CN118256158A - 一种组合物、平整层及平整化方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种组合物，该组合物包括胶态二氧化硅和pH调节剂，所述胶态二氧化硅的Zeta电位值为负，所述组合物为酸性，且所述组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值满足关系式：pH<pKb+1。本申请还提供一种使用该组合物的平整化方法以及平整层。本申请通过添加pH调节剂，且使组合物的pH值与pH调节剂的pKb值必须满足关系式：pH<pKb+1，可以高效去除基材中的氮化硅，并使氮化硅/氧化硅的选择比在可控范围内，以实现氮化硅和氧化硅去除率的可调控性，进而提高基底表面的平整化质量。

Description

一种组合物、平整层及平整化方法

技术领域

本申请涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种表面处理用浆料组合物、使用该组合物的平整化方法以及平整层。

背景技术

纳米级全局平整化是一种精密加工技术，也是半导体制程中的关键技术之一。这类技术主要是用于移除半导体表面不合乎期望的表面形貌(如过量的沉积材料、粗糙的表面、团聚的材料和受污染的材料等)以及改善表面缺陷(晶格损伤或划痕)。

目前常用的平整化浆料组合物主要用于高速移除氧化硅，而氮化硅的去除率非常低。但是，伴随着半导体器件制备工艺的进步，也需要能够做到高速去除化学反应活性比较低且硬度比较高的氮化硅。

发明内容

鉴于此，为解决以上问题的至少之一，本申请实施例提供了一种应用于表面处理技术的组合物，该组合物可高效去除含有氮-硅键和氧-硅键的基材中的氮化硅，并使氮化硅的去除率相对于氧化硅的去除率可调节，进而提高基材表面的平整化质量。

另，本申请实施例还提供了一种使用前述组合物的平整化方法以及平整层。

本申请实施例第一方面提供了一种组合物，所述组合物包括胶态二氧化硅和pH调节剂，所述胶态二氧化硅的Zeta电位值为负，所述组合物为酸性，且所述组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值满足关系式：pH<pKb+1。

通过添加pH调节剂，且使组合物的pH值与pH调节剂的pKb值满足关系式：pH<pKb+1，可以在胶态二氧化硅(即硅溶胶，是平整化浆料组合物中的纳米颗粒)低固含条件下，高效去除基材中的氮化硅，并使氮化硅的去除率/氧化硅的去除率(即氮化硅/氧化硅的选择比)较小且可调节，以实现氮化硅去除率和氧化硅去除率的可调控性，进而提高基材表面的平整化质量。若不满足关系式：pH<pKb+1，氮化硅去除率将大幅度下降，基材表面的平整化质量降低较多，无法做到低胶态二氧化硅固含量条件下的高氮化硅去除率，难以满足平整化需求。进一步，所述pKb的范围为1～14，示例性的，所述pKb可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14等。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值进一步满足关系式：pH<最小pKb+1，当满足pH<最小pKb+1时，可以进一步提高氮化硅的去除率，以进一步降低胶态二氧化硅的添加量，从而使基材的平整化质量更高。进一步，所述最小pKb的范围为1～12，示例性的，所述最小pKb可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12等。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述胶态二氧化硅的Zeta电位值为-20mV至-5mV，进一步为-15mV至-8mV，示例性的，胶态二氧化硅的Zeta电位值可以但非限制地为-20mV、-19mV、-18mV、-17mV、-16mV、-15mV、-14mV、-13mV、-12mV、-11mV、-10mV、-9mV、-8mV、-7mV、-6mV或-5mV。

