本技術(shù)實施例涉及電子產(chǎn)品制造，特別是涉及一種組合物及其應用。

背景技術(shù)：

1、在電子產(chǎn)品制造過程中，通常涉及對金屬、硅、氧化硅、多晶硅、氮化硅等材料進行研磨的表面處理工藝，該工藝需要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)來控制各材料的去除速率。其中，氮化硅(sin)由于硬度較高，使用傳統(tǒng)的硅溶膠對其進行研磨處理時，硅溶膠和研磨層間的機械作用較弱，使得sin的去除速率較慢；而使用目前商用的磺酸修飾的二氧化硅，雖然對sin的去除速率相比傳統(tǒng)硅溶膠得到提升，但研磨后基板表面的缺陷(defect)值較高。為更好地滿足工藝需要，有必要提供一種新型磨料以提高sin的去除速率，并獲得較低的defect值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本技術(shù)實施例提供一種組合物，該組合物包括由特殊結(jié)構(gòu)基團改性的氧化物粒子，該組合物可用于各種半導體基板的研磨，特別是可用于氮化硅的研磨，提高氮化硅的去除速率，并獲得較低的defect值。

2、具體地，本技術(shù)實施例第一方面提供一種組合物，所述組合物包括改性粒子、ph調(diào)節(jié)劑和溶劑，所述改性粒子包括氧化物粒子和結(jié)合在所述氧化物粒子上的式(1)所示的改性基團；

3、

4、式(1)中，x選自磷、砷、銻、鉍；r1選自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基；r2選自h、nh4、li、na、k、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基；r3選自取代或未取代的亞烷基、取代或未取代的亞烷氧基、取代或未取代的亞芳基、取代或未取代的亞芳氧基；

5、所述氧化物粒子包括二氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、二氧化鈦粒子、二氧化鋯粒子、氧化鈰粒子中的任意一種。

6、本技術(shù)實施例組合物可用于對電子產(chǎn)品制備過程中的半導體基板進行表面平整化處理，即本技術(shù)實施例的組合物為一種液態(tài)的平整化組合物，該組合物采用改性的氧化物粒子作為磨料，其中，改性的氧化物粒子通過式(1)所示結(jié)構(gòu)的負電改性基團對氧化物粒子進行修飾得到。該改性的氧化物粒子可利用其負電性與表面帶正電的待處理半導體基板之間產(chǎn)生較強的靜電吸引作用，從而有利于增強機械研磨作用；同時式(1)所示結(jié)構(gòu)的負電改性基團可以作為親核試劑進攻帶正電的半導體基板材料，從而利于半導體基板材料的水解和化學鍵的斷裂；上述兩方面的作用可以大幅度提高半導體基板材料的去除速率。該組合物可用于對電子產(chǎn)品制備過程中的各種半導體基板進行表面平整化處理，特別是可用于表面帶正電的半導體基板的研磨，提高表面帶正電的半導體基板材料的去除速率，例如可用于氮化硅的研磨，提高氮化硅的去除速率。另外，由于本技術(shù)式(1)所示結(jié)構(gòu)的負電改性基團具有較低的電離程度，可以使研磨后半導體基板表面的殘留顆粒少，更易清洗，獲得較低的defect值，提高平整化效果。

7、本技術(shù)實施方式中，采用x射線光電子能譜分析法測得所述改性粒子的x原子的含量大于或等于0.01原子％(原子百分比)且小于或等于30原子％。即采用x射線光電子能譜儀表征得到的改性粒子的x原子的原子百分比為0.01％-30％。x原子來源于改性基團，適量x原子含量表示有適量的改性基團結(jié)合在氧化物粒子表面，本技術(shù)實施例通過將改性粒子表面的x原子的原子百分比控制在適合的范圍，可以獲得較好的改性效果，提高組合物對半導體基板材料的去除速率。

8、本技術(shù)實施方式中，采用x射線光電子能譜分析法測得所述改性粒子的碳原子的含量大于或等于2原子％且小于或等于45原子％。即采用x射線光電子能譜儀表征得到的改性粒子的碳原子的原子百分比為2％-45％。碳原子來源于改性基團，適量碳原子含量可以反映改性基團的修飾量，本技術(shù)實施例通過將改性粒子表面的碳原子的原子百分比控制在適合的范圍，可以獲得較好的改性效果，提高組合物對半導體基板材料的去除速率。

