用于抛光多晶硅的化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术公开了一种用于抛光多晶硅的化学机械抛光液，该抛光液包括研磨颗粒和水，其还包括一种或多种多元醇型非离子表面活性剂。本发明专利技术的抛光液是可以在碱性条件下较好地抛光多晶硅薄膜的新型的化学机械抛光液。并且还可以显著降低多晶硅的去除速率，调节多晶硅与二氧化硅的选择比，显著提高多晶硅的平坦化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种用于抛光多晶硅 的化学机械抛光液。
技术介绍
在集成电路制造中.互连技术的标准在提高， 一层上面又沉积一 层，使得在衬底表面形成了不规则的形貌。现有技术中使用的一种平坦化方法就是化学机械抛光(CMP)， CMP工艺就是使用一种含磨 料的混合物和抛光垫去抛光一硅片表面。在典型的化学机械抛光方法 中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。 在抛光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将 磨料和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该 抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行抛光过程。对于多晶硅的抛光，目前主要应用于两种芯片， 一种是DRAM， --种是Flash.后者应用中往往在对多晶硅的抛光中会涉及到对二氧 化硅的抛光。在以往的主要利用以二氧化硅为研磨颗粒的碱性浆料来抛光多 晶硅层和二氧化硅层的情况下，多晶硅的除取速率往往比二氧化硅的除去速率高得多，易导致多晶硅的过量去除而产生凹陷，影响随后的工艺。US2003/0153189A1公开了一种用于多晶硅抛光的化学机械抛 光液及方法，该抛光液包括一种聚合物表面活性剂和一种选自氧化铝 和氧化铈的研磨颗粒，该聚合物表面活性剂为聚羧酸酯表面活性剂， 用该浆料可以使多晶硅表面大块区域的抛光速率大大高于沟槽内的 抛光速率，从而减少凹陷。US2003/0216003A1和US2004/0163324 Al 公开了一种制造Flash的方法。其中包括一种抛光多晶硅的抛光液， 该抛光液中包含至少一种含有-N(OH)， -NH(OH)， -NH2(OH)基团的 化合物，使用该浆料的多晶硅与二氧化硅的抛光选择比大于50。 US2004/0014321 Al公开了一种包含研磨颗粒和氧化剂的酸性抛光 液，使用该桨料可提高多晶硅与二氧化硅的抛光选择比。 US2004/0123528A1公开了一种包含研磨颗粒和阴离子化合物的酸性 抛光液，该阴离子化合物能降低保护层薄膜的去除速率，提高多晶硅 与保护层薄膜的去除速率选择比。US2005/0130428 Al和CN 1637102 A公开了一种用于多晶硅化学机械抛光的浆料，该桨料成分包括一 种或多种在多晶硅层上形成钝化层的非离子表面活性剂及一种能形 成第二钝化层来能减小氮化硅或氧化硅除去速率的第二表面活性剂。 这种非离子表面活性剂至少包括一种选自环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共 聚物醇和环氧乙烷-环氧丙烷三嵌段聚合物组成的组中的化合物，该 浆料可以将多晶硅除去速率与绝缘体除去速率之间的选择比至少减 小大约50%。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了在碱性条件下较好地抛光多晶硅，并且还可 以大大降低多晶硅的抛光速率，和降低多晶硅与二氧化硅的抛光速率 比，从而提供了一种用于抛光多晶硅的抛光液。该抛光液包括研磨颗粒和水，还包括一种或多种多元醇型非离子 表面活性剂。在本专利技术中所述的多元醇型非离子表面活性剂为以下的一种或 几种组成-a、 含有多个羟基的多元醇与脂肪酸进行酯化而生成的酯类b、 聚乙二醇类表面活性剂。所述的酯类表面活性剂的通式结构式 Rl OmHm-n(OCR2)n其中，ROH)m为m^2的多元醇，具体的为乙二醇， 一縮二乙二醇， 二縮三乙二醇，丙二醇，甘油，聚甘油，聚氧乙烯甘油，季戊四醇， 失水木糖醇，聚氧乙烯失水木糖醇，山梨醇，聚氧乙烯山梨醇，失水 山梨醇，聚氧乙烯失水山梨醇，蔗糖，聚氧乙烯；R2代表C11H23, C15H31， C17H33, C17H3;n=l 4且rn^n。所述的聚乙二醇(PEG)的通式结构式<formula>formula see original document page 6</formula>其中，分子量200 20000。本专利技术所述的多元醇型非离子表面活性剂的重量百分比浓度较佳地为0.0001 20 %; 更佳地为0.001-10%。