一种化学机械抛光液制造技术

本发明专利技术公开了一种化学机械抛光液，其用于抛光氮化硅材料。该抛光液包含磨料颗粒、季胺化合物、一种氮化硅抛光加速剂和水。该氮化硅加速剂选自一种阴离子表面活性剂。本发明专利技术的化学机械抛光液能够有效地去除氮化硅材料，并提供氮化硅材料对氧化硅材料的去除速率的选择性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学机械抛光液。
技术介绍
在集成电路制造中，互连技术的标准在提高，随着互连层数的增加和工艺特征尺 寸的缩小，对硅片表面平整度的要求也越来越高，如果没有平坦化的能力，在半导体晶圆上 创建复杂和密集的结构是非常有限的，化学机械抛光方法CMP就是可实现整个硅片平坦化 的最有效的方法。CMP工艺就是使用一种含磨料的混合物和抛光垫抛光集成电路表面。在典型的化 学机械抛光方法中，将衬底直接与旋转抛光垫接触，用一载重物在衬底背面施加压力。在抛 光期间，垫片和操作台旋转，同时在衬底背面保持向下的力，将磨料和化学活性溶液(通常 称为抛光液或抛光浆料)涂于垫片上，该抛光液与正在抛光的薄膜发生化学反应开始进行 抛光过程。作为隔离半导体器件的各元件的方法，浅沟槽隔离(STI)工艺是广泛应用的半导 体加工技术，其中在硅基底上形成氮化硅层，通过蚀刻或光刻法形成浅槽，并沉积介电层以 填充该槽。由于以这种方式形成的槽或线的深度的变化，一般必须在基底顶部上沉积过量 的介电材料以确保安全填充所有槽。一般通过化学机械抛光工艺除去过量的介电材料以暴露氮化硅层。当氮化硅层 暴露时，暴露于化学机械抛光系统的最大面积的基底包含氮化硅。然后氮化硅必须被抛光 以获得高度平坦且均勻的表面。通常，过去的实践着重于对氧化物抛光优先于氮化硅抛光 的选择性。因此，在氮化硅层暴露时总抛光速率已下降，氮化硅层用作停止层。然而，由于 在下一代器件中氧化物线宽度变得越来越小，在一些情况下，期望使用具有氮化硅对氧化 物抛光的选择性的抛光系统，以减少在基底表面上形成的氧化物线的缺陷。中国申请专利 200510116191.9公开的抛光液利用选自盐酸、甲酸、乙酸、草酸、己二酸和乳酸中的一种酸 添加剂提高氮化硅的去除速率，以提高氮化硅去除速率对氧化硅去除速率的选择性。中国 申请专利20078006M8. 5公开了用于抛光氮化硅的具有1至6的PH值的抛光液。其包含 研磨剂和酸性组分(例如，丙二酸及氨基羧酸的组合，锡酸盐，尿酸，苯乙酸，或丙二酸、氨 基羧酸及硫酸盐的组合)。该抛光液能获得较高的氮化硅的去除速率，获得氮化硅去除速率 对氧化硅去除速率的选择性，中国申请专利200780026767. X公开了一种抛光液，其含有胶 体二氧化硅，1至4. 5的pKa的至少一种酸性组分，以及含水载体，PH值在比该酸性组分的 PKa小0. 5个PH单位至比该pKa大1. 5个PH单位的范围内。该抛光液可获得较高的氮化 硅去除速率和较低的氧化硅去除速率。在这类专利中，都是利用酸性组分来提高氮化硅的 去除速率。在浅沟槽隔离(STI)工艺中，当前使用的STI抛光液通常具有对氧化硅材料更快 (与氮化硅材料相比)的去除速率。因此，在氮化硅层暴露时总抛光速率已下降，氮化硅层 用作停止层。然而，由于在下一代器件中氧化物线宽度变得越来越小，在一些情况下，期望使用具有氮化硅材料对氧化硅材料抛光的选择性的抛光液，以减少在基底表面上形成的氧 化物线的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有相对高的氮化硅去除速率，能够调节氮化硅和氧化 硅的去除速率选择比满足工艺的抛光要求，减少在基底表面上形成的氧化物线的缺陷的化 学机械抛光液。本专利技术的抛光液包含磨料颗粒、季胺化合物、氮化硅抛光加速剂和水。其中，氮化 硅抛光加速剂为阴离子型表面活性剂，例如十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、亚甲基双 萘磺酸钠、烷基磷酸酯二乙醇胺盐、烷基磷酸酯三乙醇胺盐、多元醇磷酸酯、甘油聚氧丙烯 醚磷酸酯三乙醇胺盐、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、聚丙烯酸和阴离子聚 丙烯酰胺等。本专利技术中，聚丙烯酸的分子量为2000 5000，阴离子聚丙烯酰胺的分子量为500 万 1200万。本专利技术中，表面活性剂的含量为质量百分比0.001 0.2%，较佳地为质量百分 比0· 005 0. 1%。