9、本技術(shù)實施方式中，所述氧化物粒子為二氧化硅粒子，所述改性粒子的x原子與硅羥基的個數(shù)之比大于或等于0.4％且小于或等于48％。所述改性粒子的表面x原子與硅羥基的個數(shù)之比可以反映二氧化硅粒子表面經(jīng)改性后改性基團的數(shù)量與剩余硅羥基的數(shù)量關(guān)系，本技術(shù)實施例通過將改性粒子的表面x原子與硅羥基的個數(shù)之比控制在適合的范圍，可以獲得較好的改性效果，提高組合物對表面帶正電的半導體基板材料的去除速率和/或選擇比。

10、其中，改性粒子表面x原子與硅羥基的個數(shù)之比可以是通過如下表征及計算得到：

11、采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(icp)表征獲得改性粒子的x元素含量，經(jīng)換算得到單位改性粒子重量的x原子個數(shù)，采用常用已公開的滴定法(如酸堿滴定，電位滴定等方式)可確定單位改性粒子重量的硅羥基數(shù)量。將單位改性粒子重量的x原子個數(shù)除以單位改性粒子重量的硅羥基數(shù)量，即得到改性粒子表面x原子與硅羥基的個數(shù)之比。

12、本技術(shù)實施方式中，所述改性基團通過化學鍵合結(jié)合在所述氧化物粒子上。改性基團通過化學鍵合結(jié)合在氧化物粒子表面，可以使得具有特定性能的改性基團穩(wěn)定存在于氧化物粒子表面，從而使改性粒子在對半導體基板表面進行處理時，起到均勻穩(wěn)定的平整化效果。其中化學鍵合可以是共價鍵合。

13、本技術(shù)實施方式中，采用動態(tài)光散射法(dynamic?light?scattering，dls)測定的改性粒子的平均粒徑為5nm-500nm(即大于或等于5nm且小于或等于500nm)。由動態(tài)光散射法進行測定得到的平均粒徑,可理解為由一次粒子凝聚或締合而形成的二次粒子的平均粒徑。本技術(shù)一實施例中，改性粒子為改性二氧化硅粒子，改性粒子為改性膠體二氧化硅。改性粒子具有較小的顆粒粒徑，有利于減少研磨過程中半導體基板(如半導體基板)表面劃痕的產(chǎn)生，提高研磨質(zhì)量。本技術(shù)一些實施例中，改性粒子的平均粒徑為10nm-300nm。本技術(shù)一些實施例中，改性粒子的平均粒徑為20nm-200nm。本技術(shù)一些實施例中，改性粒子的平均粒徑為25nm-100nm。改性粒子具有適合的顆粒粒徑，能夠更好地兼顧平整化速率和表面劃痕問題。

14、本技術(shù)實施方式中，所述組合物中，改性粒子的重量占比為0.1％-50％。改性粒子作為磨料，對平整化效果具有直接影響，組合物中適合量的改性粒子有利于產(chǎn)生足夠的化學腐蝕作用和機械摩擦作用，以共同實現(xiàn)半導體基板的高效去除，同時又能使組合物保持適合流動性，以及使組合物中改性粒子保持高均勻分散性。

15、本技術(shù)實施方式中，所述組合物的ph小于12。本技術(shù)組合物可以通過ph調(diào)節(jié)劑實現(xiàn)ph的調(diào)節(jié)，將組合物的ph控制在適合的值，有利于提高半導體基板的去除速率。

16、本技術(shù)一些實施方式中，所述組合物的ph為1-6。本技術(shù)實施例組合物由于采用式(1)所示結(jié)構(gòu)的改性基團改性的氧化物粒子作為磨料，且實際應用中，大多半導體基板表面都帶正電，從使用帶負電的平整化組合物能更好地促進帶正電半導體基板去除速率提升的方面考慮，將組合物的ph控制在1-6有利于提高帶正電半導體基板的去除速率。

