专利名称：具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种对集成电路硅衬底用具有特殊缓 冲体系的化学机械抛光液。
背景技术：
目前，硅晶片作为半导体基体广泛应用于半导体行业中，半导体芯片大部分都是 硅晶片。为了满足光刻工艺的平坦化要求，化学机械抛光(CMP)技术逐渐发展与成熟，最 早出现于20世纪80年代中期。CMP技术已经发展成为以化学机械抛光机为主体，集在线 检测、终点检测、清洗、甩干等技术于一体的化学机械平坦技术，是集成电路向微细化、多层 化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。随着200nm向300nm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。抛光是硅晶片切片后，对经过研磨工序后对硅晶圆表面进行化学机械磨削作用， 是硅片加工技术中必要的基本工序。CMP是化学作用和机械作用的相互结合的一种方法。其 基本原理是硅片表面与抛光液中碱的化学腐蚀反应可生成可溶性的硅酸盐，通过细而软、 带有负电荷的二氧化硅胶粒的吸附作用，同时，与抛光布之间的机械摩擦作用及时去除反 应物。目前现有的抛光液存在的主要问题是材料去除率较低、循环使用寿命短，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液的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液的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，有些抛光液不能稀释使用，随着抛光时间 的增长，抛光液的PH会出现明显的下降趋势。另外，在现有技术的报道中，可循环使用的抛 光液，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 光液的磨料，导致了抛光损伤层的增加和表面划伤的增加。并且，这也将导致抛光液本身的 成本相对较高，不能满足集成电路平坦化的要求。因此，如何能够开发出抛光液成本较低、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液，是目前CMP技术中急待解 决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种具有特殊缓冲体系的硅片化 学机械抛光液。
本发明的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，按照重量百分比包括下列组 分二氧化硅磨料25-40wt%，酸式盐0. 1-0. 6wt%, pH调节剂0. 1-3. Owt %，碱性螯合剂 0. 01-0. 8wt%，余量为水，
其中，
所说的二氧化硅磨料采用粒径60-80nm，浓度为40-50Wt%的二氧化硅溶胶；
所说的酸式盐为有机酸式盐或无机酸式盐；
所说的pH调节剂为有机胺或无机碱；
所说的碱性螯合剂按照重量百分比包括下列组分四甲基氢氧化铵15wt%，纯水 10wt%，羟乙基乙二胺 48wt%，二乙烯三胺 10wt%，乙醇胺 15wt%，EDTA-2Na 2wt%。
优选地，
所说的有机酸式盐选自乙醇钠、聚丙烯酸钠、直链十二烷基苯磺酸钠或柠檬酸 钠；
所说的无机酸式盐为碳酸氢钠、四硼酸钠或磷酸氢二钠；
所说的有机胺选自羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙醇胺和AMP-95中 的一种或几种；
所说的无机碱为NaOH或Κ0Η。
本发明的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，pH值为10. 8-12. 5之间，磨 料粒径为60-80nm，在抛光液连续循环使用12次后，pH值下降值为0. 2-0. 25之间。抛光液 经以30倍去离子水高稀释比稀释后，抛光速率仍可为1 μ m/min。
本发明的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液的成分的选择基于下列理 由
首先，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，但这只是保证硅片较好表面质量的一个方面。
然后，所加入PH调节剂，能够将抛光液中多余的0H—贮存，使抛光液的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；且加入自主研发的碱性螯合剂 后，一方面可有效的降低抛光液中金属离子含量，另一方面可提供一小部分有机胺的作用， 起到辅助增加抛光液缓冲能力的作用，增强了抛光液储存Off的能力，使得由本方法配制的 抛光液在循环使用12次后，PH值下降范围为0.2-0. 25。这较小的PH值下降范围可无形之 中增加了抛光液的使用寿命，降低抛光液的使用成本。
最后，在抛光液中加入一定量的酸式盐后，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。
本发明具有如下技术效果
1)选用科学合理的缓冲体系，不盲目提高抛光液的pH，抛光过程中PH值变化幅度 小，抛光后，硅片表面质量较好，没有表面划伤以及其他缺陷；
2)在配制抛光液时，增加自主研发的螯合剂后可增加抛光液的抛光速率并提高了 抛光液的缓冲能力，使得循环使用过程中PH值仅下降0. 2-0. 25 ；
3)抛光液配制工艺简单，易操作，适于工业生产；可降低抛光液的使用成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
来对本发明作进一步地详细说明。
实施例1
配置IOOg具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，组分和重量百分比如下
权利要求
1.一种具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，其特征在于，按照重量百分比包括 下列组分二氧化硅磨料25-40wt%，酸式盐0. 1-0. 6wt%，pH调节剂0. 1-3. 0wt%，碱性螯合剂 0. 01-0. 8wt%，余量为水，其中，所说的二氧化硅磨料采用粒径60-80nm，浓度为40_50wt%的二氧化硅溶胶；所说的酸式盐为有机酸式盐或无机酸式盐；所说的PH调节剂为有机胺或无机碱；所说的碱性螯合剂按照重量百分比包括下列组分四甲基氢氧化铵15wt%，纯水 10wt%，羟乙基乙二胺 48wt%，二乙烯三胺 10wt%，乙醇胺 15wt%，EDTA-2Na 2wt%。
2.根据权利要求1所述的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，其特征在于，所 说的有机酸式盐选自乙醇钠、聚丙烯酸钠、直链十二烷基苯磺酸钠或柠檬酸钠。
3.根据权利要求1所述的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，其特征在于，所 说的无机酸式盐为碳酸氢钠、四硼酸钠或磷酸氢二钠。
4.根据权利要求1所述的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，其特征在于，所 说的有机胺选自羟乙基乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙醇胺和AMP-95中的一种或几 种。
5.根据权利要求1所述的具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，其特征在于，所 说的无机碱为NaOH或Κ0Η。
全文摘要
本发明提供了一种具有特殊缓冲体系的硅片化学机械抛光液，按照重量百分比包括下列组分二氧化硅磨料25-40wt%，酸式盐0.1-0.6wt%，pH调节剂0.1-3.0wt%，碱性螯合剂0.01-0.8wt%，余量为水，本发明具有如下技术效果1)选用科学合理的缓冲体系，不盲目提高抛光液的pH，抛光过程中PH值变化幅度小，抛光后，硅片表面质量较好，没有表面划伤以及其他缺陷；2)在配制抛光液时，增加自主研发的螯合剂后可增加抛光液的抛光速率并提高了抛光液的缓冲能力，使得循环使用过程中PH值仅下降0.2-0.25；3)抛光液配制工艺简单，易操作，适于工业生产；可降低抛光液的使用成本。
文档编号C09G1/02GK102031064SQ20101057641
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者仲跻和, 李薇薇 申请人:江苏海迅实业集团股份有限公司