稳定的可浓缩的硅晶片抛光组合物及相关方法技术

提供一种用于抛光硅晶片的稳定的可浓缩的硅晶片抛光组合物，其含有：水；磨料；如通式（I）所示的阳离子；如通式（II）所示的哌嗪或哌嗪衍生物；任选的pH调节剂；其中所述抛光组合物具有至少300纳米/分钟的硅去除速率。还提供制备和使用该稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供一种用于抛光硅晶片的稳定的可浓缩的硅晶片抛光组合物，其含有：水；磨料；如通式（I）所示的阳离子；如通式（II）所示的哌嗪或哌嗪衍生物；任选的pH调节剂；其中所述抛光组合物具有至少300纳米/分钟的硅去除速率。还提供制备和使用该稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物的方法。【专利说明】
本专利技术一般涉及化学机械抛光领域。具体地，本专利技术涉及一种稳定的、可浓缩的化 学机械抛光组合物以及对硅晶片进行化学机械抛光的方法。
技术介绍
用于半导体工业的硅晶片，通常需要非常高度的表面光洁度（surf ace perfection)，才可被用于器件制造。该硅晶片的表面通过用抛光浆料化学机械抛光晶片表 面来制备。抛光浆料通常由含有亚微米级磨粒浓度的组合物组成。用抛光浆料浸浴或淋洗 硅晶片，同时联合使用按压在硅晶片表面上并旋转的抛光垫，从而将抛光浆料中的磨粒在 负荷下按压在硅晶片的表面上。抛光垫的横向移动导致抛光浆料中的磨粒移动跨过硅晶片 表面，从而使硅晶片表面的材料磨损或体积去除。理想情况下，这样的工艺选择性去除凸出 的表面形态，从而当该工艺完成后，得到直至最细小的细节都完美的平坦表面。 通常在工业中应用的该硅抛光工艺包括两个或多个步骤。在第一抛光步骤（即粗 抛光步骤）中，去除了晶片锯切和成形操作中留下的明显缺陷。第一抛光步骤后，该晶片表 面呈现出平滑和镜面的表面，但仍然含有大量小缺陷。通过随后的最终抛光步骤去除这些 小缺陷，该步骤从表面上去除了少量材料，但抛光去除了表面缺陷。本专利技术涉及对于第一抛 光步骤至最终抛光步骤特别有用的技术方案。 抛光后硅晶片表面残留的任何表面缺陷的数量和允许尺寸在持续降低。硅晶片的 一些最关键的材料特性是：表面金属含量、前表面微粗糙度和每单元面积的总颗粒数。 -种用于最终抛光娃晶片的抛光组合物在Loncki等的美国专利第5, 860, 848号 中公开。Loncki等公开了一种抛光组合物，其包含：水、在所述组合物中0. 02-0. 5重量％ 的亚微米级二氧化硅颗粒、浓度为100-1，OOOppm的盐、浓度足以实现pH为8-11的组合物 的胺化合物、和浓度为20-500ppm的聚电解质分散剂，其中所述组合物中钠和钾的总含量 低于约lppm，铁、镍、和铜的含量分别低于约0. lppm，所有ppm是所述组合物重量的百万分 之份数。 然而，仍然需要用于最终抛光硅晶片的新的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合 物。具体的，需要新的用于原娃晶片（stock silicon wafer)抛光（即第一步骤)至娃晶片最 终抛光步骤的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，该化学机械抛光组合物具有>300纳 米/分钟的硅去除速率。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于抛光硅晶片的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其包 含：水；磨料；如通式（I)所示的阳离子： 【权利要求】1. 一种用于抛光娃晶片的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其含有： 水； 磨料； 如通式（I)所示的阳离子：其中R1、R2、R3、R4独立地选自下组：氢和Ch。烷基、Ch。芳基、Ch。芳基烷基和Ch。烷 基芳基；以及 如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生物其中R5选自下组：氢、&_1(|烷基、Cii芳基、(ν?(ι芳基烷基和Cim烷基芳基；以及 任选地，pH调节剂； 其中所述抛光组合物具有至少300纳米/分钟的硅去除速率。2. 如权利要求1所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其特征在于，所述硅晶 片表面上具有天然氧化物；该稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物含有0. 001-0. 5重量％ 的磨料；所述磨料是平均粒径为20-30纳米的胶体二氧化硅磨料。3. 如权利要求2所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其特征在于，所述稳定 的可浓缩的化学机械抛光组合物含有〈lppm的聚合物。4. 如权利要求3所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其特征在于，其还含有： 碳酸根离子或磷酸根离子。5. 如权利要求4所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其特征在于，其还含有： 齒尚子。6. 如权利要求1所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其特征在于，所述磨料 保持分散，且将该稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物在21°C和大气压条件下保存至少2 周后不会沉降。7. -种制备如权利要求1所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物的方法，所述方 法包括： 提供水； 提供磨料； 提供如通式（I)所示的阳离子源：其中R1、R2、R3、R4独立地选自下组：氢和Ch。烷基、Ch。芳基、Ch。芳基烷基和Ch。烷 基芳基；以及 提供如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生物源其中R5选自下组：氢、Cg烷基、Cg芳基、(ν?(ι芳基烷基和烷基芳基； 任选地，提供pH调节剂；以及， 将所述水、所述如通式（I)所示的阳离子源、所述如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生 物源和所述任选的pH调节剂混合； 其中所述稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物的pH值为8-12。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述如通式（I)所示的阳离子源选自碳酸胍 和磷酸胍；所述如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生物源是哌嗪二盐酸盐一水合物。9. 一种抛光娃晶片的方法，该方法包括： 提供娃晶片； 提供如权利要求1所述的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物； 提供化学机械抛光垫； 提供抛光设备； 在抛光设备中装载娃晶片和化学机械抛光垫； 以> 0. 5kPa的向下作用力在化学机械抛光垫和硅晶片之间的界面处形成动态接触； 以及 在所述化学机械抛光垫和硅晶片之间的界面处或界面附近，将所述稳定的可浓缩的化 学机械抛光组合物分散在所述化学机械抛光垫上； 其中所述稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物的pH值为8-11。10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在以下操作条件下，所述稳定的可浓缩的 化学机械抛光组合物达到的硅去除速率至少为300纳米/分钟：台板转速63转/分钟，支 架转速57转/分钟，稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物的流速为200毫升/分钟，在 200毫米的抛光设备上施加27. 58kPa (4psi)的向下作用力，所述化学机械抛光垫包括聚氨 酯浸渍的无纺聚酯毡垫。【文档编号】B24B29/00GK104099026SQ201410141252【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2013年4月11日【专利技术者】N·K·奔达, L·M·库克 申请人:罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光硅晶片的稳定的可浓缩的化学机械抛光组合物，其含有：水；磨料；如通式（I）所示的阳离子：其中R1、R2、R3、R4独立地选自下组：氢和C1‑10烷基、C1‑10芳基、C1‑10芳基烷基和C1‑10烷基芳基；以及如通式（II）所示的哌嗪或哌嗪衍生物其中R5选自下组：氢、C1‑10烷基、C1‑10芳基、C1‑10芳基烷基和C1‑10烷基芳基；以及任选地，pH调节剂;其中所述抛光组合物具有至少300纳米/分钟的硅去除速率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N·K·奔达，L·M·库克，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US