CN113260687A - 用于抛光多晶硅的cmp浆料组合物及利用其的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物及利用其的抛光方法。根据本发明的实施方式的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物包括抛光粒子；表面粗糙度改进剂；包含有机酸的抛光调节剂；以及pH调节剂。

Description

用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物及利用其的抛光方法
技术领域
本发明涉及一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物及利用其的抛光方法。
背景技术
低温多晶硅是将非晶硅在低温下结晶而成，广泛使用于薄膜晶体管的沟道层。使用于薄膜晶体管的沟道层的低温多晶硅膜可以通过使用各种晶化方法来对非晶硅膜进行晶化并得出。
在非晶硅膜的晶化方法中，使用激光的晶化方法被广泛使用，因为它对玻璃基板等绝缘基板具有相对较低的热效应，并且与固相(solid phase)晶化方法相比，可以形成具有优异物理性能的多晶硅。
然而，在使用激光的晶化方法中，由于硅液转变为固相时产生的密度差变得不均匀，使得在晶化相对缓慢的部分产生表面突起部，导致多晶硅膜的表面粗糙度(roughness)变差。在根据使用激光的低温结晶法而形成的多晶硅膜表面上形成的突起，其厚度为多晶硅膜厚度的1/2至2倍。
在通过激光结晶法将非晶硅膜结晶成多晶硅膜的结晶制程中，这种突起部的形成不可避免，而这将在后续制程中导致各种缺陷。例如，当栅极绝缘膜和栅电极金属材料沉积在多晶硅膜上时，栅极绝缘膜和栅电极金属材料沿着多晶硅的表面突起而沉积，导致使栅极绝缘膜和栅电极金属材料具有类似于硅膜表面突起的突起部。
具有如此突起部的栅极绝缘层有可能因其突起部而降低击穿电压、增加漏电流。此外，当形成突起部的栅电极金属材料中的金属材料为铝基时，由于栅电极金属材料的表面粗糙度差而产生小丘(hillock)，降低器件性能。另外，这种突起部导致蚀刻制程和曝光制程中的不均匀性，从而使器件的可靠性降低。
作为改善多晶硅膜表面粗糙度的方法，可以反复进行湿式氧化及HF处理。该方法通过在旋转式湿式站(spin type wet station)使用臭氧水来氧化多晶硅膜表面，然后在同一设备中进行HF处理，重复去除多晶硅膜表面形成的氧化膜，从而去除表面突起部。由于该方法执行多次的表面氧化及HF处理制程，因此除了突起部之外，还将损耗多晶硅膜，使得无法选择性地去除突起部，还降低制程可靠性。
发明内容
[发明要解决的问题]
本发明的目的在于解决上述问题，即提供一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物及利用其的抛光方法，即可以在改善多晶硅膜表面粗糙度的同时最大限度地减小对硅晶体的损伤。
然而，本发明要解决的问题并非受限于上述言及的问题，未言及的其他问题能够通过以下记载由本领域普通技术人员所明确理解。
[解决问题的技术手段]
根据本发明的一方面，提供一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，包括抛光粒子；表面粗糙度改进剂；包含有机酸的抛光调节剂；以及pH调节剂。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子包括从由金属氧化物、经有机物或无机物涂覆的金属氧化物及处于胶体状态的所述金属氧化物组成的群组中选择的至少任一种，所述金属氧化物可以包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钡二氧化钛、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以通过液相法来制备，并进行分散使抛光粒子表面具有负电荷。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子的大小可以是10nm至200nm。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光粒子可以占0.01重量％至10重量％。
根据本发明的一个实施方式，所述表面粗糙度改进剂可以包括水溶性高分子。
根据本发明的一个实施方式，所述水溶性高分子的重量平均分子量可以是1000至100000。
根据本发明的一个实施方式，所述水溶性高分子可以包括从由羟乙基纤维素(HEC)、羟甲基纤维素(HMC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、酮酸、明胶、黄原胶、胶原蛋白、卡拉胶、氟烷、果胶、硫酸软骨素、海藻酸、葡聚糖、β-葡聚糖及透明质酸组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述表面粗糙度改进剂可以占0.0005重量％至0.5重量％。
