CMP浆料的辅助剂制造技术

本发明专利技术公开了一种辅助剂，该辅助剂用于使用磨粒同时抛光阳离子带电材料和阴离子带电材料的工艺中，该辅助剂吸附在所述阳离子带电材料上从而抑制该阳离子带电材料被抛光，致使所述阴离子带电材料的抛光选择性提高，其中，所述辅助剂包含具有芯－壳结构且具有小于所述磨粒粒度的纳米级粒度的聚合物颗粒，该聚合物颗粒的表面为阴离子带电的。本发明专利技术还公开了包含上述辅助剂和磨粒的ＣＭＰ（化学机械抛光）浆料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在同时抛光阳离子带电材料和阴离子带电材料的 工艺中使用的化学机械抛光(CMP)浆料的辅助剂，该辅助剂吸附在阳离 子带电材料上，从而提高了吸附结构的抛光选择性。
技术介绍
随着微电子器件持续具有较大的集成规模，用于制备这样的微电 子器件的平坦化处理已经变得越来越重要。作为尽力获得十分大规模 集成孩i电子器件的 一 部分，多重互连技术(multiple interconnection techniques)和多层堆叠技术通常已经被用于半导体晶片。然而，在实施 上述技术中的一种之后出现的非平坦化引起了许多问题。因此，平坦 化处理被应用于微电子器件制备过程中的多个步骤中，从而使晶片表 面的不规则性最小化。这些平坦化技术中的一种为化学机械抛光(CMP)。在CMP处理的 过程中，将晶片表面压在相对于该表面旋转的抛光垫上，并在抛光处 理过程中向抛光垫引入被称为CMP浆料的化学试剂。CMP技术通过 化学和物理作用实现了晶片表面的平坦化。换句话说，CMP技术通过案的晶片表面供给化学活性浆料而实现了晶片表面的平坦化。浅沟槽隔离(STI)是应用CMP技术的一种实施方案。在STI技术中， 形成了相对浅的沟槽，并且这样的沟槽用于形成用来从晶片表面分隔 有源区(active region)的场岁丈应区(field region)。如图1中所示，在STI处理中，在半导体晶片上依次形成垫片二 氧化硅(Si02)层101和氮化硅(SiN)层102。接着，在SiN层102上形成 光刻胶图案。然后，通过使用光刻胶图案作为掩模部分蚀刻SiN层102、 垫片二氧化硅层101和半导体晶片100，从而形成多个沟槽103。此外，为形成场效应区，通过低压化学气相沉积(LPCVD)、等离 子体增强化学气相沉积(PECVD)或高密度等离子体化学气相沉积 (HDPCVD)技术沉积绝缘二氧化硅层104,从而用层104填充沟槽103 并且用层104覆盖SiN层102的表面。随后，抛光绝缘二氧化硅层104直到暴露出SiN层102为止。另 外，通过蚀刻法去除置于两个相邻的有源区之间的SiN层102和垫片 二氧化硅层101。最终，在半导体晶片的表面上形成二氧化硅栅层(gate silicon oxide layer) 105。在本文中，在用于去除绝缘二氧化硅层104的CMP处理过程中， 由于其不同的化学和物理性质，绝缘二氧化石圭层104和SiN层102显现出不同的去除速率。绝缘二氧化硅层的去除速率与氮化硅层的去除速率的比被称为 CMP浆料的选择性。随着CMP浆料的选择性的降低，由该浆料去除的SiN层的量会增 加。优选不去除SiN层。换言之，优选绝缘二氧化硅层与SiN层的选 择性无穷大。然而，常规的CMP浆料具有约为4:1的绝缘二氧化硅层与SiN层的低抛光选择性。因此，在实际的CMP处理中，SiN层被抛 光的程度超出了可接受的范围。结果，在CMP处理过程中，可能依据晶片上的位置而非均匀地去 除SiN层图案。因此，SiN层在整个晶片范围内具有不同的厚度。特别 是，在半导体晶片同时具有高度密集的图案和稀疏的图案的情况下，这是一个严重的问题。由于上述问题，具有场效应区的最终结构在有源区和场效应区之 间存在水平差，从而导致用于制备半导体器件的后续步骤的余地变小， 并使晶体管和器件的质量下降。简言之，常规的CMP处理法存在的问 题是即使通过CMP处理去除氧化物层之后，也无法获得具有均匀厚 度的SiN层图案。为解决上述问题，近来已经完成了许多尝试以开发出一种能够控 制绝缘二氧化硅层的去除速率的浆料组合物，仍然存在对其进行改进 的巨大空间。