,并用二醇化合物处理酸性硅溶胶，提高抛光颗粒表面羟基密度，促 进颗粒表面活性；而后添加的硫脲类化合物将作用于表面活性高的抛光颗粒表面，改善抛 光颗粒的机械作用的同时并保护抛光后硅片表面，消除粗抛过程中产生的应力。
[0032] 与抛光液组成中的碱性化合物相配合，碱性化合物腐蚀硅层，形成软质层，表面含 有硫脲类化合物的粒子能在软质层上形成吸附膜，起到保护硅片表面的作用；再利用沉淀 膜型缓蚀剂对硅片表面的进一步增加保护作用，可避免由于颗粒对表面造成的损伤及化学 作用造成的腐蚀，并保持较高的去除速率。
[0033] 另外，为进一步改善抛光后硅晶片的表面精度，在本发明中还在抛光液组成中加 入了适量的表面活性剂，进一步改善抛光液表面的亲水性，使抛光后的硅晶片表面质量更 佳。
【附图说明】
[0034] 图1为采用本发明实施例2组合物抛光后硅片的原子力显微镜图。
[0035] 图2为采用本发明实施例6组合物抛光后的硅片的原子力显微镜图。
[0036] 图3为采用比较例2组合物抛光后的硅片的原子力显微镜图。
[0037] 图4为采用比较例3组合物抛光后的硅片的原子力显微镜图。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过实施例和比较例对本发明作进一步的阐述，当然无论如何不应解释为限 制本发明的范围，如无特殊标，各组分添加量都为质量百分比。
[0039] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是对于本技术领域的一般技术 人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出相应的调整和改进，这些调整和 改进也应视为本发明的保护范围。
[0040] 将配置后的抛光组合物用于抛光实验，抛光实验参数如下：
[0041] 抛光机：单面抛光机，配有4个抛光头，每个抛光头可抛4片硅片；
[0042] 抛光压力：32kPa ;
[0043] 抛光转盘转速：90转/min ;
[0044] 抛光头转速：100转/min ;
[0045] 抛光硅单晶片规格：P型〈100>，直径100mm，电阻率：0· 1?100. Ω cm ;
[0046] 抛光时间：20min ;
[0047] 抛光垫：聚氨酯发泡固化抛光垫，Rodel公司SUB 600型抛光垫；
[0048] 抛光液流量：230ml/min ;
[0049] 抛光温度：20 °C
[0050] 抛光后娃片表面质量检测：
[0051] 为避免硅晶片表面存在的附着杂质对检测结果的影响，在检测前将硅晶片分别在 丙酮、无水乙醇、去离子水中进行超声清洗。
[0052] 使用AFM检测抛光后硅晶片的表面粗糙度。实验所采用的AFM为Bruker DMENSION ICON，探针半径为10nm，其垂直分辨率为0. Olnm，扫描频率为I. 5Hz，扫描范围 50 X 50 μ m2 〇
[0053] 使用高强度汇聚光源（钨丝灯），离光源IOOmm处汇聚光束斑直径20?40mm， 目测检验整个抛光片表面的缺陷（划道），根据检测情况将抛光片表面缺陷程度分为很好 (◎◎)、好（◎)、较好（〇）、较差（☆)、差（☆☆)。
[0054] 抛光平均速率：抛光去除速率通过抛光前后硅片中心部分厚度的变化计算得到， 为四个硅片中心厚度差异的平均值，它可用测厚仪测得，抛光速率为抛光去除率与抛光时 间的比值，抛光平均速率为在抛光垫使用寿命时间内抛光速率的平均值。
[0055] 从表1实施例与比较例的抛光实验结果可以看出，与常规抛光组合物相比，本发 明中的抛光组合物，在保持高的抛光去除率的同时、硅晶片表面精度更高且表面缺陷更少。
[0056] 由上述实施例可见，在本发明所述抛光工艺条件下的最佳抛光组合物中各组分含 量为：pH为3，平均粒径30nm的酸性二氧化硅溶胶含40 %;二醇化合物PG0. 2 %;硫脲类化合 物TU含0. 1 %;碱性化合物DETA2 %，KOHl %;碳酸氢钾0. 3 %，含表面活性剂EO-PO 0. 05 % 时，抛光组合物抛光后的硅片表面粗糙度低致0. 173nm，去速率达0. 89 μ m/min。
[0057] 上述实施例充分说明本发明的抛光组合物是一种性能优良的CMP用抛光材料，特 别适合于硅晶片细抛光。
[0058] 表1实施例与比较例的制备及测试实验结果
[0059]
【主权项】
1. 一种硅晶片细抛光组合物，其特征在于，所述组合物包括以下组分及含量： 10重量％至50重量％的酸性二氧化硅溶胶； 〇. 01重量％至1重量％的一种或多种二醇化合物； 0. 1重量％至1重量％的一种硫脲类化合物； 〇. 5重量％至5重量％的一种或多种碱性化合物； 〇. 01重量％至3重量％的一种盐； 〇. 001重量％至〇. 05重量％的一种表面活性剂； 去离子水余量。