根据本发明的一个实施方式，所述有机酸可以包括从由琥珀酸(succinic acid)、苹果酸(malic acid)、丙二酸(malonic acid)、己二酸(adipic acid)、酒石酸(tartaricacid)、戊二酸(glutaric acid)、乙醇酸(glycollic acid)、天冬氨酸(aspartic acid)、衣康酸(Itaconic Acid)、丙三羧酸(tricarballylic acid)、庚二酸(pimelic acid)、辛二酸(suberic acid)、癸二酸(sebacic acid)、硬脂酸(stearic acid)、丙酮酸(pyruvicacid)、乙酰乙酸(acetoacetic acid)、乙醛酸(glyoxylic acid)、壬二酸(azelaic acid)、富马酸(fumaric acid)、戊烯二酸(glutaconic acid)、创伤酸(traumatic acid)、粘康酸(muconic acid)、乌头酸(aconitic acid)、丙三酸(carballylic acid)、三元酸(tribasicacid)、苯六甲酸(mellitic acid)、异柠檬酸(isocitric acid)、柠檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、葡萄糖酸(gluconic acid)、马来酸(maleic acid)、抗坏血酸(ascorbicacid)、亚氨乙酸(iminoacetic acid)、草酸(oxalic acid)、焦性没食子酸(pyrogallicacid)、甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、丁酸(butyricacid)、戊酸(valeric acid)、己酸(hexanoic acid)、庚酸(heptanoic acid)、辛酸(caprylic acid)、壬酸(nonanoic acid)、癸酸(decanoic acid)、十一烯酸(undecylenicacid)、月桂酸(lauric acid)、十三酸(tridecylic acid)、肉豆蔻酸(myristic acid)、十五酸(pentadecanoic acid)及棕榈酸(palmitic acid)组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光调节剂可以占0.01重量％至1重量％。
根据本发明的一个实施方式，所述pH调节剂可以包括从由三乙醇胺、三甲醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、二甲基苄胺、乙氧基苄胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、二甲氨基甲基丙醇、二乙氨基乙醇、单异丙醇胺、氨基乙基乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-氨基-戊醇、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇及N,N-二乙基乙醇胺组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光调节剂可以占0.01重量％至1重量％。
根据本发明的一个实施方式，所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的pH范围可以是3至7。
根据本发明的一个实施方式，将对使用所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的所述多晶硅进行抛光后，抛光后的多晶硅的表面最大粗糙度峰谷值(Peak-to-Valley；Rpv)可以是4nm以下，算术平均粗糙度(Ra)可以是0.4nm以下。
根据本发明的一个实施方式，所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物可以去除多晶硅膜的小丘(hillock)。
根据本发明的一个实施方式，使用根据申请专利范围第1项所述之用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来抛光包含多晶硅膜的半导体晶片。
[发明的效果]
根据本发明的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，包括含有水溶性高分子的表面粗糙度改进剂，由此可以提高多晶硅生长过程中产生的表面的小丘去除率，还可以改善多晶硅膜抛光后的表面粗糙度。当其应用于薄膜晶体管时，可以获得由改善表面粗糙度而得出的具有可靠性及易于减薄绝缘膜厚度的薄膜晶体管。此类薄膜晶体管可以用于包括有机电致发光显示器的平板显示器。
本发明的目的在于解决上述问题，即提供一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物及利用其的抛光方法，既可以在改善多晶硅膜表面粗糙度的同时最大限度地减小对硅晶体的损伤。
附图说明
图1a为显示抛光前多晶硅膜表面的AFM照片。
图1b为显示通过使用本发明实施例2的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来进行抛光后的表面的AFM照片。
图2为显示根据本发明实施例1至实施例7及比较例1至比较例6，通过使用用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来对多晶硅晶片进行抛光后的表面粗糙度的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。然而，能够对实施例进行多种变更，并且，本申请的权利范围并非受到上述实施例的限制或限定。对所有实施例的全部更改、其等同物乃至其替代物均包括在权利要求范围。
实施利中使用的术语仅用于说明特定实施例，并非用于限定实施例。在内容中没有特别说明的情况下，单数表达包括复数含义。在本说明书中，“包括”或者“具有”等术语用于表达存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，并不排除还具有一个或以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，或者附加功能。
