TW201927950A - 用於ｓｔｉ製程的拋光漿料組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種用於STI製程的拋光漿料組合物，更具體地，本發明涉及用於STI製程的拋光漿料組合物，其包括：拋光液，包括拋光粒子；以及添加液，包括具有醯胺結合的聚合物的氮化矽薄膜拋光抑制劑。

Description

用於STI製程的拋光漿料組合物
本發明涉及用於STI製程的拋光漿料組合物，更具體地，本發明涉及拋光停止功能優越的用於STI製程的拋光漿料組合物。
隨着半導體元件的多樣化、大規模集成化，在使用着形成更加細微圖案的技術。並且半導體元件的表面結構也隨之變得更加複雜，表面膜的段差也變得更大。
在製造半導體元件的過程中，作為除去在基板上形成的在特定膜的段差的平面化技術，在利用CMP(chemical mechanical polishing)工程。例如，作為除去超量成膜的絕緣膜的技術，在使用層間絕緣膜(interlayer dielectric；ILD)與晶片(chip)之間進行絕緣的淺溝道隔離(shallow trench isolation；STI)用絕緣膜平面化工程及配線、聯絡插頭、通路接觸等的用於形成金屬導電膜的工程。
STI製程引入了通過削減分離(isolation)部分，形成溝槽(trench)，並沉積氧化膜後，通過CMP平坦化的技術。此時，需要一種提高屬於絕緣膜的氧化膜層的拋光率，降低屬於擴散壁壘的氮化矽薄膜的拋光率的選擇性拋光特性。特別地，在胞式(Cell Type)圖案中，進行過度拋光時，也需要降低對於氮化矽薄膜損失。
同時，STI製程中的拋光選擇比變得過於高時，填埋於該槽位的氧化膜層會被過度拋光，由此會發生排液(dishing)現象，並且會破壞特性。特別地，這種排液(dishing)現象對於槽位被超細微化的元件，可導致活性領域與場區之間的段差，由此，對元件性能及信賴度可帶來消極影響。
本發明為解決如上所述的問題被提出，並且本發明的目的為，提供一種通過遏制對於絕緣膜的高拋光率與對於氮化矽薄膜的拋光，具有拋光停止功能及高拋光選擇比，並且對圖案晶圓進行過度拋光時，具有拋光後排液遏制功能的STI製程中的漿料組合物。
但是，本發明解決的問題並不局限於上述內容，本領域的普通技術人員通過下述記載，沒有提及的其他課題也可以被容易地理解。
根據本發明一個實施例的用於STI製程的拋光漿料組合物，可包括：拋光液，包括拋光粒子；以及添加液，包括具有醯胺結合的聚合物的氮化矽薄膜的拋光抑制劑。
根據一方面，該聚合物可表示為下述化學式1，
在上述化學式中，n為1以上的整數，R2為單鍵，為被取代或 未被取代的C1-30的烯基、亞烯基、環亞烷基、亞芳基、芳基亞烴基或者亞炔基，R1，R3及R4為相互獨立的，氫、羥基、官能團被取代或者未被取代的C1-30的烷基、烷氧基、芳基或者芳烷基。
根據一方面，該聚合物可包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個：聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有羥基末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉、具有α-苯甲基及ω-疊氮化物末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有疊氮化物末端聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有哌末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有炔烴末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有α-苯甲基及ω-硫醇末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有α-甲基及ω-2-羥乙胺末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有胺末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有哌末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚(2-丙基-2-噁唑啉)、具有疊氮化物末端的聚(2-丙基-2-噁唑啉)及其衍生物。
根據一方面，該聚合物的分子品質可為1000至5,000,000。
根據一方面，該聚合物的在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%可為0.001重量%至1重量%。
根據一方面，該添加液作為氧化膜拋光調節劑，還可以包括胺類化合物。
根據一方面，該胺類化合物可包括：從二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四乙基五胺(TEPA)、五亞乙基六胺(PEHA)、六亞乙基七胺(HEHA)、二(六亞甲基)三胺、N-(3-氨基丙基)乙二胺(Am3)、N,N’-二(3-氨基丙基)乙二胺(Am4)、N,N,N’-三(3-氨基丙基)乙二胺(Am5)、N-3-氨基丙基-1,3-丙二胺、N,N’-二(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、N,N,N’-三(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、二-(3-氨基丙基)胺、二丙烯三胺和三丙烯四胺形成的群組中選 出的至少任何一個胺單體；從聚(二亞乙基三胺)-co-環氧氯丙烷、聚(三亞乙基四胺)-co-環氧氯丙烷、四乙基五胺(TEPA)-co-環氧氯丙烷及五亞乙基六胺(PEHA)-co-環氧氯丙烷形成的群組中選出的至少任何一個胺聚合物；或者這兩類的組合。
