硅晶片拋光組合物及相關(guān)方法
【專利摘要】提供一種用于拋光硅晶片的化學機械拋光組合物，其含有：水；如通式（I）所示的陽離子；如通式（II）所示的哌嗪或哌嗪衍生物；任選的pH調(diào)節(jié)劑；其中所述拋光組合物具有至少300納米/分鐘的硅去除速率。還提供制備和使用化學機械拋光組合物的方法。
【專利說明】硅晶片拋光組合物及相關(guān)方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明一般涉及化學機械拋光領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種化學機械拋光組合 物以及對硅晶片進行化學機械拋光的方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 用于半導體工業(yè)的硅晶片，通常需要非常高度的表面光潔度（surf ace perfection)，才可被用于器件制造。該硅晶片的表面通過用拋光漿料化學機械拋光晶片表 面來制備。拋光漿料通常由含有亞微米級磨粒濃度的組合物組成。用拋光漿料浸浴或淋洗 硅晶片，同時聯(lián)合使用按壓在硅晶片表面上并旋轉(zhuǎn)的拋光墊，從而將拋光漿料中的磨粒在 負荷下按壓在硅晶片的表面上。拋光墊的橫向移動導致拋光漿料中的磨粒移動跨過硅晶片 表面，從而使硅晶片表面的材料磨損或體積去除。理想情況下，這樣的工藝選擇性去除凸出 的表面形態(tài)，從而當該工藝完成后，得到直至最細小的細節(jié)都完美的平坦表面。
[0003] 通常在工業(yè)中應用的該硅拋光工藝包括兩個或多個步驟。在第一拋光步驟（即粗 拋光步驟）中，去除了晶片鋸切和成形操作中留下的明顯缺陷。第一拋光步驟后，該晶片表 面呈現(xiàn)出平滑和鏡面的表面，但仍然含有大量小缺陷。通過隨后的最終拋光步驟去除這些 小缺陷，該步驟從表面上去除了少量材料，但拋光去除了表面缺陷。本發(fā)明涉及對于第一拋 光步驟至最終拋光步驟特別有用的技術(shù)方案。
[0004] 拋光后硅晶片表面殘留的任何表面缺陷的數(shù)量和允許尺寸在持續(xù)降低。硅晶片的 一些最關(guān)鍵的材料特性是：表面金屬含量、前表面微粗糙度和每單元面積的總顆粒數(shù)。
[0005] -種用于最終拋光娃晶片的拋光組合物在Loncki等的美國專利第5, 860, 848號 中公開。Loncki等公開了一種拋光組合物，其包含：水、在所述組合物中0. 02-0. 5重量％ 的亞微米級二氧化硅顆粒、濃度為100-1，OOOppm的鹽、濃度足以實現(xiàn)pH為8-11的組合物 的胺化合物、和濃度為20-500ppm的聚電解質(zhì)分散劑，其中所述組合物中鈉和鉀的總含量 低于約lppm，鐵、鎳、和銅的含量分別低于約0· lppm，所有ppm是所述組合物重量的百萬分 之份數(shù)。
[0006] 然而，仍然需要用于最終拋光硅晶片的新的化學機械拋光組合物。具體的，需要新 的用于原娃晶片（stock silicon wafer)拋光（即第一步驟)至娃晶片最終拋光步驟的化學 機械拋光組合物，該新的化學機械拋光組合物具有> 300納米/分鐘的硅去除速率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種用于拋光硅晶片的化學機械拋光組合物，其包含：水；如通式（I) 所示的陽離子：
[0008]
【權(quán)利要求】
1. 一種用于拋光硅晶片的化學機械拋光組合物，其含有： 水 如通式（I)所示的陽離子：
其中R1、R2、R3、R4獨立地選自下組：氫和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選自下組：氫、&_1(|烷基、Cii芳基、(ν?(ι芳基烷基和Cim烷基芳基；以及 任選地，pH調(diào)節(jié)劑； 其中所示拋光組合物具有至少300納米/分鐘的硅去除速率。
2. 如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光組合物，其特征在于，所述化學機械拋光組合物 含有〈lppm的聚合物。
3. 如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光組合物，其特征在于，其還含有至少一種碳酸根 離子和磷酸根離子。
4. 如權(quán)利要求3所述的化學機械拋光組合物，其特征在于，其還含有：鹵離子。
5. -種制備如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光組合物的方法，所述方法包括： 提供水； 提供如通式（I)所示的陽離子源：
其中R1、R2、R3、R4獨立地選自下組：氫和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選自下組：氫、Cg烷基、Cg芳基、(ν1(ι芳基烷基和烷基芳基； 任選地，提供pH調(diào)節(jié)劑；以及， 將所述水、所述如通式（I)所示的陽離子源、所述如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生 物源和所述任選的pH調(diào)節(jié)劑混合； 其中所述化學機械拋光組合物的pH值為8-12。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述如通式（I)所示的陽離子源選自碳酸胍 和磷酸胍。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生物 源是哌嗪二鹽酸鹽一水合物。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述如通式（II)所示的哌嗪或哌嗪衍生物 源是哌嗪二鹽酸鹽一水合物。
9. 一種拋光娃晶片的方法，其包括： 提供娃晶片； 提供如權(quán)利要求1所述的化學機械組合物； 提供化學機械拋光墊； 提供拋光設(shè)備； 在拋光設(shè)備中裝載娃晶片和化學機械拋光墊； 以> 0. 5kPa的向下作用力在化學機械拋光墊和硅晶片之間的界面處形成動態(tài)接觸； 以及 在所述化學機械拋光墊和硅晶片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光組合 物分散在所述化學機械拋光墊上； 其中所述化學機械拋光組合物的pH值為8-11。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在以下操作條件下，所述化學機械拋光組 合物達到的硅去除速率至少為300納米/分鐘：臺板轉(zhuǎn)速63轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速57轉(zhuǎn)/分 鐘，化學機械拋光組合物的流速為200毫升/分鐘，在200毫米的拋光設(shè)備上施加27. 58kPa (4psi)的向下作用力，所述化學機械拋光墊包括聚氨酯浸漬的無紡聚酯氈墊。
【文檔編號】C09G1/18GK104099027SQ201410141265
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月11日
【發(fā)明者】N·K·奔達, L·M·庫克 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司