在没有其他定义的情况下，包括技术或者科学术语在内的在此使用的全部术语，都具有本领域普通技术人员所理解的通常的含义。通常使用的与词典定义相同的术语，应理解为与相关技术的通常的内容相一致的含义，在本申请中没有明确言及的情况下，不能过度理想化或解释为形式上的含义。
并且，在参照附图进行说明的过程中，与附图标记无关，相同的构成要素赋予相同的附图标记，并省略对此的重复的说明。在说明实施例的过程中，当判断对于相关公知技术的具体说明会不必要地混淆实施例时，省略对其详细说明。
以下，参照实施例及附图对本发明的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物及利用其的抛光方法进行具体说明。然而，本发明并非限定于上述实施例及附图。
根据本发明的一方面，提供一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，包括抛光粒子；表面粗糙度改进剂；包含有机酸的抛光调节剂；以及pH调节剂。
根据本发明的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，包括含有水溶性高分子的表面粗糙度改进剂，由此可以提高多晶硅生长过程中产生的表面的小丘去除率，还可以改善多晶硅膜抛光后的表面粗糙度。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子包括从由金属氧化物、经有机物或无机物涂覆的金属氧化物及处于胶体状态的所述金属氧化物组成的群组中选择的至少任一种，所述金属氧化物可以包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钡二氧化钛、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以经过OH成为COO-的粒子表面改性。通过粒子表面的改性，在pH值全范围内，抛光粒子将具有很强的负电荷。表面改性的抛光粒子与多晶硅膜之间的强斥力可以使抛光后的多晶硅膜的抛光粒子的吸附力降到最小。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以通过液相法来制备，并进行分散使得抛光粒子的表面具有负电荷。所述抛光粒子可以包括通过液相法来制备的粒子，但并不限于此。液相法可以通过适用溶胶凝胶(sol-gel)法(使抛光粒子的前驱体在水溶液中进行化学反应，并使晶体生长从而获得微粒子)或共沉淀法(将抛光粒子离子在水溶液中沉淀)及水热合成法(在高温高压下形成抛光粒子)等来制备。以液相法来制备的抛光粒子进行分散使得其表面具有负电荷。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子的大小可以是10nm至200nm。所述抛光粒子的平均粒径的测量是在可通过分析扫描电子显微镜或动态光散射而测量的可视范围内的多个粒子的粒径的平均值。当所述抛光粒子的大小小于10nm时，对抛光粒子的大小的抛光率降低，导
致有可能存在难以实现选择比的问题；当其大小大于200nm时，出现过度抛光，从而难以控制选择比，并有可能出现凹陷、侵蚀及表面缺陷等现象。
根据本发明的一个实施方式，除了单粒径粒子以外，所述抛光粒子可以使用包含多分散(multi dispersion)形式的粒子分布的混合粒子，例如，可以是通过两种不同平均粒径的抛光粒子混合来具有双峰(bimodal)形式的粒子分布；或可以是通过三种不同平均粒径的抛光粒子混合来具有三个峰值的粒子分布。或者，可以是通过四种以上不同平均粒径的抛光粒子混合来具有多分散形式的粒子分布。通过混合较大的抛光粒子和相对较小的抛光粒子，能够实现更好的分散性，并可以减少晶片表面上的划痕。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子的形状可以包括从由球形、矩形、针状及板状组成的群组中选择的至少任一种，优选地，可以是球形。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光粒子可以是单晶。使用单晶抛光粒子时，与多晶抛光粒子相比，可以达到减少划痕的效果，可以改善凹陷现象及抛光后的清洁度。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光粒子可以占0.1重量％至10重量％。在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，当所述抛光粒子占小于1重量％时，抛光速度将会降低；当超过10重量％时，抛光速度则过高，且由于抛光粒子数量的增加及残留在表面的粒子的吸附性，将可能导致表面缺陷现象。
根据本发明的一个实施方式，所述表面粗糙度改进剂可以包括水溶性高分子。
根据本发明的一个实施方式，所述水溶性高分子的重量平均分子量可以是1000至100000。在所述水溶性高分子的重量平均分子量小于1000时，则可能不易去除多晶硅膜的小丘；当超过100000时，不仅过度去除小丘，还可能使多晶硅膜受到损耗。
根据本发明的一个实施方式，为了消除多晶硅膜的小丘，抛光时在多晶硅晶片和垫子之间形成浆料组合物层流尤为重要。当浆料组合物无法在晶片和垫子之间形成层流，而是处于湍流(turbulent flow)状态时，则产生不规则的机械抛光，导致表面变得粗糙。为了形成层流，最好添加具有长分子链的水溶性高分子。