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种在同时抛光阳离子带电材料和阴离 子带电材料中使用并使磨粒粘结最小化的辅助剂，该辅助剂在阳离子 带电材料上形成吸附层，从而有效抑制阳离子带电材料被抛光，致使 阴离子带电材料的抛光选择性提高。对于该辅助剂，本专利技术釆用具有 芯-壳结构且具有小于磨粒粒度的纳米级粒度的聚合物颗粒，并且优选 地，平均粒度在10nm 100nm范围内，该聚合物颗粒的表面为阴离子 带电的。技术方案根据本专利技术的一个技术方案，提供一种在使用磨粒同时抛光阳离 子带电材料和阴离子带电材料的工艺中使用的辅助剂，该辅助剂吸附 在所述阳离子带电材料上从而抑制该阳离子带电材料被抛光，致使所 述阴离子带电材料的抛光选择性提高，其中，所述辅助剂包含具有芯-壳结构且具有小于所述磨粒粒度的纳米级粒度的聚合物颗粒，该聚合 物颗粒的表面为阴离子带电的。根据本专利技术的另 一技术方案，提供一种包含磨粒和如上所述的辅助剂的CMP浆料，其中，所述辅助剂与磨粒不通过静电力结合。根据本专利技术的还一技术方案，提供一种使用前述CMP浆料的STI 方法。根据本专利技术的又一技术方案，提供一种在使用磨粒的抛光工艺中 抑制阳离子带电材料被抛光的方法，该方法通过使用其表面为阴离子 带电的具有芯-壳结构的聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒具有小于 所述磨粒粒度的纳米级粒度，并且与磨粒不通过静电力结合。现将更加详细描述本专利技术。本专利技术的特征在于使用聚合物颗粒作为用于抛光工艺的辅助剂， 该聚合物颗粒具有芯-壳结构和小于磨粒粒度的纳米级粒度，且优选地， 平均粒度在10nm 100nm范围内，该聚合物颗粒的表面为阴离子带电， 从而有效抑制阳离子带电材料被抛光，同时使磨粒等的粘结最小化。通常，氮化硅的表面为阳离子带电而二氧化硅的表面为阴离子带 电。因此，为了提高二氧化硅与氮化硅的抛光选择性，在阳离子带电氮化硅上经静电力吸附阴离子带电聚合物，从而阻止阳离子带电氮化 硅被抛光，因此，阴离子带电二氧化硅变得更加易于抛光。根据本专利技术的聚合物颗粒，其表面为阴离子带电，不会互相粘结， 且当吸附在阳离子带电基板(例如氮化硅)上时，可以形成与粒度一样厚 的吸附层，从而对磨粒提供极好的保护。既然这样，优选其表面为阴离子带电的聚合物颗粒的表面电势最高至-25mV。在-25mV的表面电 势，粘结可因静电排斥而最小化，并且在阳离子带电基板上的吸附仍 是满足要求的。当聚合物颗粒的分子量或粒度很大而表面电势非常低时，聚合物 颗粒引起磨粒粘结在一起，并且不但吸附在阳离子带电材料(例如氮化 硅)上而且还吸附在阴离子带电材料(例如二氧化硅)上，从而形成防止 抛光的保护层。结果，在阳离子带电材料和阴离子带电材料二者中， 抛光速率下降并且抛光选择性降低。例如，通过调节含有阴离子带电官能团的单体的使用可以控制聚 合物颗粒的表面电势范围。在这种情况下，所述聚合物颗粒的平均粒度优选在10nm 100nm 且更优选在10nm 50nm的范围内。这些值是假设颗粒为具有相同表面 积的球体而由球体直径得出。当其表面为阴离子带电的聚合物颗粒的粒度小于10nm时，则粒度 太小，因此聚合物颗粒稀疏地吸附在阳离子带电材料的结构上或者形 成薄层，从而无法适当保护该结构防止被抛光。为提供防止抛光的可靠的保护，优选其表面为阴离子带电的聚合 物颗粒具有较大粒度。然而，因为较大的聚合物颗粒在抛光工艺中会引起例如划痕的问题，所以聚合物颗粒的平均粒度可优选为lOOnm以 下，且更优选为50nrn以下。简言之，具有阴离子带电表面并且平均粒度在10nm 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助剂，该辅助剂用于使用磨粒同时抛光阳离子带电材料和阴离子带电材料的工艺中，该辅助剂吸附在所述阳离子带电材料上从而抑制该阳离子带电材料被抛光，致使所述阴离子带电材料的抛光选择性提高，　其中，所述辅助剂包含具有芯－壳结构且具有小于所 述磨粒粒度的纳米级粒度的聚合物颗粒，该聚合物颗粒的表面为阴离子带电的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李基罗，金种珌，洪瑛晙，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]