抛光浆料组合物的制作方法

本发明涉及用于多晶硅膜cmp(chemical mechanical polishing)工艺的抛光浆料组合物。

背景技术：

1、化学机械抛光(cmp)工艺是在使半导体晶片接触抛光垫后，通过旋转来利用含有抛光剂和各种化合物的浆料实现平坦化的工艺。通常，金属抛光工艺是通过重复执行利用氧化剂形成金属氧化物(mox)的过程，以及利用抛光粒子去除所形成的金属氧化物的过程来实现。

2、随着半导体器件的多样化和高度集成化，会使用更加精密的图案形成技术，相应地，半导体器件的表面结构更加复杂，表面膜之间的阶梯差也越来越大。在制造半导体器件时，作为平坦化技术会使用化学机械抛光(cmp，chemical mechanical polishing)工艺，用于去除形成在晶片上的特定膜中的阶梯差。cmp组合物具有选择性，可以相对于一种类型的集成电路成分选择性地去除另一种成分。本领域广泛熟知用于晶片表面cmp工艺的组合物和方法。用于对半导体晶片表面进行抛光的cmp浆料组合物通常包括抛光粒子、多种添加剂化合物等。具有三维晶体管堆迭层的闪存装置(3d闪存)越来越受到欢迎。但，为了用于3d闪存，抛光浆料通常需要提供更高的多晶硅抛光率、氧化硅的抛光选择比以及良好的表面形貌和低缺陷。并且，还需要克服只有在碱性区域才可能实现多晶硅膜的高抛光速率的抛光浆料组合物的限制。

技术实现思路

1、[发明要解决的问题]

2、本发明用于解决上述言及的问题，提供一种用于对多晶硅膜进行抛光的抛光浆料组合物，可以实现多晶硅的高抛光性，例如，可以在酸性区域实现高抛光性。

3、然而，本发明要解决的技术问题并不受限于上述言及课题，未言及的其他课题将通过下面的记载由本领域普通技术人员明确理解。

4、[解决问题的技术手段]

5、根据本发明的一实施例，提供一种用于对多晶硅进行抛光的抛光浆料组合物，包括：胶体二氧化硅抛光粒子；季铵阳离子单体；以及酸性物质。

6、根据本发明的一实施例，所述胶体二氧化硅抛光粒子可以具有阳离子表面电荷，所述胶体二氧化硅抛光粒子可以包括10nm至200nm的单一大小粒子，或者混合10nm至200nm的2种以上不同大小的混合粒子。

7、根据本发明的一实施例，所述抛光粒子可以是所述浆料组合物中的0.0001重量％至10重量％。

8、根据本发明的一实施例，所述季铵阳离子单体可以包括由下面的化学

9、式1至化学式3表示的化合物中的至少一种：

10、

11、

12、其中，所述化学式1中r1至r4分别是从具有1-50个碳原子的直链或支链烷基、具有2至50个碳原子的直链或支链烯基以及具有1至50个碳原子的直链或支链烷氧基中选择，

13、所述化学式2中r1至r4分别是从氢、具有1-50个碳原子的直链或支链烷基、具有2至50个碳原子的直链或支链烯基、具有1至50个碳原子的直链或支链烷氧基以及具有6-30个碳原子的芳香环中选择，

14、所述化学式1以及所述化学式2中x是抗衡离子，所述x是从氢氧化物(oh-)、卤素、硫酸盐(so42-)、磷酸盐(po43-)、硝酸盐(no3-)、硫酸氢盐(hso4-)、甲磺酸甲酯(ch3so3-)、高氯酸盐(clo4-)以及六氟磷酸盐(pf6-)中选择，

15、

16、

17、其中，所述化学式3中r、r8以及r9是从氢、具有1-50个碳原子的直链或支链烷基、具有2至50个碳原子的直链或支链烯基、具有1至50个碳原子的直链或支链烷氧基以及具有6-30个碳原子的芳香环中选择，

18、r1是从具有1-50个碳原子的直链或支链亚烃基以及(r5以及r7分别是具有1-50个碳原子的直链或支链亚烃基，r6是氢、具有1-50个碳原子的直链或支链烷基；或者具有2至50个碳原子的直链或支链烯基，n是0或者1)中选择，

19、r2至r4分别是从氢、具有1-50个碳原子的直链或支链烷基、具有2至50个碳原子的直链或支链烯基以及具有6-30个碳原子的芳香环中选择，

20、x是抗衡离子，所述x是从氢氧化物(oh-)、卤素、硫酸盐(so42-)、磷酸盐(po43-)、硝酸盐(no3-)、硫酸氢盐(hso4-)或者甲磺酸甲酯(ch3so3-)、高氯酸盐(clo4-)以及六氟磷酸盐(pf6-)中选择。

