一种抛光液及其制备方法和用途、聚醚型大分子有机物的用途及改善硅片抛光平整度的方法与流程

本发明涉及硅片加工中的化学机械抛光，特别是涉及一种抛光液及其制备方法和用途、聚醚型大分子有机物的用途及改善硅片抛光平整度的方法。

背景技术：

1、硅材料是目前为止半导体产业的主要材料。当今全球半导体市场中，95％以上的半导体器件和90％以上的大规模集成电路(lsi)、超大规模集成电路(ulsi)都是制作在高纯优质的硅抛光片和外延片上。硅抛光片又是外延片的基础材料，因此硅抛光片在半导体产业链中占据着重要的地位。随着半导体技术的发展，先进制程工艺节点由32nm到14nm及以下，新工艺下主流硅片大小也由8英寸(200mm)变成12英寸，甚至更大，对硅片的平整度要求也越来越高。

2、化学机械抛光(cmp)是目前能全局平坦度的唯一加工方法，可以使表面平整度达到纳米级。在硅片抛光过程中经常会出现边缘塌陷的缺陷，主要是因为在抛光过程中，硅片边缘线速度大，导致抛光过程中边缘磨削更快，从而影响硅片整体平整度，影响硅片的正常使用。随着硅片尺寸的增大，硅抛光片边缘塌陷问题越来越严重，已经成为一个急需解决的缺陷类型。对于12英寸硅片，国际主流要求边缘去除小于等于2mm情况下，在任意26mm*8mm的面积内平整度差小于等于20nm，这就对硅抛光片边缘塌陷的抑制提出了更高的要求。一般的，增加硅片表面的保护或是减小抛光是的压力，能够提高表面的整体平坦度，但同时造成抛光速率降低，生产率下降。降低边缘塌陷，除了工艺影响外，抛光液也是主要影响因素之一，因此如何在不降低抛光速率的前提下，通过抛光液中配方的组成解决12英寸大硅片的平整度(边缘塌陷)是需要关注的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抛光液及其制备方法和用途、聚醚型大分子有机物的用途及改善硅片抛光平整度的方法，用于解决现有技术中的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种抛光液，包括聚醚大分子有机物，所述聚醚大分子有机物具有如下结构式：

3、

4、其中，a+b+c＜35，如2～3、3～5、5～20、20～32或32～34。

5、所述聚醚大分子有机物可以由乙二醇和丙三醇通过脱水聚合反应生成聚醚型网状结构。

6、优选地，所述聚醚大分子有机物的相对分子质量为180～1588，如180～224、224～312、312～972、972～1500或1500～1588。该聚醚大分子有机物在抛光过程中能够在硅片表面边缘聚集并吸附，由于分子量较小，容易在硅片表面有效的脱离，故在硅片表面较高区域，承受抛光压力较高，该聚醚大分子有机物随着磨粒进行脱落，对抛光速率减少较小；对于边缘等较低的区域，抛光压力较低，吸附在硅片表面减少进一步腐蚀，减少抛光速率，从而抑制塌边现象产生。通过对该聚醚大分子有机物的量进行调控，可减少硅片的整体抛光速率的影响。

7、优选地，按质量百分比计，包括如下组分：

8、

9、所述水为纯水、去离子水或蒸馏水。

10、更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

11、1)所述抛光液的ph值为9.0～12.0，如9.0～11.0或11.0～12.0；

12、2)所述抛光液中≥0.56μm的大颗粒数小于150万颗/ml；

13、3)所述二氧化硅磨料来自于烧结二氧化硅和胶体二氧化硅中的至少一种，若来自于胶体二氧化硅，胶体二氧化硅中的水计入组分水中；

14、4)所述二氧化硅磨料的粒径为20～100nm(扫描电子显微镜法测试粒径)，如20～60nm或60～100nm；磨料粒径太小会降低抛光速率，太大会造成硅片表面划伤；

