一种用于STI领域的化学机械抛光液及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于STI的CMP抛光液，其包括纳米磨料、高分子聚合物及有机硅化学添加剂。本发明专利技术公开的抛光液可达到高的HDP oxide(高密度等离子体二氧化硅)去除速率，以及高的HDP/SiN抛光选择比，具有良好的STI抛光应用前景。

Chemical mechanical polishing liquid used in STI field and application thereof

The invention discloses a CMP polishing liquid applied to STI, which comprises nanometer abrasive material, macromolecule polymer and organosilicon chemical additive. The polishing liquid disclosed by the invention can achieve high HDP oxide (high density plasma silica) and HDP/SiN removal rate, high polishing selectivity, has good application prospects of STI polishing.

【技术实现步骤摘要】
一种用于STI领域的化学机械抛光液及其应用
本专利技术涉及一种化学机械抛光液，尤其涉及一种用于STI领域的化学机械抛光液。
技术介绍
浅槽隔离(STI)技术是目前IC制造中器件隔离的主要方法。STI工艺步骤主要包括：首先，在基材的预定位置上生成若干槽，通常采用各向异性蚀刻法；其次，在各个槽中沉积二氧化硅；最后，用CMP法抛光二氧化硅，直到向下抛光到并停止在氮化硅层，即形成STI结构。由于STI技术产生的器件隔离效率很容易收到影响，所以对STI的抛光提出了极高的要求，不仅要求很高的HDPoxide(高密度等离子体二氧化硅)的去除速率、很高的氮化硅的抛光速率选择比，同时要求非常低的表面缺陷指标以及不同密度区域的抛光均一性。目前，二氧化硅和二氧化铈是应用最为广泛的两种CMP研磨剂，但现有报道抛光液中，二氧化硅作为研磨剂的其抛光速率普遍较低，且通常具有较低的二氧化硅/氮化硅抛光选择比(如专利200510116191.9)；而氧化铈磨料虽然具有较高的HDPoxide抛光速率和SiN选择性，但在抛光过程中容易引起划伤(scratch)等缺陷，如专利101065458A中采用氧化铈作为磨料，在阳离子聚合物的协同作用下可实现二氧化硅/氮化硅的高抛光选择比，但该专利并未考虑抛光过程中TEOS表面的划伤问题。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术公开了一种用于STI抛光的CMP抛光液，其以纳米二氧化硅或二氧化铈为磨料，通过添加有机高分子聚合物和硅烷偶联剂，在实现高的STI抛光选择比的同时，降低或避免了抛光过程中凹陷、划痕等缺陷的出现，具体为：本专利技术公开了一种应用于STI抛光的CMP抛光液，其特征在于，包括纳米磨料、高分子聚合物及有机硅化学添加剂。其中，所述高分子聚合物选自聚羧酸类化合物、有机膦酸类化合物或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)类化合物中一种或多种。其中，所述聚羧酸类化合物选自聚环氧琥珀酸纳(PESA)，聚丙烯酸(PAA)，马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，聚丙烯酸钠(PAAS)，水解聚马来酸酐(HPMA)中的一种或多种；所述有机膦酸类化合物选自氨基三甲叉膦酸(ATMP)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)、乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)中的一种或多种；所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)类化合物为相对分子量为103-107范围内的一种或多种聚合物；所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)类化合物的K值为15、17、25、30和/或90。其中，所述高分子聚合物在抛光液中的含量为0.01-1.0wt％；其中，所述的纳米磨料可以为氧化铈研磨颗粒、硅溶胶颗粒中一种或多种，其中，所述研磨粒子的含量为0.25-5.0wt％。其中，其中，所述有机硅类化合物为硅烷偶联剂。其中，所述硅烷偶联剂结构中可以含有2-3个水解基团，所含水解基团优选为烷氧基，所述硅烷偶联剂分子结构中所含的烷氧基优选为乙氧基，或甲氧基，所述硅烷偶联剂分子结构中可以含有多个非水解有机基团，所述非水解有机基团可以是甲基、氯烃基、氨烃基、乙烯基及环氧烃基中一种或多种。其中，所述硅烷偶联剂在抛光液中的含量为0.001-0.1wt％。其中，所述抛光液进一步包括pH值调节剂，所述抛光液的pH值范围为3.0-10.0。本专利技术另一方面，公开了上述抛光液在包括氧化硅、氮化硅在内的多种介质表面抛光中的应用。