿性化合物1～5wt％、pH調節劑0.05～0.5wt％，余量為去離子水；其中，表面活性劑中第一類表面活性劑(聚醇醚類物質)和第二類表面活性劑(烷基葡糖酰胺類物質)的重量比為1:4～1:9。
[0016]在一個具體的實施方案中，所述納米二氧化硅膠體的平均粒徑為60
?
90nm，濃度為20wt％～30wt％。
[0017]在一個具體的實施方案中，所述表面活性劑中的第一類表面活性劑為聚醇醚類物質，選自聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇單辛醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇壬基苯基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚乙二醇十六烷基醚、聚乙二醇十八烷基醚、聚乙二醇縮水甘油基十二烷基醚、聚乙二醇雙(3
?
氨丙基)醚、聚乙二醇單(2
?
月桂酰胺基乙基)醚、聚丙二醇單甲醚、聚丙二醇單丁醚、聚丙二醇
?
單異十三烷基醚、聚丙二醇十八烷基醚、聚丙二醇二縮水甘油醚中的至少任一種，優選為聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚丙二醇單丁醚、聚丙二醇二縮水甘油醚中的至少任一種。
[0018]在一個具體的實施方案中，所述表面活性劑中的第二類表面活性劑為烷基葡糖酰胺類物質，選自羥乙基月桂葡糖酰胺、丁基月桂葡糖酰胺、辛基葡萄糖酰胺、十二酰基胺乙基葡糖酰胺、十二烷基甲基葡糖酰胺、己酰基甲基葡糖酰胺、癸酰基甲基葡糖胺、辛酰基甲基葡糖胺、壬酰基甲基葡萄糖胺、十四烷基葡糖酰胺、十六烷基葡糖酰胺、十八烷基葡糖酰胺、乙酰基正八烷葡糖酰胺、乙酰基正十烷葡糖酰胺、乙酰基正十二烷葡糖酰胺、丙酰基正八烷葡糖酰胺、丙酰基正十烷葡糖酰胺、丙酰基正十二烷葡糖酰胺、N
?
(3
?
三乙氧硅基丙基)葡糖酰胺、椰油酰基甲基葡萄糖胺、肉豆蔻酰甲基葡糖酰胺中的至少任一種，優選為癸酰基甲基葡糖胺、十二烷基甲基葡糖酰胺、辛酰基甲基葡糖胺、十八烷基葡糖酰胺、N
?
(3
?
三乙氧硅基丙基)葡糖酰胺中的至少任一種。
[0019]在一個具體的實施方案中，所述堿性化合物為有機胺類或季銨堿，選自高哌嗪、甲基高哌嗪、乙基高哌嗪、甲酰基高哌嗪、哌嗪、甲基哌嗪、吡嗪、噠嗪、單乙醇胺、異丙醇胺、咪唑、甲基咪唑、碳酸胍、四甲基胍、乙二胺、氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨中的至少任一種，優選為單乙醇胺、乙二胺、氫氧化銨、四甲基氫本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種多晶硅拋光組合物，以納米二氧化硅膠體為磨料，其特征在于，還包括聚醇醚類物質和烷基葡糖酰胺類物質作為表面活性劑。2.根據權利要求1所述的多晶硅拋光組合物，其特征在于，包括納米二氧化硅膠體、表面活性劑、堿性化合物、pH調節劑和去離子水；優選地，各組分含量為：納米二氧化硅膠體5～24wt％、表面活性劑0.006～1.2wt％、堿性化合物0.5～7wt％、pH調節劑0.01～1wt％，余量為去離子水；更優選地，各組分含量為：納米二氧化硅膠體10～18wt、表面活性劑0.15～0.75wt％、堿性化合物1～5wt％、pH調節劑0.05～0.5wt％，余量為去離子水。3.根據權利要求1或2所述的多晶硅拋光組合物，其特征在于，所述表面活性劑中聚醇醚類物質和烷基葡糖酰胺類物質的質量比為1:1～1:14；優選為1:4～1:9。4.根據權利要求1或2所述的多晶硅拋光組合物，其特征在于，所述納米二氧化硅膠體的平均粒徑為60
?
90nm，質量濃度為20wt％～30wt％。5.根據權利要求1～3任一項所述的多晶硅拋光組合物，其特征在于，所述聚醇醚類物質表面活性劑選自聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇二甲醚、聚乙二醇單辛醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇二乙烯基醚、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇壬基苯基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚乙二醇十六烷基醚、聚乙二醇十八烷基醚、聚乙二醇縮水甘油基十二烷基醚、聚乙二醇雙(3
?
氨丙基)醚、聚乙二醇單(2
?
月桂酰胺基乙基)醚、聚丙二醇單甲醚、聚丙二醇單丁醚、聚丙二醇
?
單異十三烷基醚、聚丙二醇十八烷基醚、聚丙二醇二縮水甘油醚中的至少任一種，優選為聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇三甲基壬基醚、聚乙二醇烯丙基甲基醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚丙二醇單丁醚、聚丙二醇二縮水甘油...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王永東，卞鵬程，徐賀，王慶偉，王瑞芹，李國慶，崔曉坤，衛旻嵩，
申請(專利權)人：萬華化學集團電子材料有限公司，
類型：發明
國別省市：