根據一方面，該胺類化合物可為該用於STI製程的拋光漿料組合物中的0.1ppm至1000ppm。
根據一方面，該添加液還可以包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個以上的酸性物質：羧酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、氫氟酸、溴酸、碘酸、庚二酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、乙酸、己二酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、富馬酸、丙酸、丁酸、羥丁酸、天冬氨酸、衣康酸、丙三羧酸、辛二酸、苯甲酸、苯乙酸、萘甲酸、杏仁酸、吡啶甲酸、煙酸、異煙酸、喹啉酸、鄰氨基苯甲酸、芙莎酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、吡啶羧酸、水楊酸、谷氨酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物及聚碸酸。
根據一方面，該添加液還可以包括鹼性物質，並且，該鹼性物質可包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個：四甲基氫氧化銨、氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸鈉、精氨酸、組氨酸、賴氨酸、甲胺、乙醇胺、丙胺、丁胺、異丙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙胺、乙二胺、丙二胺、三乙胺、三丁胺、四甲基胺、三乙烯四銨、四乙基五胺、N-甲基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-異丙基二乙醇胺、N-(2-甲基丙基)二 乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-t-丁基乙醇胺、N-環己基二乙醇胺、N,N-二(2-羥丙基)乙醇胺、三異丙醇胺、2-氨基-2-乙基-1、3-丙二醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-乙醇、2-乙胺基-1-乙醇、1-(二甲氨基)2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-氨基-戊醇、2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙基氨基乙醇、2-二丙基氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-t-丁氨基乙醇、2-環氨基乙醇、2-氨基-2-戊醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和三(羥甲基)甲胺。
根據一方面，該拋光粒子能以固相法或液相法製造，並分散為拋光粒子表面具有陽電荷。
根據一方面，該拋光粒子可包括從金屬氧化物、有機物或者無機物塗覆的金屬氧化物及膠態的該金屬氧化物形成的群組中選出的至少任何一個，並且該金屬氧化物可包括由二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂形成的群組中選出的至少任何一個。
根據一方面，該拋光粒子可包括5nm至150nm的一次粒子，30nm至300nm的二次粒子。
根據一方面，該拋光粒子的在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%可為0.1重量%至10重量%。
根據一方面，該用於STI製程的拋光漿料組合物的pH範圍可為3至6。
根據一方面，還可以包括：水，並且該拋光液：水：添加液的比例為1：3至10：1至10。
根據一方面，該用於STI製程的拋光漿料組合物的界達電位的範圍可為+5mV至+70mV。
根據一方面，絕緣膜：氮化矽薄膜的拋光選擇比可為10：1至1000：1。
本發明可由用於STI製程的拋光漿料組合物，對絕緣膜層的高拋光率與氮化矽薄膜可進行拋光遏制。由此，可保護氮化矽薄膜，並且可通過具備拋光停止功能具有高的選擇比。特別地，進行過度拋光時，可減少對於氮化矽薄膜的損失。此外，在進行圖案晶圓拋光時，可減少絕緣膜排液(dishing)發生量。因此，可將其應用於淺溝道隔離(shallow trench isolation；STI)製程，製造一種可靠度及特性較強的半導體元件。
以下，參照附圖，對一些實施例進行詳細地說明。在說明實施例的過程中，判斷有關公知技術的具體說明，不必要地模糊實施例的要點時，其詳細說明給予省略。以下說明中使用的技術用語是考慮到本發明中的技能所選擇的當前被廣泛使用的一般技術用語，其根據本領域的技術人員的意圖或慣例，以及新技術的出現等可能會所有不同。此外，在特定的情況下，為了便於理解和/或說明，也可能是申請人任意選定的技術用語，在這種情況下，相應的說明部分中將詳細記載其的意思。因此，以下說明中使用的技術用語並不單純的技術用語名稱，其所具備的意思應根據說明書的整 體內容來進行理解。各附圖中示出的相同參照符號表示相同的部件。
可以理解，某些構成要素被提及「連接」或「接入」在其他構成要素時，可直接地連接或接入在其他構成要素，但中間也可存在其他構成要素。
在本說明書中，「包括」或者「具有」等用語要理解為，指定說明書中記載的特徵、數位、步驟、操作、構成要素、部件或者這些組合的存在，而不是預先排除一個或者其以上的其他特徵或者數位、步驟、操作、構成要素、部件或者這些組合的存在，或者附加可能性。
