CN109971356A - 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，所述化学机械抛光液包括二氧化硅研磨颗粒和增速剂；其中，所述增速剂选为含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物，以及含一个或多个氨基基团的嘧啶化合物及其衍生物。本发明所提供的酸性化学机械抛光液能够提高氮化硅去除速率的同时提高多晶硅的抛光速率。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光液领域，尤其涉及一种用于氮化硅和多晶硅的化学机械抛光液。
背景技术
在集成电路制成中，氮化硅材料通常被作为阻挡层或者刻蚀终止层来保护下层结构。因此，在半导体装置的生产中，几乎每个阶段都需要进行去除氮化硅层的步骤，例如在形成元素分离结构的步骤中，就需要除去作为阻挡层的氮化硅层。但是，在半导体制备工艺的不同阶段，对氮化硅材料的抛光速率也有不同的要求。
对于使用氮化硅材料作为阻挡层的情况，往往需要先抛光阻挡层上的其他材料，而要求停止在阻挡层上，从而大多数的抛光液都是力求降低氮化硅的去除速率，而得到其他材料相对比较高的去除速率，比如在浅沟槽隔离(STI)工艺中，氮化硅作为终止层，使用的CMP抛光液则需要具有高的二氧化硅去除速率及较低的氮化硅。但是，在硅栅板打开(POP)工艺中，则需要高的氮化硅去除速度及低的多晶硅去除速度。
如，专利CN102199399A，提出一种可用于抛光氮化硅的抛光液，其中含有水，磨料，烷基芳基聚醚磺酸化合物，该抛光液对于氧化硅/多晶硅选择性≥5:1，对于氮化硅/多晶硅选择性≥5:1；
CN102201337A，提出一种包含水，磨料，无环有机磺酸化合物的抛光液，其对于氧化硅/多晶硅选择性≥2:1，氮化硅/多晶硅选择性≥2:1
而，随着半导体制造工艺的发展，在半导体新兴技术中，有些工艺则需要非选择性抛光液，氮化硅和多晶硅同时具有较快的去除速率。而对于这种抛光液，市场上的产品还比较匮乏。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明提供了一种酸性化学机械抛光液，在使用浓度较低的研磨颗粒的条件下，通过使用含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物中的一种或多种，以及含有一个或多个氨基基团的嘧啶化合物，显著提高氮化硅及多晶硅的抛光速度。
本发明提供了一种化学机械抛光液，所述化学机械抛光液包括二氧化硅研磨颗粒和增速剂；其中，所述增速剂选为含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物，以及含一个或多个氨基基团的嘧啶化合物及其衍生物。
优选地，所述二氧化硅颗粒的浓度为质量百分比为1～15％，更加优选地为1％～10％。
优选地，所述含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物选自2‐羧基吡啶、3‐羧基吡啶、4‐羧基吡啶、2,3‐二羧基吡啶、2,4‐二羧基吡啶、2,6‐二羧基吡啶，3,5‐二羧基吡啶、2‐羧基哌啶，3‐羧基哌啶，4‐羧基哌啶，2,3‐二羧基哌啶，2,4‐二羧基哌啶，2,6‐二羧基哌啶，3,5‐二羧基哌啶，2‐羧基吡咯烷，3‐羧基吡咯烷，2,4‐二羧基吡咯烷，2,5‐二羧基吡咯烷，2‐羧基吡咯，3‐羧基吡咯，2,5‐二羧基吡咯，3,4‐二羧基吡啶中的一种或多种。
优选地，所述含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物的浓度为质量百分比为0.01～1％，更加优选地为0.05～0.6％。
优选地，氨基的嘧啶化合物及其衍生物选自2‐氨基嘧啶，4‐氨基嘧啶，2,4‐二氨基嘧啶，2,4,5‐三氨基嘧啶及其衍生物中的一种或多种。
优选地，所述含一个或多个氨基的嘧啶化合物及其衍生物的浓度为质量百分比为0.01～1％，更加优选地为0.02％～0.6％。
优选地，所述化学机械抛光液的pH值为2‐6。
优选地，所述化学机械抛光液还包括pH调节剂和/或杀菌剂。
优选地，所述pH调节剂包括HNO3、KOH、磷酸、K2HPO4或KH2PO4中的一种或多种。
优选地，所述杀菌剂选自5‐氯‐2‐甲基‐4‐异噻唑啉‐3‐酮(CIT)，2‐甲基‐4‐异噻唑啉酮(MIT)，1,2‐苯丙异噻唑啉酮(BIT)，碘代丙炔基氨基甲酸酯(IPBC)，1,3‐二羟甲基‐5,5‐甲基海因(DMDMH)中的一种或多种。
与现有技术相比较，本发明的技术优势在于：
1)本发明提供一种酸性化学机械抛光液；
2)本发明在提高氮化硅去除速率的同时提高多晶硅的抛光速率。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不以此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
按表1配方的抛光液根据下述实验条件进行实验。
具体抛光条件：LK机台，IC1010pad，转速93/87。抛光压力：3.0psi。抛光流量300ml/min。在LK机台中输入上述参数，对12寸氮化硅、多晶硅进行1min抛光，清洗、干燥、检测并得到抛光结果。
表1对比抛光液1‐2和本发明的抛光液1‐8的配方及抛光效果
由表1中对比例1和对比例2的结果可知，羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物的加入大大提高了氮化硅的去除速度，从对比例2和实施例1‐8的结果可以看到嘧啶化合物的加入显著提高了多晶硅的去除速度。相比于对比例1‐2，实施例1‐8中同时增加羧基化合物及嘧啶化合物，在pH＝2‐6时，抛光液能够在提高氮化硅去除速率的同时提高多晶硅的抛光速率。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包括二氧化硅研磨颗粒和增速剂；其中，所述增速剂选为含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物，以及含一个或多个氨基基团的嘧啶化合物及其衍生物。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述二氧化硅颗粒的浓度为质量百分比为1～15％。
3.如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述二氧化硅颗粒的浓度为1～10％。
4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物选自2‐羧基吡啶、3‐羧基吡啶、4‐羧基吡啶、2,3‐二羧基吡啶、2,4‐二羧基吡啶、2,6‐二羧基吡啶，3,5‐二羧基吡啶、2‐羧基哌啶，3‐羧基哌啶，
4‐羧基哌啶，2,3‐二羧基哌啶，2,4‐二羧基哌啶，2,6‐二羧基哌啶，3,5‐二羧基哌啶，2‐羧基吡咯烷，3‐羧基吡咯烷，2,4‐二羧基吡咯烷，2,5‐二羧基吡咯烷，2‐羧基吡咯，3‐羧基吡咯，2,5‐二羧基吡咯，3,4‐二羧基吡啶中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物的浓度为质量百分比为0.01～1％。
6.如权利要求5所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含一个或多个羧基基团的吡啶化合物、哌啶化合物、吡咯烷化合物或吡咯化合物及其衍生物的浓度为质量百分比为0.05～0.6％。
7.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含一个或氨基的嘧啶化合物及其衍生物选自2‐氨基嘧啶，4‐氨基嘧啶，2,4‐二氨基嘧啶，2,4,5‐三氨基嘧啶及其衍生物中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含一个或多个氨基的嘧啶化合物及其衍生物的浓度为质量百分比为0.01～1％。
9.如权利要求8所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述含一个或多个氨基的嘧啶化合物及其衍生物的浓度为质量百分比为0.02％～0.6％。
10.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液的pH值为2‐6。
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