一种化学机械抛光研磨剂的制备方法及化学机械抛光方法与流程

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种化学机械抛光研磨剂的制备方法及化学机械抛光方法。

背景技术：

在半导体器件的制备过程中，大多要求制备过程中应用到的半导体元件具有平坦、无划痕且无杂质玷污的表面。因此在半导体元件使用之前通常需要对其进行化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，cmp)工艺处理，为元件的下一步加工奠定良好的基础。

研磨剂是化学机械抛光工艺处理过程不可或缺的材料之一，针对不同的元件类型选择不同种类的研磨剂对其进行化学机械抛光处理。

但是在实际应用过程中发现，研磨剂在分散到溶剂中成为研磨液体后，会出现研磨剂团聚的现象，而团聚的研磨剂在化学机械抛光处理过程中，会刮伤半导体元件表面，导致半导体元件表面出现划痕或损伤。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供了一种化学机械抛光研磨剂的制备方法及化学机械抛光方法，以避免化学机械抛光研磨剂在应用过程中出现团聚而在化学机械抛光处理过程中刮伤半导体元件表面的情况出现。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种化学机械抛光研磨剂的制备方法，包括：

获取待处理研磨剂；

获取预设有机硅烷；

将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，并按照预设质量比，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，以获得待分离液体；

对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂。

可选的，所述预设有机硅烷为十二烷基三乙氧基硅烷、十三烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十五烷基三乙氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷中的任意一种。

可选的，所述将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，并按照预设质量比，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，以获得待分离液体包括：

将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、甲苯或丙酮；

将分散有所述待处理研磨剂的有机溶剂加热到预设温度，并在搅拌条件下按照所述预设质量比加入预设有机硅烷，以获得所述待分离液体。

可选的，所述待分离液体中，所述待处理研磨剂的质量分数的取值范围为90-99.9％。

可选的，所述待分离液体中，所述预设有机硅烷的质量分数的取值范围为0.01-10％。

可选的，所述预设温度的取值范围为30-70℃。

可选的，所述对所述待分离液体进行处理包括：

对所述待分离液体依次进行回流、过滤、洗涤和烘干处理。

可选的，所述回流处理的时间的取值范围为1-24h。

一种化学机械抛光方法，包括：

提供表面改性的化学机械抛光研磨剂，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂由上述任一项所述的化学机械抛光研磨剂的制备方法制备获得；

在所述表面改性的化学机械抛光研磨剂中加入有机化合物，以获得待使用研磨剂，所述待使用研磨剂包括所述表面改性的化学机械抛光研磨剂以及包裹所述表面改性的化学机械抛光研磨剂的有机化合物；

利用所述待使用研磨剂对待处理样本进行化学机械抛光处理。

可选的，所述待处理样本为待处理晶圆。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种化学机械抛光研磨剂的制备方法及化学机械抛光方法，其中，所述化学机械抛光研磨剂的制备方法在获取了待处理研磨剂和预设有机硅烷后，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，并对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂可以被有机化合物均匀包裹，在避免所述表面改性的化学机械抛光研磨剂在研磨液体中团聚，避免在化学机械抛光处理过程中团聚的研磨剂对半导体元件表面造成损伤情况的基础上，减少了有机化合物的用量。

另外，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂与有机化合物的结合更加紧密，有利于提升在化学机械抛光的研磨过程中的缓冲效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为有机化合物包裹研磨剂的示意图；

图2为有机化合物阻止研磨剂颗粒团聚，避免刮伤半导体元件的示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种化学机械抛光研磨剂的制备方法的流程示意图；

图4为利用所述化学机械抛光研磨剂的制备方法获得的表面改性的化学机械抛光研磨剂被有机化合物包裹的结构示意图；

图5为有机化合物阻止表面改性的化学机械抛光研磨剂团聚，避免划伤半导体元件的示意图；

图6为本申请的另一个实施例提供的一种化学机械抛光研磨剂的制备方法的流程示意图；

图7为本申请的又一个实施例提供的一种化学机械抛光研磨剂的制备方法的流程示意图；

图8为本申请的一个实施例提供的一种化学机械抛光方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中研磨剂分散到溶剂成为研磨液体后，会出现研磨剂团聚的现象，导致团聚的研磨剂在化学机械抛光处理过程中，出现刮伤半导体元件表面，导致半导体元件表面出现划痕或损伤的情况出现。

为了解决这一问题，发明人研究发现，参考图1和图2，在研磨液体中添加大量的有机化合物可以实现阻止研磨剂颗粒团聚，维持研磨剂特性稳定，从而达到防止研磨剂团聚而刮伤半导体元件表面的目的。

但是发明人通过进一步研究发现，在向研磨液体中加入有机化合物后，仅有少量的有机化合物吸附在研磨剂颗粒的周围，其他的有机化合物大量游离在溶液中，造成成本增加，并且研磨液中的有机化合物主要通过氢键或范德华力吸附在研磨剂颗粒周围，研磨过程中有机化合物起到的缓冲效果有限。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种化学机械抛光研磨剂的制备方法，包括：

获取待处理研磨剂；

获取预设有机硅烷；

将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，并按照预设质量比，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，以获得待分离液体；

