[发明专利]用作磨料的氧化铈粉末和含有该粉末的CMP浆料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用作可有效调节抛光性的磨料的氧化铈粉末，含有 该粉末的CMP浆料和使用所述CMP浆料的浅槽隔离(STI)法。

另外，本发明还涉及一种制备碳酸铈的方法，其中碳酸铈的晶体结 构可简单地控制。

背景技术

一般而言，在目前的半导体制造法中倾向于增加晶片(wafer)的直 径，以获得高集成的ULSI(超大规模集成电路)。另外，对目前的半导 体制造有更严格的标准，包括最小宽度要求为0.13μm或更小。此外，在 晶片上形成多重互联或多层互联结构是改进半导体装置质量所必须的步 骤。但是，在实施一种上述技术后产生的晶片的不平坦现象引起了许多 问题，例如在后续步骤中边缘下降或者晶体管或设备的质量降低。因此， 平坦化方法已被施用至多个步骤中以解决上述问题。

这些平坦化技术中的一种为CMP(化学机械抛光)。在CMP过程 中，晶片表面被压至相对于所述表面转动的抛光垫片上，化学反应性浆 料被引入带有图案的晶片表面，由此实现晶片表面的平坦化。

这种CMP技术可被应用至浅槽隔离(STI)法中，特别是在绝缘二 氧化硅层104沉积之后，应用至一个抛光绝缘二氧化硅层104的步骤中， 直至氮化硅蚀刻中止层102被暴露出来，以使晶片上的槽103可被嵌入 其中(参见图1中的(b)和(c))。这里，为提高抛光效率，需增加二氧化 硅层和氮化硅层之间的选择性抛光特性(氮化硅层的抛光速率与二氧化 硅层的抛光速率的比值，在下文中被称为“抛光选择性”)，并且为了增 加整个晶片的平坦化程度，需要适当控制二氧化硅层的抛光速率和氮化 硅层的抛光速率。

因此，常规已进行研究，对二氧化硅层的抛光速率相对于硝酸硅层 的抛光速度的大幅提高进行控制，以增加抛光效率和提高整个晶片的平 坦化。但是，大量的这种研究是针对改变CMP浆料组成的化学方法进 行的，而通过调节磨料的自身物理特性而提高抛光质量的研究几乎从未 进行过。

发明内容

技术问题

因此，本发明是针对上述问题做出的。本发明的发明人已发现对于 用作磨料的氧化铈，抛光特性提高的形式取决于碳酸铈(一种原料)的 晶体结构。本发明中，基于该发现，将至少两种使用不同晶体结构的碳 酸铈制备的氧化铈以适当比例混合，并用作CMP浆料的磨料，从而调 节特性中所需的抛光特性并提高CMP浆料的抛光质量，所述抛光特性 如二氧化硅层的抛光速率、氮化硅层的抛光速率、二氧化硅层和氮化硅 层的抛光选择性，以及晶片内的非均匀性(WIWNU)。

另外，本发明人还发现，在通过将铈前体水溶液与碳酸根前体水溶 液混合并进行沉淀反应来制备碳酸铈的过程中，所形成的碳酸铈的晶体 结构根据铈前体水溶液中铈的浓度和/或沉淀反应的温度而改变。基于该 发现，本发明提供一种制备碳酸铈的方法，其中碳酸铈的晶体结构可简 单地控制。

技术方案

本发明的一个方面提供一种含有至少两种选自以下的氧化铈作为磨 料的CMP浆料，以及一种使用该CMP浆料进行的浅槽隔离(STI)法， 所述氧化铈选自(i)一种使用镧石-(Ce)晶体结构的碳酸铈制备的氧化铈； (ii)一种使用正交晶体结构的碳酸铈制备的氧化铈；以及(iii)一种使 用六方晶体结构的碳酸铈制备的氧化铈。

本发明的另一方面提供一种用作磨料的氧化铈粉末，包含至少两种 选自以下的氧化铈：(i)一种使用镧石-(Ce)晶体结构的碳酸铈制备的氧 化铈；(ii)一种使用正交晶体结构的碳酸铈制备的氧化铈；以及(iii) 一种使用六方晶体结构的碳酸铈制备的氧化铈。

本发明的另一方面提供一种通过将铈前体水溶液与碳酸根前体的水 溶液混合并进行沉淀反应来制备碳酸铈的方法，其中通过调节铈前体水 溶液中铈的浓度在0.01至10M内，或者通过调节沉淀反应的温度在0 至99℃内，从而控制所述碳酸铈，使其具有镧石-(Ce)晶体结构、正交晶 体结构或六方晶体结构。