[發明專利]一種化學機械拋光液

在審

• 申請號: 201710569720.3
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN109251673A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李守田;尹先升;賈長征;王雨春
• 申請（專利權）人: 安集微電子科技（上海）股份有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 北京大成律師事務所 11352
• 代理人: 李佳銘;沈汶波

本發明提供了一種化學機械拋光液，包含氧化鈰磨料顆粒、聚季銨鹽及pH調節劑。本發明中的聚季銨鹽可控制氧化硅的拋光速率，使得在高壓下達到高的氧化硅拋光速率，在低壓下實現低的氧化硅的拋光速率，從而取得較低碟形凹陷(dishing)。

技術領域

本發明涉及化學機械拋光液領域，尤其涉及一種化學機械拋光液及其在控制碟形凹陷中的應用。

背景技術

氧化鈰是一種重要的CMP拋光液磨料，相比于傳統硅溶膠磨料，氧化鈰對二氧化硅材質具有更高效的拋光特性，已廣泛應用于STI和ILD的CMP拋光。但是，在STI的CMP拋光應用中，通常要求具備高的二氧化硅介質層的拋光速率，而低的氮化硅介質層的拋光速率，最好氮化硅介質層的拋光速率可以接近于零。也就是說，要求高的二氧化硅對氮化硅的選擇比。有機分子能夠有效地抑制氮化硅的拋光速率在文獻中有過報道，比如，Electrochemical and Solid-State Letter(vol 8(8),page G218-G221,year 2005)報道吡啶甲酸(picolinic acid)等化合物提高其對二氧化硅介質層的拋光速率，同時抑制氮化硅的拋光速率超過20倍，使得選擇比超過200。

但是，在STI應用中，除了抑制氮化硅的拋光速率，同時還要控制碟形凹陷(dishing)。其中一種取得低碟形凹陷數值的方式是在高的壓力下(比如，4psi或5psi下)，采用高的氧化硅的拋光速率，在低的壓力下(比如，1.5psi下)，采用低的氧化硅的拋光速率。換言之，氧化硅的速率對壓力的曲線，應該偏離傳統的Prestonian線性方程。而在圖形的晶圓拋光時，則需高點的地方要承受大的壓力，低點(trench)承受的壓力要比高點低很多。CMP的目的就是去除高點的材質，達到平整化。

有報道發現，帶正電的季氨鹽會對同樣帶正電的氧化鈰摩擦顆粒產生強的電荷排斥作用，但是對帶負電的氧化硅晶圓會有強的吸引作用，從而達到控制氧化硅拋光速率的目的。但是不是所有的季銨鹽都能很好的控制氧化硅的拋光速率。

發明內容

具體地，本發明提供一種化學機械拋光液。該拋光液包含溶膠型氧化鈰磨料、聚季銨鹽-7及pH調節劑。本發明可以控制氧化硅的拋光速率，使得在高的壓力下達到較高的氧化硅的拋光速率，在低的壓力下達到較低的氧化硅的拋光速率，從而取得較低碟形凹陷(dishing)。

本發明提供一種化學機械拋光液，其包含氧化鈰研磨顆粒、聚季銨鹽-7及pH調節劑。

優選地，所述溶膠型氧化鈰研磨顆粒濃度為0.1-2.0wt％。

較佳地，所述聚季銨鹽-7濃度為1ppm～200ppm，優選地，為40-150ppm。優選地，所述化學機械拋光液中還含有有機酸類化合物。

優選地，所述有機酸類化合物為吡啶甲酸和/或對羥基苯甲酸。

優選地，所述有機酸類化合物的濃度為800ppm。

優選地，所述化學機械拋光液的pH值為3.5-5.5。

優選地，所述pH調節劑為氫氧化鉀(KOH)和/或硝酸(HNO₃)。

與現有技術相比較，本發明的優勢在于：本發明采用溶膠型氧化鈰與聚季銨鹽配合使用的技術方案，利用聚季銨鹽-7(PQ-7)獨特的控制氧化硅拋光速率的能力，獲得一種可在高壓下達到高的氧化硅的拋光速率，在低壓下實現低的氧化硅的拋光速率，且抑制拋光后碟形凹陷(dishing)的拋光液組合物。

具體實施方式

下面結合具體實施例詳細闡述本發明的優勢。

本發明實施例選用的原料皆市售可得。本發明實施例中選擇小分子的十六烷基三甲基氯化銨(CTMAC)和三甲基芐基氯化銨(BTMAC)，大分子的季銨鹽是聚季銨鹽-7(也稱PQ-7)作為季銨鹽，其分子結構如下所示：