21、根据本发明的一实施例，所述化学式1中r1至r4可以分别从具有1至10个碳原子的直链或支链烷基中选择。

22、根据本发明的一实施例，所述化学式2中r2至r4可以分别从具有1至10个碳原子的直链或支链烷基中选择，所述化学式2中r8至r9中的至少一个是氢。

23、根据本发明的一实施例，所述季铵阳离子单体可以是所述组合物中的0.0001重量％至0.5重量％。

24、根据本发明的一实施例，所述酸性物质可以包括无机酸、有机酸或者两者，所述酸性物质可以是所述抛光浆料组合物中的0.0001重量％至1重量％。

25、根据本发明的一实施例，所述无机酸可以包括从由硫酸、硝酸、磷酸、硅酸、氢氟酸、硼酸、溴酸、碘酸、盐酸以及高氯酸组成的群组中选择的至少一种。

26、根据本发明的一实施例，所述有机酸可以包括一元羧酸、二羧酸或者两者，所述有机酸可以包括从由柠檬酸(citric acid)、草酸(oxalic acid)、丙酸(propionic acid)、硬脂酸(stearic acid)、丙酮酸(pyruvic acid)、醋酸(acetic acid)、乙酰乙酸(acetoacetic acid)、乙醛酸(glyoxylic acid)、苹果酸(malic acid)、丙二酸(malonicacid)、二甲基丙二酸、马来酸(maleic acid)、戊二酸(glutaric acid)、己二酸(adipicacid)、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸(pimelic acid)、邻苯二甲酸(phthalicacid)、偏苯三酸(trimellitic acid)、酒石酸(tartaric acid)、乙醇酸(glycollicacid)、2,2-二甲基戊二酸、乳酸(lactic acid)、异亮氨酸(isoleucine)、丁酸(butyricacid)、琥珀酸(succinic acid)、3,3-二乙基丁二酸以及抗坏血酸(ascorbic acid)组成的群组中选择的至少一种。

27、根据本发明的一实施例，对于所述酸性物质，在使用2种以上酸性物质时，第一酸性物质与其余酸性物质的质量比可以是9:1至1:9。

28、根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物还可以包括碱性化合物，所述碱性化合物可以包括从由氨、氨甲基丙醇(ammonium methyl propanol；amp)、四甲基氢氧化铵(tetra methyl ammonium hydroxide；tmah)、氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化铷、氢氧化铯、碳酸氢钠、碳酸钠、咪唑、单乙醇胺(monoethanolamine，mea)、二乙醇胺(diethanol amine，dea)、三乙醇胺(tea)、1,5-二氨基-3-戊醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、1,3-二氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-丙醇、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、2-二乙氨基-1-乙醇、2-乙氨基-1-乙醇、1-(二甲氨基)2-丙醇、n-甲基二乙醇胺、n-丙基二乙醇胺、n-异丙基二乙醇胺、n-(2-甲基丙基)二乙醇胺、n-正丁基二乙醇胺、n-叔丁基乙醇胺、n-环己基二乙醇胺、2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙氨基乙醇、2-二丙氨基乙醇、2-丁基氨基乙醇、2-叔丁基氨基乙醇、2-环氨基乙醇、2-氨基-2-戊醇、2-[双(2-羟乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[双(2-羟乙基)氨基]-2-丙醇、n,n-双(2-羟丙基)乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三(羟甲基)氨基甲烷、三异丙醇胺、四乙基氢氧化铵(tetraethyl ammonium hydroxide，teah)、四丙基氢氧化铵(tetrapropylammonium hydroxide，tpah)、四丁基氢氧化铵(tetrabutylammonium hydroxide)、四戊基氢氧化铵(tetrapentylammonium hydroxide，tbah)、甲基(三羟乙基)氢氧化铵(methyl(trishydroxyethyl)ammonium hydroxide)、三丁基乙基氢氧化铵(tributylethylammonium hydroxide)、(2-羟乙基)三乙基氢氧化铵((2-hydroxyethyl),triethylammonium hydroxide)、(2-羟乙基)三丙基氢氧化铵((2-hydroxyethyl)tripropylammonium hydroxide)以及(1-羟丙基)三乙基氢氧化铵((1-hydroxypropyl)trimethylammonium hydroxide)组成的群组中选择的至少一种。

29、根据本发明的一实施例，所述浆料组合物的ph可以是2至11。

30、根据本发明的一实施例，所述抛光浆料组合物对多晶硅膜的抛光速度可以是以上。

31、根据本发明的一实施例，当所述抛光浆料组合物的ph是3至5或者9至11时，多晶硅膜相对于氮化硅膜、氧化硅膜或包含两者的膜的选择比可以是10:1至1000:1。

32、[发明的效果]

33、本发明提供一种抛光浆料组合物，其可以对多晶硅膜保持高抛光率，并且可以改善及抛光性能，例如，不仅在碱性区域，在酸性区域也可以保证多晶硅膜的高抛光率，相对于氮化膜、氧化膜等其他膜具有良好的抛光选择比。