根据本发明的一个实施方式，所述水溶性高分子可以包括从由羟乙基纤维素(HEC)、羟甲基纤维素(HMC)、羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、酮酸、明胶、黄原胶、胶原蛋白、卡拉胶、氟烷、果胶、硫酸软骨素、海藻酸、葡聚糖、β-葡聚糖及透明质酸组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，在所述水溶性高分子中，所述水溶性高分子纤维素是一种从植物光合作用中获得的纤维素，不受木质素的影响，可以通过将木质纤维素水解来制备并使用，也可以使用通过工业化生产来销售的水溶性高分子纤维素。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述表面粗糙度改进剂可以占0.0005重量％至0.5重量％。在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，当所述表面粗糙度改进剂占小于0.0005重量％时，则可能不易去除多晶硅膜的小丘；当超过0.5重量％时，不仅过度去除小丘，还可能使多晶硅膜受到损耗。
根据本发明的一个实施方式，所述抛光调节剂可以包括从由琥珀酸(succinicacid)、苹果酸(malic acid)、丙二酸(malonic acid)、己二酸(adipic acid)、酒石酸(tartaric acid)、戊二酸(glutaric acid)、乙醇酸(glycollic acid)、天冬氨酸(aspartic acid)、衣康酸(Itaconic Acid)、丙三羧酸(tricarballylic acid)、庚二酸(pimelic acid)、辛二酸(suberic acid)、癸二酸(sebacic acid)、硬脂酸(stearicacid)、丙酮酸(pyruvic acid)、乙酰乙酸(acetoacetic acid)、乙醛酸(glyoxylic acid)、壬二酸(azelaic acid)、富马酸(fumaric acid)、戊烯二酸(glutaconic acid)、创伤酸(traumatic acid)、粘康酸(muconic acid)、乌头酸(aconitic acid)、丙三酸(carballylic acid)、三元酸(tribasic acid)、苯六甲酸(mellitic acid)、异柠檬酸(isocitric acid)、柠檬酸(citric acid)、乳酸(lactic acid)、葡萄糖酸(gluconicacid)、马来酸(maleic acid)、抗坏血酸(ascorbic acid)、亚氨乙酸(iminoacetic acid)、草酸(oxalic acid)、焦性没食子酸(pyrogallic acid)、甲酸(formic acid)、乙酸(aceticacid)、丙酸(propionic acid)、丁酸(butyric acid)、戊酸(valeric acid)、己酸(hexanoic acid)、庚酸(heptanoic acid)、辛酸(caprylic acid)、壬酸(nonanoic acid)、癸酸(decanoic acid)、十一烯酸(undecylenic acid)、月桂酸(lauric acid)、十三酸(tridecylic acid)、肉豆蔻酸(myristic acid)、十五酸(pentadecanoic acid)及棕榈酸(palmitic acid)组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光调节剂可以占0.01重量％至1重量％。在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，当所述抛光粒子占小于0.01重量％时，抛光速度将会降低；当超过1重量％时，则可能出现过度抛光多晶硅膜的问题。
根据本发明的一个实施方式，所述pH调节剂可以包括从由三乙醇胺、三甲醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、二甲基苄胺、乙氧基苄胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、二甲氨基甲基丙醇、二乙氨基乙醇、单异丙醇胺、氨基乙基乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-氨基-戊醇、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇及N,N-二乙基乙醇胺组成的群组中选择的至少任一种。
根据本发明的一个实施方式，在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述pH调节剂可以占0.01重量％至1重量％。在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，当所述pH调节剂占小于0.01重量％时，抛光速度将会降低；当超过1重量％时，则可能出现过度抛光多晶硅膜的问题。
根据本发明的一个实施方式，所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的pH范围可以是3至7。可以添加一定量的pH调节剂来调节用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的pH值。当用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的pH值超过所述范围时，降低抛光速度，并有可能出现凹陷、表面不均匀缺陷现象。
