專利名稱：一種化學機械拋光液及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種化學機械拋光液及其應用。
背景技術：
COMS芯片的制造通常是在硅襯底材料上集成數以億計的有源器件(包括NMOS和 PM0S)，進而設計各種電路實現復雜的邏輯功能和模擬功能。要確保不同器件之間的電學隔離，就要采用絕緣材料將其隔離，淺槽隔離(STI)就是在有源器件之間形成隔離區的工業化方法。這種隔離方法，是在襯底上生長一層二氧化硅層，然后再淀積一層氮化硅薄膜，二者的典型厚度分別為10-20nm和50-100nm，然后進行涂膠，曝光和顯影，如圖1所示。圖示看出(5)-(6)的步驟需要用CMP平坦化工藝，要求快速去除二氧化硅并停止在氮化硅上面，這就要求其拋光液要具有較高的HDP-Oxide/SIN的去除速率選擇比，通常要大于10，并且在不同密度區域的碟形凹陷不能相差200埃，表面光滑潔凈，顆粒污染物和缺陷等均小于工藝要求的指標。目前用于淺溝槽隔離層拋光液的磨料主要為二氧化鈰和二氧化硅，CN01143362. 0 公開了一種用于淺溝槽隔離層的拋光液，其含有膠態二氧化硅磨料和氟化鹽，該拋光液能獲得的二氧化硅與氮化硅的去除速率選擇比最高為11. 8。CN200410096391. 8公開了一種用于淺溝槽隔離層的拋光液，其含有氧化鈰、季銨化合物、鄰苯二甲酸及其鹽和羧酸聚合物，該拋光液是采用季銨化合物調節二氧化硅與氮化硅的去除速率選擇比，羧酸聚合物作為分散劑。CN200510052407.X公開了一種用于淺溝槽隔離層的拋光液，其含有氧化鈰、兩性離子化合物、羧酸聚合物和陽離子化合物，該拋光液是采用兩性離子化合物來調節二氧化硅與氮化硅的去除速率選擇比，同樣用羧酸聚合物作為分散劑。然而以上專利中均未提及拋光液對圖形晶圓上的碟形凹陷現象有改善的作用。
發明內容
本發明的目的是解決淺溝槽隔離拋光工藝中高密度二氧化硅(HDP-Oxide)與氮化硅的去除速率選擇比難以調解的問題，解決了拋光過程中的平坦化效率問題，以及改善圖形晶圓上的碟形凹陷現象從而提供一種化學機械拋光液及其應用。本發明的拋光液包含一種氧化鈰磨料顆粒，一種去除速率選擇比調節劑，一種陽離子表面活性劑和水。氧化鈰磨料顆粒的粒徑為20 150nm，優選為60 lOOnm。氧化鈰磨料顆粒的用量為質量百分比0.5 10%。去除速率選擇比調節劑為聚丙烯酸及其鹽，以及嵌段的聚丙烯酸化合物。聚丙烯酸及其鹽，以及嵌段的聚丙烯酸化合物的分子量為300 100000，優選的為2000 10000。 該去除速率選擇比調節劑的用量為質量百分比0. 001 0.5%。陽離子表面活性劑為(RN+R1R2R3)X-，其中=R為_CmH2m+1，10彡m彡18，R1, R2和R3 相同或不同，為-CH3或-C2H5，或Br_。該陽離子表面活性劑的用量為質量百分比 0. 001 0. 1%。
拋光液的pH為3 7，優選的為4 6。本發明拋光液在淺溝槽隔離的拋光中的應用，采用二氧化硅拋光液去除大部分的二氧化硅臺階高度，第二步采用本發明的拋光液拋光至終點，停止在氮化硅上面形成淺隔
兩1曰。本發明拋光液具有較高的HDP-Oxide的去除速率，采用聚丙烯酸及其鹽，以及嵌段的聚丙烯酸化合物來調節氮化硅的去除速率，可以通過改變其濃度來調節HDP-Oxide與氮化硅的去除速率選擇比，獲得工藝要求的去除速率選擇比。采用陽離子表面活性劑來改善圖形晶圓上的碟形凹陷現象，解決了拋光過程中的平坦化效率和表面形貌問題。
圖1是現有技術的芯片制造工藝流程圖。
具體實施例方式下面通過實施例的方法進一步說明本發明，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1表1給出了本發明的化學機械拋光液1 12以及對比拋光液的配方，按表中配方，將各成分簡單均勻混合，余量為水，之后采用氫氧化鉀、氨水和硝酸調節至合適PH值， 即可制得實施例中的各拋光液。表1本發明的化學機械拋光液1 12和對比拋光液權利要求
1.一種化學機械拋光液，該拋光液包含一種氧化鈰磨料顆粒，一種去除速率選擇比調節劑，一種陽離子表面活性劑和水。
2.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的氧化鈰磨料顆粒的粒徑為20 150nmo
3.如權利要求2所述的拋光液，其特征在于所述的氧化鈰磨料顆粒的粒徑為60 IOOnm0
4.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的氧化鈰磨料顆粒的用量為質量百分比0. 5 10%。
5.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的去除速率選擇比調節劑為聚丙烯酸及其鹽，以及嵌段的聚丙烯酸化合物。
6.如權利要求5所述的拋光液，其特征在于所述的聚丙烯酸及其鹽，以及嵌段的聚丙烯酸化合物的分子量為300 100000。
7.如權利要求6所述的拋光液，其特征在于所述的聚丙烯酸及其鹽，以及嵌段的聚丙烯酸化合物的分子量為2000 10000。
8.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的去除速率選擇比調節劑的用量為質量百分比0. 001 0. 5%。
9.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的陽離子表面活性劑為(RN+R1R2R3) X_，其中R為_CmH2m+1，10彡m彡18，R1, R2和R3相同或不同，為-CH3或-C2H5，X_為Cl_或 Br-。
10.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的陽離子表面活性劑的用量為質量百分比0. 001 0. 1%。
11.如權利要求1所述的拋光液，其特征在于所述的拋光液的PH為3 7。
12.如權利要求9所述的拋光液，其特征在于所述的拋光液的pH為4 6。
13.如權利要求1 12所述拋光液在淺溝槽隔離的拋光中的應用，采用二氧化硅拋光液去除大部分的二氧化硅臺階高度，第二步采用所述拋光液拋光至終點，停止在氮化硅上面形成淺隔離槽。
全文摘要
本發明揭示了一種用于淺溝槽隔離拋光工藝的拋光液，它含有一種氧化鈰磨料顆粒，一種去除速率選擇比調節劑和一種陽離子表面活性劑，該拋光液具有較高的高密度二氧化硅(HDP-Oxide)的去除速率以及很高的對氮化硅的去除速率選擇比，對圖形晶圓的臺階具有較好的平坦化效率，且拋光后晶圓有好的表面形貌。
文檔編號C09G1/02GK102464946SQ20101055473
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者姚穎, 孫展龍, 宋偉紅 申請人:安集微電子(上海)有限公司