当胶态二氧化硅的Zeta电位值小于-20mV时，胶态二氧化硅与氮化硅的静电吸引力过强，而胶态二氧化硅与氧化硅的静电排斥力过大，会导致氮化硅的去除速率过高，氧化硅去除率过低，氮化硅去除率远远大于氧化硅的去除率，使氮化硅/氧化硅的选择比过大，容易造成氮化硅过度去除，降低了基材表面的平整化质量；另外，当胶态二氧化硅的Zeta电位值小于-20mV时，由于静电吸引的作用，胶态二氧化硅容易吸附在氮化硅的表面，导致胶态二氧化硅清洗困难，进一步增加了基材表面的缺陷。当胶态二氧化硅的Zeta电位值大于-5mV时，胶态二氧化硅与氮化硅的静电吸引力不足，氮化硅的去除速率较低，使氮化硅/氧化硅的选择比过小，无法达到基材表面均匀平整化的目的。因此，本申请实施例将胶态二氧化硅的Zeta电位值控制在-20mV至-5mV范围内，可以将氮化硅的去除率与氧化硅的去除率控制在合适的范围内，使氮化硅/氧化硅的选择比较小(本申请实施例为0.5至4)。进一步，所述组合物的电导率为1mS/cm至30mS/cm。胶态二氧化硅纳米颗粒表面Zeta电位与组合物的电导率有关，在此电导率范围内，组合物中胶态二氧化硅表面的Zeta电位可控制在-20mV至-5mV范围内。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述组合物中所述胶态二氧化硅的含量为0.1wt％至15wt％，进一步为0.1wt％至10wt％，进一步为0.1wt％至8wt％，示例性的，胶态二氧化硅的含量可以但非限制地为0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.9wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％。

随着胶态二氧化硅的含量增多，有利于提高组合物对氮化硅的去除速率，但当胶态二氧化硅的含量超过15wt％时，胶态二氧化硅很容易发生聚集并吸附在基材表面，产生较多的划痕和缺陷。而且胶态二氧化硅含量过多，更进一步会导致胶态二氧化硅清洗困难，过多的胶态二氧化硅吸附在基材表面，使基材表面更粗糙，降低基材表面的平整化质量。本申请实施例通过控制组合物的pH值与pH促进剂的pKb值满足以上关系，可有效将组合物中胶态二氧化硅的含量降低至15wt％以下，以进一步提高基材表面的平整化质量。尤其是当降低胶态二氧化硅的含量至8wt％以下后，在不影响氮化硅去除速率的前提下，基材表面的划痕和缺陷更少，胶态二氧化硅的聚集现象几乎不存在，以使基材表面的平整化质量更高。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述pH调节剂的添加量为10ppm至10⁵ppm。

pH调节剂的含量在10ppm至10⁵ppm范围内，可以确保组合物的pH值<pH调节剂的最小pKb+1，以使氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4的范围内可调控。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述pH调节剂包括酸性化合物和碱性化合物。示例性的，所述酸性化合物选自无机酸、无机酸的盐、羧酸、羧酸盐、有机膦酸、有机磷酸盐、酸性杂环化合物以及酸性杂环化合物的盐等中的至少一种。示例性的，所述碱性化合物选自氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、咪唑、三唑、氨基三唑、四唑、苯并三唑、甲苯三唑、吡唑、异噻唑、甜菜碱、哌嗪等季铵盐或含氮杂环化合物等中的至少一种。

pH调节剂中包含酸和碱，通过调节酸与碱的含量可以使组合物的pH值与所述pH调节剂的最小pKb值满足以上关系式。由于碱的引入，可以使胶态二氧化硅的Zeta电位发生改变，进而与氮化硅和氧化硅的接触概率发生变化，有利于在不明显降低氮化硅的去除速率的前提下，使氧化硅的去除率提高，进而保证氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4的范围内可调控。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述pH值为1至6，进一步为1.5至3.5。示例性的，所述pH值可以但非限制地为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6。

当pH超过6时，胶态二氧化硅对氮化硅的去除速率较低，无法实现氮化硅的高速去除；从进一步提高组合物对氮化硅的去除速率的角度来看，组合物的pH值进一步在3.5以下，进而可以控制氮化硅的去除速率在较高的范围内。

结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述胶态二氧化硅的平均粒径为30nm至120nm，进一步为30nm至100nm，进一步为30nm至70nm，进一步为30nm至50nm。当胶态二氧化硅的平均粒径过大，大于120nm后，胶态二氧化硅很容易在基材的表面产生划痕；当胶态二氧化硅的平均粒径过小，小于30nm后，会导致胶态二氧化硅对氮化硅的去除速率降低，因此，本实施例通过控制胶态二氧化硅的平均粒径在以上范围内，有利于降低胶态二氧化硅对基材的表面产生划痕，同时提高氮化硅的去除速率。