2. 根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物的pH值为9至12。
3. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述酸性二氧化硅溶胶是10? 100nm，pH小于6的酸性娃溶胶。
4. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述二醇化合物为乙二醇（EG)、丙 二醇（PG)、丁二醇（BG)、己二醇（HG)、二乙二醇（DEG)、三乙二醇（TEG)、聚乙二醇（PEG)、聚 丙二醇（PPG)中的一种或多种。
5. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述硫脲类化合物为硫脲（TU)、 甲基硫脲（MTU)、二甲基硫脲（DMTU)、四甲基硫脲（TMTU)、乙基硫脲（ETU)、二乙基硫脲 (DETU)、正丙基硫脲（PTU)、二异丙基硫脲（DPTU)、烯丙基硫脲（ATU)、苯基硫脲（PHTU)、甲 苯基硫脲（TTU)和氯苯基硫脲（CPTU)中的一种。
6. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述碱性化合物为氢氧化钾 (KOH)、氢氧化钠（NaOH)、四甲基氢氧化铵（TMAH)、氨（NH3)、甲基胺（MA)、二甲基胺（DMA)、 三甲基胺（TMA)、乙基胺（EA)、二乙基胺（DEA)、三乙基胺（TEA)、异丙醇胺（MIPA)、氨基丙 醇（AP)、四乙基胺（TEAH)、乙醇胺（MEA)、二乙基三胺（DTA)、三乙基四胺（TTA)、羟乙基乙 二胺（AEEA)、六亚甲基二胺（HDA)、二亚乙基三胺（DETA)、三亚乙基四胺（TETA)、无水哌嗪 (PIZ)、六水哌嗪（PHA)中的一种或几种。
7. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述盐为沉淀膜型缓蚀剂，为碳酸、 磷酸，具体为碳酸及其酸式的铵、钾、钠盐；磷酸及其酸式的铵、钾、钠盐中的一种。
8. 根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性 剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂中的一种。
9. 根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述非离子表面活性剂为聚二甲基硅 氧烷（PDMS)、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO)、聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物（EO-PO);阴离子表 面活性剂为十二烷基苯磺酸钠（SDBS)、十二烷基磺酸钠（K-12)，α -烯烃磺酸钠（AOS)、丁 二酸二异辛酯磺酸钠（AOT)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES);阳离子表面活性剂为十四 烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵（TDBAC)、瓜耳胶羟丙基三甲基氯化铵 (C-162)、溴化十二烷基三甲基铵（DTAB)、溴化十二烷基二甲基苄基铵（DDBA)中的一种。
10. -种根据权利要求1-9任一项所述组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤： 1) 按所述比例称取各组分，用搅拌器将酸性二氧化硅溶胶分散于去离子水中； 2) 在搅拌条件下，加入二醇化合物后再加入硫脲类化合物； 3) 再加入表面活性剂，而且加入碱性化合物与盐的混合物，并将抛光组合物pH值调节 至9?12 ; 4)用孔径为0. 5 μπι的滤芯对抛光组合物进行过滤，以除去抛光组合物中的大颗粒杂 质，即获得成品。
【专利摘要】本发明涉及一种硅晶片细抛光组合物及其制备方法，属于化学机械抛光(CMP)技术领域。本发明组合物包括酸性二氧化硅溶胶、二醇化合物、硫脲类化合物、碱性化合物、盐、表面活性剂和去离子水。本发明不仅能消除粗抛后表面缺陷的同时，降低粗抛过程中产生的应力，提高表面精度；同时抛光速率接近于硅晶片粗抛光液的抛光速率。
【IPC分类】C09G1-02
【公开号】CN104559797
【申请号】CN201410811996
【发明人】潘国顺, 顾忠华, 龚桦, 邹春莉, 罗桂海, 王鑫, 陈高攀
【申请人】深圳市力合材料有限公司, 清华大学, 深圳清华大学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月22日