[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械拋光液

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710569909.2
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN109251674B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李守田;尹先升;賈長征;王雨春
• 申請（專利權(quán)）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;H01L21/3105
• 代理公司: 北京大成律師事務(wù)所 11352
• 代理人: 李佳銘;沈汶波

本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光液，包含氧化鈰磨料顆粒、聚季銨鹽及pH調(diào)節(jié)劑。本發(fā)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(dá)到高的氧化硅拋光速率，在低壓下實(shí)現(xiàn)低的氧化硅的拋光速率，從而取得較低碟形凹陷(dishing)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光液。

背景技術(shù)

氧化鈰是一種重要的CMP拋光液磨料，相比于傳統(tǒng)硅溶膠磨料，氧化鈰對二氧化硅材質(zhì)具有更高效的拋光特性，已廣泛應(yīng)用于STI和ILD的CMP拋光。但是，在STI的CMP拋光應(yīng)用中，通常要求具備高的二氧化硅介質(zhì)層的拋光速率要高，而低的氮化硅介質(zhì)層的拋光速率要低，最好氮化硅介質(zhì)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(jī)分子能夠有效地抑制氮化硅的拋光速率已有許多報道，比如，Electrochemical and Solid-State Letter(vol 8(8),page G218-G221,year 2005)報道吡啶甲酸(picolinic acid)等化合物能夠提高拋光液對二氧化硅介質(zhì)層的拋光速率，同時抑制氮化硅的拋光速率，相比普通拋光液減小至少20倍，使得拋光液對二氧化硅和氮化硅的選擇比超過200。

但是，在STI應(yīng)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(shù)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(yīng)該偏離傳統(tǒng)的Prestonian線性方程。而在圖形的晶圓拋光時，則需高點(diǎn)的地方要承受大的壓力，低點(diǎn)(trench)承受的壓力要比高點(diǎn)低很多，CMP的目的就是去除高點(diǎn)的材料，實(shí)現(xiàn)平整化。

有報道發(fā)現(xiàn)，帶正電的季氨鹽會對同樣帶正電的氧化鈰摩擦顆粒產(chǎn)生強(qiáng)的電荷排斥作用，但是對帶負(fù)電的氧化硅晶圓有強(qiáng)的吸引作用，從而達(dá)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)聚季銨鹽-37(PQ-37)有獨(dú)特的控制氧化硅拋光速率的能力。聚季銨鹽-6(PQ-6)也有獨(dú)特的控制氧化硅拋光速率的能力。但是，聚季銨鹽-6(PQ-6)的缺點(diǎn)是摩擦顆粒的固含量不能低于0.2wt％，如果低于該值，圖形晶圓上的拋光速率就會顯著降低。而聚季銨鹽-37(PQ-37)沒有這個問題。本發(fā)明用聚季銨鹽-37(PQ-37)來控制氧化硅的拋光速率，使得在高壓下達(dá)到高的氧化硅的拋光速率，在低壓下實(shí)現(xiàn)低的氧化硅的拋光速率，從而取得較低的碟形凹陷(dishing)。

具體地，本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光液。該拋光液包含氧化鈰磨料、聚季銨鹽-37及pH調(diào)節(jié)劑。該配方可以控制氧化硅的拋光速率，使得在高的壓力下達(dá)到較高的氧化硅的拋光速率，在低的壓力下達(dá)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(fā)明在于提供一種化學(xué)機(jī)械拋光液，其包含氧化鈰研磨顆粒、聚季銨鹽-37及pH調(diào)節(jié)劑。

優(yōu)選地，所述溶膠型氧化鈰研磨顆粒濃度為0.1-1.0wt％。

優(yōu)選地，所述的聚季銨鹽-37濃度為100ppm～1000ppm。

優(yōu)選地，所述化學(xué)機(jī)械拋光液的pH值為3.5-5.5。

優(yōu)選地，所述pH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鉀(KOH)和/或硝酸(HNO₃)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明在拋光液添加溶膠型氧化鈰磨料、聚季銨鹽-37及pH調(diào)節(jié)劑，可以有效地控制氧化硅的拋光速率，使得在高的壓力下達(dá)到較高的氧化硅的拋光速率，在低的壓力下達(dá)到較低的氧化硅的拋光速率，從而取得較低碟形凹陷(dishing)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明的優(yōu)勢。