本申请实施例第二方面提供了一种平整层，所述平整层中含有氮-硅键和氧-硅键，所述平整层中氮化硅的去除率与氧化硅的去除率之比为0.5至4。

本申请实施例第三方面提供了一种平整化方法，该平整化方法包括以下步骤：

采用组合物至少去除含有氮-硅键和氧-硅键的基材中的氮化硅，得到平整层，所述组合物为如本申请实施例第一方面所述的组合物。

结合第三方面，在一些可能的实施例中，所述氮化硅相对于所述氧化硅的去除率选择比为0.5至4。

通过在组合物中添加pH调节剂，并控制组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值必须满足关系式：pH<pKb+1，从而使氮化硅的去除速率基本不受影响的前提下，适当提高氧化硅的去除速率，从而实现氮化硅与氧化硅去除速率在的可调控性，使氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4这一较小的范围内可调节，以根据实际需求，实现最佳的平整化效果，提高基材表面的平整化质量。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的酸性条件下氮化硅和氧化硅与带负电胶态二氧化硅作用的示意图。

图2是采用本申请一实施例提供的组合物对基材进行平整化的示意图。

具体实施方式

在半导体器件的制造过程中，电介质平整化场景主要涉及到氮化硅(SiN)、氧化硅(Ox)和多晶硅(Poly)等介电材料的平整化精修，其中，最典型的应用场景是浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，STI)工艺。STI工艺是先在硅基板上形成氮化硅层，经由蚀刻或光刻法形成浅沟槽，并通过将过量的介电材料(例如氧化硅)沉积在基板顶部以确保所有沟槽完全填满；然后再通过平整化工艺来移除过量的介电材料(例如氧化硅)以暴露出氮化硅层。由于氧化硅的去除速率相对于氮化硅要高很多，当氮化硅层暴露出来后，氧化硅层会发生过度去除，导致处理后的表面不平、质量较差，无法达到纳米级别的全局平整化，严重影响后续的光刻、刻蚀、薄膜和掺杂等关键工艺。

为了解决以上问题，本申请实施例提供了一种新型的平整化浆料组合物，该组合物为悬浮液态，可以用于含有氮-硅键和氧-硅键的基材(例如半导体晶圆)的全局平整化，但不以此为限，该组合物经过优化选型，可以高效去除基材中的氮化硅，并使氮化硅相对于氧化硅的去除率(或去除速率)可调节，以实现氮化硅/氧化硅的选择比在一定的范围内可调节，以提高二者去除率的可控性，进而提高基材表面的平整化质量。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细的说明。本申请中涉及的数据范围如无特别说明均应包括端值。

本申请实施例提供的组合物主要包括胶态二氧化硅和pH调节剂，所述胶态二氧化硅的Zeta电位值为负，所述组合物为酸性，且所述组合物的pH值小于所述pH调节剂的pKb值加1，即组合物的pH值与pH调节剂的pKb值必须满足关系式：pH<pKb+1。本申请实施例中的胶态二氧化硅为带负电的胶态二氧化硅，因此，Zeta电位值为负。

由于氮化硅的硬度高于氧化硅，化学稳定性较强，反应活性较低，因此，要想达到高速去除氮化硅的目的，本申请实施例选择带负电的胶态二氧化硅作为纳米颗粒添加剂，可以提高胶态二氧化硅与氮化硅衬底表面的接触机会。如图1所示，酸性条件下，氮化硅衬底表面的氨基被质子化，所以氮化硅表面带正电，同时，氧化硅衬底在酸性条件下带弱负电。若选择带负电的胶态二氧化硅，则胶态二氧化硅与氮化硅表面接触机率增加，氮化硅的去除率增加，但胶态二氧化硅与氧化硅的接触机率则会减小，氧化硅的去除率则下降。在一些实施例中，所述组合物的pH值为1至6，进一步为1.5至3.5。示例性的，所述pH值可以但非限制地为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6。当pH超过6时，胶态二氧化硅对氮化硅的去除速率较低，无法实现氮化硅的高速去除；从进一步提高组合物对氮化硅的去除速率的角度来看，组合物的pH的值进一步在3.5以下，进而可以控制氮化硅的去除速率在较高的范围内。

