CN103834305B - 一种化学机械抛光液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于浅沟槽隔离工艺的化学机械抛光液，它含有一种二氧化硅磨料，一种或多种阴离子表面活性剂和水，该抛光液具有较高的高密度二氧化硅（HDP‑Oxide）的去除速率以及较高的高密度二氧化硅（HDP‑Oxide）对氮化硅的抛光选择比，对图形晶圆的台阶结构具有较高的校正能力，表面均一性较好。

Description

一种化学机械抛光液
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光液，更具体地说，是涉及一种用于浅沟槽隔离工艺的抛光液。
背景技术
COMS芯片的制造通常是在硅衬底材料上集成数以亿计的有源器件（包括NMOS和PMOS），进而设计各种电路实现复杂的逻辑功能和模拟功能。要确保不同器件之间的电学隔离，就要采用绝缘材料将其隔离，浅沟槽隔离（STI）就是在有源器件之间形成隔离区的工业化方法。这种隔离方法，是在衬底上生长一层二氧化硅层，然后再淀积一层氮化硅薄膜，二者的典型厚度分别为10-20nm和50-100nm，然后进行涂胶，、曝光和显影（如附图1所示）。
从图1中可知，步骤5-6需要用CMP平坦化工艺，要求快速去除二氧化硅并停止在氮化硅上面，这就要求其抛光液要具有较高的HDP/SIN的选择比，通常要大于10，并且在不同密度区域的碟形凹陷不能相差200埃，表面光滑洁净，颗粒污染物和缺陷等均小于工艺要求的指标。
CN100339420C公开了一种抛光液，含有氧化铈、两性离子化合物、羧酸聚合物和阳离子化合物，该抛光液采用两性离子化合物来调节二氧化硅与氮化硅的去除速率选择比以氧化铈作为磨料的抛光液，容易产生沉淀分层，对在线的设备要求较高，增加了成本。
目前芯片厂广泛应用的是二氧化铈抛光液，该类抛光液抛光速度快，对氮化硅的选择比较高，是较为成熟的工业化产品，但该类抛光液容易产生沉淀分层，对在线的设备要求较高，另外价格昂贵，在全球芯片行业降耗增效的背景下，降低成本也是抛光液的要求之一。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种成本较低，效果优良的化学机械抛光液。
在该抛光液中，采用二氧化硅溶胶为磨料，采用阴离子表面活性剂降低氮化硅的去除速率，达到工艺要求的选择比，另外硅基磨料也进一步降低了浆料的成本。是一种较为理想的STI抛光液。
本发明所提供的抛光液，包括一种化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液包含二氧化硅磨料，水以及一种或多种阴离子表面活性剂。
其中，二氧化硅磨料的粒径为20-200nm，优选为40-120nm。
其中，二氧化硅磨料的浓度为5-40wt％，优选为10％-25wt％。
其中，阴离子表面活性剂为至少两种阴离子表面活性剂的混合物，优选为两种阴离子表面活性剂的混合物。
其中，阴离子表面活性剂为萘磺酸盐类表面活性剂和磷酸酯盐类表面活性剂的混和物。其中，萘磺酸盐类表面活性剂选自亚甲基二萘磺酸钠，甲基萘磺酸钠甲醛缩聚物和/或苄基萘磺酸甲醛缩聚物中的一种或多种；磷酸酯盐类表面活性剂选自烷基醇聚氧乙烯醚（n）磷酸酯钾盐、烷基醇聚氧乙烯醚（n）磷酸酯铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚（n）磷酸酯钾盐、烷基酚聚氧乙烯醚（n）磷酸酯铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚（n）磷酸酯乙醇胺盐、烷基酚聚氧乙烯醚（n）磷酸酯二乙醇胺盐和/或烷基酚聚氧乙烯醚（n）磷酸酯三乙醇胺盐中的一种或多种，其中n=2～12。且磷酸酯盐的烷基碳原子数优选自8～18。
其中，阴离子表面活性剂的浓度为0.005％-0.5wt％，优选为0.01％-0.2wt％。
其中，抛光液还含有杀菌防霉变剂，优选为季铵盐活性剂。
其中，抛光液的PH值为1－5，优选为2－3。
本发明的抛光液是采用二氧化硅溶胶为磨料，与氧化铈为磨料的抛光液相比，稳定性好，且成本进一步降低，是一种较为理想的浅沟槽隔离层抛光液。
附图说明
图1为形成隔离区的典型方法。
其中，1为光刻胶，2为氮化硅，3为二氧化硅，4为二氧化硅
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步阐述本发明的优点。