专利技术中所述的抛光液的pH值较佳地为7 12。 专利技术中所述的研磨颗粒包括二氧化硅、三氧化二铝、掺杂铝或覆 盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和/或高分子研磨颗粒。 所述的研磨颗粒的重量百分比浓度较佳为0.5 30 %; 更佳地为2 30%。本专利技术的浆料中还可以包括pH调节剂，粘度调节剂，消泡剂， 通过它们来控制浆料成分的pH，粘度等特性以达到本专利技术的专利技术目 的。本专利技术的积极进步效果在于本专利技术的抛光液可以在碱性条件下 较好地抛光多晶硅，并且还可以显著降低多晶硅的去除速率，调节多 晶硅与二氧化硅的选择比，显著提高多晶硅的平坦化效率。具体实施方式 对比实施例r对比抛光液l， 二氧化硅15%、水余量、pH值为11.5;对多晶硅的抛光速率为3429A/min，对二氧化硅的抛光速率为 639A/min,两者选择比为5.38。抛光时的工艺参数为下压力3psi、抛光盘(直径14英寸)的 转速70rpm、抛光头转速80rpm、抛光浆料流速200ml/min、抛光垫 为PPG fast pad CS7 、抛光机为Logitech LP50。实施例1抛光液1 二氧化硅15%、聚氧乙烯(20)失水山梨醇单月桂酸 酯(Tween20)(分子量1227) 0.2%、水余量、pH值为11.5;对多晶硅的抛光速率为1181 A/min，对二氧化硅的抛光速率为 623A/min，两者选择比为1.90。抛光时的工艺参数为下压力3psi、抛光盘(直径14英寸)的 转速70rpm、抛光头转速80rpm、抛光浆料流速200ml/min、抛光垫 为PPG fast pad CS7 、抛光机为Logitech LP50。实施例2抛光液2 二氧化硅15%、甘油单油酸酯0.1%、聚氧乙烯(20) 失水山梨醇单月桂酸酯(Tween20)(分子量1227) 0.1%、水余量、 pH值为11.5;对多晶硅的抛光速率为1079A/min，对二氧化硅的抛光速率为 538A/min,两者选择比为2.01。抛光时的工艺参数为下压力3psi、抛光盘(直径14英寸)的 转速70rpm、抛光头转速80rpm、抛光浆料流速200ml/min、抛光垫 为PPG fast pad CS7 、抛光机为Logitech LP50。实施例3抛光液3 二氧化硅15%、聚乙二醇(PEG)(分子量为400) 0.2%、水余量、pH值为11.5;对多晶硅的抛光速率为1653 A/min，对二氧化硅的抛光速率为 517A/min，两者选择比为3.20。抛光时的工艺参数为下压力3psi、抛光盘(直径14英寸)的 转速70rpm、抛光头转速80rpm、抛光桨料流速200ml/min、抛光垫 为PPG fast pad CS7 、抛光机为Logitech LP50。对比实施例2'对比抛光液2' 二氧化硅10%、水余量、pH值为11.5;对多晶硅的抛光速率为1920A/min，对二氧化硅的抛光速率为 342A/min，两者选择比为5.61。抛光时的工艺参数为下压力3psi、抛光盘(直径14英寸)的 转速70rpm、抛光头转速80rpm、抛光浆料流速200ml/min、抛光垫 为PPG fast pad CS7 、抛光机为Logitech LP50。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光多晶硅的化学机械抛光液，该抛光液包括研磨颗粒和水，其特征在于：还包括一种或多种多元醇型非离子表面活性剂。

【技术特征摘要】
1、一种用于抛光多晶硅的化学机械抛光液，该抛光液包括研磨颗粒和水，其特征在于还包括一种或多种多元醇型非离子表面活性剂。2、 如权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的多元醇型 非离子表面活性剂为以下的一种或几种组成-a、 含有多个羟基的多元醇与脂肪酸进行酯化而生成的酯类b、 聚乙二醇类表面活性剂。3、 如权利要求2所述的抛光液，其特征在于所述的酯类表面 活性剂的通式结构式Rl OmHm_n(OCR2)n其中，Ri(OH)m为m^2的多元醇，具体的为乙二醇， 一縮二乙二醇， 二縮三乙二醇，丙二醇，甘油，聚甘油，聚氧乙烯甘油，季戊四醇， 失水木糖醇，聚氧乙烯失水木糖醇，山梨醇，聚氧乙烯山梨醇，失水 山梨醇，聚氧乙烯失水山梨醇，蔗糖或聚氧乙烯；R2代表CnH23, C15H31, C17H33或C17H35;n=l 4且m》n。4、 如权利要求2所述的抛光液，其特征在于所述的聚乙二醇 的通式结构式<formu...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆建芬，王麟，杨春晓，
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]