专利名称：一种化学机械抛光液的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。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。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 US2004/0163324A1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。US2004/01235^A1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。US2005/0130^8A1和CN 1637102A公开了一种用于多晶硅化 学机械抛光的浆料，该浆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。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，不利于二氧化硅蝶形 凹陷中多晶硅的去除，且操作复杂，抛光效果有限。-NH-
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发明内容
本发明的目的是为了解决上述多晶硅/ 二氧化硅选择比过高，二氧化硅蝶形凹陷 中残留多晶硅清除较难的问题，而提供一种用于抛光多晶硅的具有合适的多晶硅/ 二氧化 硅选择比的化学机械抛光液。本发明的抛光液，含有研磨颗粒、至少一种硅的增速剂、至少一种硅的抑制剂和水。
NH本发明中，所述的硅的增速剂为含有胍基团
权利要求
1.一种抛光硅的化学机械抛光液，包含水、研磨颗粒、至少一种硅的增速剂和至少一 种硅的抑制剂，其特征在于，所述硅的抑制剂为季铵盐型阳离子表面活性剂。
2.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述硅的增速剂为含有胍基团 NHI的化合物。(十C——NH^-)
3.如权利要求2所述抛光液，其特征在于，所述的含有胍基团的化合物为单胍、双胍、 聚胍类化合物及其酸加成盐。
4.如权利要求3所述抛光液，其特征在于，所述的单胍类化合物及其酸加成盐为胍、碳 酸胍、乙酸胍、磷酸氢二胍、盐酸胍、硝酸胍、硫酸胍、氨基胍、氨基胍碳酸氢盐、氨基胍磺酸 盐、氨基胍硝酸盐和氨基胍盐酸中的一种或多种。
5.如权利要求3所述抛光液，其特征在于，所述的双胍类化合物或其酸加成盐为双胍、 二甲双胍、苯乙双胍、1，1’ -己基双[5-(对氯苯基)双胍、吗啉胍、上述化合物的酸加成盐 和/或6-脒基-2-萘基4胍基苯甲酸酯甲基磺酸盐；所述的酸为盐酸、磷酸、硝酸、醋酸、葡 萄糖酸和/或磺酸。
6.如权利要求3所述抛光液，其特征在于，所述的聚胍或其酸加成盐为聚六亚甲基胍、 聚六亚甲基双胍、聚(六亚甲基双氰基胍-六亚甲基二胺)和/或其酸加成盐；所述的酸为 盐酸、磷酸、硝酸、醋酸、葡萄糖酸和/或磺酸；所述的聚胍类化合物或其酸加成盐的聚合度 为2 100。
7.如权利要求1所述溶液，其特征在于，所述硅的增速剂在溶液中的含量为重量百分 比 0. 0001 IOwt % O
8.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的季铵盐型阳离子表面活性剂为 分子中至少含有一个N+的季铵盐阳离子表面活性剂。
9.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的季铵盐型阳离子表面活性剂为 单季铵盐型和/或双子型季铵盐阳离子表面活性剂。
10.根据权利要求8所述的抛光液，其特征在于所述的单季铵盐型阳离子表面活 性剂为 R1Ii2N+R3R4X-，其中礼、R2, R3> R4 中有至少有一个为 _CmH2m+1 或 _CmH2m+10(CH2CHO)n, 8 彡 m 彡 22，η > 3 ；其余为 C1 C4 的烷基、-CH2-C6H5, CH2CH2OH 或 CH2CH2CHOH, R1^R2, R3> R4 相同或不同为 Cr、Br\ CH3S04\ NOf 或 C6H5-SOp
11.根据权利要求8所述的抛光液，其特征在于所述的双子型季铵盐阳离子表面活 性剂为(R1Ii2N+R2-R4-R3Ii2N+R2)2X-，其中=R1 为 _CmH2m+1，8 彡 m 彡 18 氓为-CH3 或-C2H5 ；R3 与 R1或&相同；R4为苯二亚甲基，CH2CH (OH) CH2，聚亚甲基-(CH2)n-, 2彡η ( 30，或聚氧乙烯 基-CH2CH2- (OCH2CH2)n-, 1 彡 η 彡 30 为 CF 或 Br-。
12.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于所述的季铵盐型阳离子表面活性剂的 重量百分比浓度为0. 0001 5%。
13.根据权利要求12所述的抛光液，其特征在于所述的季铵盐型阳离子表面活性剂 的重量百分比浓度为0.001 1%。
14.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、掺 杂铝的二氧化硅、覆盖铝的二氧化硅、二氧化铈、二氧化钛和高分子研磨颗粒中的一种或多种。
15.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述的研磨颗粒的含量为重量百分比 0. lwt. % 30wt. %。
16.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的粒径为 20 150nm。
17.如权利要求16所述的化学机械抛光液，其特征在于所述的研磨颗粒的粒径为 30 120nm。
18.如权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述抛光液用于涉及单晶硅和多晶硅的抛光。
全文摘要
本发明涉及一种对硅进行化学机械抛光的抛光液。该抛光液中含有水，研磨颗粒、至少一种硅的增速剂和至少一种硅的抑制剂。本发明的抛光液通过调节硅的增速剂和抑制剂的量，可以调节硅与二氧化硅的选择比，提高平坦化效率。
文档编号H01L21/306GK102108261SQ20091020082
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者荆建芬, 蔡鑫元 申请人:安集微电子(上海)有限公司