15、5)所述ph值调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、氨水、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、丙二胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、无水哌嗪、n-甲基哌嗪、n，n-二甲基哌嗪、四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵中的至少一种；上述ph值调节剂中，有些具有ph值缓冲能力，在抛光过程中能够不断补充氢氧根离子的消耗，增加抛光液的使用寿命，提高生产率，降低成本；

16、6)所述表面活性剂为非离子表面活性剂；

17、7)所述螯合剂选自醋酸盐螯合剂和磷酸盐螯合剂中的至少一种。上述螯合剂具有很强的螯合金属离子的能力，可以降低硅片表面金属离子的玷污；同时还可以提高硅片抛光速率，提高生产率。

18、进一步更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

19、41)特征4)中，所述二氧化硅磨料的粒径为30～80nm；更佳的，二氧化硅磨料的粒径为40-70nm，进一步更佳的，二氧化硅磨料的粒径为60nm；

20、61)特征6)中，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇类、聚乙烯醇类和脂肪醇聚氧乙烯醚型(aeo)中的至少一种；

21、所述脂肪醇类为碳原子在1-10以内的单元或多元醇，例如乙醇、乙二醇、正己醇等；

22、所述聚乙烯醇类(pva)，如pva-205(0588)、pva-203(0388)、pva-117(17-99)以及pva-105和bf-05(05-99)等；

23、所述脂肪醇聚氧乙烯醚为hlb值(亲水亲油平衡值)不同的脂肪醇聚氧乙烯醚，如hlb值为6-7的aeo-3，hlb值为12-13的aeo-7或者hlb值为15-16的aeo-15；

24、非离子表面活性剂在水溶液中以分子状态存在，稳定性好，不受强电解质存在的影响，也不受酸碱的影响，在硅片抛光中起着非常重要的作用，它不仅影响着抛光液的分散性、颗粒吸附后清洗难易程度以及金属离子沾污等问题，更重要的是表面活性剂也可以保护硅片表面减少碱的腐蚀，以提高硅片平整度，但影响抛光速率较大，添加量不易过多；

25、71)特征7)中，所述醋酸盐螯合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二铵、乙二胺四乙酸四铵及其钠盐、钾盐中的至少一种；

26、72)特征7)中，所述磷酸盐螯合剂选自乙二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸及其钠盐、钾盐中的至少一种。

27、本发明第二方面提供上述抛光液的制备方法，将所述抛光液中的各组分进行混合，得到所述抛光液。

28、本发明第三方面提供上述抛光液在硅片抛光领域中的用途。

29、本发明第四方面提供一种聚醚型大分子有机物的用途，所述聚醚型大分子有机物用于改善硅片抛光的平整度，所述聚醚大分子有机物具有如下结构式：

30、

31、其中，a+b+c＜35，如2～3、3～5、5～20、20～32或32～34。

32、优选地，所述聚醚大分子有机物的相对分子质量为180～1588，如180～224、224～312、312～972、972～1500或1500～1588；

33、和/或，所述聚醚型大分子有机物用于降低边缘塌陷从而改善硅片抛光的平整度。

34、本发明第五方面提供一种改善硅片抛光平整度的方法，使用抛光液对硅片进行抛光时，所述抛光液包括聚醚大分子有机物，所述聚醚大分子有机物具有如下结构式：

35、

36、其中，a+b+c＜35，如2～3、3～5、5～20、20～32或32～34。

37、优选地，所述聚醚大分子有机物的相对分子质量为180～1588，如180～224、224～312、312～972、972～1500或1500～1588。

38、如上所述，发明具有以下有益效果中的至少一项：

39、1)本发明通过增加特定类型的聚醚大分子有机物，改善硅片抛光的平整度，尤其改善12英寸大硅片的平整度；

40、2)本发明通过控制抛光液中组分来调节硅片抛光液的性能，主要通过增加特定类型的聚醚大分子有机物，同时控制表面活性剂的组成，控制硅片不同位置的腐蚀效率，满足硅片生产率的同时，降低边缘塌陷影响，提高硅片的整体平整度，用于生产高质量硅片，尤其大尺寸硅片如12英寸。