專利名稱：Cmp漿料組合物和使用其的拋光方法
技術領域：
本發明涉及一種化學機械拋光(CMP)漿料組合物和使用其的拋光方法(研磨方法，polishing method)。更特別地,本發明涉及一種包含金屬氧化物顆粒、二異氰酸酯化合物和去離子水的CMP漿料組合物；以及使用其的拋光方法。
背景技術：
隨著用于超大規模的集成電路(ULSI)的微加工技術的最近發展，實現了 20nm的設計規則。作為用于光致抗蝕劑層的平面化，從而導致在平面化表面的曝光之后形成的圖案的精密性提高并由此提高半導體裝置的制造收率的重要工藝(方法)，CMP受到了關注。特別地，由于淺溝槽隔離(STI)是應用最精密的設計的半導體處理中的第一工藝(方法)，所以STI之后的平面化是裝置制造中的核心處理。作為用于控制在作為GATE形成位點中的STI圖案掩模的沉積至300 '500A厚度的氮化硅(Si3N4)與沉積 在溝槽隔離區域和氮化硅上的二氧化硅(SiO2)層之間的拋光速度的選擇性的主要材料，包含二氧化鈰顆粒的CMP漿料引起了人們的注意。在STI中，可以在氮化物層上將用于在裝置形成位點處沉積氮化物層之后隔離裝置的氧化物填充溝槽過沉積至可達7,000 A以確保完全填充。在這點上，可以在沉積在氮化物層上的氧化物層與沉積在2,000 2，50oA的溝槽中的氧化物層之間形成2,000人至3,OOOA的階梯(step)。因此，STi CMP由三個步驟組成，即，用于除去氮化物層上的過沉積氧化物層(凸出部分)與溝槽上的氧化物層(凹進部分)之間的階梯的一次拋光(一次研磨)，用于除去氮化物層上的氧化物的二次拋光(二次研磨)，以及用于過拋光以完全除去氮化物層上的殘余氧化物的三次拋光(三次研磨)。在一次拋光中，考慮到生產率將氧化物階梯快速除去。在二次拋光中，通過在氮化物層上將氧化物層拋光至500_、.1OOOA的厚度以防止將溝槽中的氧化物層而不是氮化物層拋光至氮化物層的高度以下，來形成平面化的表面。在三次拋光中，對氮化物層進行過拋光至IOOA以下的厚度以便完全除去氮化物層上的氧化物層并同時使溝槽中的氧化物層的損失(凹陷)最小化。二氧化鈰磨料與氧化物層具有強反應性，因此在1%以下的低濃度下，二氧化鈰磨料可發揮比需要10%以上濃度的二氧化硅磨料快兩倍的拋光速度。近來，已經開發了二氧化鈰磨料以通過將粒徑降低至IOOnm而防止CMP缺陷。因此，迫切需要一種CMP漿料組合物，其能夠在將溝槽上的氧化物層的拋光速度與氮化物層的拋光速度的比率保持為50以上的同時，在對沉積在氮化物層上的氧化物層進行拋光時保持2000A/分鐘以上的拋光速度，同時在拋光時將整個層的表面缺陷的大小保持為低于70nm
發明內容
本發明的實施方式提供一種CMP漿料組合物，其能夠在將溝槽上的氧化物層的拋光速度與氮化物層的拋光速度的比率保持為50以上的同時，在對沉積在氮化物層上的氧化物層進行拋光時保持2000人/分f中以上的拋光速度，同時在拋光時將整個層的表面缺陷的大小保持為低于70nm。本發明的一個方面提供一種CMP漿料組合物。所述CMP漿料組合物包含金屬氧化物顆粒、二異氰酸酯化合物(diisocyanate compound)和去離子水。所述金屬氧化物顆粒可以通過煅燒、火焰氧化或熱合成來制備。所述金屬氧化物顆粒可以為選自由以下組成的組中的至少一種:二氧化鈰(CeO2)顆粒、二氧化娃(SiO2)顆粒、氧化招(Al2O3)顆粒、二氧化鈦(TiO2)顆粒和氧化錯(ZrO2)顆粒。所述金屬氧化物顆粒可以具有70nm至150nm的平均粒徑和10m2/g至50m2/g的比表面積。所述金屬氧化物顆粒可以具有正ζ電位。所述金屬氧化物顆粒可以包含二氧化鈰顆粒。所述二異氰酸酯化合物可以具有在疏水二異氰酸酯重復部分的端部處包含親水基團的結構。在一個實施方式中，所述二異氰酸酯化合物可以由式I表示:[式I]
權利要求
1.一種CMP漿料組合物，包含:金屬氧化物顆粒；二異氰酸酯化合物；和去離子水。
2.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物顆粒通過煅燒、火焰氧化或熱合成來制備。
3.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物顆粒包含二氧化鈰(CeO2)顆粒、二氧化硅(SiO2)顆粒、氧化鋁(Al2O3)顆粒、二氧化鈦(TiO2)顆粒和氧化鋯(ZrO2)顆粒中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物顆粒具有70nm至150nm的平均粒徑和10m2/g至50m2/g的比表面積。
5.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物顆粒具有正ζ電位。
6.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述金屬氧化物顆粒包含二氧化鈰顆粒。
7.根據權利要求1所述 的CMP漿料組合物，其中，所述二異氰酸酯化合物具有在疏水二異氰酸酯重復部分的端部處包含親水基團的結構。
8.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述二異氰酸酯化合物由式I表示: [式I]
9.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述二異氰酸酯化合物具有IOOg/mo I至100，000g/mol的重均分子量。
10.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，還包含兩性離子化合物。
11.根據權利要求10所述的CMP漿料組合物，其中，所述兩性離子化合物包含丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、色氨酸、谷氨酰胺、甜菜堿、椰油酰胺丙基甜菜堿和月桂基丙基甜菜堿中的至少一種。
12.根據權利要求10所述的CMP漿料組合物，其中，所述兩性離子化合物以0.001wt%至lwt%的量存在。
13.根據權利要求1所述的CMP衆料組合物,包含:0.01wt%至lwt%的所述金屬氧化物顆粒、0.001wt%至2wt%的所述二異氰酸酯化合物和余量的所述去離子水。
14.根據權利要求1所述的CMP漿料組合物，其中，所述CMP漿料組合物在對氮化物層上的氧化物層進行拋光時具有2000A/分鑰1以上的拋光速度，以及如由等式I計算的50以上的選擇比: [等式I] 選擇比=β/α 其中α是對于氮化物層的拋光速度并且β是對于溝槽上的氧化物層的拋光速度。
15.一種拋光方法，包括:使用根據權利要求1至14中任一項所述的CMP漿料組合物對半導體晶片進行拋光。
全文摘要
本發明提供了一種CMP漿料組合物和使用其的拋光方法。所述CMP漿料組合物包含金屬氧化物顆粒、二異氰酸酯化合物和去離子水。所述CMP漿料組合物能夠選擇性地控制具有凸出部分和凹進部分的晶片表面的拋光速度，使得快速進行一次拋光和二次拋光，同時在二次拋光時停止氮化物層的拋光。
文檔編號C09G1/02GK103184011SQ201210593238
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月31日 優先權日2011年12月30日
發明者盧炫秀, 金東珍, 樸容淳, 金容國, 鄭榮哲 申請人:第一毛織株式會社