專(zhuān)利名稱(chēng)：用于拋光多晶硅的化學(xué)機(jī)械拋光液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液，尤其涉及一種用于拋光多晶硅的化學(xué)機(jī)械拋光液。
背景技術(shù)：
在集成電路制造中，互連技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)在提高，一層上面又沉積一層，使得在襯底表面形成了不規(guī)則的形貌。現(xiàn)有技術(shù)中使用的一種平坦化方法就是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，CMP工藝就是使用一種含磨料和化學(xué)物質(zhì)的混合物和拋光墊去拋光一硅片表面。在典型的化學(xué)機(jī)械拋光方法中，將襯底直接與旋轉(zhuǎn)拋光墊接觸，用一載重物在襯底背面施加壓力。在拋光期間，墊片和操作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在襯底背面保持向下的力，將磨料和化學(xué)活性的溶液(通常稱(chēng)為拋光液或拋光漿料)涂于墊片上，該拋光液與正在拋光的薄膜發(fā)生化學(xué)機(jī)械反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行拋光過(guò)程。對(duì)于多晶娃的拋光，目前主要應(yīng)用于兩種芯片，一種是DRAM, —種是Flash.后者應(yīng)用中往往在對(duì)多晶硅的拋光中會(huì)涉及到對(duì)二氧化硅的拋光。在以往的主要利用以二氧化硅為研磨顆粒的堿性漿料來(lái)拋光多晶硅層和二氧化硅層的情況下，多晶硅的除取速率往往比二氧化硅的除去速率高得多，易導(dǎo)致多晶硅的過(guò)量去除而產(chǎn)生凹陷，影響隨后的工藝。 US2003/0153189A1公開(kāi)了一種用于多晶娃拋光的化學(xué)機(jī)械拋光液及方法，該拋光液包括一種聚合物表面活性劑和一種選自氧化鋁和氧化鈰的研磨顆粒，該聚合物表面活性劑為聚羧酸酯表面活性劑，用該漿料可以使多晶硅表面大塊區(qū)域的拋光速率大大高于溝槽內(nèi)的拋光速率，從而減少凹陷。US2003/0216003A1和US2004/0163324A1公開(kāi)了一種制造Flash的方法。其中包括一種拋光多晶娃的拋光液，該拋光掖中包含至少一種含有-N(OH)，-NH(OH), - NH2 (OH)基團(tuán)的化合物，使用該漿料的多晶硅與二氧化硅的拋光選擇比大于50。US2004/0014321A1公開(kāi)了一種包含研磨顆粒和氧化劑的酸性拋光液，使用該漿料可提高多晶硅與二氧化硅的拋光選擇比。US2004/0123528A1公開(kāi)了一種包含研磨顆粒和陰離子化合物的酸性拋光液，該陰離子化合物能降低保護(hù)層薄膜的去除速率，提高多晶硅與保護(hù)層薄膜的去除速率選擇比。US2005/0130428A1和CN 1637102A公開(kāi)了一種用于多晶硅化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，該漿料成分包括一種或多種在多晶硅層上形成鈍化層的非離子表面活性劑及一種能形成第二鈍化層來(lái)能減小氮化硅或氧化硅除去速率的第二表面活性劑。這種非離子表面活性劑至少包括一種選自環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物醇和環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷三嵌段聚合物組成的組中的化合物，該漿料可以將多晶硅除去速率與絕緣體除去速率之間的選擇比至少減小大約50%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在堿性條件下較好地拋光多晶硅薄膜的新型的化學(xué)機(jī)械拋光液。
本發(fā)明的上述目的通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的拋光液包括研磨顆粒和水,還包括一種或多種氧化劑。在本發(fā)明中所述的氧化劑較佳地為1、含有至少一個(gè)過(guò)氧基(一O—O—)的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物I1、含有一個(gè)處于最高氧化態(tài)的元素的有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物。所述的氧化劑更佳地為過(guò)氧化氫及其衍生物、過(guò)氧化脲、過(guò)氧甲酸、過(guò)氧乙酸、過(guò)硫酸鹽、過(guò)碳酸鈉、高碘酸及其鹽、高氯酸及其鹽或高硼酸及其鹽中的一種或多種。本發(fā)明所述的氧化劑的重量百分比濃度較佳地為O.1 30% ；更佳地為O. 5 20%。所述的拋光液的pH值較佳地為7 12。發(fā)明中所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰、二氧化鈦，覆蓋鋁的二氧化硅、摻雜鋁的二氧化硅和/或高分子研磨顆粒。所述的研磨顆粒粒徑較佳地為3(Tl50nm ；更佳地為30 120nm。所述的研磨顆粒重量百分比濃度濃度較佳地為O. 5 30% ；更佳地為2 30%。本發(fā)明的漿料還可 以含有pH調(diào)節(jié)劑，粘度調(diào)節(jié)劑，殺菌劑等來(lái)達(dá)到本發(fā)明的發(fā)明效果。