化学机械研磨

作为用于将氧化硅膜等的绝缘膜平坦化的化学机械研磨(CMP)用的浆
更新时间:2019-11-23 19:35 浏览:120 关闭窗口 打印此页

  化学机械研磨(CMP)步骤是将含有研磨粒子的浆料投到基板上,使用已安装在研磨装置上的研磨垫而进行。此时,研磨粒子承受来自研磨装置的压力,而机械地研磨表面,浆料所含的化学成分与基板的表面起化学反应,而化学地除去基板的表面部位。

  本发明是基于所述问题而完成的,其目的在于,提供一种研磨剂及其制造方法、以及基板的研磨方法,其中,在CMP步骤中,能够降低对有机半导体层的刮擦等缺陷。

  另一方面,有机半导体器件制备更高效,成本更低廉,但现有的各种研磨粒子的硬度均比有机半导体层的硬度大,所以在CMP研磨后有机半导体层容易发生损伤等的缺陷,另外,高硬度的研磨粒子也会对细微的晶体管或集成电路导线产生短线或短路的不良影响。

  一般来说,用于化学机械研磨(CMP)的浆料,根据除去对象的膜的种类或特性,而有各式各样的种类。作为使用的研磨粒子,有氧化硅(SiO2)、氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)等,能够根据研磨对象膜而选择性使用研磨粒子。在过去,作为用于将氧化硅膜等的绝缘膜平坦化的化学机械研磨(CMP)用的浆料,一般探讨使用氧化硅类的浆料。氧化硅类的浆料是通过下述方式制造:将氧化硅粒子通过四氯化硅的热分解而使粒子成长,以氨等的不含碱性金属的碱性溶液进行pH值调整。

  本发明的CMP研磨剂包含研磨粒子和保护剂。其中,所述保护剂由水解乳蛋白、聚乙二醇、羟苯乙酯、异丙酮、肉豆蔻酸、水杨酸和水组成。

  根据本发明还提供一种CMP研磨剂的制造方法,首先,取合适比例的水解乳蛋白、羟苯乙酯、异丙酮、肉豆蔻酸、水杨酸和水,在室温下混合形成有机溶液;其次,在有机溶液中加入聚乙二醇,调节溶液的粘度;最后加入碳球研磨粒子振荡、搅拌形成悬浮状的溶液。

  本发明的有益效果:由于有机半导体层的硬度相对较低,使用传统的氧化物磨料易在有机半导体层的表面留下划痕,导致半导体器件的性能下降。本发明采用碳球作为主要研磨材料,由于碳球的硬度较低,研磨时对有机半导体的损伤较小,同时采用保护剂进行保护。保护剂在研磨材料进行物理研磨的同时,与有机半导体层表面发生微化学反应,肉豆蔻酸和水杨酸可以软化有机半导体层的表面,以使硬度较低的碳质研磨材料能够进行快速的研磨,聚乙二醇可增加溶液的粘度,相当于在碳球和有机半导体层表面形成缓冲层,减少研磨划痕。水解乳蛋白和羟苯乙酯能够对产生划痕进行修复,由此可以得到几乎没有划痕的有机半导体层。

  进一步的,碳球研磨粒子,可为直径为5-80纳米的碳球,占研磨剂总含量的30-35%;

  在现在的超大规模集成电路中,有提高安装密度的趋势,正在研究和开发着各种微细加工技术。设计规则已经成为亚半微米级。为了满足这样严格的微细化要求而开发的技术之一有CMP(化学机械研磨)技术。此技术在半导体装置的制造工序中可以完全地平坦化要实施曝光的层,减轻曝光技术的负担,稳定成品率。因此是进行例如层间绝缘膜、BPSG膜的平坦化,浅沟槽隔离等时的必须技术。

  因此,有必要提供一种CMP研磨剂,所以能够大幅改善有机半导体层的刮擦等缺陷。

  此外,作为氧化硅膜(硅的氧化膜)等的无机绝缘膜的化学机械研磨(CMP)浆料,使用一种含有氧化铈粒子以作为研磨粒子的氧化铈浆料。因为氧化铈粒子的硬度比氧化硅粒子和氧化铝粒子低,所以研磨后的膜表面难以发生伤痕等的缺陷,而被认为是有用的。此外,已知氧化铈粒子作为强氧化剂,具有化学活性的性质,所以氧化铈浆料在对氧化硅膜等的无机绝缘膜用的化学机械研磨(CMP)的应用上被认为是有用的(例如,参考专利文献1、专利文献2)。

  此处,优选的,碳球研磨粒子可为直径为5-80纳米的碳球,占研磨剂总含量的30-35%;

  为了达成上述的目的,根据本发明,提供一种CMP研磨剂,其包括碳球研磨粒子和保护剂,所述CMP研磨剂的特征在于,所述保护剂由水解乳蛋白、聚乙二醇、羟苯乙酯、异丙酮、肉豆蔻酸、水杨酸以及余量的水组成。

  所述的一种CMP研磨剂的制造方法,首先,取25%的水解乳蛋白、20%羟苯乙酯、15%的异丙酮、5%的肉豆蔻酸、5%的水杨酸和余量的超纯水,在室温下混合形成有机溶液;之后,在氮气、氩气、氦气等非活性气体的环境下,向有机溶液中逐渐加入聚乙二醇并持续搅拌,用以调节溶液的粘度,溶液粘度可以根据要处理的有机半导体层进行调节,此时,在搅拌的过程中可以将温度提升至60-90摄氏度;最后加入碳球研磨粒子振荡、搅拌形成悬浮状的溶液。

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