CN101457127B - 一种化学机械抛光液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学机械抛光液，其含有研磨颗粒和水，其还含有糖类聚合物。本发明的抛光液具有较低的多晶硅去除速率和多晶硅对二氧化硅的去除速率选择比，可减少凹陷，显著提高多晶硅的平坦化效率。

Description

一种化学机械抛光液

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液。 

背景技术

对于多晶硅的抛光，目前主要应用于两种芯片，一种是DRAM，一种是Flash。后者应用中往往在对多晶硅的抛光中会涉及到对二氧化硅的抛光。 

现有技术中，主要以含二氧化硅为研磨颗粒的碱性浆料来抛光多晶硅层和二氧化硅(如HDP)层，其多晶硅的去除速率往往比二氧化硅的除去速率高得多，易导致多晶硅的过量去除而产生凹陷，影响随后的工艺。 

US2003/0153189A1公开了一种用于多晶硅抛光的化学机械抛光液及其使用方法。该抛光液包括一种聚合物表面活性剂和一种选自氧化铝和氧化铈的研磨颗粒，该聚合物表面活性剂为聚羧酸酯表面活性剂。用该浆料可以使多晶硅表面大块区域的抛光速率大大高于沟槽内的抛光速率，从而减少凹陷。US2003/0216003 A1和US2004/0163324 A1公开了一种制造Flash的方法。其中包括一种抛光多晶硅的抛光液，该抛光液中包含至少一种含有-N(OH)，-NH(OH)，-NH₂(OH)基团的化合物。该浆料的多晶硅与二氧化硅的抛光选择比大于50。US2004/0014321 A1公开了一种包含研磨颗粒和氧化剂的酸性抛光液，使用该浆料可提高多晶硅与二氧化硅的抛光选择比。US2004/0123528 A1公开了一种包含研磨颗粒和阴离子化合物的酸性抛光液。该阴离子化合物能降低保护层薄膜 的去除速率，提高多晶硅与保护层薄膜的去除速率选择比。US2005/0130428 A1和CN 1637102 A公开了一种用于多晶硅化学机械抛光的浆料。该浆料包括一种或多种在多晶硅层上可形成钝化层的非离子表面活性剂及一种能形成第二钝化层来能减小氮化硅或氧化硅除去速率的第二表面活性剂。这种非离子表面活性剂包括环氧乙烷～环氧丙烷嵌段共聚物醇和/或环氧乙烷～环氧丙烷三嵌段聚合物。该浆料可以将多晶硅与绝缘体的去除速率选择比至少减小大约50％。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术用于抛光多晶硅和二氧化硅层的化学机械抛光液的多晶硅去除速率远高于二氧化硅的去除速率，易导致多晶硅的过量去除而产生凹陷的缺陷，而提供一种具有较低的多晶硅去除速率和多晶硅对二氧化硅的去除速率选择比，可减少凹陷的化学机械抛光液。 

本发明的抛光液含有研磨颗粒和水，还含有糖类聚合物。所述的糖类聚合物较佳为葡聚糖和/或聚蔗糖。所述的葡聚糖和/或聚蔗糖可显著降低多晶硅的去除速率，但不影响二氧化硅的去除速率，从而降低多晶硅与二氧化硅的选择比，减少凹陷，显著提高多晶硅的平坦化效率。 

其中，所述的聚蔗糖的分子量较佳的为5000～800000，更佳的为5000～200000；所述的葡聚糖的分子量较佳的为10000～2000000，更佳的为10000～1000000。所述的添加剂的含量较佳的为质量百分比0.0001～3％，更佳的为质量百分比0.001～1％。 

其中，所述的研磨颗粒可选自二氧化硅、氧化铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一种或多种。研 磨颗粒的粒径较佳的为20～150nm，更佳的为30～120nm。所述的研磨颗粒的含量较佳的为质量百分比0.1～30％，较佳的为质量百分比1～20％。 

其中，所述的抛光液的pH较佳为7～12。 

本发明的抛光液中，还可以含有本领域其他常规添加剂，如pH调节剂、粘度调节剂和消泡剂等。 

本发明的抛光液由上述成分简单均匀混合，之后采用pH调节剂调节至合适pH值即可制得。pH调节剂可选用本领域常规pH调节剂，如氢氧化钾、氨水和硝酸等。本发明中，所用试剂及原料均市售可得。 

本发明的积极进步效果在于：本发明的抛光液具有较低的多晶硅去除速率，和多晶硅对二氧化硅的去除速率选择比，可减少凹陷，显著提高多晶硅的平坦化效率。 

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。 

实施例1～6 

表1给出了本发明的抛光液1～6，按表中配方，将各组分混合均匀，余量为水，之后采用氢氧化钾和硝酸调节至合适pH值即可制得各抛光液。 

表1本发明的抛光液1～6配方 

效果实施例 

表2给出了对比抛光液1和本发明的抛光液1～6，按表中配方，将各组分混合均匀，余量为水，之后采用氢氧化钾和硝酸调节至合适pH值即可制得各抛光液。 

将上述各抛光液用于抛光多晶硅和二氧化硅，抛光的工艺参数为：下压力3psi，抛光盘(直径14英寸)的转速70rpm，抛光头转速80rpm，抛光浆料流速200ml/min，抛光垫为politex，抛光机为Logitech LP50。结果如表2所示。 

表2对比抛光液1和本发明的抛光液1～6配方及对多晶硅和二氧化硅(HDP)的去除速率 

由表2中对比抛光液1和本发明的抛光液1和2对比可见，加入聚蔗糖和葡聚糖后，二氧化硅去除速率基本不变，而多晶硅去除速率大幅度降低，随之多晶硅对二氧化硅的选择比也大幅度降低。抛光液3～6的研磨颗粒含量及pH有不同变化，但都具有较低的多晶硅去除速率和较低的多晶硅对二氧化硅的抛光选择比。 

Claims (9)

1.一种化学机械抛光液在降低多晶硅去除速率中的应用，其特征在于，所述抛光液含有研磨颗粒，水，以及糖类聚合物，其中所述的糖类聚合物为葡聚糖和/或聚蔗糖，所述的聚蔗糖的分子量为5000～800000；所述的葡聚糖的分子量为10000～2000000。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的聚蔗糖的分子量为5000～200000；所述的葡聚糖的分子量为10000～1000000。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的葡聚糖和/或聚蔗糖的含量为质量百分比0.0001～3%。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的葡聚糖和/或聚蔗糖的含量为质量百分比0.001～1%。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒选自二氧化硅、氧化铝、掺杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒的含量为质量百分比0.1～30%。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒的含量为质量百分比1～20%。

8.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为30～120nm。

9.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的抛光液的pH为7～12。