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明的拋光液可以在堿性條件下顯著改變多晶硅的去除速率，調(diào)節(jié)多晶硅與二氧化硅的選擇比，并明顯提高多晶硅的平坦化效率和拋光殘留物的去除。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1對(duì)比拋光液I’ 二氧化硅(IOOnm) 15%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為3330A/min，二氧化硅的拋光速率為521A/min，兩者的選擇比為5. 38。拋光液I 二氧化硅(120nm) 15%、過(guò)氧化氫O. 5%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為1866A/min，二氧化硅的拋光速率為482A/min，兩者的選擇比為選擇比為3. 87。拋光液2 二氧化硅(IOOnm) 15%、過(guò)氧化氫2%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為1747A/min，二氧化硅的拋光速率為543A/min，兩者的選擇比為選擇比為3. 22。拋光液3 二氧化硅(IOOnm) 15%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為950A/min，二氧化硅的拋光速率為560A/min，兩者的選擇比為選擇比為1. 70。拋光液4 二氧化硅(IOOnm) 15%、過(guò)氧化氫15%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為711A/min，二氧化硅的拋光速率為580A/min，兩者的選擇比為選擇比為1. 23。拋光液5 二氧化硅(IOOnm) 15%、過(guò)氧化氫20%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為537A/min，二氧化硅的拋光速率為572A/min，兩者的選擇比為選擇比為O. 94。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。
實(shí)施例2對(duì)比拋光液2’ 二氧化硅(IOOnm) 10%、水余量、PH值為11.2;多晶硅的拋光速率為2002A/min，二氧化硅的拋光速率為375A/min，兩者的選擇比為5. 34。拋光液6 二氧化硅(IOOnm) 10%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為7 ;多晶硅的拋光速率為572A/min，二氧化硅的拋光速率為151A/min，兩者的選擇比為選擇比為3. 79。拋光液7 二氧化硅(IOOnm) 10%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為10 ;多晶硅的拋光速率為739A/min，二氧化硅的拋光速率為286A/min，兩者的選擇比為選擇比為2. 58。拋光液8 二氧化硅(IOOnm) 10%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為815A/min，二氧化硅的拋光速率為379A/min，兩者的選擇比為選擇比為2. 15。拋光液9 二氧化硅(IOOnm) 10%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為12 ;多晶硅的拋光速率為883A/min，二氧化硅的拋光速率為484A/min，兩者的選擇比為選擇比為1. 82。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例3拋光液10 二氧化硅(IOOnm) 2%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為568A/min，二氧化硅的拋光速率為160A/min，兩者的選擇比為選擇比為3. 55。拋光時(shí)的工藝參 數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例4拋光液11 二氧化硅(IOOnm) 30%、過(guò)氧化氫5%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為1352A/min，二氧化硅的拋光速率為916A/min，兩者的選擇比為選擇比為1.48。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例5拋光液12 二氧化硅(IOOnm) 10%、過(guò)氧乙酸1%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為928A/min，二氧化硅的拋光速率為391A/min，兩者的選擇比為選擇比為2. 37。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例6拋光液13 二氧化硅(IOOnm) 10%、過(guò)硫酸銨1%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為1885A/min，二氧化硅的拋光速率為413A/min，兩者的選擇比為選擇比為4. 56。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例7拋光液14 二氧化鈦(150nm) 10%、過(guò)氧化鉀0. 1%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為1232A/min，二氧化硅的拋光速率為954A/min，兩者的選擇比為選擇比為1. 29。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。