但当组合物能够实现较高的氮化硅去除速率时，氧化硅的去除速率很容易过低，此时，氮化硅相对于氧化硅的去除速率选择比过大，进而导致基材表面无法达到理想的均匀平整化效果。为此，本申请实施例通过在组合物中添加pH调节剂，并控制组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值必须满足关系式：pH<pKb+1，可以在胶态二氧化硅低固含条件下，使氮化硅的去除速率在基本不受影响的前提下，适当提高氧化硅的去除速率，从而实现氮化硅与氧化硅去除速率的可调控性，使氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4这一较小的范围内可调节，以根据不同的工艺场景需求实现最佳的平整化效果，提高基材表面的平整化质量。另外，申请人研究发现，组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值若不满足以上关系式，则氮化硅的去除率会大幅度下降，基材表面的平整化质量降低较多，无法做到低胶态二氧化硅固含量条件下的高氮化硅去除率，难以满足平整化需求。

在一些实施例中，pH调节剂的pKb的范围为1～14，示例性的，所述pKb可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14等。

在一些实施例中，所述组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值进一步满足关系式：pH<最小pKb+1。当满足pH<最小pKb+1时，可以进一步提高氮化硅的去除率，以进一步降低胶态二氧化硅的添加量，从而使基材的平整化质量更高。进一步，所述最小pKb的范围为1～12，示例性的，所述最小pKb可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12等。

在一些实施例中，所述pH调节剂的添加量为10ppm至10⁵ppm。pH调节剂的含量在10ppm至10⁵ppm范围内，可以使组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值满足pH<最小pKb+1，同时保证氮化硅去除率与氧化硅的去除率之比(即氮化硅/氧化硅的选择比)在0.5至4的范围内可调控。本申请实施例首先根据所需要的氮化硅的去除速率确定组合物的pH值，再根据所需的氧化硅的去除速率确定添加碱性pH调节剂的量，确保组合物pH<pH调节剂pKb+1，最终通过调整酸性pH调节剂的量将组合物的pH值调至预先确定的pH值，根据所需的氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4的范围内，得到的碱性pH调节剂和酸性pH调节剂的总和在10ppm至10⁵ppm范围内。因此，pH调节剂的添加量主要取决于组合物的pH值与pH调节剂的pKb值之间存在的以上关系，尤其是pH值与pH调节剂的最小pKb值之间的关系。

在一些实施例中，作为pH调节剂中的酸可以选自无机酸、无机酸的盐、羧酸、羧酸盐、有机膦酸、有机磷酸盐、酸性杂环化合物以及酸性杂环化合物的盐等中的至少一种。

在一些实施例中，作为pH调节剂中的碱可以选自氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、咪唑、三唑、氨基三唑、四唑、苯并三唑、甲苯三唑、吡唑、异噻唑、甜菜碱、哌嗪等季铵盐或含氮杂环化合物等中的至少一种。

pH调节剂中包含酸和碱，通过调节酸与碱的含量可以使组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值满足以上关系式。由于碱的引入，可以使胶态二氧化硅的Zeta电位发生改变，进而与氮化硅和氧化硅的接触概率发生变化，有利于在不明显降低氮化硅的去除速率的前提下，使氧化硅的去除率提高，以降低氮化硅/氧化硅的选择比，进而保证氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4的范围内可调控。

通过控制pH调节剂中酸和碱的配比，可以使带负电的胶态二氧化硅的Zeta电位值在-20mV至-5mV范围内，进一步为-15mV至-8mV，带负电的胶态二氧化硅的Zeta电位值可以但非限制地为-20mV、-19mV、-18mV、-17mV、-16mV、-15mV、-14mV、-13mV、-12mV、-11mV、-10mV、-9mV、-8mV、-7mV、-6mV或-5mV。当胶态二氧化硅的Zeta电位值小于-20mV时，胶态二氧化硅与氮化硅的静电吸引力过强，而胶态二氧化硅与氧化硅的静电排斥力过大，会导致氮化硅的去除速率过高，氧化硅去除率过低，氮化硅去除率远远大于氧化硅的去除率，使氮化硅/氧化硅的选择比过大，容易造成氮化硅过度去除，降低了衬底的平整化质量。另外，由于静电吸引的作用，胶态二氧化硅容易吸附在氮化硅的表面，导致胶态二氧化硅清洗困难，进一步增加了基底表面的缺陷。当胶态二氧化硅的Zeta电位值大于-5mV时，胶态二氧化硅与氮化硅的静电吸引力不足，氮化硅的去除速率较低，使氮化硅/氧化硅的选择比过小，无法达到基底表面均匀平整化的目的。因此，本申请实施例通过控制pH调节剂中酸和碱的配比，进而将带负电的胶态二氧化硅的Zeta电位值控制在-20mV至-5mV范围内，可以将氮化硅的去除率与氧化硅的去除率控制在合适的范围内，以实现氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4的范围内可调控，进而提高基材表面的平整化质量。