以下，對於用於STI製程的拋光漿料組合物，將利用實施例及附圖具體進行說明。但是，本發明並不限於這些實施例及附圖。
根據本發明一個實施例的用於STI製程的拋光漿料組合物，包括：拋光液，包括拋光粒子；以及添加液，包括具有醯胺結合的聚合物的多晶矽膜拋光抑制劑。
本發明可由用於STI製程的拋光漿料組合物，對絕緣膜層的高拋光率與氮化矽薄膜可進行拋光遏制。由此，可保護氮化矽薄膜的膜質，並且通過具備拋光停止功能，具備高選擇比。特別地，在胞式(Cell Type)圖案進行過度拋光時，也需要降低對於氮化矽薄膜損失。此外，在進行圖案晶圓拋光時，可減少絕緣膜排液(dishing)發生量。因此，可將其應用於淺溝道隔離(shallow trench isolation；STI)製程，製造一種可靠度及特性較強的半導體元件。
根據一方面，該聚合物可表示為下述化學式1，[化學式1]
在上述化學式中，n為1以上的整數，R2為單鍵，為被取代或未被取代的C1-30的烯基、亞烯基、環亞烷基、亞芳基、芳基亞烴基或者亞炔基，R1、R3及R4為相互獨立的，氫、羥基、官能團被取代或者未被取代的C1-30的烷基、烷氧基、芳基或者芳烷基。
根據一方面，該聚合物可包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個：聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有羥基末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉、具有α-苯甲基及ω-疊氮化物末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有疊氮化物末端聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有哌末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有炔烴末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有α-苯甲基及ω-硫醇末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、α-甲基及具有ω-2-羥乙胺末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有胺末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有哌末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚(2-丙基-2-噁唑啉)、具有疊氮化物末端的聚(2-丙基-2-噁唑啉)及其衍生物。
根據一方面，該聚合物的分子品質可為1000至5,000,000。根據一方面，該聚合物在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%可為0.001重量%至1重量%。當該聚合物的重量%为0.001重量%以下時，可能會發生不能實現針對多晶矽薄膜的自動拋光停止功能的問題，當該聚合物的重量%为1重量%以上時，由於聚合物網路不能充分進行拋光，可能會出現留下殘留物的問題。
根據一方面，該添加液作為氧化膜拋光調節劑，還可以包括 胺類化合物。
根據一方面，該胺類化合物可包括：從二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四乙基五胺(TEPA)、五亞乙基六胺(PEHA)、六亞乙基七胺(HEHA)、二(六亞甲基)三胺、N-(3-氨基丙基)乙二胺(Am3)、N,N’-二(3-氨基丙基)乙二胺(Am4)、N,N,N’-三(3-氨基丙基)乙二胺(Am5)、N-3-氨基丙基-1,3-丙二胺、N,N’-二(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、N,N,N’-三(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、二-(3-氨基丙基)胺、二丙烯三胺和三丙烯四胺形成的群組中選出的至少任何一個胺單體；從聚(二亞乙基三胺)-co-環氧氯丙烷、聚(三亞乙基四胺)-co-環氧氯丙烷、四乙基五胺(TEPA)-co-環氧氯丙烷及五亞乙基六胺(PEHA)-co-環氧氯丙烷形成的群組中選出的至少任何一個胺聚合物；或者這兩類的組合。
根據一方面，該胺類化合物在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的ppm可為0.1ppm至1000ppm。當該胺類化合物的ppm少於0.1ppm時，由於氧化膜拋光率過於高，可能發生排液或者缺陷，當該胺類化合物的ppm超過1000ppm時，會出現不能被拋光的問題。
根據一方面，該添加液還可以包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個以上的酸性物質：羧酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、氫氟酸、溴酸、碘酸、庚二酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、乙酸、己二酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、富馬酸、丙酸、丁酸、羥丁酸、天冬氨酸、衣康酸、丙三羧酸、辛二酸、苯甲酸、苯乙酸、萘甲酸、杏仁酸、吡啶甲酸、煙酸、異煙酸、喹啉酸、鄰氨基苯甲酸、芙莎酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、吡啶羧酸、水楊酸、谷氨酸、聚丙 烯酸、聚丙烯酸共聚物及聚碸酸。該聚丙烯酸共聚物、例如、可包括聚丙烯酸磺酸共聚物(polyacrylic acid-sulfonic acid copolymer)、聚丙烯酸丙二酸共聚物(polyacrylic acid-malonic acid copolymer)及聚丙烯酸-聚苯乙烯共聚物(polyacrylic acid-polystyrene copolymer)。