實(shí)施例8拋光液15三氧化二鋁(30nm)30%、過(guò)碳酸鈉30%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為2031A/min，二氧化硅的拋光速率為2305A/min，兩者的選擇比為選擇比為O. 88 ο拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fastpad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例9拋光液16摻雜鋁的二氧化硅(30nm) 30%、過(guò)氧甲酸30%、水余量、PH值為11. 2 ;多晶硅的拋光速率為1857A/min，二氧化硅的拋光速率為2159A/min，兩者的選擇比為選擇比為O. 86。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例10拋光液17覆蓋鋁的二氧化硅(45nm) 10%、高硼酸鈉和過(guò)氧化脲10%、水余量、PH值為 11.2 ;多晶硅的拋光速率為962A/min，二氧化硅的拋光速率為846A/min，兩者的選擇比為選擇比為1. 14。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為`下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例11拋光液18 二氧化硅(70nm) 10%、高碘酸和高氯酸鉀10%、水余量、PH值為11.2;多晶硅的拋光速率為886A/min，二氧化硅的拋光速率為480A/min，兩者的選擇比為選擇比為1. 85。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。實(shí)施例12拋光液19 二氧化鈰(50nm) O. 5%、過(guò)氧化氫10%、水余量、PH值為11.2;多晶硅的拋光速率為693A/min，二氧化硅的拋光速率為257A/min，兩者的選擇比為選擇比為2. 70。拋光時(shí)的工藝參數(shù)為下壓力3ps1、拋光盤(pán)(直徑14英寸)的轉(zhuǎn)速70rpm、拋光頭轉(zhuǎn)速 80rpm、拋光液流速 200ml/min、拋光墊為 PPG fast pad CS7、Logitech LP50 拋光機(jī)。本發(fā)明所使用的原料和試劑均為市售所得。
權(quán)利要求
1.一種用于拋光多晶硅的化學(xué)機(jī)械拋光液，該拋光液包括研磨顆粒和水，其特征在于還包括一種或多種氧化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑為1、含有至少一個(gè)過(guò)氧基(——O——O——)的化合物； I1、含有一個(gè)處于最高氧化態(tài)的元素的化合物。
3.如權(quán)利要求2所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑為過(guò)氧化氫及其衍生物、過(guò)氧化脲、過(guò)氧甲酸、過(guò)氧乙酸、過(guò)硫酸鹽、過(guò)碳酸鈉、高碘酸及其鹽、高氯酸及其鹽或高硼酸及其鹽中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑的重量百分比濃度為O.1 30%ο
5.如權(quán)利要求4所述的拋光液，其特征在于所述的氧化劑的重量百分比濃度為O.5 20%。
6.如權(quán)利要求1至3任一所述的拋光液，其特征在于所述的拋光液的pH值為7 12。
7.如權(quán)利要求1至3任一所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈰、二氧化鈦，覆蓋鋁的二氧化硅、摻雜鋁的二氧化硅和/或高分子研磨顆粒。
8.如權(quán)利要求7所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒粒徑為3(Tl50nm。
9.如權(quán)利要求8所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒粒徑為3(Tl20nm。
10.如權(quán)利要求7所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒重量百分比濃度為O.5 30%。
11.如權(quán)利要求10所述的拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒重量百分比濃度為2 30%
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于拋光多晶硅的化學(xué)機(jī)械拋光液，該拋光液包括研磨顆粒和水，其還包括一種或多種氧化劑。本發(fā)明的拋光液可以在堿性條件下顯著改變多晶硅的去除速率，調(diào)節(jié)多晶硅與二氧化硅的選擇比,并明顯提高多晶硅的平坦化效率和拋光殘留物的去除。
文檔編號(hào)C09G1/02GK103045099SQ20121054815
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者荊建芬, 張建, 蔡鑫元 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司