[發明專利]具有可調節的氧化硅和氮化硅去除速率的淺溝槽隔離化學機械平面化拋光

有效

• 申請號: 202010078712.0
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111500197B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 史曉波;K·P·穆瑞拉;J·D·羅斯;周鴻君;M·L·奧內爾
• 申請（專利權）人: 弗薩姆材料美國有限責任公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/306
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

因此，提供了淺溝槽隔離(STI)化學機械平面化(CMP)拋光組合物、其使用方法和系統。所述CMP拋光組合物包含二氧化鈰涂覆的無機氧化物顆粒的磨料，例如二氧化鈰涂覆的二氧化硅；和用于提供可調節的氧化物膜去除速率和可調節的SiN膜去除速率的雙重化學添加劑。化學添加劑包括至少一種含氮芳族雜環化合物和具有至少一種多于一個羥基官能團的非離子有機分子。

相關專利申請的交叉引用

本申請要求2019年1月30日提交的美國申請號62/798,638的權益。申請號62/798,638的公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及STI CMP化學拋光組合物和用于淺溝槽隔離(STI)工藝的化學機械平面化(CMP)。

背景技術

在微電子器件的制造中，涉及的重要步驟是拋光，特別是拋光用于回收選擇的材料和/或使結構平面化的化學機械拋光的表面。

例如，在SiO₂層之下沉積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)結構中特別重要。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。一個實例是二氧化硅(SiO₂)與氮化硅(SiN)相比的可調節的拋光速率選擇性。

在圖案化STI結構的整體平面化中，調節SiN膜去除速率和調節氧化物溝槽凹陷是待考慮的兩個關鍵因素。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)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率。嚴重的溝槽氧化物損失(高氧化物溝槽凹陷)將導致晶體管的不良隔離，而導致器件故障。因此，在STICMP拋光組合物中還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出法向應力效應(normal stresseffect)的拋光組合物。漿料還含有非拋光顆粒，其在凹進處導致拋光速率降低，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，并且可以用于淺溝槽隔離(STI)拋光應用。

美國專利6,964,923教導了用于淺溝槽隔離(STI)拋光應用的含有氧化鈰顆粒和聚合物電解質的拋光組合物。所使用的聚合物電解質包括聚丙烯酸的鹽，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。這樣的列出聚電解質的分子量為300至20,000，但總體上＜100,000。

美國專利6,616,514公開了化學機械拋光漿料，其用于通過化學機械拋光相對于氮化硅從制品的表面優先去除第一物質。根據該發明的化學機械拋光漿料包含磨料、水性介質和不解離質子的有機多元醇，所述有機多元醇包括具有至少三個在該水性介質中不解離的羥基的化合物，或由至少一種具有至少三個在該水性介質中不解離的羥基的單體形成的聚合物。

美國專利6,984,588公開了化學機械拋光組合物，其包含pH高于3的可溶性鈰化合物，以及在集成電路和半導體制造過程中的單一步驟中優先于氮化硅膜層選擇性地拋光氧化硅過填充物的方法。

美國專利6,544,892公開了通過化學機械拋光優先于氮化硅從制品的表面去除二氧化硅的方法，所述方法包括使用拋光墊、水、磨料顆粒及具有羧酸官能團和選自胺和鹵化物的第二官能團兩者的有機化合物對所述表面進行拋光。