根据本发明的一个实施方式，所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物可以是呈现0ζ电位或负(negative)电荷的负浆料组合物。所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的ζ电位范围可以是-100mV至0mV。如果zeta电位值小于-100mv，静电斥力引起的色散很弱，有聚集的危险。由于带负电的抛光粒子，所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物可以是呈现负(negative)电荷的负浆料组合物，并且当ζ电位值小于-100mV时，由于静电推斥力引起的分散力很弱，有可能产生絮凝现象。
根据本发明的一个实施方式，将对使用所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的所述多晶硅进行抛光后，抛光后的多晶硅的表面最大粗糙度峰谷值(Peak-to-Valley；Rpv)可以是4nm以下，算术平均粗糙度(Ra)可以是0.4nm以下。
用原子力显微镜(AFM)来评价所采集的板状样品的表面粗糙度，从而可以测量表面最大粗糙度(Rpv)的值及算术平均粗糙度(Ra)以下的值。
根据本发明的一个实施方式，所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物可以去除多晶硅膜的小丘(hillock)。
根据本发明的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，包括含有水溶性高分子的表面粗糙度改进剂，由此可以提高多晶硅生长过程中产生的表面的小丘去除率，还可以改善多晶硅膜抛光后的表面粗糙度。当其应用于薄膜晶体管时，可以获得由改善表面粗糙度而得出的具有可靠性及易于减小绝缘膜厚度的薄膜晶体管。此类薄膜晶体管可以用于包括有机电致发光显示器的平板显示器。平板显示器包括例如：等离子平板显示器(Plasma DisplayPanel，PDP)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，其中，有机电致发光显示器(Organic Light Emitting Diode，OLED)等。
根据本发明的一方面，使用根据申请专利范围第1项所述之用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来抛光包含多晶硅膜的半导体晶片。
以下，将参照以下实施例和比较例对本发明进行详细说明。然而，本发明的技术思想并不限于此。
[实施例1]
添加粒径为80nm的表面改性的胶状氧化铈抛光粒子(PL-3D)1重量％、作为羧酸的琥珀酸0.3重量％以及作为表面粗糙度改进剂的重量平均分子量为90000的羟乙基纤维素(HEC)0.05重量％并与作为pH调节剂的三乙醇胺一起混合，制备了具有pH值为4的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，在评价条件下，将压力定为1psi、载体转速(RPM)/压板转速(RPM)定为78/83、抛光时间定为15秒并进行了抛光。
[实施例2]
通过使用与实施例1相同的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，进行了抛光60秒。
[实施例3]
在实施例1中，除了添加羟乙基纤维素(HEC)0.1重量％以外，按照与实施例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
在实施例1中，除了抛光60秒以外，按照与实施例1相同的方式进行了抛光。
[实施例4]
通过使用与实施例1相同的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，除了将评价条件中载体转速(RPM)/压板转速(RPM)定为48/53以外，按照与实施例1相同的方式进行了抛光。
[实施例5]
通过使用与实施例4相同的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，除了将评价条件中实施例4的抛光时间定为60秒以外，按照与实施例4相同的方式进行了抛光。
[实施例6]
在实施例5中，除了添加羟乙基纤维素(HEC)0.05重量％以外，按照与实施例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，按照与实施例5相同的方式进行了抛光。
[实施例7]
通过使用与实施例6相同的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，除了将评价条件中载体转速(RPM)/压板转速(RPM)定为78/83以外，按照与实施例6相同的方式进行了抛光。
[比较例1]
在实施例1中，除了不添加羟乙基纤维素(HEC)以外，按照与实施例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，除了在实施例1中将抛光时间定为60秒以外，按照相同的评价条件进行了抛光。
[比较例2]
在比较例1中，除了添加作为pH调节剂的苄胺(BA)以外，按照与比较例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，按照与比较例1相同的评价条件进行了抛光。
[比较例3]
