[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

本发明提供一种化学机械抛光液，所述化学机械抛光液包含水、氧化铈、聚季氨盐、含苯环的羧酸、以及聚乙烯胺。只有聚季氨盐、含苯环的羧酸、聚乙烯胺三者一起使用，才会实现真正意义的自动停止功能，在空白片具有较低的抛光速率，而在图案化硅片的高的台阶高度时保持高的抛光速率，台阶高度越低时抛光速度抑制得越好，从而实现自动停止的功能。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光液领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。

背景技术

目前，化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)在微纳米器件制造过程中已经成为最有效，最成熟的平坦化技术。在微纳米器件制造过程中，层间绝缘(Interlayer Dielectric-ILD)技术以突出的隔离性能，平坦的表面形貌以及良好的锁定性能，成为主流隔离技术。化学机械抛光在ILD结构形成中的作用是平坦有台阶的氧化层，其主要抛光性能参数有抛光速率和平坦化效率。提高介电材料的抛光速率一般采用氧化铈作为抛光颗粒较为有效，但是高的抛光速率往往会导致过抛的情况，即图案晶圆的凹点低点(即凹点)损失(Trench Loss)较高，导致较低的平坦化效率。在CMP工艺一般采用具有自动停止(Auto-stop)功能的抛光液，所谓自动停止功能(auto stop or self-stopping)，就是抛光速率和台阶高度有关，台阶高时，例如则抛光速率高，例如台阶低时，例如接近抛光速率低，例如，从降低到以下。换句话说，在空白片或图案晶圆的凹点具有较低的抛光速率，而在图案晶圆的高的台阶上有较高的抛光速率，它能在高的台阶高度(Step height)时保持高的抛光速率，台阶高度越低时抛光速度抑制得越好，从而实现自动停止的功能。没有自动停止功能的抛光液，抛光速率和台阶的高度关系不大，通常，即使是在图案晶圆的凸点的抛光速率变化也不会超过空白速率的1.5倍。图1为现有技术中的图案晶圆1的结构示意图，图案晶圆1具有凸点1和凹点2，凸点线宽为H1、凹点宽度为H2。化学机械抛光液在对图案晶圆进行抛光的时候，比较理想的状态是在凸点抛光时具有较高的抛光速率，在凹点时具有较低的抛光速率，换句话说，凸点抛光速率/凹点抛光速率的比值，或者图案抛光速率/TEOS空白速率的比值越高越好，在高的台阶高度(Step height)时保持高的抛光速率，台阶高度越低时抛光速度抑制得越好，从而实现自动停止的功能。值得注意的是，如果同时在空白片和图案化硅片的抛光速率都高或者都低，则不属于具有自动停止功能。一旦抛光液具有自动停止功能，那么我们不需要在硅片设计过程中将介电层厚度设计得较厚，也不需要抛光终点检测设备的投入，就可以降低硅片凹点低点损失，提高了平坦化工艺的整体效率。

传统的自动停止功能的抛光液是氧化铈和带负电荷的电解质比如聚丙烯酸的组份，比如美国申请2008/0121839，韩国专利10-1524624，国际专利申请WO2006/115393使用带负电荷的聚合物实现自动停止，台阶高度降低的能力有限，因为负电荷的聚合物颗粒和抛光的氧化硅晶圆有电荷排斥。因此，需要寻找一种更有效的具有自动停止功能的化学机械抛光液以提高抛光速率和平坦化效率。

发明内容

为解决现有技术中的化学机械抛光液在平坦有台阶的氧化层时对介电材料的抛光速率和平坦化效率无法同时兼顾的问题。

本发明提供一种化学机械抛光液，包含：氧化铈、聚季氨盐、含苯环的羧酸、聚乙烯胺、水。优选地，所述氧化铈为溶胶剂氧化铈。

进一步地，所述聚季氨盐为聚季氨盐-1、聚季氨盐-2、聚季氨盐-4、聚季氨盐-6、聚季氨盐-10、聚季氨盐-11、聚季氨盐-16、聚季氨盐-37、聚季氨盐-39、聚季氨盐-51中的一种或多种，优选为聚季氨盐-6。

进一步地，所述含苯环的羧酸为水杨羟肟酸，水杨酸和4-羟基苯甲酸中的一种或一种以上的任意组合，优选自4-羟基苯甲酸。

进一步地，所述氧化铈浓度为0.5wt％-2wt％。优选为0.8-1.5wt％。

进一步地，所述聚季氨盐浓度为1ppm-100ppm，优选为13.5ppm-15ppm。