本专利技术中，研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈或掺铝的二氧化硅颗粒。 研磨颗粒粒径为20 150nm，含量为质量百分比1 20%。本专利技术中，季胺化合物为四甲基氢氧化铵和/或四丁基氢氧化铵，含量为质量百 分比0. 01 0. 2%。本专利技术中，抛光液的pH为2 7，较佳地为2 4。本专利技术的积极效果是有效地去除氮化硅材料；提供氮化硅材料对氧化硅材料的 去除速率的选择性；减少在基底表面上形成的氧化物线的缺陷。附图说明图1为效果实施例2中烷基磷酸酯二乙醇胺盐的用量对Si3N4和TEOS的去除速率 对比图；图2为效果实施例2中烷基磷酸酯二乙醇胺盐的用量对Si3N4和TEOS的去除速率 选择比图；图3为效果实施例3中抛光液的不同PH值对Si3N4和TEOS的去除速率对比图；图4为效果实施例4中磨料浓度对Si3N4和TEOS的去除速率对比图。具体实施例方式下面通过具体实施例来进一步阐述本专利技术，并不因此将本专利技术限制在所述的实施 例范围之中。按所列配方，将各成分简单均勻混合，余量为水，之后采用氢氧化钾、氨水和硝酸 调节至合适PH值，即可制得各实施例抛光液。效果实施例1对比抛光液1，二氧化硅磨料(IOOnm)4%, TBAH 0. 05%、水余量、pH = 3 ；4对比抛光液2，二氧化硅磨料(150nm)4%、TMAH 0. 2%、水余量、pH = 3 ；抛光液1 二氧化硅磨料(100nm)4%、TBAH 0.05%、烷基磷酸酯二乙醇胺盐 0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液2 二氧化硅磨料(IOOnm)4%、TBAH 0.05%、多元醇磷酸酯0.02%、水余 量、pH = 3 ；抛光液3 二氧化硅磨料(IOOnm)4%、TBAH 0.05%、十二烷基苯磺酸0.02%、水 余量、pH = 3 ；抛光液4 二氧化硅磨料(100nm)4%、TBAH 0.05%、丙烯酸-2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸共聚物0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液5 二氧化硅磨料(100nm)4 %、TBAH 0.05 %、聚丙烯酸(分子量 3000)0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液6 二氧化硅磨料(IOOnm)4%、TBAH 0. 05%,阴离子聚丙烯酰胺(分子量 800 万)0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液7 二氧化硅磨料(IOOnm)4%、TBAH 0. 05%、亚甲基双萘磺酸钠0. 02%、 水余量、pH = 3 ；抛光液8 二氧化硅磨料(100nm)4 %、TBAH 0.05 %、聚丙烯酸(分子量 2000)0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液9 二氧化硅磨料(100nm)4 %、TBAH 0.05 %、聚丙烯酸(分子量 5000)0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液10 二氧化硅磨料(IOOnm)4%、TBAH 0. 05%,阴离子聚丙烯酰胺(分子量 500 万)0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液11 二氧化硅磨料(IOOnm)4%、TBAH 0. 05%,阴离子聚丙烯酰胺(分子量 1200 万)0. 02%、水余量、pH = 3 ；抛光液12 二氧化硅磨料(150nm)4%、TMAH 0. 05%、十二烷基苯磺酸钠0. 02%、 水余量、pH = 3 ；抛光液13 二氧化硅磨料(150n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光液，其包含：磨料颗粒、季胺化合物、氮化硅抛光加速剂和水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚颖，宋伟红，孙展龙，
申请(专利权)人：安集微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]