[發明專利]高選擇性淺槽隔離化學機械拋光漿料的制備工藝

有效

• 申請號: 201710607527.4
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107353833B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 崔凌霄;謝兵;楊國勝;張存瑞;劉致文;趙延;程磊;杜悅;張倩悅
• 申請（專利權）人: 包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/768
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

本發明公開了一種高選擇性淺槽隔離化學機械拋光漿料的制備工藝，制取碳酸鈰漿料，碳酸鈰漿料經升溫、灼燒制備納米級的氧化鈰；將氧化鈰用去離子水調漿，經高速剪切乳化、高速離心分離、超聲波分散后制得氧化鈰拋光漿料。本發明得到的CMP氧化鈰拋光漿料具有選擇性高、切削速率高、耐磨性好、顆粒集中、不團聚等優點，適于工業生產和控制。

技術領域

本發明涉及一種，具體說，涉及一種高選擇性淺槽隔離化學機械拋光漿料的制備工藝。

背景技術

集成電路(IC)是電子信息產業的核心，IC的發展離不開晶體完整、高純度、高精度、高表面質量的硅晶片。隨著超大規模集成電路(ULSI)技術的發展，集成電路線寬由上世紀90年代的0.35μm、0.25μm到本世紀的0.18μm及目前的0.13μm和未來兩年的0.08μm，對硅片的平坦度要求越來越高。

如圖1所示，是現有技術中拋光機的拋光原理圖。

化學機械拋光(CMP)工藝是硅片平坦化的首選工藝，拋光機由旋轉下定盤、上定盤、加壓系統、漿料供給系統11、機械平衡系統、溫度控制系統、pH調節系統構成。拋光液和拋光墊12是影響CMP的關鍵因素，拋光液中的研磨粒子在硅片13表面既有化學作用又有機械作用。同時，拋光液的酸堿度、溫度也直接影響拋光效果。C0MP在半導體硅片13上的最重要應用是集成電路(IC)制造中的淺槽隔離(STI)結構，STI結構的作用是在一確定的電路圖中隔離、絕緣不關聯的器件，如晶體管以防止晶體管之間發生漏電短路。

美國專利US6518148B1、US6190999B1公開了一種STI結構的工藝，包括：在硅基板上熱形成一層氧化硅(SiO₂)，在此氧化硅層上沉積一層氮化硅(Si₃N₄)，經光刻形成淺槽，在淺槽上用化學氣相沉積法沉積一層SiO₂，CMP的作用是磨去高出的SiO₂，并對硅片作全局平坦化。Si₃N₄的作用是在CMP過程中保護其下的SiO₂和硅基板不受磨損。

在CMP過程中，理想的結果是選擇性的將SiO₂拋除，停止在Si₃N₄層。最理想的是所用的CMP拋光液不對Si₃N₄層起作用而對填充的SiO₂有相當高的切削速率。要達到對SiO₂高的切削速率可以通過改變如下拋光條件實現，增加壓力、使用大顆粒的磨料。然而這些條件的改變也會同時增大對氮化硅的切削速率，影響氮化硅層的一致性和造成劃傷。選擇性過高(SiO₂/Si₃N₄)也會產生問題，如在填充SiO₂產生“碟形”凹陷。由此CMP漿料應當平衡對氧化硅和氮化硅的選擇性。

在STI的CMP過程中要求拋光漿料對填充的SiO₂層、定位層Si₃N₄層有高的選擇性，即恰好將高于SiN層上的填充SiO₂，拋蝕干凈而不對Si₃N₄層造成磨損。

通常的STI工藝包括：

如圖2a所示，是現有技術中STI工藝流程圖一。

第1步：采用光刻和刻蝕工藝在硅片13上形成臺階結構21；

第2步：在硅片13表面生長一層氧化硅22作為隔離氧化層；

第3步：在氧化硅22的表面再淀積一層氮化硅層23；

第4步：在硅片表面涂上光刻膠，曝光顯影后露出刻蝕窗口，該刻蝕窗口24就是未來淺槽隔離結構的位置；在該刻蝕窗口刻蝕掉氮化硅、氧化硅和部分硅，形成溝槽24；