根據一方面，該酸性物質在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%可為0.001重量%至1重量%。當該酸性物質在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%少於0.001重量%或者超過1重量%時，由於不能確保漿料組合物的安全性，不能實現理想的功能，或者，可能會出現缺陷。
根據一方面，該添加液還可以包括鹼性物質，並且，該鹼性物質可包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個：四甲基氫氧化銨、氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸鈉、精氨酸、組氨酸、賴氨酸、甲胺、乙醇胺、丙胺、丁胺、異丙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙胺、乙二胺、丙二胺、三乙胺、三丁胺、四甲基胺、三乙烯四銨、四乙基五胺、N-甲基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-異丙基二乙醇胺、N-(2-甲基丙基)二乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-t-丁基乙醇胺、N-環己基二乙醇胺、N,N-二(2-羥丙基)乙醇胺、三異丙醇胺、2-氨基-2-乙基-1、3-丙二醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-乙醇、2-乙胺基-1-乙醇1-(二甲氨基)2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-氨基-戊醇、2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙基氨基乙醇、2-二丙基氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-t-丁 氨基乙醇、2-環氨基乙醇、2-氨基-2-戊醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和三(羥甲基)甲胺。
當該鹼性物質在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%可為0.01重量%至1重量%。當該鹼性物質在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%少於0.001重量%或者超過1重量%時，由於不能確保漿料組合物的安全性，不能達到理想的性能，或者，可能會出現缺陷。
根據一方面，該拋光粒子能以固相法或液相法製造，並分散為拋光粒子表面具有陽電荷。該液相法使拋光粒子前驅體在收容夜產生化學反應，並且可適用通過使結晶成長獲得微粒子的溶膠凝膠(sol-gel)法或者在將拋光粒子離子沉澱於水溶液的共沉澱法及在高溫高壓下形成拋光粒子的水熱合成法等進行製造。此外，該固相法能以在400℃至1,000℃的溫度鍛燒拋光粒子前驅體的方式進行製造。
根據一方面，該拋光粒子可包括從金屬氧化物、有機物或者無機物塗覆的金屬氧化物及膠態的該金屬氧化物形成的群組中選出的至少任何一個，並且該金屬氧化物可包括從二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂形成的群組中選出的至少任何一個。例如，該拋光粒子可為分散為陽電荷的二氧化鈰。該分散為陽電荷的二氧化鈰可與活性化為陽電荷的添加液混合，實現除去更高的段差的性能及自動拋光停止功能。
根據一方面，該拋光粒子可包括5nm至150nm的一次粒子，30nm至300nm的二次粒子。該拋光粒子的平均粒徑為可通過掃描電子顯微 鏡分析或者動態光散射可測定的在視野範圍內的多個粒子的粒徑平均值。為確保粒子均一性，一次粒子的粒徑應為150nm以下，並且其為5nm以下時，拋光率可下降。在該用於STI製程的拋光漿料組合物中，當二次粒子的粒徑為30nm以下時，由於製粉微粒子發生過度時，會降低洗滌性，在晶圓表面發生過量的缺陷，當二次粒子的粒徑超過300nm時，由於會被過度拋光，難以調節選擇比，並且在晶圓表面會出現排液、侵蝕及表面缺陷。
根據一方面，該拋光粒子除了單個大小的粒子以外，可使用包括多分散(multi dispersion)形態的粒子分佈的混合粒子。例如，通過混合具備兩種不同平均粒度的拋光粒子，具備雙峰(bimodal)形態的粒子分布。或者通過混合具備三種不同平均粒度的拋光粒子，具備表現出三種最高點(peak)的粒度分布的拋光粒子。此外，可通過混合具有表現出四種平均粒度的拋光粒子，具備多分散形態的粒子分布。可通過將相對來說較大的拋光粒子與相對來說較小的拋光粒子混合在一起，帶來獲得更優良的分散性，幷減少晶圓表面的刮痕的效果。
根據一方面，該拋光粒子在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%可為0.1重量%至10重量%。當該拋光粒子在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%少於1重量%時，會出現拋光速度下降的問題，當該拋光粒子在該用於STI製程的拋光漿料組合物中的重量%超過10重量%時，由於拋光速度過於高，拋光粒子數量的增加及殘留在表面的吸附性，會出現表面缺陷。
