非离子型聚合物在自停止多晶硅抛光液制备及使用中的应用制造技术

本发明专利技术公开了重复单元中含有－（ＲＯ）－或－（ＲＣＯＯ）－基团的聚合物在可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备及其使用中的应用，其中Ｒ为碳原子数为１～１０的烷基。本发明专利技术所述的聚合物用于抛光液的制备及其使用，可在固定的常规工艺参数抛光条件下实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光过程，从而避免二氧化硅沟道中多晶硅碟形凹损缺陷的发生，及去除二氧化硅碟形凹损中的多晶硅残留，增高抛光后晶片表面的平坦度，且具有工艺窗口宽的特点，可使得生产率大大提高，生产成本大大降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重复单元中含有-(RO)-或-(RCOO)-基团的聚合物在可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备及其使用中的应用，其中R为碳原子数为1～10的烷基。
技术介绍
在多晶硅的抛光过程中，通常会存在如下两个问题：1.因为多晶硅/二氧化硅的抛光速率选择比过高，使得最后抛光过程停止在二氧化硅层上时，难免会有多晶硅的碟形凹损。如图1所示，图中a、b分别为抛光前和抛光后的结构。且该问题会随着二氧化硅之间的沟槽宽度的增加而加重。这会对器件的性能造成严重影响。2.浅沟道隔离(STI)化学机械研磨过程中，二氧化硅表面形成碟形凹损，造成后续步骤覆盖多晶硅层后的抛光过程中，二氧化硅碟形凹损中残留多晶硅。如图2所示，图中a、b分别为抛光前和抛光后的结构。这同样会对器件的性能造成严重影响。因此，解决多晶硅抛光过程中表面碟形凹损缺陷、及去除残留了多晶硅的二氧化硅碟形凹损的问题至关重要。专利文献US2003153189公开了一种化学机械抛光的方法和抛光液的组成，可以减少氧化物沟槽内的多晶硅的碟形凹损，以及降低生产成本。专利文献US6191039揭示了一种化学机械抛光方法，可以降低化学抛光的时间和成本，且有很好的平坦化效果。以上技术虽然在一定程度上达到了一定的平坦化效果，缩短了抛光时间和成本，但是-->或者是分两步操作，或者只是抑制了多晶硅的抛光速率，且操作复杂，抛光效果有限。专利文献US2006014390揭示了一种抛光液，其中所含有的非离子型聚合物具有抑制多晶硅去除速率的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供重复单元中含有-(RO)-或-(RCOO)-基团(其中R为碳原子数为1～10的烷基)的聚合物在可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备及其使用中的新用途。本专利技术中，所述的聚合物较佳的为聚氧乙烯型非离子表面活性剂。所述的聚氧乙烯型非离子表面活性剂较佳的为长链脂肪醇聚氧乙烯醚R1O(C2H4O)nH，脂肪酸聚氧乙烯酯R1COO(C2H4O)nH、R1COO(C2H4O)nOCR1或HO(C2H4O)nH，烷基酚聚氧乙烯醚R1C6H4O(C2H4O)nH，聚乙氧烯烷基醇酰胺R1CONHCH2(C2H4O)n-2OCH2CH2OH，聚氧乙烯烷基胺R1-N(CH2CH2O(C2H4O)n-2CH2CH2OH)2或吐温R1C7H11O6(C2H4O)x+y+z，其中R1为烃基，n为10～1000的整数，x，y，z为10～1000的整数。本专利技术中，所述的聚合物的含量较佳的为质量百分比0.0001～5％。本专利技术的应用中，所述的抛光液包含至少一种研磨颗粒和水。其中，所述研磨颗粒较佳的选自下列七种中的一个或多个：二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化锆、碳化硅、聚四氟乙烯(PTFE)和聚苯乙烯。研磨颗粒的含量较佳的为小于或等于质量百分比30％。本专利技术的应用中，所述的抛光液还可包含pH调节剂或络合剂。本专利技术的应用中，所述的抛光液由上述成分简单混合均匀即得。-->本专利技术的应用中，抛光时，抛光头的下压力范围较佳的为1～5psi；抛光头的转速范围较佳的为10rpm～150rpm；抛光垫的转速范围较佳的为10rpm～150rpm。本专利技术的应用中，抛光垫较佳的为聚氨酯材料的抛光垫，如罗门哈斯(ROHMHASS)公司的型号为IC1000，IC1010或politex的抛光垫，或PPG公司的PPG fast pad抛光垫。本专利技术的应用的优选实例中，抛光头的下压力为1psi；抛光头的转速为150rpm；抛光垫的转速为147rpm；抛光垫为PPG fast pad；抛光时间为3分钟。本专利技术的应用的优选实例中，抛光头的下压力为3psi；抛光头的转速为150rpm；抛光垫的转速为147rpm；抛光垫为IC1010；抛光时间为2分钟。本专利技术的应用的优选实例中，抛光头的下压力为5psi；抛光头的转速为10rpm；抛光垫的转速为11rpm；抛光垫为politex；抛光时间为1.5分钟。本专利技术的应用，可使抛光液在固定的工艺参数下可实现自停止机制。该机制包括主体去除阶段与终点去除阶段。整个抛光过程中二氧化硅的去除速率保持不变。多晶硅的去除速率及多晶硅/二氧化硅的选择比在主体去除阶段由高到低下降，在终点去除阶段恒定。机制过程由图3所示。图中RR0、RR1、RR2分别为抛光开始时多晶硅去除速率，主体去除阶段多晶硅的平均去除速率和终点去除阶段多晶硅去除速率，T1为主体去除阶段的时间。RR0，RR1，RR2以及T1的大小通过抛光液组分，抛光的工艺参数的调整来改变。