在比较例1中，除了在抛光粒子添加PL-3L并添加作为pH调节剂的NH4OH使得其pH值达到9以外，按照与比较例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，按照与比较例1相同的评价条件进行了抛光。
[比较例4]
在比较例3中，除了添加作为pH调节剂的NH4OH使得其pH值达到10以外，按照与比较例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，按照与比较例1相同的评价条件进行了抛光。
[比较例5]
在实施例1中，除了不添加羟乙基纤维素(HEC)以外，按照与实施例1相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，按照与实施例1相同的评价条件进行了抛光。
[比较例6]
在实施例4中，除了不添加羟乙基纤维素(HEC)以外，按照与实施例4相同的方式制备了用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，按照与实施例4相同的评价条件进行了抛光。
通过使用已制备的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，对300mm的覆盖晶片进行了抛光。
实施例1至实施例7、比较例1至比较例6的共同抛光条件如下：
[抛光条件]
1.抛光器：ST#01(KCTECH社)
2.垫子：IC 1000(DOW社)
3.压板RPM(Platen RPM)：78rpm，48rpm
4.主轴RPM(Spindle RPM)：87rpm，53rpm
5.流量：250ml
6.抛光时间：60秒
7.使用的晶片：poly Si
Figure BDA0003122274600000171
实施例1至实施例7、比较例1至比较例6的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的构成、评价条件及表面粗糙度测量结果见下表1。
[表1]
Figure BDA0003122274600000181
图1a为显示抛光前多晶硅膜表面的AFM照片；图1b为显示通过使用本发明实施例2的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来进行抛光后的表面的AFM照片。
参照图1a，可以确认，抛光前多晶硅膜的表面由于有小丘而非常粗糙。抛光前的多晶硅膜的表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)为37.417nm，算术平均粗糙度(Ra)为4.098nm。参照图1b，可以确认，多晶硅膜的表面粗糙度明显得到改善。
通过使用实施例2的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来对多晶硅膜进行抛光60秒后，表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)为2.07nm，算术平均粗糙度(Ra)为0.2nm。可以确认，表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)及算术平均粗糙度(Ra)明显下降。
图2为显示根据本发明实施例1至实施例7及比较例1至比较例6，通过使用用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来对多晶硅晶片进行抛光后的表面粗糙度的图表。参照图2，可以确认，与没有添加作为表面粗糙度改进剂的羟乙基纤维素(HEC)的比较例1至比较例6相比，添加羟乙基纤维素(HEC)的实施例1至实施例7的表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)及算术平均粗糙度(Ra)低很多。
具体地，参照表1及图2，通过使用实施例1的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来对多晶硅膜进行抛光后，表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)为6.55nm，算术平均粗糙度(Ra)为1.2nm。虽然比较例5具有与实施例1相同的抛光条件，但在组合物中不包含表面粗糙度改进剂。由于实施例1的抛光时间比其他实施例短，因此其表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)及算术平均粗糙度(Ra)高于其他实施例的表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)及算术平均粗糙度(Ra)，但可以确认，与比较例5相比，实施例1的表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)及算术平均粗糙度(Ra)明显下降。
比较例6具有与比较例4相同的抛光条件，但在组合物中不包含表面粗糙度改进剂。又可以确认，与比较例6相比，实施例4的表面最大粗糙度峰谷值(Rpv)及算术平均粗糙度(Ra)也明显下降。
以上，通过有限的附图对实施例进行了说明，本领域的普通技术人员能够对上述记载进行多种修改与变形。例如，所说明的技术以与所说明的方法不同的顺序执行，和/或所说明的构成要素以与所说明的方法不同的形态结合或组合，或者，由其他构成要素或等同物进行替换或置换也能够获得相同的效果。
由此，其他体现、其他实施例及权利要求范围的均等物全部属于专利权利要求的范围。

Claims (17)

1.一种用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，包括：
抛光粒子；