组合物的电导率可以为1mS/cm至30mS/cm。胶态二氧化硅为带负电的胶态二氧化硅，胶态二氧化硅表面Zeta电位与组合物的电导率有关。在此电导率范围内，组合物中胶态二氧化硅表面的Zeta电位可控制在-20mV至-5mV范围内。

组合物中胶态二氧化硅的含量为0.1wt％至15wt％，进一步为0.1wt％至10wt％，进一步为0.1wt％至8wt％，组合物中胶态二氧化硅的含量可以但非限制地为0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.9wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％。随着胶态二氧化硅的含量增多，有利于提高组合物对氮化硅的去除速率，但当胶态二氧化硅的含量超过15wt％时，胶态二氧化硅很容易发生聚集并吸附在基材表面，产生较多的划痕和缺陷。而且胶态二氧化硅含量过多，更进一步会导致胶态二氧化硅清洗困难，过多的胶态二氧化硅吸附在基材表面，使基材表面更粗糙，降低基材表面的平整化质量。本申请实施例通过调节酸与碱的含量可以使组合物的pH值与所述pH调节剂的最小pKb值必须满足以上关系式，进而使带负电的胶态二氧化硅的Zeta电位值在-20mV至-5mV范围内，可以将氮化硅/氧化硅的选择比控制在0.5至4的范围内，可以有效将组合物中胶态二氧化硅的含量降低至15wt％以下，尤其是可以降低胶态二氧化硅的含量至8wt％以下，从而在较低胶态二氧化硅添加量的前提下，还能保证氮化硅与氧化硅的有效去除。另外，胶态二氧化硅的含量降低后，也降低了胶态二氧化硅聚集并吸附在基材表面，导致基材表面产生划痕和缺陷，以及胶态二氧化硅难以清洗等问题，从而提高了基材表面的平整化质量。尤其是当降低胶态二氧化硅的含量至8wt％以下后，在不影响氮化硅去除速率的前提下，基材表面的划痕和缺陷更少，胶态二氧化硅的聚集现象几乎不存在，以使基材表面的平整化质量更高。

胶态二氧化硅的平均粒径为30nm至120nm，进一步为30nm至100nm，进一步为30nm至70nm，进一步为30nm至50nm。当胶态二氧化硅的平均粒径过大，大于120nm后，胶态二氧化硅很容易在基材的表面产生划痕；当胶态二氧化硅的平均粒径过小，小于30nm后，会导致胶态二氧化硅对氮化硅的去除速率降低，因此，本实施例通过控制胶态二氧化硅的平均粒径在以上范围内，有利于降低胶态二氧化硅对基材的表面产生划痕，同时提高氮化硅的去除速率。需要说明的是，胶态二氧化硅的平均粒径的值是基于例如BET法测定的胶态二氧化硅的比表面积计算得到。

可以理解，以上组合物不仅可以用于氮化硅/氧化硅的选择比控制，当基材中含有多晶硅时，组合物还可以用于氮化硅/多晶硅的选择比控制。

可以理解，以上组合物还适用于金属平整化场景，如Cu/W/Ru等工艺。

本申请实施例通过添加pH调节剂，且使组合物的pH值与pH调节剂的pKb值必须满足关系式：pH<pKb+1，尤其是当pH<最小pKb+1时，可以高效去除基材中的氮化硅，并使氮化硅/氧化硅的选择比降低且可调节，以实现氮化硅和氧化硅去除率的可调控性；另外，控制胶态二氧化硅Zeta电位值在-20mV至-5mV区间范围内时，在低胶态二氧化硅含量的条件下，仍可以维持相对较高的氮化硅去除率和前述的氮化硅/氧化硅选择比。本申请实施例的组合物有利于降低平整化过后的基材表面的缺陷个数，进而提高基材表面的平整化质量。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种平整化方法，该平整化方法包括以下步骤：采用前述组合物至少去除含有氮-硅键和氧-硅键的基材中的氮化硅。具体地，将前述组合物供至安装在平整化平台上的平整垫上，并使基材的被平整化表面与平整垫接触，组合物位于基材和平整垫之间，通过基材和平整垫之间的相对移动，使组合物中的胶态二氧化硅实现对基材的平整化。

