[发明专利]浅沟槽隔离抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及一种浅沟槽隔离抛光液。

背景技术

随着半导体制程技术的发展，对特征线宽的要求愈来愈精细化，单位面积中的导线数目大幅提升。为了提升元件的有效使用面积，化学机械抛光技术(CMP)便成了在半导体制程技术中不可或缺的一项相当重要技术，因其相较于其他平坦化技术，具有全面平坦化的特点。在元件的隔离技术上，以往是用局部硅氧化(LOCOS)的隔离技术，但当半导体进入0.25um节点以下，LOCOS出现以下不可克服的困难：鸟嘴效应，凸出形状不利平坦化，离子植入导致高温氧化扩散，小尺寸开口氧化厚度比大尺寸小。

为了避免LOCOS所产生的问题，半导体产业采用浅沟槽隔离(STI)制程。但在其沉积氧化物后，需要CMP技术进行平坦化，这样才能利于下一工序的进行。

在半导体制程中，因导线的精细化，元件的精密要求逐渐提高，以往STI制程采用二氧化硅为磨粒的CMP抛光液，但存在无法达到氧化物与氮化物的高选择比的要求，甚至会产生碟形，腐蚀和过抛的缺点。而氧化铈因其对氧化物的反应性极强，具有高抛光速率，而且容易取得氧化物与氮化物的高选择比的要求，是国内外致力于开发的产品。

然而传统制程的氧化铈是由天然矿产得到，其颗粒较大有刮伤晶圆表面的缺点，因此有必要合成纳米级的氧化铈颗粒。

目前国外市场已有纳米级的氧化铈抛光液用于STI制程，具有这些优点：可提供较高的氧化物与氮化物的选择比，较高的抛光速率，可在PH中性的环境中稳定存在。但国内此类产品很少，因此有必要开发以纳米级的氧化铈磨粒的化学机械抛光液，来满足国内半导体产业日益增长的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浅沟槽隔离抛光液，尤其是其对氧化物的反应性极强，具有高抛光速率，而且容易取得氧化物与氮化物的高选择比的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种浅沟槽隔离化学机械抛光液，其组成部分为：

氧化铈磨料1-50％，PH调节剂0.2-10％，螯合剂0.1-5％，表面活性剂0.01-5％，特殊添加剂)0.1-10％，其余为去离子水，混合，搅拌而形成。

采用本发明的技术方案，分别具有以下优点：

本发明所述的PH调节剂为碱性有机胺或有机酸，碱性有机胺选用如三乙胺和二异丁基胺中的至少一种，有机酸选用如乙二胺四乙酸和柠檬酸中的至少一种。所述的PH调节剂用来调节抛光液的PH值为4-5，使二氧化硅处于良好的悬浮状态，提供稳定的抛光速率。采用的胺或酸不含金属类成分避免对硅片的玷污而影响以后的器件的性能。

所述的螯合剂为乙二胺四乙酸和柠檬酸及其盐中的至少一种。可以和前制程带入的大量金属离子结合而除去，从而改善抛光片的质量。

所述的表面活性剂为醇醚类非离子类表面活性剂，如OP-10，TX-10中至少一种，可以优先吸附，形成长期易清洗的物理吸附表面，以改善表面状态，同时提高质量传递速率，以降低晶圆的表面粗糙度。

具体实施方式

沉淀法制备粉末因其步骤简单，制程温度低，成本低廉，因而可大量生产，一般合成之步骤如下：

1.先配置欲合成金属氧化物的金属阳离子溶液；

2.将此金属阳离子溶液和含阴离子的沉淀剂混合，不同混合顺序会有不同产物生成，当混合后溶液大于欲得到的产品溶解度，粉体会因过饱和溶液生成而析出；

3.将产物经过水洗数次并加以过滤分离；

4.再依需求烘干，或加以热分解产物，煅烧得到所需产品。

本发明是通过沉淀法制备氧化铈磨料，具体实施步骤如下：

步骤1：以硫酸铈、硝酸铵铈中至少一种为起始原料，加入沉淀剂(六亚甲基四胺、氨水、尿素、联胺中至少一种)，利用高温沉淀法先制取氧化铈晶种，然后控制反应物浓度、沉淀剂滴入速率、晶种量，溶液的温度，PH，反应时间，搅拌速度等参数，按照沉淀法合成步骤获得了粒径可控的氧化铈粉体。

步骤2：在所制备的氧化铈抛光液中加入特殊添加剂如聚羧酸和聚酰胺中至少一种，以取得氧化物与氮化物的高选择比。

步骤3：在使用该抛光液时，先把所配制的抛光液和去离子水的配比为1∶10。采用美国3800抛光机，抛光垫为Rodel 1400，工艺参数60rpm盘速，抛光头速度50rpm，3psi下压力，流量150ml/min，温度35℃～40℃，通过对产品(沉积约500nm的二氧化硅及150nm氮化硅的晶圆)进行抛光。