表面粗糙度改进剂；
包含有机酸的抛光调节剂；以及
pH调节剂。
2.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中
所述抛光粒子包括从由金属氧化物、经有机物或无机物涂覆的金属氧化物及处于胶体状态的所述金属氧化物组成的群组中选择的至少任一种，
所述金属氧化物包括从由二氧化硅、二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、钡二氧化钛、氧化锗、氧化锰及氧化镁组成的群组中选择的至少任一种。
3.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述抛光粒子通过液相法来制备，并进行分散使抛光粒子表面具有负电荷。
4.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述抛光粒子的大小为10nm至200nm。
5.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光粒子占0.01重量％至10重量％。
6.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述表面粗糙度改进剂包括水溶性高分子。
7.根据权利要求6所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述水溶性高分子的重量平均分子量为1000至100000。
8.根据权利要求6所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述水溶性高分子包括从由羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、酮酸、明胶、黄原胶、胶原蛋白、卡拉胶、氟烷、果胶、硫酸软骨素、海藻酸、葡聚糖、β-葡聚糖及透明质酸组成的群组中选择的至少任一种。
9.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述表面粗糙度改进剂占0.0005重量％至0.5重量％。
10.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述有机酸包括从由琥珀酸、苹果酸、丙二酸、己二酸、酒石酸、戊二酸、乙醇酸、天冬氨酸、衣康酸、丙三羧酸、庚二酸、辛二酸、癸二酸、硬脂酸、丙酮酸、乙酰乙酸、乙醛酸、壬二酸、富马酸、戊烯二酸、创伤酸、粘康酸、乌头酸、丙三酸、三元酸、苯六甲酸、异柠檬酸、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、马来酸、抗坏血酸、亚氨乙酸、草酸、焦性没食子酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烯酸、月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸及棕榈酸组成的群组中选择的至少任一种。
11.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述抛光调节剂占0.01重量％至1重量％。
12.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述pH调节剂包括从由三乙醇胺、三甲醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、二甲基苄胺、乙氧基苄胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、2-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、二甲氨基甲基丙醇、二乙氨基乙醇、单异丙醇胺、氨基乙基乙醇胺、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-氨基-戊醇、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇及N,N-二乙基乙醇胺组成的群组中选择的至少任一种。
13.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中在所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物中，所述pH调节剂占0.01重量％至1重量％。
14.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的pH范围为3至7。
15.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中将对使用所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物的所述多晶硅进行抛光后，抛光后的多晶硅的表面最大粗糙度峰谷值为4nm以下，算术平均粗糙度为0.4nm以下。
16.根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物，其中所述用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物去除多晶硅膜的小丘。
17.一种抛光方法，包括：
使用根据权利要求1所述的用于抛光多晶硅的CMP浆料组合物来抛光包含多晶硅膜的半导体晶片。
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