[发明专利]CMP浆料组合物和使用其的抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)浆料组合物和使用其的抛光方法（研磨方法，polishing method）。更特别地，本发明涉及一种包含金属氧化物颗粒、二异氰酸酯化合物和去离子水的CMP浆料组合物；以及使用其的抛光方法。

背景技术

随着用于超大规模的集成电路(ULSI)的微加工技术的最近发展，实现了20nm的设计规则。作为用于光致抗蚀剂层的平面化，从而导致在平面化表面的曝光之后形成的图案的精密性提高并由此提高半导体装置的制造收率的重要工艺（方法），CMP受到了关注。特别地，由于浅沟槽隔离(STI)是应用最精密的设计的半导体处理中的第一工艺（方法），所以STI之后的平面化是装置制造中的核心处理。

作为用于控制在作为GATE形成位点中的STI图案掩模的沉积至厚度的氮化硅(Si₃N₄)与沉积在沟槽隔离区域和氮化硅上的二氧化硅(SiO₂)层之间的抛光速度的选择性的主要材料，包含二氧化铈颗粒的CMP浆料引起了人们的注意。

在STI中，可以在氮化物层上将用于在装置形成位点处沉积氮化物层之后隔离装置的氧化物填充沟槽过沉积至可达以确保完全填充。

在这点上，可以在沉积在氮化物层上的氧化物层与沉积在的沟槽中的氧化物层之间形成至的阶梯（step）。因此，STI CMP由三个步骤组成，即，用于除去氮化物层上的过沉积氧化物层(凸出部分)与沟槽上的氧化物层(凹进部分)之间的阶梯的一次抛光（一次研磨），用于除去氮化物层上的氧化物的二次抛光（二次研磨），以及用于过抛光以完全除去氮化物层上的残余氧化物的三次抛光（三次研磨）。

在一次抛光中，考虑到生产率将氧化物阶梯快速除去。在二次抛光中，通过在氮化物层上将氧化物层抛光至的厚度以防止将沟槽中的氧化物层而不是氮化物层抛光至氮化物层的高度以下，来形成平面化的表面。在三次抛光中，对氮化物层进行过抛光至以下的厚度以便完全除去氮化物层上的氧化物层并同时使沟槽中的氧化物层的损失(凹陷)最小化。

二氧化铈磨料与氧化物层具有强反应性，因此在1%以下的低浓度下，二氧化铈磨料可发挥比需要10%以上浓度的二氧化硅磨料快两倍的抛光速度。近来，已经开发了二氧化铈磨料以通过将粒径降低至100nm而防止CMP缺陷。

因此，迫切需要一种CMP浆料组合物，其能够在将沟槽上的氧化物层的抛光速度与氮化物层的抛光速度的比率保持为50以上的同时，在对沉积在氮化物层上的氧化物层进行抛光时保持以上的抛光速度，同时在抛光时将整个层的表面缺陷的大小保持为低于70nm。

发明内容

本发明的实施方式提供一种CMP浆料组合物，其能够在将沟槽上的氧化物层的抛光速度与氮化物层的抛光速度的比率保持为50以上的同时，在对沉积在氮化物层上的氧化物层进行抛光时保持以上的抛光速度，同时在抛光时将整个层的表面缺陷的大小保持为低于70nm。

本发明的一个方面提供一种CMP浆料组合物。所述CMP浆料组合物包含金属氧化物颗粒、二异氰酸酯化合物（diisocyanate compound）和去离子水。

所述金属氧化物颗粒可以通过煅烧、火焰氧化或热合成来制备。

所述金属氧化物颗粒可以为选自由以下组成的组中的至少一种：二氧化铈(CeO₂)颗粒、二氧化硅(SiO₂)颗粒、氧化铝(Al₂O₃)颗粒、二氧化钛(TiO₂)颗粒和氧化锆(ZrO₂)颗粒。

所述金属氧化物颗粒可以具有70nm至150nm的平均粒径和10m²/g至50m²/g的比表面积。

所述金属氧化物颗粒可以具有正ζ电位。

所述金属氧化物颗粒可以包含二氧化铈颗粒。

所述二异氰酸酯化合物可以具有在疏水二异氰酸酯重复部分的端部处包含亲水基团的结构。

在一个实施方式中，所述二异氰酸酯化合物可以由式1表示：

[式1]