根據一方面，該用於STI製程的拋光漿料組合物的pH範圍可為3至6。當其pH值不在上述範圍時，由於分散穩定性急劇下降，會出現發 生凝聚的問題。
根據一方面，在製造工程上，該用於STI製程的拋光漿料組合物可包括濃縮製造與稀釋(Dilution)工程。根據一方面，該用於STI製程的拋光漿料組合物還可包括：水；該拋光液：水：添加液的比例可為1：3至10：1至10。該水，例如，可包括去離子水，離子交換水及超純水。在該添加液比例範圍在1至4時，添加液比例越小，適用於使用在大量(bulk)的高端差拋光，當其比例範圍在5至10時，添加液比例越高，多晶矽薄膜的拋光停止功能越被強化，從而，可在STI拋光工程有效地將元件分離。
根據一方面，可分別準備拋光液與添加液，以拋光之前混合使用的2液型的形態提供，也能以拋光液與添加液混合在一起的1液型形態提供。
根據一方面，該用於STI製程的拋光漿料組合物可為表示陽(positive)電荷的陽性漿料組合物，該用於STI製程的拋光漿料組合物的界達電位的範圍可為+5mV至+70mV。此外，可通過由陽荷電的拋光粒子，可保持高的分散穩定性，以免發生拋光粒子的凝聚，從而，可減少微型-刮痕的發生。
根據一方面，該用於STI製程的拋光漿料組合物的絕緣膜：氮化矽薄膜的拋光選擇比可為10：1至1000：1。該絕緣膜的拋光率可為1,000Å/min至10,000Å/min。該氮化矽薄膜的拋光率可在30Å/min以下。更優選地，該氮化矽薄膜的拋光率可在10Å/min以下。根據本發明的用於STI製程的拋光漿料組合物可為通過包括具有醯胺結合的聚合物，抑制在多晶矽薄膜的表面上的拋光，以具備氮化矽薄膜的自動拋光停止功能。
本發明可由用於STI製程的拋光漿料組合物，對絕緣膜層的高拋光率與氮化矽薄膜可進行拋光遏制。由此，可保護圖案多晶矽的膜質。此外，在對氮化矽薄膜進行拋光時，可減少絕緣膜排液(dishing)發生量。因此，可將其應用於淺溝道隔離(shallow trench isolation；STI)製程，製造一種可靠度及特性較強的半導體元件。
下面，將通過實施例護套圖對本發明進行更具體的說明，但是，下面舉例的實施例僅以說明為目的舉出，本發明不限於該實施例。
【對照例1】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的四乙基五胺(Tetraethylenepentamine)0.1重量%，屬於拋光抑制劑的聚(二亞乙基三胺)-co-環氧氯丙烷(DT-EH)0.002重量%，屬於鹼性物質的組氨酸0.08重量%，屬於酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH 4.5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【對照例2】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的四亞乙基五胺(Tetraethylenepentamine)0.1重量%，作為拋光抑制劑的聚(二亞乙基三胺)-co-環氧氯丙烷(DT-EH)0.002重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH4.5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI 製程的拋光漿料組合物。
【實施例1】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的四亞乙基五胺(Tetraethylenepentamine)0.05重量%，作為拋光抑制劑的聚(2-乙基-2-噁唑啉)0.1重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH 5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【實施例2】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的五亞乙烯六胺(Pentaethylenehexamine)0.005重量%，作為拋光抑制劑的聚(2-乙基-2-噁唑啉)0.1重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH 5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【實施例3】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的五亞乙烯六胺(Pentaethylenehexamine)0.005重量%，作為拋光抑制劑的聚(2-乙基-2-噁唑啉)0.1重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造 了pH 4.5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【實施例4】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的五亞乙烯六胺(Pentaethylenehexamine)0.075重量%，作為拋光抑制劑的聚(2-乙基-2-噁唑啉)0.1重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH 5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【實施例5】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的五亞乙烯六胺(Pentaethylenehexamine)0.01重量%，作為拋光抑制劑的聚(2-乙基-2-噁唑啉)0.1重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【實施例6】