本专利技术的应用实例中，RR0可能范围为100～6000A/min，RR1可能范围为100～6000A/min，RR2可能范围为0～5000A/min，二氧化硅的去除速率可-->能范围为0～1000A/min。RR1与二氧化硅的去除速率比可能范围为100∶1～1∶1，RR2与二氧化硅的去除速率比可能范围为10∶1～1∶10。本专利技术的积极进步效果在于：首次提供了重复单元中含有-(RO)-或-(RCOO)-基团(其中R为碳原子数为1～10的烷基)的聚合物在可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备及其使用中的新用途。此新用途，与现有技术相比，更好的解决了现有多晶硅抛光过程中二氧化硅沟道中多晶硅碟形凹损缺陷的发生，二氧化硅碟形凹损中的多晶硅残留的问题。此新用途，可通过一步抛光实现高平坦化度，无多晶硅残留，抛光后可获得如图4所示的晶片结构。本专利技术的新用途还具有工艺窗口宽的特点，可使生产率大大提高，生产成本大大降低。其效果将通过实施例进一步说明。附图说明图1为常规多晶硅抛光过程中，抛光前(a)和抛光后(b)的晶片结构图。图2为浅沟道隔离(STI)化学机械研磨过程中造成的二氧化硅表面碟形凹损，在多晶硅抛光过程前(a)后(b)的示意图。图3为本专利技术的新用途可实现的自停止机制示意图。图中RR0、RR1、RR2分别为抛光开始时多晶硅去除速率，主体去除阶段多晶硅的平均去除速率和终点去除阶段多晶硅去除速率，T1为主体去除阶段的时间。图4为应用本专利技术的新用途在抛光后可获得的晶片结构图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，并不因此将本专利技术限制在所-->述的实施例范围之中。实施例1～16用于可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备重复单元中含有-(RO)-或-(RCOO)-基团(R为碳原子数为1～10的烷基)的聚合物用于制备可实现自停止机制的多晶硅的化学机械抛光液，表1给出了实施例1～16中所制备的抛光液的成分配方，其中水为余量。表1实施例1～16所制备的可实现自停止机制的多晶硅的化学机械抛光液-->实施例17用于可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的使用将按照实施例1的配方所制得的抛光液滴到PPG fast pad抛光垫上，晶片正面向下，接触抛光垫表面，以147rpm和150rpm的转速分别旋转抛光垫和抛光头，同时在被抛光的晶片背面施加1psi的下压力，进行抛光。抛光液流速为100ml/min，时间3分钟。实施例18用于可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的使用将按照实施例2的配方所制得的抛光液滴到IC1010抛光垫上，晶片正面向下，接触抛光垫表面，以147rpm和150rpm的转速分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
重复单元中含有－（ＲＯ）－或－（ＲＣＯＯ）－基团的聚合物在可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备及其使用中的应用，其中Ｒ为碳原子数为１～１０的烷基。

【技术特征摘要】
1.重复单元中含有-(RO)-或-(RCOO)-基团的聚合物在可实现自停止机制的多晶硅化学机械抛光液的制备及其使用中的应用，其中R为碳原子数为1～10的烷基。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的聚合物为聚氧乙烯型非离子表面活性剂。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的聚氧乙烯型非离子表面活性剂为长链脂肪醇聚氧乙烯醚R1O(C2H4O)nH，脂肪酸聚氧乙烯酯R1COO(C2H4O)nH、R1COO(C2H4O)nOCR1或HO(C2H4O)nH，烷基酚聚氧乙烯醚R1C6H4O(C2H4O)nH，聚乙氧烯烷基醇酰胺R1CONHCH2(C2H4O)n-2OCH2CH2OH，聚氧乙烯烷基胺R1-N(CH2CH2O(C2H4O)n-2CH2CH2OH)2或吐温R1C7H11O6(C2H4O)x+y+z，其中，R1为烃基，n为10～1000的整数，x，y，z分别为10～1000的整数。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的聚合物的含量为抛光液的质量百分比0.0001～5％。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的抛光液含有研磨颗粒和水。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒选自下列七种中的一个或多个：二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化锆、碳化硅、聚四氟乙烯和聚苯乙烯。7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述的研磨颗粒的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春晓，荆建芬，王麟，
申请(专利权)人：安集微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]