[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

本发明公开了一种化学机械抛光液，所述抛光液包括研磨颗粒，一种水溶性高分子聚合物和一种非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。本发明的抛光液具有优良的稳定性，并且可以在碱性条件下显著改变多晶硅的去除速率，从而实现调节多晶硅与二氧化硅的选择比，提高多晶硅的平坦化效率。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光液领域，尤其涉及一种应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，随着互连层数的增加和工艺特征尺寸的缩小，对硅片表面平整度的要求也越来越高，如果没有平坦化的能力，在半导体晶圆上创建复杂和密集的结构是非常有限的，化学机械抛光方法CMP就是可实现整个硅片平坦化的最有效的方法。

现有技术CMP工艺就是使用一种含磨料和化学物质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，将磨料和化学活性的溶液(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机械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。

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。

US2003/0216003 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 A1公开了一种包含研磨颗粒和氧化剂的酸性抛光液，使用该浆料可提高多晶硅与二氧化硅的抛光选择比。US2004/0123528 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。

US2005/0130428 A1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减小氮化硅或氧化硅去除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去除速率与绝缘体去除速率之间的选择比至少减小大约50％。

为此，需要提供一种能够显著改变多晶硅的去除速率，调节多晶硅与二氧化硅的选择比的高稳定性的碱性抛光液，并且显著提高多晶硅的平坦化效率。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明提供了一种碱性化学机械抛光液，具有优异的稳定性，可应用于抛光多晶硅，能够显著改变多晶硅的去除速率，调节多晶硅与二氧化硅的选择比，从而显著提高多晶硅的平坦化效率。

本发明提供了一种碱性化学机械抛光液，所述抛光液包括研磨颗粒、水溶性高分子聚合物和非离子表面活性剂，该非离子表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。