17、本技術(shù)實施方式中，所述改性粒子的平均締合度為1-10(即大于或等于1且小于或等于10)。平均締合度為改性粒子的平均粒徑(nm)/改性粒子的平均一次粒徑(nm)，平均一次粒徑的值可以基于通過bet法測量的改性粒子的比表面積來計算，平均粒徑由動態(tài)光散射法進行測定。本技術(shù)實施例將改性粒子的平均締合度控制在1-10，可以更好地避免改性粒子由于分散性問題對平整化效果的影響。

18、本技術(shù)實施方式中，所述組合物的電位在-55至-5的范圍內(nèi)。此處電位是組合物的整體電位，可采用zeta電位儀，依據(jù)電泳光散射法測定獲得組合物的電位值。將組合物的整體電位控制在上述范圍，可以更好地避免電位因素對平整化效果的影響。

19、本技術(shù)實施方式中，所述取代或未取代的烷基為取代或未取代的c1-c6烷基，所述取代或未取代的烷氧基為取代或未取代的c1-c6烷氧基；所述取代或未取代的亞烷基為取代或未取代的c1-c6亞烷基，所述取代或未取代的亞烷氧基為取代或未取代的c1-c6亞烷氧基。將改性基團中的取代或未取代的烷基，取代或未取代的烷氧基，取代或未取代的亞烷基，取代或未取代的亞烷氧基的碳鏈長度控制在適合范圍，一方面有利于控制改性基團的親疏水性能，使改性粒子能夠更好地對半導體基板進行研磨；另一方面有利于改性基團更好地對二氧化硅粒子實現(xiàn)修飾，避免因改性基團體積位阻過大而產(chǎn)生的不利影響。

20、本技術(shù)實施方式中，所述ph調(diào)節(jié)劑包括酸，或者酸與堿或堿鹽形成的組合物，所述酸包括有機酸和/或無機酸。ph調(diào)節(jié)劑具有調(diào)節(jié)組合物ph的作用。一些實施例中，ph調(diào)節(jié)劑可以是僅包括一種或多種有機酸；一些實施例中，ph調(diào)節(jié)劑可以是僅包括一種或多種無機酸；一些實施例中，ph調(diào)節(jié)劑可以是同時包括一種或多種有機酸，以及一種或多種無機酸。一些實施例中，ph調(diào)節(jié)劑也可以使用上述一種或多種酸與一種或多種堿或堿鹽組合使用，在酸和堿或堿鹽的組合下，可以達到同時調(diào)節(jié)ph和電導率的作用。

21、其中，有機酸可以是各種一元羧酸、二元羧酸、三元羧酸，例如可以但不限于是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、2-甲基丁酸、2-乙基丁酸、3,3-二甲基丁酸、戊酸、4-甲基戊酸、正己酸、2-甲基己酸、2-乙基己酸、正庚酸、正辛酸、安息香酸、乙醇酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、苯二甲酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、馬來酸、乳酸、二乙醇酸。無機酸例如可以但不限于是鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亞磷酸和磷酸。堿可以是氫氧化季銨、脂肪族胺、芳香族胺等胺、堿金屬的氫氧化物、堿土金屬的氫氧化物、及氨等。堿鹽可以使用前述酸的銨鹽、堿金屬鹽等。

22、可以理解地，為了提高組合物對半導體基板的去除速率，ph調(diào)節(jié)劑可以是選擇有利于提高半導體基板的去除速率的酸，或者酸與堿或堿鹽形成的組合。

23、本技術(shù)實施方式中，所述溶劑可以是包括水或有機溶劑。水和有機溶劑在組合物中充當改性粒子和組合物其他成分的分散介質(zhì)，其中，有機溶劑可以是各種有利于改性粒子和組合物其他成分分散的有機溶劑。

24、本技術(shù)實施方式中，為了提高組合物的某些方面性能，更好地滿足各種場景下半導體基板的表面平整化處理，所述組合物還可以包括其他添加劑，其他添加劑可以但不限于是催化劑、氧化劑、表面活性劑、防腐劑、鈍化劑、還原劑中的一種或多種。