製造了包括粒徑為150nm的二氧化鈰拋光粒子的拋光液。
將作為胺化合物的五亞乙烯六胺(Pentaethylenehexamine) 0.0125重量%，作為拋光抑制劑的聚(2-乙基-2-噁唑啉)0.1重量%，作為鹼性物質的組氨酸0.08重量%，作為酸性物質的乳酸0.024重量%混合在一起，製造了pH 5的添加液。
將該拋光液：水：添加液比例設定為1：6：3，製造了用於STI製程的拋光漿料組合物。
【拋光條件】
1.拋光機：AP-300(300mm，KCTECH社)
2.墊：IC 1000(DOW社)
3.拋光時間：60sec
4.壓紙卷軸RPM(Platen RPM)：93rpm
5.軸RPM(Spindle RPM)：87rpm
6.壓力：4psi
7.流量(Flow rate)：250ml/min
8.使用晶圓：PE-TEOS 20K(Å)，SiN 2500K(Å)，STI SiN圖案晶圓，溝槽深度1K(Å)
下清單1示出了利用對照例1至2及實施例1至6中的用於STI製程的拋光漿料組合物及對照例中的漿料組合物拋光覆蓋晶圓時的氧化膜及氮化矽薄膜(SiN)的除去速度(Removal Rate：RR)。
參照表1，可知，根據本發明一個實施例的用於STI製程的拋光漿料組合物，通過將聚(2-乙基-2-噁唑啉)使用為拋光抑制劑，即使所使用的胺類化合物比使用對照例中的DT-EH時的少，也可以保持對於氧化膜的拋光率，並帶來優良的拋光停止功能。
換句而言，根據本發明的用於STI製程的拋光漿料組合物可為通過包括具有醯胺結合的聚合物的拋光抑制劑，抑制在氮化矽薄膜表面上的拋光，以具備氮化矽薄膜自動拋光停止功能。特別地，當進行過度拋光時，也需要降低對於氮化矽薄膜的損失。
如上所示，本發明雖然由限定的實施例和附圖被說明，但是本發明不限於該實施例，在本發明所屬領域具有通常知識者可對上述內容進行各種的修改及變更。因此，本發明的範圍不應限定於上述實施例，而應根據後述的申請專利範圍及其均等物進行限定。

Claims (18)

  1. 一種用於STI製程的拋光漿料組合物，包括：拋光液，包括拋光粒子；以及添加液，包括具有醯胺結合的聚合物的氮化矽薄膜拋光抑制劑。
  2. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該聚合物表示為下述化學式1， 在上述化學式中，n為1以上的整數，R2為單鍵，為被取代或未被取代的C1-30的烯基、亞烯基、環亞烷基、亞芳基、芳基亞烴基或者亞炔基，R1、R3及R4為相互獨立的，氫、羥基、官能團被取代或者未被取代的C1-30的烷基、烷氧基、芳基或者芳烷基。
  3. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該聚合物包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個：聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有羥基末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉、具有α-苯甲基及ω-疊氮化物末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有疊氮化物末端聚(2-甲基-2-噁唑啉)、具有哌末端的聚(2-甲基-2-噁唑啉)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有炔烴末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有α-苯甲基及ω-硫醇末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有α-甲基及ω-2-羥乙胺末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有胺末端的聚(2-乙基-2-噁唑啉)、具有哌末端的聚(2-乙基-2- 噁唑啉)、聚(2-丙基-2-噁唑啉)、具有疊氮化物末端的聚(2-丙基-2-噁唑啉)及其衍生物。
  4. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中，該聚合物的分子品質為1000至5,000,000。
  5. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該聚合物在該用於STI製程的拋光漿料組合物中占0.001重量%至1重量%。
  6. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該添加液作為氧化膜拋光調節劑，還包括胺類化合物。
  7. 如請求項6所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該胺類化合物包括：從二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四乙基五胺(TEPA)、五亞乙基六胺(PEHA)、六亞乙基七胺(HEHA)、二(六亞甲基)三胺、N-(3-氨基丙基)乙二胺(Am3)、N,N’-二(3-氨基丙基)乙二胺(Am4)、N,N,N’-三(3-氨基丙基)乙二胺(Am5)、N-3-氨基丙基-1,3-丙二胺、N,N’-二(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、N,N,N’-三(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、二-(3-氨基丙基)胺、二丙烯三胺和三丙烯四胺形成的群組中選出的至少任何一個胺單體；從聚(二亞乙基三胺)-co-環氧氯丙烷、聚(三亞乙基四胺)-co-環氧氯丙烷、四乙基五胺(TEPA)-co-環氧氯丙烷及五亞乙基六胺(PEHA)-co-環氧氯丙烷形成的群組中選出的至少任何一個胺聚合物；或者這兩類的組合。
