一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术提供了一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包含氧化铈磨料低聚糖及pH调节剂。本发明专利技术还提供了一种采用上述配方的化学机械抛光液在二氧化硅介质表面抛光中的应用。采用上述配方的化学机械抛光液，能够保持低的缺陷度的同时显著提高氧化铈磨料对二氧化硅介质材料的抛光速率。

A Chemical Mechanical Polishing Fluid

The invention provides a chemical mechanical polishing fluid, which is characterized in that the chemical mechanical polishing fluid comprises a cerium oxide abrasive oligosaccharide and a pH regulator. The invention also provides an application of the chemical mechanical polishing solution using the above formula in the surface polishing of silicon dioxide medium. The chemical mechanical polishing fluid with the above formulation can maintain low defect degree and significantly improve the polishing rate of ceria abrasive on silica dielectric materials.

【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液领域，尤其涉及一种含有β-环糊精分子的化学机械抛光液。
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，由于氧化铈更高效的抛光特性，已被广泛应用于STI和LID的CMP抛光液中。目前，用于CMP抛光的氧化铈磨料主要分为两种：一种是传统的高温焙烧合成氧化铈粉体，经过球磨分散制备得到的氧化铈磨料分散液；另一种是水热合成制备得到的溶胶型纳米氧化铈磨料。两种氧化铈磨料具有不同的抛光特性：传统高温焙烧合成的氧化铈磨料可以通过添加吡啶甲酸(picolinicacid)等化合物提高其对二氧化硅介质层的抛光速率(见文献：Carteretal.,ElectrochemicalandSolid-StateLetter(vol8(8),pageG218-G221,year2005)；而对于溶胶型氧化铈而言，吡啶甲酸的添加不仅不能提高其对二氧化硅介质层的抛光速率，反而会抑制氧化铈的抛光活性。(见案例1)。文献中提及不同氧化铈制备方法对抛光活性以及化学化合物对其影响不同(见文献：Srinivasanetal.,ECSJournalofSolidStateScienceandTechnology,4(11)P5029-P5039(2015))然而，随着集成电路技术节点向着更小尺寸发展，工艺发面对CMP抛光过程提出了更低的抛光缺陷要求。由于传统高温焙烧法合成的氧化铈磨料由于颗粒呈多棱角状，CMP抛光过程中不可避免产生微划痕，故其难以满足先进制程的CMP抛光要求。而溶胶型氧化铈磨料具有近圆形的颗粒形貌，具有良好的CMP抛光应用前景，受到人们越来越多的关注。因此，需要提供一种以溶胶型氧化铈为磨料的化学机械抛光液配方，既能保持现有溶胶型氧化铈抛光液具有的更低的抛光缺陷的特性，又能够实现传统高温焙烧法合成的氧化铈磨料具有的高的二氧化硅抛光速率。
技术实现思路
为了解决上述抛光速率的问题，本专利技术提供了一种含有β-环糊精分子的化学机械抛光液，其以氧化铈为磨料，既能确保具有更低的抛光缺陷，同时又能显著提高对二氧化硅介质材料的抛光速率。所述化学机械抛光液包含氧化铈磨料、β-环糊精分子及pH调节剂。优选地，所述氧化铈磨料包含溶胶型氧化铈磨料。优选地，所述氧化铈磨料的粒径为30-90nm。优选地，所述氧化铈磨料的浓度为质量百分比0.05wt％-2wt％。优选地，所述β-环糊精分子的浓度为0.005wt％-2wt％。，优选浓度为0.005wt-0.1wt％。优选地，所述化学机械抛光液的pH值为3.5-5.5。本专利技术还公开了一种化学机械抛光液在二氧化硅介质表面抛光中的应用。与现有技术相比较，本专利技术的积极进步效果在于：通过在化学机械抛光液中添加β-环糊精分子，既能确保具有更低的抛光缺陷，同时又能显著提高氧化铈磨料对TEOS的抛光速率。