25、本技術(shù)實施方式中，所述組合物中溶劑的質(zhì)量含量大于或等于50％且小于100％。組合物具有較大的溶劑質(zhì)量含量能夠具有更佳的流動性，利于組合物中粒子保持較好的分散性，也能夠控制組合物對半導體基板的研磨作用。

26、本技術(shù)實施方式中，所述組合物在25℃下的黏度為1厘泊-80厘泊(cp)。組合物具有適合的室溫粘度有利于其在平整化過程中較快地均勻展開，利于組合物中粒子的充分流動性，提高研磨效率，并獲得較好的研磨效果。

27、本技術(shù)實施方式中，所述組合物對氮化硅的去除速率大于本技術(shù)實施例組合物通過加入具有特定結(jié)構(gòu)的改性粒子，利用改性粒子對氮化硅的強化學作用和機械研磨作用，可以實現(xiàn)對氮化硅的高速去除，從而提高研磨效率。

28、本技術(shù)實施方式中，所述組合物對氮化硅和氧化硅的去除選擇比大于1.5。本技術(shù)實施例組合物具有較高的氮化硅和氧化硅去除選擇比，可以在對表面同時含有氮化硅和氧化硅的半導體基板進行表面平整化處理時，較好地優(yōu)先去除氮化硅。

29、本技術(shù)實施例第二方面提供第一方面所述的組合物在對半導體基板進行表面處理中的應用。表面處理具體是表面平整化處理，組合物作為研磨液。

30、本技術(shù)實施方式中，所述應用具體可以是采用組合物對表面帶正電的半導體基板進行表面平整化處理，采用本技術(shù)實施例的組合物可以提高表面帶正電的半導體基板材料的去除速率。

31、本技術(shù)實施方式中，所述應用為采用所述組合物對表面含有氮-硅鍵的半導體進行表面處理。例如可用于氮化硅的研磨，提高氮化硅的去除速率。本技術(shù)實施例組合物中的改性粒子一方面可利用其負電性與表面帶正電的待處理半導體基板之間產(chǎn)生較強的靜電吸引作用，從而有利于增強機械研磨作用；同時可利用負電改性基團作為親核試劑進攻帶正電的半導體基板材料，從而利于半導體基板材料的水解和化學鍵的斷裂；上述兩方面的作用可以大幅度提高半導體基板材料的去除速率。

32、本技術(shù)實施例第三方面提供一種表面處理方法，使第一方面所述的組合物接觸并研磨待處理的半導體基板表面。該表面處理方法是采用組合物作為研磨液研磨待處理的半導體基板表面，該表面處理方法由于采用本技術(shù)實施例的組合物，可以提高處理效率和處理效果。

33、本技術(shù)實施例還提供一種改性粒子分散液，用于對半導體基板進行表面處理，所述改性粒子分散液包括改性粒子和溶劑，所述改性粒子包括氧化物粒子和結(jié)合在所述氧化物粒子上的式(1)所示的改性基團；

34、

35、式(1)中，x選自磷、砷、銻、鉍；r1選自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基；r2選自h、nh4、li、na、k、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基；r3選自取代或未取代的亞烷基、取代或未取代的亞烷氧基、取代或未取代的亞芳基、取代或未取代的亞芳氧基；

36、所述氧化物粒子包括二氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、二氧化鈦粒子、二氧化鋯粒子、氧化鈰粒子中的任意一種。

37、本技術(shù)實施例的改性粒子分散液可以作為磨料原料制備平整化組合物，用于對半導體基板進行表面平整化處理，該改性粒子分散液中的改性粒子修飾有特殊結(jié)構(gòu)的負電改性基團，可用于表面帶正電的半導體基板的研磨，提高表面帶正電的半導體基板材料的去除速率，還可以使半導體基板在表面平整化處理后獲得較低的defect值。

38、本技術(shù)實施例還提供一種半導體基板，所述半導體基板采用本技術(shù)實施例第一方面所述的組合物進行表面平整化處理得到。

39、本技術(shù)實施方式中，所述半導體基板包括氮化硅和/或氧化硅。

40、本技術(shù)實施例還提供一種半導體器件，包括本技術(shù)實施例上述的半導體基板，以及設置在所述半導體基板上的功能層。