一种CMP抛光液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种CMP抛光液的制备方法，具体为：先将磨料与水混合，再依次加入表面活性剂、成膜剂、pH调节剂和抛光促进剂，且每加入一种原料后，对其进行充分搅拌。本申请所述的方法能避免原料间的相互作用，使各原料充分地发挥作用，使抛光去除速率、抛光后的晶片表面粗糙度和平整度等各项性能指标都能得到明显的提高，抛光效果的稳定性更好，制备过程中不需要净化室和真空负压搅拌设备，只需要普通的密闭空间和搅拌设备即可，节省了生产成本和日常的维护费用。而且本发明专利技术的方法制备的抛光液性能稳定，可重复多次使用，甚至循环使用6～10h，都可保持稳定的性能。

A preparation method of CMP polishing solution

The invention relates to a preparation method of CMP polishing liquid, in which the abrasive is mixed with water first, then surfactants, film forming agents, pH regulator and polishing promoter are added in turn, and the mixture is fully stirred after adding one kind of raw material. The method described in this application can avoid the interaction between the raw materials, make the raw materials fully play a role, make the polishing removal rate, the wafer surface roughness and the whole degree of the polishing after polishing can be improved obviously, the stability of the polishing effect is better, and the purification room and vacuum negative pressure are not needed during the preparation process. The mixing equipment only needs ordinary closed space and mixing equipment, which saves production costs and daily maintenance costs. Moreover, the polishing liquid prepared by the method is stable in performance, can be repeatedly used, even recycled for 6 to 10h, and can maintain stable performance.