如图2所示，当采用以上组合物对半导体晶圆进行平整化时，组合物一方面可以较高的速度去除氮化硅层(SiN)，同时还能提高氧化硅层(Ox)的去除速率，进而使氮化硅/氧化硅的选择比可控，从而提升基材的表面平整化程度同时可降低表面缺陷。

通过采用以上组合物，可以有效提高基材中氮化硅的去除速率，进而提高平整化效率，并控制氮化硅/氧化硅的选择比在0.5至4内，进而降低被平整基底表面的缺陷，以提高平整化质量。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种通过前述平整化方法得到的平整层，该平整层中含有氮-硅键和氧-硅键，其中，该平整层中氮化硅的去除率与氧化硅的去除率之比为0.5至4。

下面通过具体实施例对本申请实施例进行进一步的说明。

本申请实施例1-14和对比例1-8的组合物的组分及含量详见表1所示。

按表1中的配方，将实施例1-14以及对比例1-8中的组分分别进行溶解并混合均匀，并用水补足质量百分比至100wt％，再用酸(例如硝酸)将组合物的pH调节至目标值，充分搅拌并静置，可制得实施例1-14和对比例1-8的组合物。

表1

将以上实施例1-14及对比例1-8中的组合物用于对含有氮-硅键以及氧-硅键的半导体衬底进行平整化，具体用于衬底中氮化硅和氧化硅的去除。

具体的实验条件：平整处理的压力2psi，平整化平台的转速93转/分钟，平整头自转转速87转/分钟，组合物的流动速度为200毫升/分钟。

本申请实施例1-14和对比例1-8的组合物的Zeta电位值、电导率、在相同条件下对基材中氮化硅和氧化硅的去除率以及氮化硅/氧化硅的选择比请参见表2所示。

表2

备注：胶态二氧化硅的Zeta电位值以及电导率可以通过DLS和电导率仪等测试方法直接测试得到。

pH调节剂的pKb可通过滴定法、光谱法和毛细管电泳法等检测方法测出。

结合表2与表1，由实施例1-6及对比例6-7与对比例1的对比可看出，有机碱的加入可调整组合物中的胶态二氧化硅的Zeta电位值下降至-20mV至-5mV范围内，说明碱性pH调节剂的引入，可有效调控胶态二氧化硅的Zeta电位值，使胶态二氧化硅与氮化硅和氧化硅的接触概率发生变化。另外，从实施例1-6与对比例1的对比可看出，本申请实施例通过进一步控制有机碱的最小pKb与组合物的pH值满足关系式：pH<pKb+1，有利于在不明显降低氮化硅的去除率的前提下，使氧化硅的去除率大幅提高，进而控制氮化硅/氧化硅(SiN/Ox)的选择比在0.5至4之间，以降低基材表面的缺陷，提高平整化质量；而且，可以降低胶态二氧化硅的含量，实施例1-6中胶态二氧化硅含量仅为0.5wt％时，依然满足氮化硅/氧化硅的选择比在1.7至3.5范围内可调控。另外，由对比例6-7与对比例1比较可知，当有机碱的最小pKb与组合物的pH值不满足关系式：pH<pKb+1时，氮化硅的去除率大幅度下降，无法做到低固含量条件下的高氮化硅去除率，若不满足以上关系式，则需要增大胶态二氧化硅的含量，才能提高氧化硅的去除率的效果(对比例3-5与对比例6-7对比可知)。

由实施例7与实施例12-14的对比可看出，随组合物的pH值的增大，SiN/Ox的选择比在2.2至3.3范围内，同时氮化硅的去除率未出现明显下降，氧化硅的去除率也在合适的范围内，因此组合物pH范围优选1.5至3.5。

