[发明专利]多晶硅化学机械抛光液

说明书

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，互连技术的标准不断提高，一层上面又沉积一层，使得在硅片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，将硅片直接与旋转抛光垫接触，在硅片背面施加压力。在抛光期间，硅片和抛光台/抛光垫旋转，同时在硅片背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常称为抛光液或抛光浆料)涂于抛光垫片上，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，一种是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。这一抛光过程存在两个技术难题：

第一，现有技术中主要采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，其抛光过程中，多晶硅的去除速率往往比二氧化硅的去除速率高得多，易导致多晶硅的过量去除而产生凹陷，影响后续工艺。

目前，已有文献公开了为解决这一问题的一些技术方案。

如专利文献US2003/0216003 A1和US2004/0163324 A1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，该抛光掖中包含至少一种含有-N(OH)、-NH(OH)或-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为50∶1～300∶1，但选择比仍然较高。

再如专利文献US2005/0130428 A1和CN 1637102 A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，及一种用于调节氮化硅和氧化硅相对除去速率的胺或亚胺表面活性剂。该非离子表面活性剂为至少一种环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物醇和/或环氧乙烷-环氧丙烷三嵌段聚合物。该浆料可以减小多晶硅的凹陷深度。

第二，常规多晶硅碱性浆料抛光液中，通常需使用KOH等无机碱，或氨水、四甲基氢氧化铵(TMAH)或四丁基氢氧化铵(TBAH)等有机胺调节pH。如专利文献US2005/0130428 A1和CN 1637102 A公开了一种用于多晶硅化学机械抛光的浆料，使用KOH，NH₄OH，TMA，TMAH和TEA组成的组合pH控制剂。但无机碱会在浆料中引入金属离子污染，而金属离子对芯片的良率有潜在的隐患，氨水则对环境污染很大，羟胺类化合物在碱性条件下会抑制二氧化硅等介电材料的去除速率。

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，和常规碱性pH调节剂带来的金属离子污染和环境污染的问题，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，且无污染的化学机械抛光液。

本发明的抛光液，含有多元醇型非离子表面活性剂、胍类化合物、研磨颗粒和水。

本发明中，所述的多元醇型非离子表面活性剂较佳的为多元醇与脂肪酸经酯化反应生成的酯类表面活性剂和/或聚乙二醇表面活性剂。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的为0.0001～20％，更佳的为0.001-10％。本发明的抛光液中，多元醇型非离子表面活性剂可显著降低多晶硅的去除速率，而不降低二氧化硅的去除速率，从而显著降低多晶硅与二氧化硅的选择比，避免了因多晶硅的过量去除而产生的凹陷。