[发明专利]研磨浆液及其用途

说明书

本发明涉及一种用于集成电路(IC)或半导体制造过程中之研磨浆液，特定言之，本发明的研磨浆液可有效地应用于IC或半导体制造过程之浅沟槽绝缘(shallow trench isolation,STI)的方法中的介电层平坦化作用。

氧化铈由于对二氧化硅具有非常高的磨除率，在传统应用中，用于玻璃的研磨。然而，在IC制造过程的二氧化硅介电层之研磨中，传统上以煅制硅石(fumed silica)或胶态硅石(colloidal silica)所制得之研磨液进行绝缘介电层之研磨，此等研磨液中均需加入氢氧化钾以提高其研磨速率。由于添加氢氧化钾会产生碱金属离子扩散之问题，及无法提供对二氧化硅/氮化硅可接受之磨除选择率，此种传统上所使用之研磨液，并不适用于IC制造过程中浅沟槽绝缘层之研磨。因此，本领域中欲寻求一种可有效应用于IC及半导体制造过程中，并能提供较高二氧化硅/氮化硅磨除选择率之研磨组合物。

美国专利5,264,010揭示一种用于研磨半导体表面之研磨浆液，其包含氧化铈、煅制硅石、沉淀硅石(precipitated silica)、及水。此专利还教导了在其研磨浆液中添加表面活性剂，以于研磨浆液中作为悬浮剂。

美国专利5,759,917揭示一种用于半导体及IC制造过程中研磨二氧化硅(SiO₂)及氮化硅(Si₃N₄)、且能获得较高SiO₂/Si₃N₄研磨选择率之化学机械研磨组合物，该组合物包含一种盐类、可溶性铈化合物及一种羧酸，并且该组合物之pH值介于3-11之间。

美国专利5,891,205涉及一种使用化学机械磨光浆液以将半导体器件(semiconductor device)之氧化物层磨光之方法，其所使用的磨光浆液包含氧化铈与二氧化硅混合磨粒的碱性含水分散液。

美国专利5,766,279揭示了一种以氧化铈精细颗粒与氧化硅为基质的磨光浆液，其中是将氧化铈精细颗粒及硅石溶胶(silica so1)经混合、干燥、及热处理后，与液体介质混合形成该磨光浆液。

美国专利5,938,505揭示了一种用于半导体制造过程之STI处理中的、用于提高氧化硅/氮化硅磨除选择率的研磨浆液，其包含四甲基铵之盐类、碱及过氧化氢，其中，该四甲基铵之盐类优选为氟化四甲基铵，且研磨浆液优选具有11至13之pH值。

台湾专利公告第301024号揭示了一种研磨组合物，其包括100重量份之氧化铝或氧化硅，及5-25重量份之氧化铈。

日本公开特许公报特开平10-233378揭示一种用于STI平坦化方法中的化学机械磨光浆液，其具有11-13的pH值、8-16％的高固体含量、并包含氟化物，该浆液可提供高达10∶1的氧化物/氮化物选择性。

当应用于STI平坦化方法中作为研磨浆液之磨料时，氧化铈本身由于具有较高之密度，因此非常容易于浆液中沉淀。然而在现有技术中，完全未教示或提及任何可增进氧化铈悬浮性质的有效方法。现有技术虽已教示使用表面活性剂以增加研磨浆液之悬浮性，然而，在贮存过程中，研磨颗粒因受重力影响而产生沉降，此时由于颗粒具有极佳之流动性而导致颗粒重排，并形成不可逆之致密饼状物(cake)。因此，本发明之目的即在于提供一种可克服氧化铈沉淀问题、并具有有利的氧化硅/氮化硅磨除选择率之研磨浆液。

本发明提供一种用于半导体及IC制造过程之研磨浆液，其包含氧化铈、铝的氢氧化物、铈的盐类、及水，本发明的研磨浆液视需要可进一步包含酸性物质，以使本发明浆液具有小于5之酸碱值。本发明研磨浆液特别适用于半导体或IC制造过程之STI处理中作为绝缘介电层之研磨剂。

以下对本发明进行详细的说明。

本发明提供一种用于半导体或IC制造过程之研磨浆液，其包含氧化铈、铝的氢氧化物、铈的盐类、及水，本发明的研磨浆液视需要可进一步包含酸性物质，以使本发明浆液具有小于5之酸碱值。本发明的研磨浆液特别适用于半导体及IC制造过程之STI处理中作为绝缘介电层之研磨剂。