  8. 如請求項6所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該胺類化合物為該用於STI製程的拋光漿料組合物中的0.1ppm至1000ppm。
  9. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該添加液還包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個以上的酸性物質：羧酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、氫氟酸、溴酸、碘酸、庚二酸、蘋果酸、丙二酸、馬來酸、乙酸、己二酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、富馬酸、丙酸、丁酸、羥丁酸、天冬氨酸、衣康酸、丙三羧酸、辛二酸、苯甲酸、苯乙酸、萘甲酸、杏仁酸、吡啶甲酸、煙酸、異煙酸、喹啉酸、鄰氨基苯甲酸、芙莎酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、吡啶羧酸、水楊酸、谷氨酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物及聚碸酸。
  10. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該添加液還包括鹼性物質，並且，該鹼性物質包括從以下形成的群組中選出的至少任何一個：四甲基氫氧化銨、氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、碳酸鈉、精氨酸、組氨酸、賴氨酸、甲胺、乙醇胺、丙胺、丁胺、異丙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙胺、乙二胺、丙二胺、三乙胺、三丁胺、四甲基胺、三乙烯四銨、四乙基五胺、N-甲基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-異丙基二乙醇胺、N-(2-甲基丙基)二乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-t-丁基乙醇胺、N-環己基二乙醇胺、N.N-二(2-羥丙基)乙醇胺、三異丙醇胺、2-氨基-2-乙基-1、3-丙二醇、2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇、1-二甲氨基-2-丙醇、3-二甲氨基-1-丙醇、2-二甲氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-丙醇、2-二乙氨基-1-乙醇、2-乙胺基-1-乙醇、1-(二甲氨基)2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1- 氨基-戊醇、2-(二甲氨基)乙醇、2-二乙基氨基乙醇、2-二丙基氨基乙醇、2-丁氨基乙醇、2-t-丁氨基乙醇、2-環氨基乙醇、2-氨基-2-戊醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-甲基-1-丙醇、2-[雙(2-羥乙基)氨基]-2-丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和三(羥甲基)甲胺。
  11. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該拋光粒子以固相法或液相法製造，並分散為拋光粒子表面具有陽電荷。
  12. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該拋光粒子包括由金屬氧化物、有機物或者無機物塗覆的金屬氧化物及膠態的該金屬氧化物構成的組中選定的至少任何一個，並且該金屬氧化物包括由二氧化矽、二氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、鈦酸鋇、氧化鍺、氧化錳及氧化鎂構成的組中選定的至少任何一個。
  13. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該拋光粒子包括5nm至150nm的一次粒子，30nm至300nm的二次粒子。
  14. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該拋光粒子在該用於STI製程的拋光漿料組合物中占0.1重量%至10重量%。
  15. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該用於STI製程的拋光漿料組合物的pH範圍為3至6。
  16. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，還包括：水，並且該拋光液：水：添加液的比例為1：3至10：1至10。
  17. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中該用於STI製程的拋光漿料組合物的界達電位的範圍為+5mV至+70mV。
  18. 如請求項1所述之用於STI製程的拋光漿料組合物，其中絕緣膜：氮化矽薄膜的拋光選擇比為10：1至1000：1。
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