專(zhuān)利名稱(chēng)：一種化學(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?，F(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)反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行拋光過(guò)程。在多晶硅的拋光過(guò)程中，通常會(huì)存在如下兩個(gè)問(wèn)題1.因?yàn)槎嗑Ч? 二氧化硅的 拋光速率選擇比過(guò)高，使得最后拋光過(guò)程停止在二氧化硅層上時(shí)，難免會(huì)有多晶硅的碟形 凹損。如圖1所示，圖中a、b分別為拋光前和拋光后的結(jié)構(gòu)。且該問(wèn)題會(huì)隨著二氧化硅之 間的溝槽寬度的增加而加重。這會(huì)對(duì)器件的性能造成嚴(yán)重影響。2.淺溝道隔離(STI)化 學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中，二氧化硅表面形成碟形凹損，造成后續(xù)步驟覆蓋多晶硅層后的拋光過(guò) 程中，二氧化硅碟形凹損中殘留多晶硅。如圖2所示，圖中a、b分別為拋光前和拋光后的結(jié) 構(gòu)。這同樣會(huì)對(duì)器件的性能造成嚴(yán)重影響。因此，解決多晶硅拋光過(guò)程中表面碟形凹損缺陷、及去除殘留了多晶硅的二氧 化硅碟形凹損的問(wèn)題至關(guān)重要。US2003/0153189A1公開(kāi)了一種用于多晶硅拋光的化學(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硅的拋光液，該 拋光液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。US2004/01235^A1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。US2005/0130^8A1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。專(zhuān)利 文獻(xiàn)US6191039揭示了一種化學(xué)機(jī)械拋光方法，可以降低化學(xué)拋光的時(shí)間和成本，且有很 好的平坦化效果。以上技術(shù)雖然在一定程度上達(dá)到了一定的平坦化效果，縮短了拋光時(shí)間 和成本，但是或者是分兩步操作，或者只是抑制了多晶硅的拋光速率，不利于二氧化硅蝶形 凹陷中多晶硅的去除，且操作復(fù)雜，拋光效果有限。


圖1為常規(guī)多晶硅拋光過(guò)程中，拋光前(a)和拋光后(b)的晶片結(jié)構(gòu)圖。圖2為淺溝道隔離(STI)化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程中造成的二氧化硅表面碟形凹損，在 多晶硅拋光過(guò)程前(a)后(b)的示意圖。圖3為應(yīng)用本發(fā)明的新用途在拋光后可獲得的晶片結(jié)構(gòu)圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述多晶硅/ 二氧化硅選擇比過(guò)高，二氧化硅蝶形凹陷 中殘留多晶硅清除較難的問(wèn)題，而提供一種用于拋光多晶硅的具有合適的多晶硅/ 二氧化 硅選擇比的化學(xué)機(jī)械拋光液。本發(fā)明的拋光液，含有研磨顆粒、至少一種硅的增速劑、至少一種硅的抑制劑和水。本發(fā)明中，所述的硅的增速劑為含有胍基團(tuán)
權(quán)利要求
1.一種拋光硅的化學(xué)機(jī)械拋光液，包含水、研磨顆粒、至少一種硅的增速劑和至少一 種硅的抑制劑，其特征在于，所述硅的抑制劑為含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物。
2.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述硅的增速劑為含有胍基團(tuán) NH
3.如權(quán)利要求2所述拋光液，其特征在于，所述的含有胍基的化合物為單胍、雙胍、聚 胍類(lèi)化合物及其酸加成鹽。
4.如權(quán)利要求3所述拋光液，其特征在于，所述的單胍類(lèi)化合物及其酸加成鹽為胍、碳 酸胍、乙酸胍、磷酸氫二胍、鹽酸胍、硝酸胍、硫酸胍、氨基胍、氨基胍碳酸氫鹽、氨基胍磺酸 鹽、氨基胍硝酸鹽和氨基胍鹽酸中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求3所述拋光液，其特征在于，所述的雙胍類(lèi)化合物或其酸加成鹽為雙胍、 二甲雙胍、苯乙雙胍、1，1’ -己基雙[5-(對(duì)氯苯基)雙胍、嗎啉胍、上述化合物的酸加成鹽 或6-脒基-2-萘基4胍基苯甲酸酯甲基磺酸鹽；所述的酸為鹽酸、磷酸、硝酸、醋酸、葡萄糖 酸和磺酸中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求3所述拋光液，其特征在于，所述的聚胍或其酸加成鹽為聚六亞甲基胍、 聚六亞甲基雙胍、聚(六亞甲基雙氰基胍-六亞甲基二胺)或其酸加成鹽。所述的酸為鹽 酸、磷酸、硝酸、醋酸、葡萄糖酸和磺酸中的一種或多種。所述的聚胍類(lèi)化合物或其酸加成鹽 的聚合度較佳的為2 100。
