一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术提供一种化学机械抛光液，包括溶胶型氧化铈、含羟基的非离子型表面活性剂以及pH调节剂。本发明专利技术采用溶胶型氧化铈研磨颗粒与含有羟基的非离子型表面活性剂配合使用的技术方案，在一定pH条件下，实现在几乎不降低氧化硅的抛光速率的条件下，提高氧化硅对多晶硅的选择比。

A Chemical Mechanical Polishing Fluid

The invention provides a chemical mechanical polishing fluid, which comprises a sol-type cerium oxide, a hydroxyl-containing non-ionic surfactant and a pH regulator. The invention adopts the technical scheme of using sol-type cerium oxide grinding particles in conjunction with non-ionic surfactants containing hydroxyl groups to improve the selection ratio of silicon oxide to polycrystalline silicon at a certain pH condition without reducing the polishing rate of silicon oxide.

【技术实现步骤摘要】
一种化学机械抛光液
本专利技术涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种采用氧化铈磨料的化学机械抛光液。
技术介绍
氧化铈是一种重要的CMP抛光液磨料，相比于传统硅溶胶磨料，氧化铈对二氧化硅材质具有更高效的抛光特性，已广泛应用于ILD(Inter-layerdielectric)和STI(Shallowtrenchisolation)的CMP中。其中，在STI的化学机械抛光过程，要求去除氧化硅，停留在氮化硅上，因此，用于STI的CMP浆料的要求能够实现高的氧化硅材料去除率(RR)，低的氮化硅去除速率。也就是，具备高的氧化硅对氮化硅的去除速率比，在CMP工艺上，这种比率也被称为氧化物对氮化物选择性。最近，半导体制备工艺中开始应用多晶硅代替氮化硅作为阻挡层材料。因此，相应地，本行业需要寻求一种具有高的氧化硅去除率，低的多晶硅的去除率，即高的氧化硅对多晶硅的选择比的CMP浆料，以满足半导体制备工艺的需求。已知的专利，如US8,691,695B2披露在氧化硅作为研磨颗粒的抛光液中，炔二醇(Surfynol104)能够抑制多晶硅的抛光速率达到55％。US6,626,968B2披露在氧化铈作为研磨颗粒的抛光液中，聚乙烯甲基醚(polyvinylmethylether(PVME)),聚乙二醇(polyethyleneglycol(PEG)),月桂醇聚氧乙烯醚(polyoxyethylenelaurylether(POLE)),聚丙酸(polypropanoicacid(PPA)),聚丙烯酸(polyacrylicacid(PAA))，聚乙二醇单醚(polyetherglycolbisether(PEGBE))能够抑制多晶硅的抛光速率，但是氧化硅对多晶硅的选择比不超过50。US.Pat.ApplicationNo.2013/01718A1披露在氧化铈作为研磨颗粒的抛光液中，聚乙烯胺类聚合物，能够提高氧化硅对多晶硅的选择比超过50但不超过120。
技术实现思路
本专利技术研究发现含有羟基和醚基的非离子型表面活性剂，能够抑制多晶硅的抛光速率高于100倍，提高氧化硅对多晶硅的选择比在120以上，甚至超过700，同时，很少或几乎没有降低氧化硅的抛光速率。因此，本专利技术提供一种化学机械抛光液，其选用溶胶型氧化铈作为研磨颗粒，通过添加含有羟基和醚基的非离子型表面活性剂，并在一定pH范围内，可实现在几乎不降低氧化硅的抛光速率的条件下，提高氧化硅对多晶硅的选择比。本专利技术提供的化学机械抛光液，包括溶胶型氧化铈、含羟基的非离子型表面活性剂以及pH调节剂。其中，所述含羟基的非离子型表面活性剂为Tween-80(失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，CAS:9005-65-6)、TritonX-100(聚乙二醇辛基苯基醚，CAS：9002-93-1)、Brij-35(聚氧乙烯月桂醚，CAS:9002-92-0)、TritonX-114(聚氧乙烯单叔辛基苯基醚，CAS:9036-19-5)、F68(普兰尼克，CAS：9003-11-6)、O-20(平平加O-20，CAS:9002-92-0)、O-30(平平加O-30，CAS:9002-92-0)、O-50(平平加O-50，CAS:9002-92-0)。