[發(fā)明專利]淺溝槽隔離化學(xué)機(jī)械平面化拋光中的高氧化物:氮化物選擇性、低且均勻的氧化物溝槽凹陷

在審

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• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110951399A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史曉波;J·D·羅斯;K·P·穆瑞拉;周鴻君;M·L·奧內(nèi)爾
• 申請（專利權(quán)）人: 弗薩姆材料美國有限責(zé)任公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/306;B24B1/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

本發(fā)明提供了用于淺溝槽隔離(STI)應(yīng)用的化學(xué)機(jī)械平面化拋光(CMP)組合物。所述CMP組合物包含二氧化鈰涂覆的無機(jī)氧化物顆粒作為磨料，例如二氧化鈰涂覆的二氧化硅顆粒或任何其他二氧化鈰涂覆的無機(jī)氧化物顆粒作為核顆粒；合適的化學(xué)添加劑，其在同一分子中包含至少一個(gè)有機(jī)羧酸基團(tuán)、至少一個(gè)羧酸鹽基團(tuán)或至少一個(gè)羧酸酯基團(tuán)，和兩個(gè)或更多個(gè)羥基官能團(tuán)；和水溶性溶劑；和任選地，殺生物劑和pH調(diào)節(jié)劑；其中所述組合物的pH為2至12，優(yōu)選3至10，并且更優(yōu)選4至9。

相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請是于2018年9月26日提交的美國臨時(shí)專利申請序列號62/736,963的非臨時(shí)申請，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于淺溝槽隔離(STI)工藝的STI CMP化學(xué)拋光組合物和化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)。

背景技術(shù)

在微電子器件的制造中，涉及的重要步驟是拋光表面，特別是用于回收選擇的材料和/或使結(jié)構(gòu)平面化的目的的化學(xué)機(jī)械拋光的表面。

例如，在SiO₂層下面沉積SiN層以用作拋光停止層。這樣的拋光停止層的作用在淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)中特別重要。選擇性典型地表示為氧化物拋光速率與氮化物拋光速率的比率。一個(gè)實(shí)例是二氧化硅(SiO₂)與氮化硅(SiN)相比提高的拋光速率選擇性。

在圖案化STI結(jié)構(gòu)的整體平面化中，減少氧化物溝槽凹陷是待考慮的關(guān)鍵因素。較低的溝槽氧化物損失將防止相鄰晶體管之間的漏電。跨管芯(die)(管芯內(nèi))的不均勻溝槽氧化物損失將影響晶體管性能和器件制造產(chǎn)率。嚴(yán)重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽凹陷) 將導(dǎo)致晶體管的不良隔離，從而導(dǎo)致器件故障。因此，在STI CMP 拋光組合物中重要的是通過減少氧化物溝槽凹陷來減少溝槽氧化物損失。

美國專利5,876,490公開了含有磨料顆粒并表現(xiàn)出法向應(yīng)力效應(yīng) (normalstress effect)的拋光組合物。漿料還含有非拋光顆粒，其在凹進(jìn)處導(dǎo)致拋光速率降低，而磨料顆粒在升高處保持高拋光速率。這導(dǎo)致改善的平面化。更具體地，該漿料包含氧化鈰顆粒和聚合物電解質(zhì)，并且可以用于淺溝槽隔離(STI)拋光應(yīng)用。

美國專利6,964,923教導(dǎo)了用于淺溝槽隔離(STI)拋光應(yīng)用的含有氧化鈰顆粒和聚合物電解質(zhì)的拋光組合物。所使用的聚合物電解質(zhì)包括聚丙烯酸的鹽，類似于美國專利5,876,490中的那些。二氧化鈰、氧化鋁、二氧化硅和氧化鋯用作磨料。這樣的列出的聚電解質(zhì)的分子量為300至20,000，但總體上＜100,000。

美國專利6,616,514公開了化學(xué)機(jī)械拋光漿料，其用于通過化學(xué)機(jī)械拋光從制品的表面相對于氮化硅優(yōu)先去除第一物質(zhì)。根據(jù)該發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光漿料包含磨料、水性介質(zhì)和不解離質(zhì)子的有機(jī)多元醇，所述有機(jī)多元醇包括具有至少三個(gè)在水性介質(zhì)中不解離的羥基的化合物，或由至少一種具有至少三個(gè)在水性介質(zhì)中不解離的羥基的單體形成的聚合物。

美國專利5,738,800公開了用于拋光由二氧化硅和氮化硅組成的復(fù)合物的組合物，所述組合物包含：水性介質(zhì)、磨料顆粒、表面活性劑和與二氧化硅和氮化硅絡(luò)合的化合物，其中該絡(luò)合劑具有兩個(gè)或更多個(gè)各自具有可解離質(zhì)子的官能團(tuán)，所述官能團(tuán)是相同或不同的。

WO專利申請2007/086665A1公開了CMP漿料，其中將具有 30-500的重均分子量并且含有羥基(OH)、羧基(COOH)或兩者的化合物加入到包含磨料顆粒和水且具有第一粘度的CMP漿料中，使得CMP漿料控制為具有比第一粘度低5-30％的第二粘度。還公開了使用該CMP漿料拋光半導(dǎo)體晶片的方法。根據(jù)所公開的發(fā)明，可以減小CMP漿料中的磨料顆粒的團(tuán)聚粒徑，同時(shí)可以降低CMP漿料的粘度，并且可以改善拋光時(shí)晶片的整體平面度。因此，該CMP漿料可以有利地用于制造需要精細(xì)圖案的半導(dǎo)體器件的工藝，并且可以通過在半導(dǎo)體工藝中使用其來改善半導(dǎo)體器件的可靠性和產(chǎn)量。