按照表1中各实施例及对比例的成分及其比例配制抛光液，混合均匀。
表1本发明实施例及对比实施例的配方
效果实施例1
为了进一步考察该类抛光液的抛光情况，本发明采用对比抛光液1～3和本发明的抛光液1～9对高密度二氧化硅（HDP-Oxide）、氮化硅（Si3N4）和图形晶圆进行抛光。
抛光条件为：抛光垫为IC pad，下压力为3.0psi，转速为抛光盘/抛光头=70/90rpm，抛光液流速为100ml/min，抛光时间为1min。
结果如表2所示：
表2对比抛光液和本发明抛光液1-9的抛光结果
如表2所示，本发明的抛光液和对比抛光液相比，添加一定量的萘磺酸盐类表面活性剂和磷酸酯类表面活性剂的混合物后，氮化硅的去除速率得到有效的抑制而不影响氧化硅的去除，与单一添加表面活性剂相比，添加表面活性剂的混合物能获得更高的高密度二氧化硅对氮化硅的去除速率的选择比，而且可以通过添加表面活性剂的用量来调节氮化硅的去除速率，进而控制高密度二氧化硅对氮化硅的去除速率的选择比，满足了浅沟槽隔离层抛光过程中的工艺要求。而且与对比抛光液2相比，本发明的抛光液对图形晶圆的台阶结构具有较高的校正能力。
本发明的抛光液是采用二氧化硅溶胶为磨料，与氧化铈为磨料的抛光液相比，稳定性好，且成本进一步降低，是一种较为理想的浅沟槽隔离层抛光液。
应当理解的是，本发明所述wt％均指的是质量百分含量。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液包含二氧化硅磨料，水以及两种阴离子表面活性剂的混合物，其中，所述的阴离子表面活性剂为萘磺酸盐类表面活性剂和磷酸酯盐类表面活性剂的混合物，所述的磷酸酯盐类表面活性剂选自烷基醇聚氧乙烯醚(n)磷酸酯钾盐、烷基醇聚氧乙烯醚(n)磷酸酯铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚(n)磷酸酯钾盐、烷基酚聚氧乙烯醚(n)磷酸酯铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚(n)磷酸酯乙醇胺盐、烷基酚聚氧乙烯醚(n)磷酸酯二乙醇胺盐和/或烷基酚聚氧乙烯醚(n)磷酸酯三乙醇胺盐中的一种或多种，其中n＝2～12，所述的萘磺酸盐类表面活性剂选自亚甲基二萘磺酸钠，甲基萘磺酸钠甲醛缩聚物和/或苄基萘磺酸甲醛缩聚物中的一种或多种，所述阴离子表面活性剂的浓度为0.005％-0.5wt％。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述的二氧化硅磨料的粒径为20-200nm。
3.如权利要求2所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述的二氧化硅磨料的粒径为40-120nm。
4.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述的二氧化硅磨料的浓度为5-40wt％。
5.如权利要求4所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述的二氧化硅磨料的浓度为10％-25wt％。
6.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述磷酸酯盐的烷基碳原子数选自8～18。
7.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述混合阴离子表面活性剂的浓度为0.01％-0.2wt％。
8.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液还含有杀菌防霉变剂。
9.如权利要求8所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液还含有季铵盐活性剂。
10.如权利要求1所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液的PH值为1－5。
11.如权利要求10所述的化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液的PH值为2－3。
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