【技术实现步骤摘要】
一种CMP抛光液的制备方法
本专利技术涉及一种用于超高精度GaAs晶片加工的CMP抛光液制备方法，属于半导体加工的

技术介绍
砷化镓(GaAs)是一种极其重要的第二代半导体材料，具有电子迁移率高、宽禁带、直接带隙、功率消耗低等特性，在微电子和光电子产业，尤其是国防和卫星通讯领域发挥着非常重要的作用。用GaAs制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好及噪声小、抗辐射能力强等优点。虽然GaAs具有优越的性能，但其高温分解，使得生产理想化学配比的高纯单晶材料的技术难度较高。GaAs是目前生产量最大、应用最广的化合物半导体材料，是重要性仅次于硅的半导体材料。由于GaAs材料的优异特性，我国及世界各主要国家正大力支持其相关行业的蓬勃发展。随着智能手机进入4G时代，以至于后面的5G及物联网的崛起，多模多频的GaAs微波功率器件需求量将大幅提升。未来几年，随着我国光电通信及其它新行业(如太阳能薄膜发电)的快速发展，GaAs材料的市场需求将会更大。预计到2022年，我国GaAs市场销售额将会达到100亿元。GaAs电路和器件均是以GaAs抛光晶片为衬底，抛光晶片的表面质量直接影响着器件的性能和成品率，抛光晶片的表面质量越好，器件的性能和成品率就越高。GaAs晶片是由纯Ga和纯As合成并生长得到的单晶材料经过切、磨、抛等工艺制成，因此抛光工艺是GaAs晶片最终达到超精密表面要求的关键工序。目前，国内外普遍采用的抛光工艺是化学机械抛光(CMP)工艺。CMP工艺是化学腐蚀和机械磨削交替作用的组合工艺，结合了化学抛光和机械抛光的优点，借助于抛光液的化学腐蚀作用和磨料的机械磨削作用，在良好的抛光机性能和合适的抛光垫基础上，使GaAs晶片获得超光滑超平坦的表面，所以CMP抛光液是除抛光机、抛光垫之外的决定抛光晶片表面质量的因素。对于CMP抛光液来说，除了配方对其性能有影响外，制备方法也有一定的影响。在关于GaAs晶片的CMP抛光液制备方法方面，以往的中国专利文献对其报道较少，仅有中国专利CN101475778A和CN101081966A两篇。因此，针对GaAs晶片的CMP抛光液制备方法，有待于进一步研究。中国专利CN101475778A公布了一种用于砷化镓晶片的抛光组合物及其制备方法，该方法是先将除磨料之外的其它组分混合搅拌均匀后，再将经过过滤的磨料加入其中，并混合搅拌均匀即可。专利中显示，利用该方法制备的抛光液的抛光去除速率是0.8μm/min，抛光后的晶片表面粗糙度是0.5nm。先将除磨料之外的其它组分混合在一起，容易使各组分之间首先产生交互作用，削弱其在抛光液中应有的作用，这可能是导致其抛光效果不太理想的原因。中国专利CN101081966A公布了一种用于砷化镓晶片的抛光液及其制备方法，该方法，是先将制备的抛光液各组分分别进行过滤净化处理，然后在千级净化室的环境内，将各组分在真空负压的动力下，通过质量流量计输入容器罐中并充分搅拌，使其混合均匀即可。专利中称，利用该方法制备的抛光液的抛光去除速率不超过0.5μm/min，抛光后的晶片表面良好。此项专利没有说明具体的添加次序，而且需要采用千级净化室和真空负压下搅拌，生产成本相对较高。不管其表面质量具体如何，但其抛光去除速率很低。本专利技术针对以上两篇专利文献中存在的问题，提供了一种用于超高精度GaAs晶片加工的CMP抛光液制备方法。利用该方法制备的抛光液对GaAs晶片进行抛光，可以使抛光去除速率、抛光后的晶片表面粗糙度和平整度等各项性能指标都能得到明显的提高，抛光效果的稳定性更好，而且不需要净化室和真空负压搅拌设备，只需要普通的密闭空间和搅拌设备即可，节省了生产成本和日常的维护费用。
技术实现思路
本专利技术首先提供一种用于超高精度GaAs晶片加工的CMP抛光液的制备方法，该方法是根据其它各组分对磨料或抛光液性能的影响，按照一定顺序，依次加入到磨料中。所述的CMP抛光液包含磨料、表面活性剂、成膜剂、pH值调节剂、抛光促进剂和水，其具体制备步骤如下：1)边搅拌边将磨料与水混合，使其混合均匀；2)在步骤1)所述溶液中边搅拌边加入表面活性剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；3)在步骤2)所得的溶液中边搅拌边加入成膜剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；4)在步骤3)所得溶液中边搅拌边加入pH值调节剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；5)在步骤4)所得溶液中边搅拌边加入抛光促进剂，加入完成后继续搅拌至各组分充分混合均匀；6)对步骤5)所得溶液进行过滤，即得。按照现有的方法，若将除磨料外的各组分直接混合，组分间会发生相互作用，使其应有的作用受到影响。例如，成膜剂和表面活性剂的分子链之间会产生相互缠绕，影响成膜剂与表面活性剂应有的作用，不利于磨料的表面活性、分散性及抛光液的成膜性等得到应有的提高。磨料的表面活性得不到应有的提高，不但会对抛光后晶片表面的清洗产生不利影响，使表面吸附的磨料颗粒不易被清洗掉，而且也会影响磨料的分散性，甚至出现磨料的团聚现象；抛光液的成膜性不佳，抛光液在抛光垫及晶片表面的分布均匀性就不能达到应有的效果，晶片表面的抛光均匀性就难以达到理想的状态，最终影响抛光液的去除速率、抛光后晶片的表面粗糙度和表面平整度，以及后序的清洗质量等各项性能指标。而将各原料按照上述的顺序进行添加，则可最大限度地避免上述情况的发生，提高抛光液的最终抛光性能。优选的，若所述磨料中包括两种或两种以上的组分，所述方法还包括将磨料提前混合均匀的操作。优选的，所用表面活性剂、成膜剂、pH值调节剂、抛光促进剂等在加入磨料中之前，需先用水进行溶解或稀释。这些试剂或是固体或是具有一定粘稠度的液体，且所用胶体磨料也具有一定的粘稠度，如果将这些试剂直接加入磨料中，即使搅拌时间延长，也不易均匀分散；在固体试剂溶解的过程中，由于纳米级的磨料具有很强的吸附力，还会导致磨料吸附在固体试剂周围，形成对固体试剂的包裹，阻止或减缓其继续溶解，在过滤时，这些不能完全稀释或溶解的试剂就会被过滤掉，将严重影响抛光液的性能。优选的，对所述表面活性剂进行溶解或稀释的过程中，要充分搅拌，且在允许的范围内，添加的水越多越好。优选的，混合过程中搅拌器的转速为以不使抛光液产生飞溅的最高搅拌速度为最佳。速度越快，抛光液越容易混合均匀，混合时间也相对较短；若抛光液在搅拌时产生飞溅，飞溅到搅拌杆、搅拌容器上的抛光液中的磨料会产生干燥结晶，干燥结晶大部分会落入抛光液中，而干燥结晶后的磨料无法再分散开，且硬度要比胶体磨料高很多，对于细小的结晶磨料很难通过过滤除去，在抛光的过程中就会对晶片产生划伤。优选的，制备抛光液所用的水为去离子水；进一步优选的，所用水为纯水；最优选，所用水为超纯水。因为在超纯水中，无机电离杂质、有机物杂质(烷基苯磺酸、油、有机铁、有机铝以及其它碳氢化合物等)、颗粒杂质(尘埃、氧化铁、铝、胶体硅等)、微生物杂质(细菌、浮游生物、藻类等)、溶解气体杂质(N2、O2、CO2、H2S等)等均已去除至极低水平，最大程度地减少或降低了对抛光液性能的影响因素。优选的，步骤1)～4)的所述继续搅拌的时长均为5～7min；步骤5)的所述继续搅拌的时长为10～15min。上述的搅拌时间既可对原料进行充分地搅拌，还不会因搅拌时间过长而带来时间的浪费。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMP抛光液的制备方法，其特征在于，所述的CMP抛光液包含磨料、表面活性剂、成膜剂、pH值调节剂、抛光促进剂和水，所述的制备方法包括如下步骤：1)边搅拌边将磨料与水混合，使其混合均匀；2)在步骤1)的溶液中边搅拌边加入表面活性剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；3)在步骤2)所得的溶液中边搅拌边加入成膜剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；4)在步骤3)所得溶液中边搅拌边加入pH值调节剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；5)在步骤4)所得溶液中边搅拌边加入抛光促进剂，加入完成后继续搅拌至各组分充分混合均匀；6)对步骤5)所得溶液进行过滤，即得。