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的抛光液选用研磨颗粒，结合所选高分子分子聚合物及化学添加剂的协同作用，具有相对较好的STI抛光速率和抛光表面特征。具体实施方式下面通过具体实施例进一步阐述本专利技术的优点，但本专利技术的保护范围不仅仅局限于下述实施例。按照表1中各实施例以及对比实施例的成分及其比例配制抛光液，混合均匀。另外需要说明的是，以下抛光液中使用的磨料为其原始含量为5wt％至50wt％的水分散液。表1中抛光液的具体调配方式为：将除研磨颗粒外的组分按照表中所列的含量，在去离子水中混合均匀，用KOH调节到所需pH值，然后加入研磨颗粒分散液，若pH下降则用KOH调节到所需的pH值，并用去离子水补足百分含量至100wt％，即可制得化学机械抛光液。表1本专利技术实施例及对比例的配方效果实施例1为了进一步考察该类抛光液的抛光情况，本专利技术采用了如下技术手段：分别用上述实施例中抛光液1-10和对比例1-4对空白的HDPoxide(高密度等离子体二氧化硅)和SiN晶片进行抛光，抛光条件相同，抛光参数如下：Logitech抛光垫，向下压力3psi，转盘转速/抛光头转速＝60/80rpm，抛光时间60s，化学机械抛浆料流速100mL/min。抛光所用HDP和SiN晶圆切片均由市售(例如美国SVTC公司生产的)8英寸镀膜晶圆切片而成。抛光所用的HDP和SiN晶圆切片上的HDP和SiN层厚由NAPSON公司生产的RT-7O/RG-7B测试仪测得，用抛光前后测得的厚度差值除以抛光耗用时间即得HDP和SiN去除速率。抛光时间为1分钟。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。至于刮痕的评价方法为，抛光后，洗涤并干燥HDP和SiN晶圆，随后在暗室的点光源下用肉眼观察存在或不存在刮痕斑点，评价标准如下：●用肉眼观察不到刮痕斑点○用肉眼观察不到明显的刮痕斑点×用肉眼观察到一些刮痕斑点，但它们还不至于达到造成质量问题的量△用肉眼观察到明显的刮痕斑点，并且达到造成质量问题的量具体结果如表2所示：表2实施例1-10和对比例1-4的抛光效果从表2可以看出，实施例1-5中，通过氧化铈磨料以及特定氧化剂，络合剂以及腐蚀抑制剂的复配，和对比实施例1-4相比，具有相对较好的铜抛光速率和抛光表面特征。应当理解的是，本专利技术所述wt％均指的是质量百分含量。以上对本专利技术的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本专利技术并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本专利技术进行的等同修改和替代也都在本专利技术的范畴之中。因此，在不脱离本专利技术的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本专利技术的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，包括纳米磨料、高分子聚合物及有机硅化学添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，包括纳米磨料、高分子聚合物及有机硅化学添加剂。2.如权利要求1所述的用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，所述高分子聚合物选自聚羧酸类化合物、有机膦酸类化合物或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)类化合物中一种或多种。3.如权利要求2所述的用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，所述聚羧酸类化合物选自聚环氧琥珀酸纳(PESA)，聚丙烯酸(PAA)，马来酸-丙烯酸共聚物(MA-AA)，聚丙烯酸钠(PAAS)，水解聚马来酸酐(HPMA)中的一种或多种。4.如权利要求2所述的用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，所述有机膦酸类化合物选自氨基三甲叉膦酸(ATMP)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、乙二胺四甲叉膦酸(EDTMPA)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMPA)、乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)中的一种或多种。5.如权利要求2所述的用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)类化合物的相对分子量的范围为103-107。6.如权利要求2所述的用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮(PVP)类化合物的K值为15、17、25、30和/或90。7.如权利要求1所述的用于STI领域的化学机械抛光液，其特征在于，所述高分子聚合物的含量为0.01-1.0wt％。8.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹先升，贾长征，王雨春，
申请(专利权)人：安集微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31