CN101868511B - 一种多晶硅化学机械抛光液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多晶硅化学机械抛光液，其含有：研磨颗粒、水和至少一种具有两个以上
Description
技术领域
本发明涉及一种抛光液，尤其涉及一种用于抛光多晶硅化学机械抛光液。
技术背景
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，将磨料和化学活性溶液(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。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US2003/0216003A1和US2004/0163324A1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。
发明概要
本发明所要解决的技术问题是为满足多晶硅芯片抛光工艺的要求，而提供一种具有较高的多晶硅去除速率及较高的多晶硅/介电材料去除速率选择比的抛光液。
本发明的多晶硅化学机械抛光液，含有研磨颗粒和水，还含有至少一种具有两个或两个以上
基团的化合物。
其中，所述的具有两个或两个以上
基团的化合物较佳的为双胍类化合物或其酸加成盐，或聚胍类化合物或其酸加成盐。所述的聚胍类化合物或其酸加成盐的聚合度较佳的为2～100。所述的酸较佳的为盐酸、磷酸、硝酸、醋酸、葡萄糖酸或磺酸。所述的双胍类化合物或其酸加成盐较佳的为双胍、二甲双胍、苯乙双胍、1，1’-己基双[5-(对氯苯基)双胍]、吗啉胍、上述化合物的酸加成盐或6-脒基-2-萘基4胍基苯甲酸酯甲基磺酸盐；所述的聚胍或其酸加成盐较佳的为聚六亚甲基胍、聚六亚甲基双胍、聚(六亚甲基双氰基胍-六亚甲基二胺)或其酸加成盐。所述的具有两个或两个以上
基团的化合物的含量较佳的为质量百分比0.0001～20％，更佳的为质量百分比0.001～15％。
其中，所述的研磨颗粒较佳的选自二氧化硅、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。研磨颗粒的含量较佳的为质量百分比0.1～30％。
本发明中，所述的具有两个或两个以上
基团的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8～11。
本发明的抛光液还可以含有pH调节剂、粘度调节剂和消泡剂等本领域常规添加剂，来调节抛光液的其它特性。将本发明所述的各成分简单均匀混合即可制得本发明的抛光液。本发明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条件下皆可提高多晶硅的抛光速率以及对多晶硅/介电层(如PETEOS)的抛光选择比。
发明内容
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，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中给出了抛光多晶硅的化学机械抛光液的实施例1～6，下列抛光液按表中所给组分简单混合均匀即可，水为余量。用本领域公知的pH调节剂(如KOH和硝酸)调节至所需pH值即可。
表1多晶硅化学机械抛光液实施例1～6
效果实施例1
表2中给出了本发明的抛光液1～11和对比抛光液1和2，下列抛光液按表中所给组分简单混合均匀即可，水为余量。用本领域公知的pH调节剂调节至所需pH值即可。使用前用水稀释。
采用上述抛光液进行抛光，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抛光液1～11和对比抛光液1、2的组成、pH值、多晶硅的去除速率
由表2可见，与对比抛光液1、2相比，本发明的抛光液添加了具有两个或两个以上
基团的化合物后在酸性和碱性条件下均能提高多晶硅的抛光速率。
效果实施例2
表3中给出了本发明的抛光液12～19和对比抛光液3，下列抛光液按表中所给组分简单混合均匀即可，水为余量。用本领域公知的pH调节剂调节至所需pH值即可。
采用上述抛光液进行抛光，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抛光液12～19和对比抛光液3的组成、pH值、
多晶硅和二氧化硅(PETEOS)的去除速率及选择比
由表3可见，与对比抛光液3相比，本发明的抛光液具有较高多晶硅的抛光速率和对二氧化硅的抛光选择比。
效果实施例3
表4中给出了本发明的抛光液20～21和对比抛光液4和5，下列抛光液按表中所给组分简单混合均匀即可，水为余量。用本领域公知的pH调节剂调节至所需pH值即可。使用前用水稀释。
采用上述抛光液进行抛光，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4抛光液20～21和对比抛光液4、5的组成、pH值、
多晶硅和二氧化硅(PETEOS)的去除速率及选择比
由表4中对比抛光液4和本发明抛光液20和21相比，具有两个以上
的化合物比具有一个该基团的化合物更有效地提高多晶硅的抛光速率和对二氧化硅的抛光选择比。与对比抛光液5相比，本发明抛光液20和21具有较高的多晶硅的抛光速率和对二氧化硅的抛光选择比。
Claims (9)
1.一种化学机械抛光液在提高多晶硅去除速率中的应用，所述抛光液含有研磨颗粒和水，还含有至少一种具有两个或两个以上
基团的化合物，其中，所述的具有两个或两个以上
基团的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：所述的具有两个或两个以上
基团的化合物为双胍类化合物或其酸加成盐，或聚胍类化合物或其酸加成盐。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的聚胍类化合物或其酸加成盐的聚合度为2~100。
4.如权利要求2或3所述的应用，其特征在于：所述的酸为盐酸、磷酸、硝酸、醋酸、葡萄糖酸或磺酸。
5.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的双胍类化合物或其酸加成盐为双胍、二甲双胍、苯乙双胍、1，1’-己基双[5-（对氯苯基）]双胍、吗啉胍、上述化合物的酸加成盐或6-脒基-2-萘基-4-胍基苯甲酸酯甲基磺酸盐；所述的聚胍类化合物或其酸加成盐为聚六亚甲基胍、聚六亚甲基双胍、聚（六亚甲基双氰基胍-六亚甲基二胺）或其酸加成盐。
6.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的具有两个或两个以上基团的化合物的含量为质量百分比0.001~15%。
7.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒为二氧化硅、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。
8.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒的含量为质量百分比0.1~30%。
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值为8~11。
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