【技术特征摘要】
1.一种CMP抛光液的制备方法，其特征在于，所述的CMP抛光液包含磨料、表面活性剂、成膜剂、pH值调节剂、抛光促进剂和水，所述的制备方法包括如下步骤：1)边搅拌边将磨料与水混合，使其混合均匀；2)在步骤1)的溶液中边搅拌边加入表面活性剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；3)在步骤2)所得的溶液中边搅拌边加入成膜剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；4)在步骤3)所得溶液中边搅拌边加入pH值调节剂，加入完成后继续搅拌至混合均匀；5)在步骤4)所得溶液中边搅拌边加入抛光促进剂，加入完成后继续搅拌至各组分充分混合均匀；6)对步骤5)所得溶液进行过滤，即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨料中包括两种或两种以上的组分，所述方法还包括将磨料提前混合均匀的操作。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂、成膜剂、pH值调节剂和抛光促进剂在加入溶液之前，先用水对其进行溶解或稀释。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，对所述表面活性剂进行溶解或稀释的过程中，添加足量的水并对其进行充分地搅拌。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤1)～5)在搅拌的过程中，搅拌器的转速为不使抛光液产生飞溅的最高搅拌速度。6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述水为去离子水、纯水或超纯水。7.根据权利要求1或6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐军，李琳琳，宋士佳，刘桂勇，彭东阳，姜宏，
申请(专利权)人：北京创昱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11