对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂。

所述化学机械抛光研磨剂的制备方法在获取了待处理研磨剂和预设有机硅烷后，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，并对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂可以被有机化合物均匀包裹，在避免所述表面改性的化学机械抛光研磨剂在研磨液体中团聚，避免在化学机械抛光处理过程中团聚的研磨剂对半导体元件表面造成损伤情况的基础上，减少了有机化合物的用量。

另外，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂与有机化合物的结合更加紧密，有利于提升在化学机械抛光的研磨过程中的缓冲效果。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种化学机械抛光研磨剂的制备方法，如图3所示，包括：

s101：获取待处理研磨剂；

s102：获取预设有机硅烷；

s103：将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，并按照预设质量比，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，以获得待分离液体；

s104：对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂。

最终获得的表面改性的化学机械抛光研磨剂被有机化合物包裹的结构参考图4和图5，图4和图5中，标号10表示所述表面改性的化学机械抛光研磨剂，20表示有机化合物，30表示半导体元件。

表面改性的化学机械抛光研磨剂被有机化合物紧密且均匀包裹，不仅有利于减少有机化合物的用量，而且可以提高有机化合物在化学机械抛光过程中的缓冲作用。

当所述化学机械抛光研磨剂的研磨对象为晶圆时，可选的，所述待处理研磨剂可以为氧化铈颗粒等研磨剂。

所述预设有机硅烷可以为十二烷基三乙氧基硅烷、十三烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十五烷基三乙氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷等烷基链较长的有机硅烷中的任意一种。烷基链较长的有机硅烷有利于更好地隔离所述待处理研磨剂。

在本实施例中，所述化学机械抛光研磨剂的制备方法在获取了待处理研磨剂和预设有机硅烷后，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，并对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂可以被有机化合物均匀包裹，在避免所述表面改性的化学机械抛光研磨剂在研磨液体中团聚，避免在化学机械抛光处理过程中团聚的研磨剂对半导体元件表面造成损伤情况的基础上，减少了有机化合物的用量。

另外，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂与有机化合物的结合更加紧密，有利于提升在化学机械抛光的研磨过程中的缓冲效果。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图6所示，所述化学机械抛光研磨剂的制备方法包括：

s201：获取待处理研磨剂；

s202：获取预设有机硅烷；

s203：将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、甲苯或丙酮；

s204：将分散有所述待处理研磨剂的有机溶剂加热到预设温度，并在搅拌条件下按照所述预设质量比加入预设有机硅烷，以获得所述待分离液体；

s205：对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂。

在本实施例中，步骤s203-s204提供了一种具体地获取待分离液体的方法，所述有机溶剂可以是乙醇、甲醇、甲苯或丙酮等能够分散所述待处理研磨剂的溶剂。

在步骤s204中，搅拌条件下加入所述预设有机硅烷，有利于预设有机硅烷的充分溶解，并且有利于避免溶剂完全蒸发。

可选的，所述预设温度的取值范围为30-70℃。

可选的，所述待分离液体中，所述待处理研磨剂的质量分数的取值范围为90-99.9％，所述预设有机硅烷的质量分数的取值范围为0.01-10％。当所述预设有机硅烷的烷基链较长，且预设有机硅烷的质量分数较大时，容易发生预设有机硅烷自聚的现象。因此，保证所述预设有机硅烷的质量分数的取值范围在0.01-10％之间，有利于避免预设有机硅烷自聚现象的发生。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，如图7所示，所述化学机械抛光研磨剂的制备方法包括：

s301：获取待处理研磨剂；

s302：获取预设有机硅烷；

s303：将所述待处理研磨剂分散在有机溶剂中，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、甲苯或丙酮；

s304：将分散有所述待处理研磨剂的有机溶剂加热到预设温度，并在搅拌条件下按照所述预设质量比加入预设有机硅烷，以获得所述待分离液体；

s305：对所述待分离液体依次进行回流、过滤、洗涤和烘干处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂。

在本实施例中，提供了一种具体地对所述待分离液体进行处理的步骤，其中可选的，所述回流处理的时间的取值范围为1-24h。

相应的，本申请实施例还提供了一种化学机械抛光方法，如图8所示，包括：

s401：提供表面改性的化学机械抛光研磨剂，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂由上述任一实施例所述的化学机械抛光研磨剂的制备方法制备获得；

s402：在所述表面改性的化学机械抛光研磨剂中加入有机化合物，以获得待使用研磨剂，所述待使用研磨剂包括所述表面改性的化学机械抛光研磨剂以及包裹所述表面改性的化学机械抛光研磨剂的有机化合物；

s403：利用所述待使用研磨剂对待处理样本进行化学机械抛光处理。

可选的，所述待处理样本为待处理晶圆。

综上所述，本申请实施例提供了一种化学机械抛光研磨剂的制备方法及化学机械抛光方法，其中，所述化学机械抛光研磨剂的制备方法在获取了待处理研磨剂和预设有机硅烷后，利用所述预设有机硅烷对分散在有机溶剂中的待处理研磨剂进行表面改性处理，并对所述待分离液体进行处理，以获得表面改性的化学机械抛光研磨剂，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂可以被有机化合物均匀包裹，在避免所述表面改性的化学机械抛光研磨剂在研磨液体中团聚，避免在化学机械抛光处理过程中团聚的研磨剂对半导体元件表面造成损伤情况的基础上，减少了有机化合物的用量。

另外，所述表面改性的化学机械抛光研磨剂与有机化合物的结合更加紧密，有利于提升在化学机械抛光的研磨过程中的缓冲效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。