[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，具体涉及一种含有混合研磨剂和pH调节剂的化学机械抛光液，以及所述的化学机械抛光液用于二氧化硅介质材料边沿去除的抛光过程。

背景技术

二氧化硅是目前IC生产中应用最广泛的层间介质，为满足光刻的要求，必须采用化学机械抛光(CMP)工艺对介质表面进行平整化加工，抛光速率，表面污染物指标，抛光均一性，是介质材料CMP几个重要的评价指标，由于二氧化硅是四价硅，很难通过氧化还原的方法去除，微观上还是要通过形成表面水合层，使得磨料颗粒和晶圆表面发生形变，形成颗粒表面的羟基与硅片表面的水合层之间的化学键，再在机械力的作用下去除，所以二氧化硅介质材料的抛光通常采用固含量较高的抛光液，常用的有气相法二氧化硅和硅溶胶颗粒，采用气相法二氧化硅水分散体的抛光液，由于颗粒的形状不规则，容易团去成较大颗粒，从而产生表面微划伤。而采用硅溶胶为抛光液，除具有比较好的表面污染物指标，还可以减少表面微划伤，和较好的稳定性，但由于前程CVD二氧化硅时存在边沿薄膜的厚度偏低，造成在抛光过程中在晶圆边沿处的去除速率比中间区域要低较多(见图1)，这是硅溶胶基氧化硅抛光液普遍存在的问题，目前市售的产品例如罗门哈斯的R1501就存在边沿速率慢的问题(见表2)，尤其在200毫米晶圆的抛光中对边沿有效切片的影响较大，目前工业界主要是采用改进抛光头的设计，或者调整保持环的压力来改善这一问题，这在已有许多文献中已有报道，“Study on PolishingProfile at Wafer Edge by CMP Using Floating Head”，精密工学会志，2000vol.66(no.9)，“wafer edge challanges”，TETSUO FUKUDA，Fujitsu，semicon.06等。但8寸晶圆的抛光机台的抛光头只有主压力区(membering

ring)和保持环(trtaining ring)两个区域调节压力，改善的能力是很有限的，通过抛光液配方的设计，来改善边沿速度慢的专利还未见报道，本专利旨在通过抛光液的磨料和pH值的改变来改善这一问题，取得了较好的结果，能够达到工艺要求。

已有文献均集中在改善抛光头的压力分布，或改进抛光头设计等工艺条件来改善边沿速率慢的问题，本专利首次对边沿速率慢进行了浆液配方方面的尝试，效果比较明显。

在介质材料二氧化硅的化学机械抛光中，通常采用除采用气相法二氧化硅外，也有采用硅溶胶为磨料的抛光液，采用气相法二氧化硅水分散体的抛光液，由于颗粒的形状不规则，容易团去成较大颗粒，从而产生表面微划伤。而采用硅溶胶为抛光液，除具有比较好的表面污染物指标，还可以减少表面微划伤，和较好的稳定性，而硅溶胶基的抛光液却存在着一个缺点，就是在晶圆边沿处的去除速率比中间区域要低较多，这是该类抛光液较难解决的问题。本发明采用升高抛光液pH值，或采用混合磨料两种方法，可以有效改善边沿的形貌，达到工艺要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高二氧化硅介质材料抛光过程中边沿去除速率，改善晶圆边沿处的形貌以及调节二氧化硅对其它材料的抛光选择比。

本发明的化学机械抛光液，含有复合研磨剂和pH调节剂。

本发明中，所述的复合研磨剂由两种不同粒径的硅溶胶颗粒以不同比例混合而成。

本发明中，所述的两种不同粒径的硅溶胶颗粒为：一种粒径为30～100nm的硅溶胶颗粒和一种粒径为100～200nm的硅溶胶颗粒。

本发明中，所述的粒径为30～100nm的硅溶胶颗粒的含量为1～20％，所述的粒径为100～200nm的硅溶胶颗粒的含量为1～20％。

本发明中，所述的抛光液的pH值为10～12。

本发明中，所述的pH调节剂选自氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化铵，乙醇钠，乙醇钾，或三乙醇铵中的一种或多种。

一种抛光方法，所述抛光方法包括：在二氧化硅介质材料边沿去除的抛光过程中，用本发明的化学机械抛光液进行抛光。

本发明的积极进步效果在于：通过提高抛光液的pH，以及采用混和磨料的抛光液，降低了抛光后边沿的去除速率较中间区域低的现象，有效改善了晶圆边沿区域芯片受损的可能性。

通过改变浆料的pH以及采用复合磨料改善了二氧化硅介质材料抛光后

晶圆表面均一性以及边沿去除速率慢的现象。

解决了硅溶胶基的抛光液在二氧化硅抛光过程中普遍存在的边沿速率快速下跌的问题，提高抛光均一性。

附图说明

图1二氧化硅晶片抛光前的厚度分布图。

图2抛光后晶圆边沿到中心的去除速率分布图。