具体地，结构式如下：优选地，所述溶胶型氧化铈含量为0.1-1.0wt％。优选地，所述pH调节剂选自氢氧化钾或硝酸。优选地，所述化学机械抛光液的pH值为4.0-5.0优选地，上述的化学机械抛光液中还包括氮化硅抑制剂和蝶形凹陷抑制剂。与现有技术相比较，本专利技术的技术优势在于：本专利技术采用溶胶型氧化铈研磨颗粒与含有羟基的非离子型表面活性剂配合使用的技术方案，在一定pH条件下，实现在几乎不降低氧化硅的抛光速率的条件下，提高氧化硅对多晶硅的选择比，使其达到120以上，甚至可以超过700。具体实施方式以下结合表格及具体实施例，详细阐述本专利技术的优势。实施例1：本实施例中选用含有羟基的化合物，如乙二醇，聚乙二醇，聚乙二醇二酸(简写为PEGDA-600，分子量＝600)，Tween-80,TritonX-100,Brij-35，其分子结构式如下：作为非离子型表面活性剂，加入含有氮化硅抑制剂和蝶形凹陷(dishing)抑制剂的氧化铈的抛光液中，实现对氧化硅和多晶硅的抛光。具体地，本实施例中，基准液为包括氮化硅抑制剂和蝶形凹陷(dishing)抑制剂的组合物，以上述基准液为基础，进一步按照表1中数据，添加不同含量的溶胶型氧化铈研磨颗粒及不同含量不同种类的非离子性表面活性剂，并以氢氧化钾(KOH)或硝酸(HNO3)调节pH，得到表1中各对比例及实施例，如表1所示。其中，聚乙二醇简写为PEG-10k(分子量＝10,000)，PEG-1k(分子量＝1,000)，PEG-600(分子量＝600)，PEG-200(分子量＝200)；聚乙二醇二酸简写为PEGDA-600(分子量＝600)。然后，通过对应氧化硅(TEOS)和多晶硅(polySi)空白晶圆的抛光去除速率来评价抛光液抛光性能，得到具体抛光效果如表1所述。其中，选用Mirra抛光机台进行抛光测试，对应抛光条件包括：IC1010抛光垫，Platen和Carrier转速分别为93rpm和87rpm，压力3psi和4psi，抛光液流速为150mL/min，抛光时间为60秒。TEOS抛光速率是通过测量TEOS膜厚的前后值来计算的。TEOS和polySi膜厚是用NanoSpec膜厚测量系统(NanoSpec6100-300,ShanghaiNanospecTechnologyCorporation)测出的。从晶圆边缘3mm开始，在直径线上以同等间距测49个点。抛光速率是49点的平均值。表1：非离子型表面活性剂对TEOS和polySi抛光速率的影响表1的结果表明，本实施例中，乙二醇，不同分子量的聚乙二醇，聚乙二醇二酸都对多晶硅的抛光速率有抑制作用，但对氧化硅的抛光速率影响很小，不超过15％。但是，多晶硅的抛光速率降低不超过90％，氧化硅对多晶硅的选择比不超过33。但是用Tween-80,TritonX-100和Brij-35，能够进一步抑制多晶硅的抛光速率，尤其是Brij-35，在100ppm时，对多晶硅的速率抑制达到97％，在1000ppm时，达到99％，同时对氧化硅的速率没有影响，使得氧化硅对多晶硅的选择比高于120，达到765。通过适当的浓度调整，Tween-80,TritonX-100也会达到高的氧化硅速率，高的选择比。实施例2：本实施例中，选用如TritonX-114,F68，O-20,O-30和O-50作为非离子性表面活性剂，其分子结构式如下所示：添加到不含有氮化硅抑制剂但是含有蝶形凹陷(dishing)抑制剂的氧化铈的抛光液中，对氧化硅和多晶硅进行抛光。其中，F68是BASF公司的PluronicF68；O-20,O-30和O-50是江苏省海安石油化工厂的乳化剂O系列。另外，取添加乙二醇，不同分子量的聚乙二醇，聚乙二醇二酸的抛光液作为对比。本实施例中，基准液为包含有蝶形凹陷(dishing)抑制剂的组合物，以上述基准液为基础，进一步按照表1中数据，添加不同含量的溶胶型氧化铈研磨颗粒及不同含量不同种类的非离子性表面活性剂，以氢氧化钾(KO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，包括溶胶型氧化铈、含羟基的非离子型表面活性剂以及pH调节剂。

【技术特征摘要】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，包括溶胶型氧化铈、含羟基的非离子型表面活性剂以及pH调节剂。2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述溶胶型氧化铈含量为0.1-1.0wt％。3.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述pH调节剂选自氢氧化钾或硝酸。4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液的pH值为4.0-5.0。5.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所...

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