CN101492592B - 一种化学机械抛光液 - Google Patents
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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，还含有唑类化合物。本发明的抛光液在酸性和碱性下均可提高单晶硅和多晶硅的去除速率以及多晶硅对二氧化硅的抛光选择比。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光液。
背景技术
在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，一层上面又沉积一层，使得在衬底表面形成了不规则的形貌。现有技术中使用的一种平坦化方法就是化学机械抛光(CMP)。CMP工艺就是使用一种含磨料的混合物和抛光垫去抛光硅片表面。在典型的化学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用载重物在衬底背面施加压力。在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将含磨料的化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。
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.在前者的应用中，主要只涉及对多晶硅的抛光。抛光过程要求较高的多晶硅抛光速率和较低的介电层(如PETEOS)抛光速率。目前常用抛光介电层的抛光液来抛光多晶硅，这种抛光液使用CeO2或SiO2作为磨料，作为阻挡层的介电层常常会随着多晶硅一起被抛掉。专利文献CN 1315989A提供了一种化学机械抛光浆料和其使用方法，其包括至少一种磨料和至少一种醇胺的水溶液，该浆料的多晶硅对绝缘层的抛光选择性大于约100。专利文献US2003/0216003 A1和US2004/0163324 A1公开了一种多晶硅化学机械抛光液及用途。该抛光液包含至少一种溶剂，磨料和含有-N(OH)、-NH(OH)或-NH2(OH)基团的化合物，使用该浆料的多晶硅与二氧化硅的抛光选择比为50∶1～300∶1。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较高的多晶硅去除速率的化学机械抛光液。
本发明的抛光液含有研磨颗粒和水，还含有唑类化合物。唑类化合物在酸性和碱性条件下都可显著提高多晶硅的去除速率。
其中，所述的唑类化合物较佳的为三氮唑及其衍生物和盐、以及四氮唑及其衍生物和盐中的一种或多种。所述的三氮唑及其衍生物较佳的为1，2，3-三氮唑、5-巯基-1，2，3-三氮唑、苯并三氮唑、5-氯代苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、5-甲基苯并三氮唑、1，2，4-三氮唑、1，2，4-三氮唑-3-甲酰胺、1，2，4-三氮唑-3-羧酸、3-巯基-1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑、3-氨基-1，2，4-三氮唑-5-羧酸、3-氨基-5-巯基-1，2，4-三氮唑、3-硝基-1，2，4-三氮唑、4-氨基-1，2，4-三氮唑、3-巯基-4-甲基-1，2，4-三氮唑、3，5-二氨基-1，2，4-三氮唑、1，2，4-三氮唑-3-羧酸甲酯和5-氨基-1，2，4-三氮唑-3-羧酸甲酯中的一种或多种。
其中，所述的四氮唑及其衍生物较佳为1H-四氮唑、1H-四氮唑-5-甲酸乙酯、5-苯基-四氮唑、5-甲基-四氮唑、1-甲基-5-巯基-1H-四氮唑、5-氯甲基-1H-四氮唑、5-苄基四氮唑、5-苄硫基四氮唑、5-氨基四氮唑、2-甲基-5-氨基-2H-四氮唑、5-甲硫基四氮唑、5-乙硫基四氮唑、1-羟乙基-5-巯基-四氮唑、1-苯基-5-巯基-四氮唑、四氮唑乙酸、1-乙基-5-巯基-四氮唑和4-羟基苯基-5-巯基-四氮唑中的一种或多种。
其中，所述的盐为钠盐或钾盐。
所述的唑类化合物的含量较佳的为重量百分比0.0001～20％，更佳为重量百分比0.001～10％。
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。所述的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％。
本发明中，所述的唑类化合物在酸性和碱性条件下皆可提高多晶硅的抛光速率，优选的pH范围为8～12。
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：本发明的抛光液在酸性和碱性下均可提高多晶硅的去除速率以及多晶硅对二氧化硅的抛光选择比。本发明的抛光液也可用于单晶硅的抛光，提高单晶硅的去除速率。
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1～20
表1给出了本发明的抛光液1～20，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1～20配方
效果实施例1
表2给出了对比抛光液1和2以及本发明的抛光液，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。
采用上述抛光液对多晶硅进行抛光，抛光的工艺参数为：下压力4psi，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2以及本发明的抛光液1～17配方
及对多晶硅去除速率
由表2可见，与对比抛光液1和2相比，本发明的抛光液在酸性和碱性条件下均可提高多晶硅的去除速率。
效果实施例2
表3给出了对比抛光液3和4以及本发明的抛光液，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。
采用上述抛光液对多晶硅及二氧化硅进行抛光，抛光的工艺参数为：下压力4psi，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3所示。
表3对比抛光液3和4以及本发明的抛光液18～25配方
及对多晶硅和二氧化硅的去除速率
由表3可见，与对比抛光液3和4相比，本发明的抛光液可提高多晶硅的去除速率。在碱性条件下二氧化硅去除速率虽略有提高，但多晶硅对二氧化硅的抛光选择比仍有较大提高。
效果实施例3
表4给出了对比抛光液5以及本发明的抛光液，按表中配方，将各组分混合均匀，余量为水，之后采用氢氧化钾或硝酸调节至合适pH值即可制得各抛光液。
采用上述抛光液对单晶硅进行抛光，抛光的工艺参数为：下压力4psi，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4所示。
表4对比抛光液5以及本发明的抛光液19～20配方及对单晶硅的去除速率
由表4可见，与对比抛光液5相比，本发明的抛光液可提高单晶硅的去除速率。
Claims (8)
1.一种化学机械抛光液在提高多晶硅抛光速率中的应用，其中，所述抛光液包括研磨颗粒、水和唑类化合物，所述的唑类化合物为三氮唑及其衍生物和盐、以及四氮唑及其衍生物和盐中的一种或多种，且所述的唑类化合物的含量为质量百分比0.0001～20%。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：
所述的三氮唑及其衍生物为1,2,3-三氮唑、5-巯基-1,2,3-三氮唑、苯并三氮唑、5-氯代苯并三氮唑、5-羧基苯并三氮唑、5-甲基苯并三氮唑、1,2,4-三氮唑、1,2,4-三氮唑-3-甲酰胺、1,2,4-三氮唑-3-羧酸、3-巯基-1,2,4-三氮唑、3-氨基-1,2,4-三氮唑、3-氨基-1,2,4-三氮唑-5-羧酸、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三氮唑、3-硝基-1,2,4-三氮唑、4-氨基-1,2,4-三氮唑、3-巯基-4-甲基-1,2,4-三氮唑、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑、1,2,4-三氮唑-3-羧酸甲酯和5-氨基-1,2,4-三氮唑-3-羧酸甲酯中的一种或多种；
所述的四氮唑及其衍生物为1H-四氮唑、1H-四氮唑-5-甲酸乙酯、5-苯基-四氮唑、5-甲基-四氮唑、1-甲基-5-巯基-1H-四氮唑、5-氯甲基-1H-四氮唑、5-苄基四氮唑、5-苄硫基四氮唑、5-氨基四氮唑、2-甲基-5-氨基-2H-四氮唑、5-甲硫基四氮唑、5-乙硫基四氮唑、1-羟乙基-5-巯基-四氮唑、1-苯基-5-巯基-四氮唑、四氮唑乙酸、1-乙基-5-巯基-四氮唑和4-羟基苯基-5-巯基-四氮唑中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的盐为钠盐或钾盐。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的唑类化合物的含量为质量百分比0.001～10%。
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1所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒的粒径为30～120nm。
8.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8～12。
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