本专利技术提到的颗粒尺寸是以电镜为基准的，同一个颗粒，电镜的·结果和光散射(DLS)的结果有区别，见下表：SEM(纳米)DLS(纳米)25834511060163数据引自文献：Pandijaetal,“EffectofCeriaSizeandConcentrationinShallowTrenchIsolation(STI)ChemicalMechanicalPolishing(CMP)”inInternationalConferenceonPlanarization/CMPTechnology·October25–27,2007Dresden,VDEVERLAGGMBH·Berlin-Offenbach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。实施例一表1为添加吡啶甲酸、离子型电解质和非离子型电解质的化学机械抛光液对二氧化硅抛光速率的影响。其中，吡啶甲酸的浓度为0.01wt％-0.20wt％；离子型电解质分别为硝酸钾(KNO3)，氯化钾(KCl)，醋酸钾(KAc)，四甲基乙酸铵(TMAAc)，四甲基丁酸铵(TBAAc)，浓度为0.10wt％；非离子型电解质分别为苯并三氮唑(BTA)、三唑(TAZ)、聚乙二醇(PEG)、乙二醇(Ethyleneglycol)、甘露醇(Mannitol)、山梨醇(Sorbitol)和蔗糖(Sucrose)及β-环糊精。对应的溶胶型氧化铈浓度为1wt％，平均粒径为60nm，以氢氧化钾(KOH)或硝酸(HNO3)调节pH至4.5。光液抛光性能通过对应TEOS空白晶圆的抛光去除速率来评价，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，底盘和抛光头转速分别为93rpm和87rpm，压力3psi，抛光液流速为150mL/min，抛光时间为60秒。对比实施例对应TEOS抛光速率为/min。表1添加不同组分对TEOS抛光速率的影响如表1所示，由对比实施例1-6可知，吡啶甲酸的添加对氧化铈抛光活性的影响随着其浓度的增大而增大。与空白对比实施例相比，当添加的吡啶甲酸的浓度为0.2wt％时，其对应TEOS抛光速率下降50％，仅为/min。此外，由对比实施例1与对比实施例7-11可知，离子型电解质的添加同样也对溶胶型氧化铈的抛光速率产生了显著的抑制效果。尤其，当抛光液中添加了氯化钾(KCl)离子型电解质时，与空白对比实施例相比，抛光液对TEOS抛光速率被抑制了54％，TEOS抛光速率仅为对比实施例的46％。由对比实施例1、对比实施例12-23及实施例可知，非离子型电解质的添加对溶胶氧化铈的抛光速率也会产生一定的抑制效果，但其影响远小于离子型电解质。然而，例外的是，β-环糊精分子作为非电解质却能进一步促进溶胶氧化铈的抛光速率。当在抛光液中添加0.01wt％的β-环糊精后，溶胶型氧化铈对TEOS的抛光速率增加了2％。实施例二表2为调节β-环糊精分子添加量及分子量对溶胶氧化铈抛光速率影响的进一步优化研究。通过调节配方体系中β-环糊精的添加量和分子量，进一步优化了β-环糊精对溶胶氧化铈抛光速率的提升水平。抛光液抛光性能通过对应TEOS空白晶圆的抛光去除速率来评价，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，底盘和抛光头转速分别为93rpm和87rpm，压力3psi，抛光液流速为150mL/min，抛光时间为60秒。表3为所配制抛光液的配方组分，对应溶胶型氧化铈浓度为1wt％，平均粒径为60nm，以氢氧化钾(KOH)或硝酸(HNO3)调节pH至4.5，未添加离子型电解质的配方组分对应TEOS抛光速率为/min.表2β-环糊精的添加量及分子量对溶胶氧化铈抛光速率的影响如表2所示，由对比实施例及实施例1-6可知，当添加的β-环糊精浓度从0.001-2wt％时，抛光液中的溶胶型氧化铈磨料对TEOS的抛光速率都有提高；尤其，当β-环糊精的含量为0.005wt％时，其提高的TEOS抛光速率最为显著，较未添加的抛光液提高4％。由实施例7可知，当β-环糊精的含量达到0.500wt％时，抛光液中的溶胶型氧化铈磨料对TEOS的抛光速率开始下降，较未添加的抛光液提高2％。实施例三表3在氧化铈抛光液中添加β-环糊精对TEOS抛光速率的影响表3为不同氧化铈浓度、颗粒粒径及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液包含氧化铈磨料、低聚糖及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，所述化学机械抛光液包含氧化铈磨料、低聚糖及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，所述低聚糖选自β-环糊精或葡聚糖。3.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述低聚糖选自β-环糊精。4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述氧化铈磨料包含溶胶型氧化铈磨料。5.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述氧化铈磨料的粒径为30-90nm。6.如权利要求1所述的化学机械抛光液...

【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