由实施例7-11和对比例1-5可看出，增加胶态二氧化硅的含量，氧化硅的去除率得到大幅度提升。但不同的是，通过实施例7-11和对比例1-5的对比可知，实施例7-11中胶态二氧化硅的Zeta电位值在-20mV至-5mV范围内时，SiN/Ox的选择比可降低至0.9，因此本申请实施例通过控制胶态二氧化硅的Zeta电位值在-20mV至-5mV范围，可以做到较小的SiN/Ox选择比，从而增大了SiN/Ox选择比的调控空间。

另外，本申请实施例通过采用实施例1-6、实施例11、对比例1和对比例5的组合物对基材进行平整处理，并对平整化后的基材的表面缺陷数量进行了测量，测量结果详见表3所示。

表3

序号	Zeta电位值/mV	SiN缺陷数/个	Ox缺陷数/个
				实施例1	-19.5	47	67
实施例2	-14.2	30	43
				实施例3	-19.8	61	50
实施例4	-11.8	54	44
				实施例5	-15.3	32	52
实施例6	-16.7	36	48
				实施例11	-16.6	58	42
对比例1	-42.7	176	49
				对比例5	-41.5	305	80

结合表3与表1，由实施例1-5和对比例1的对比可看出，胶态二氧化硅的含量为0.5wt％时，胶态二氧化硅的Zeta电位值在-20mV至-5mV区间范围内时，平整化过后SiN晶圆表面缺陷个数显著降低。由实施例11与对比例5的对比可看出，当胶态二氧化硅的含量为4wt％时，胶态二氧化硅的Zeta电位值降低，平整化过后SiN晶圆表面的缺陷个数仍可以实现显著降低。

本申请实施例通过碱作为pH添加剂与酸性的pH添加剂配合，可以降低带负电的胶态二氧化硅的Zeta电位值，当碱的最小pKb与组合物pH值满足关系式：pH<pKb+1时，且胶态二氧化硅Zeta电位值在-20mV至-5mV区间范围内时，在低胶态二氧化硅固含条件下，仍可以维持相对较高的SiN去除率和低的SiN/Ox选择比。与此同时，平整化过后的SiN晶圆表面的缺陷个数显著降低。

需要说明的是，以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种组合物，其特征在于，所述组合物包括胶态二氧化硅和pH调节剂，所述胶态二氧化硅的Zeta电位值为负，所述组合物为酸性，且所述组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值满足关系式：pH<pKb+1。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述胶态二氧化硅的Zeta电位值为-20mV至-5mV。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述组合物中所述胶态二氧化硅的含量为0.1wt％至15wt％。

4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述组合物中所述胶态二氧化硅的含量为0.1wt％至8wt％。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述pKb的范围为1～14。

6.根据权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述组合物的pH值与所述pH调节剂的pKb值满足关系式：pH<最小pKb+1。

7.根据权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述最小pKb的范围为1～12。

8.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述pH调节剂包括酸性化合物和碱性化合物。

9.根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述酸性化合物选自无机酸、无机酸的盐、羧酸、羧酸盐、有机膦酸、有机磷酸盐、酸性杂环化合物以及酸性杂环化合物的盐中的至少一种。

10.根据权利要求8或9所述的组合物，其特征在于，所述碱性化合物选自氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、咪唑、三唑、氨基三唑、四唑、苯并三唑、甲苯三唑、吡唑、异噻唑、甜菜碱、哌嗪等季铵盐或含氮杂环化合物中的至少一种。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述pH调节剂的添加量为10ppm至10⁵ppm。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述pH值为1至6。

13.根据权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述pH值为1.5至3.5。

14.一种平整层，其特征在于，所述平整层中含有氮-硅键和氧-硅键，所述平整层中氮化硅的去除率与氧化硅的去除率之比为0.5至4。

15.一种平整化方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用组合物至少去除含有氮-硅键和氧-硅键的基材中的氮化硅，得到平整层，所述组合物为如权利要求1至13中任意一项所述的组合物。

16.根据权利要求15所述的平整化方法，其特征在于，所述氮化硅的去除率与所述氧化硅的去除率之比为0.5至4。