一种用于钽酸锂薄膜抛光的化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术为一种钽酸锂薄膜化学机械抛光液，所述抛光液的重量百分比为：二氧化硅磨料5‑

【技术实现步骤摘要】
一种用于钽酸锂薄膜抛光的化学机械抛光液


[0001]本专利技术涉及一种用于钽酸锂薄膜抛光的化学机械抛光液
。

技术介绍

[0002]钽酸锂晶体材料具有居里点高
、
热释电系数大
、
相对介电常数小等特性，是制作滤波器
、
谐振器
、
振荡器的关键材料
。
由它制备的器件能够在室温下稳定工作，在1‑
20um
波长范围内具有优异的光谱响应一致性
。
由于钽酸锂晶体红外传感器的电流响应比和探测率都与厚度成反比关系，相比于钽酸锂晶体，钽酸锂薄膜材料在制作高性能调制器
、
滤波器
、
探测器
、
晶振及高密度信息存储器件等有显著的应用优势，在光电
、
压电
、
铁电
、
太赫兹
、
红外探测等领域具有广泛的发展前景，能够带来巨大经济效益和社会效益
。
[0003]制作高性能器件同时对钽酸锂薄膜的厚度及表面状态有更高的要求
。
化学机械抛光
(CMP)
是一种广泛应用于钽酸锂晶片表面处理的全局平坦化技术
。
抛光液作为化学机械抛光过程中的重要耗材是抛光后钽酸锂薄膜表面状态最关键的影响因素之一
。
[0004]现有的钽酸锂抛光液多为钽酸锂还原片抛光液，不仅会大量引入金属离子，对晶圆的良率造成致命的影响，氧化剂的添加还会使其对皮肤产生严重危害，极大地增加了使用及排放成本
。
抛光后表面粘附的二氧化硅颗粒会导致键合过程中产生大量空腔，应尽量减少二氧化硅颗粒对表面的沾污
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提出一种用于钽酸锂薄膜抛光的化学机械抛光液，能够在保证表面晶格完整
、
无晶相偏差
、
无损伤的同时具有极高的平面度
、
更少的表面金属离子和磨料颗粒残留
。
抛光液中不引入金属离子，且无需氧化剂
。
[0006]本专利技术实现上述目的采用的技术方案是：
[0007]一种钽酸锂薄膜化学机械抛光液，其特征是：所述抛光液的重量百分比如下：
[0008]二氧化硅磨料5‑
40
％；非离子表面活性剂
0.01
‑
0.5
％；抑制剂
0.01
‑
0.5
％；异丙醇
0.5
‑
1.5
％，余量为水；
[0009]所述非离子表面活性剂包括聚氧乙烯脂肪酸酯
、
山梨糖醇脂肪酸酯
、
聚氧乙烯烷基醇醚
、
聚氧乙烯烷基酚醚
、
聚氧乙烯脂肪胺
、
聚氧乙烯烷基酰胺
、
山梨糖醇酐脂或肪酸酯聚氧乙烯醚中的至少一种；
[0010]所述抑制剂为季胺碱类化合物，包括四甲基氢氧化铵
、
四乙基氢氧化铵
、
四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵等中的至少一种
。
[0011]季胺碱类抑制剂的加入调节抛光液
pH
为：
pH
＝
10
‑
12。
[0012]进一步地，所述抛光液的重量百分比如下：
[0013]二氧化硅磨料
20
‑
40
％；非离子表面活性剂
0.1
‑
0.5
％；抑制剂
0.1
‑
0.5
％；异丙醇
1.0
‑
1.5
％，余量为水，能获得较高的去除速率和较好的表面粗糙度
。
[0014]所述抛光液的抛光效果在6英寸晶圆表面
0.2um
以上颗粒残留量均能保证在
500
颗
以内时，表面粗糙度
(30um*30um)
控制在
0.3nm
以内，同时钽酸锂去除速率大于进一步优选地，所述钽酸锂去除速率大于6英寸晶圆表面
0.2um
以上颗粒残留量均能保证在
400
颗以内，表面表面粗糙度
(30um*30um)
控制在
0.2
‑
0.3nm
范围内
。
[0015]抛光过程中，通过二氧化硅磨料在抛光头和抛光盘的机械转动和压力作用下将表层凸起的钽酸锂去除，去除掉的部分被非离子表面活性剂包裹并随抛光液的流动离开钽酸锂材料表面
。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术在不引用螯合剂
、
络合剂
、
氧化剂的前提下，通过化学与机械协同作用，对钽酸锂薄膜进行抛光
。
通过加入抑制剂保护表面上低洼的部分，达到修复表面，降低表面粗糙度的效果
。
通过不添加含金属离子的物质降低抛光后表面金属离子残留
。
通过加入异丙醇将二氧化硅颗粒从材料表面分离，降低抛光后表面颗粒的残留
。
[0018]本专利技术中磨料浓度过高超过
40
％，会导致抛光液不稳定，浓度过低，去除速率过低，无法达到平坦化要求，使用非离子表面活性剂用于将去除掉的钽酸锂材料包裹并随抛光液流入排放口，并在表面形成一层保护膜，使表面不至于因磨削作用导致划伤，同时可以降低二氧化硅磨料颗粒对材料表面的吸附，减少抛光后二氧化硅颗粒残留；非离子表面活性剂浓度过低，对表面的润滑效果差，无法及时带走从材料表面磨削掉的物质，会导致表面产生划伤
。
非离子表面活性剂浓度过高，抛光过程中会产生泡沫，严重影响了后续清洗，会导致有残留物粘附在材料表面
。
季胺碱类化合物通式为
"R4NOH"
，式中
"R”为四个相同或不相同的脂烃基或芳烃基，通过吸附在钽酸锂材料表面，抑制低洼处抛光速率，降低表面粗糙度，同时季胺碱类抑制剂还起到调节抛光液
pH
的作用，将体系
pH
控制在
10
‑
12
范围内，能够提高抛光液的
pH
并提高硅溶胶的稳定性
。
抑制剂浓度过低，会导致抛光液表面修复能力差，无法达到预期的抛光效果，抑制剂浓度过高，会导致抛光速率过慢，影响抛光效率，此外还会腐蚀衬底
。
本专利技术中在碱性体系下，季胺碱类化合物
、
非离子表面活性剂
、
异丙醇和二氧化硅磨料协同作用，能够实现在不外加氧化剂及螯合剂等作用下实现钽酸锂表面晶格完整
、
无晶相偏差
、
无损伤的抛光
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钽酸锂薄膜化学机械抛光液，其特征是：所述抛光液的重量百分比为：二氧化硅磨料5‑
40
％；非离子表面活性剂
0.01
‑
0.5
％；抑制剂
0.01
‑
0.5
％；异丙醇
0.5
‑
1.5
％，余量为水；所述非离子表面活性剂包括聚氧乙烯脂肪酸酯
、
山梨糖醇脂肪酸酯
、
聚氧乙烯烷基醇醚
、
聚氧乙烯烷基酚醚
、
聚氧乙烯脂肪胺
、
聚氧乙烯烷基酰胺
、
山梨糖醇酐脂或肪酸酯聚氧乙烯醚中的至少一种；所述抑制剂为季胺碱类化合物，包括四甲基氢氧化铵
、
四乙基氢氧化铵
、
四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵等中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的抛光液，其特征是：抛光液
pH
为：
pH
＝
10
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鉴哲，刘林，陶琴，王晗笑，谢顺帆，
申请(专利权)人：博力思天津电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：