一种轻擦抛光组合物的制作方法

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种抛光组合物。

背景技术：

1、轻擦抛光液一般用于修复主抛光之后的修复，比如去掉一定量的氧化硅介电层来改善产品图案晶圆的表面形貌，比如侵蚀(erosion)或者蝶形(dishing)，或者修复抛光带来的表面缺陷。轻擦抛光工艺一般用于钨、阻挡层、停氮化硅或者停多晶硅的cmp过程之后。轻擦抛光一般一分钟去除200-300埃(angstrom)氧化硅介电层，而对停止层的材质几乎没有抛光速率。

2、现有技术中，常见的轻擦抛光是由纳米尺寸的氧化硅作为研磨颗粒，固含量常常大于1％。当固含量低于1％时，对氧化硅介电层的抛光速率常常不够。使用高的固体研磨颗粒主要带来三个问题：

3、(1)划伤。研磨颗粒里含有能引起划伤的大颗粒。当固含量高时，引起划伤的大颗粒数量也高，引起划伤的概率增加。比如，公开文献“analysis of large particle countin fumed silica slurries and its correlation with scratch defects generatedby cmp”by e.remsen etc.in journal of the electrochemical society,153(5),g453-g461(2006)报告大颗粒增加，划伤数增加。

4、(2)清洗。在进行cmp之后，有大量的研磨颗粒留在晶圆表面，抛光液固含量越高，研磨颗粒留在晶圆表面就越多。这些颗粒必须被清洗掉，残留的颗粒应低于一定水平，比如，通过缺陷仪器扫描出低于0.2微米的颗粒数小于100颗。清洗过程是一个非常复杂的过程，尤其是对氧化铈颗粒的清洗，高固含量抛光液增加清洗难度。

5、(3)成本。抛光液里面的研磨颗粒是成本最大的一项，一般占抛光液成本的90％到99％。

6、以上三个问题，均可以通过降低固含量方法实现。当固含量极低时，大颗粒数量急剧减少，产生划伤的可能性很低；由于颗粒数很低，清洗的负担变小；同时能够极大的减低成本。

7、为了降低固含量，现有技术中出现了“无研磨颗粒”(abrasive free)的用于铜互连线的抛光液。比如发明专利：us6117775。然而，严格讲，所谓的“无研磨颗粒”并不是绝对没有研磨颗粒，只是研磨颗粒的含量极低，比如接近0.0001％，接近0.001％，或者接近0.01％。在铜的抛光液配方里，实现“无研磨颗粒”较为容易，因为铜的抛光机理是通过如下几步实现的：(1)氧化剂比如过氧水氧化金属铜为氧化铜；(2)络合剂把氧化铜变成水溶性的铜络合物；(3)铜的抑制剂在铜表面形成非溶解的保护膜；(4)抛光垫，研磨颗粒的机械作用，推开抑制膜，允许络合剂把氧化铜溶解带到溶液里；(5)重复1-4过程。

8、对抛氧化硅介电质材料，“无研磨颗粒”很难像铜抛光液达到相同水平的效果，因为没有氧化硅的络合剂。使用氧化硅作为研磨颗粒的抛光液，其抛光速率和固含量密切相关，当固含量低于1％，抛光速率接近于零。

9、因此，现有技术中还未公开过包括低固含量的氧化硅抛光组合物。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提供一种能够用于抛光氧化硅的轻擦抛光组合物，有效减少抛光后晶圆的表面形貌和抛光效果，本发明提供一种轻擦抛光组合物，包括：

2、氧化铈研磨颗粒，阴离子型聚合物，阳离子型聚合物，含氮杂环羧酸和非离子型表面活性剂。

3、优选的，所述氧化铈研磨颗粒为胶体氧化铈颗粒。

4、优选的，所述氧化铈研磨颗粒的质量百分比含量小于0.1wt％。

5、优选的，所述氧化铈研磨颗粒的质量百分比含量小于0.01wt％。

6、优选的，所述阴离子型聚合物选自磷酸根阴离子聚合物或羧酸根阴离子聚合物。

7、优选的，所述磷酸根选自磷酸、磷酸钾，三磷酸氢二钾，氨基三甲叉膦酸中的一种或多种。

8、优选的，所述阴离子型聚合物为聚丙烯酸铵盐及其共聚物。

9、优选的，所述阳离子型聚合物为聚季铵盐。

10、优选的，所述阳离子型聚合物选自聚季铵盐2，聚季铵盐6，聚季铵盐7，聚季铵盐28，聚季铵盐37中的一种或多种。

11、优选的，所述含氮杂环羧酸为吡啶羧酸。

12、优选的，所述非离子型表面活性剂为聚乙二醇。

13、优选的，所述抛光组合物的ph值小于8。

14、本发明提供一种抛光组合物，使用近乎没有研磨颗粒的用于氧化硅轻擦的抛光液组分。该组分含有壳核结构的研磨颗粒，含量只有几十个ppm(百万分之一)，表面带有正电荷，ph值在弱酸性(ph 3-7)。壳核结构的研磨颗粒含有氧化铈颗粒作为核，特殊形成的有机高分子双层壳。轻擦液能够去除氧化硅介电层，(比如，低于50ppm固含量的抛光速率大于)，停止在钨，氮化硅或者多晶硅上(抛光速率小于或者小于或者小于)。

15、壳核结构的研磨颗粒通过二步工艺实现：(1)让含有阴离子关能团的高分子通过静电或者络合的方式包裹在表面带有正电荷的氧化铈颗粒表面上；阴离子高分子含有氧的络合官能团，可以通过络合建方式或者正负电吸引方式吸附在氧化铈表面。(2)在步骤一的基础上，让含有阳离子官能团的高分子通过正负电荷吸引或者高分子主链的碳氢键之间的范德华力吸附在第一层上，从而形成多壳高分子层。这种双壳层，给氧化铈表面包覆一层软的有机层，减低了氧化铈颗粒对氧化硅介电层抛光时冲击力，也能减低氧化铈和氧化硅表面形成不易清洗的ce-o-si键，减低划伤，减低氧化铈吸附在晶圆表面的可能性。需要指出的是，氧化铈吸附在氧化硅晶圆表面，也会阻挡后面的氧化铈颗粒对氧化硅的抛光，降低抛光速率。

技术特征：

1.一种轻擦抛光组合物，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

3.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

4.如权利要求3所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

5.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

6.如权利要求5所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

7.如权利要求6所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

8.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

9.如权利要求8所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

10.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

11.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

12.如权利要求1所述的轻擦抛光组合物，其特征在于，

技术总结本发明提供了一种轻擦抛光组合物，包括：氧化铈研磨颗粒，阴离子型聚合物，阳离子型聚合物，含氮杂环羧酸和非离子型表面活性剂。本发明提供的抛光组合物，使用近乎没有研磨颗粒的用于氧化硅轻擦的抛光液组分，轻擦抛光组合物能够去除氧化硅介电层，(比如，低于50ppm固含量的抛光速率大于)，停止在钨，氮化硅或者多晶硅上(抛光速率小于或者小于或者小于)。技术研发人员：徐鹏宇,陈寅斌,姜南,王兴平,贾长征,李守田受保护的技术使用者：安集微电子科技（上海）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18