7.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述硅的增速劑在溶液中的含量為重量百 分比 0. 0001 IOwt % ·
8.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于所述的顏料親和基團(tuán)為羥基、氨基和羧基中 的一種或多種。
9.如權(quán)利要求8所述拋光液，其特征在于形成所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物 的聚合單體包括下列中的一種或多種丙烯酸類(lèi)單體、丙烯酸酯類(lèi)單體、丙烯酰胺類(lèi)單體和 環(huán)氧乙烷。
10.如權(quán)利要求9所述拋光液，其特征在于所述的丙烯酸類(lèi)單體為丙烯酸和/或甲基 丙烯酸；所述的丙烯酸酯類(lèi)單體為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸 乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯和甲基丙 烯酸羥乙酯中的一種或多種；所述的丙烯酰胺類(lèi)單體為丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。
11.如權(quán)利要求9所述拋光液，其特征在于形成所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物 中的單體還包括其他乙烯基類(lèi)單體。
12.如權(quán)利要求11所述拋光液，其特征在于所述的其他乙烯基類(lèi)單體為乙烯、丙烯、 苯乙烯和對(duì)甲基苯乙烯。
13.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物為聚丙烯酸星型均聚物，苯乙烯與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，對(duì)甲基苯乙烯與環(huán)氧乙烷的二元星型共聚物，苯乙烯與環(huán)氧乙烷的二元星型共聚物，甲基丙烯酸甲酯與環(huán)氧乙烷的二元星型共聚物，丙烯酸甲酯與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，丙烯酸與丙烯酸羥乙酯的二元星型共聚物，以及丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酰胺的三元星型共聚物中的一種或多種。
14.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的數(shù) 均分子量為800-50000。
15.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的含 量為質(zhì)量百分比0. 0005 3%。
16.如權(quán)利要求15所述拋光液，其特征在于所述的含顏料親和基團(tuán)的星型聚合物的 含量為質(zhì)量百分比0.001 1%。
17.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述研磨顆粒為二氧化硅、三氧化二鋁、摻 雜鋁的二氧化硅、覆蓋鋁的二氧化硅、二氧化鈰、二氧化鈦和高分子研磨顆粒中的一種或多 種。
18.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于，所述的研磨顆粒的含量為重量百分比 0. lwt. % 30wt. %。
19.如權(quán)利要求1所述拋光液，其特征在于所述的研磨顆粒的粒徑較佳為20 150nm，更佳為 30 120nm。
20.如權(quán)利要求1 19任一項(xiàng)所述拋光液，其特征在于，所述拋光液用于涉及單晶硅和 多晶硅的拋光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對(duì)硅進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液。該拋光液中含有水，研磨顆粒、至少一種硅的增速劑和至少一種硅的抑制劑。本發(fā)明的拋光液通過(guò)調(diào)節(jié)硅的增速劑和抑制劑的量，可以調(diào)節(jié)硅與二氧化硅的選擇比，提高平坦化效率。
文檔編號(hào)H01L21/306GK102101978SQ20091020138
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者荊建芬 申請(qǐng)人:安集微電子(上海)有限公司