[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，包括溶胶型氧化铈、含羟基的非离子型表面活性剂以及pH调节剂。本发明采用溶胶型氧化铈研磨颗粒与含有羟基的非离子型表面活性剂配合使用的技术方案，在一定pH条件下，实现在几乎不降低氧化硅的抛光速率的条件下，提高氧化硅对多晶硅的选择比。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种采用氧化铈磨料的化学机械抛光液。

背景技术

氧化铈是一种重要的CMP抛光液磨料，相比于传统硅溶胶磨料，氧化铈对二氧化硅材质具有更高效的抛光特性，已广泛应用于ILD(Inter-layer dielectric)和STI(Shallowtrench isolation)的CMP中。其中，在STI的化学机械抛光过程，要求去除氧化硅，停留在氮化硅上，因此，用于STI的CMP 浆料的要求能够实现高的氧化硅材料去除率(RR)，低的氮化硅去除速率。也就是，具备高的氧化硅对氮化硅的去除速率比，在CMP工艺上，这种比率也被称为氧化物对氮化物选择性。最近，半导体制备工艺中开始应用多晶硅代替氮化硅作为阻挡层材料。因此，相应地，本行业需要寻求一种具有高的氧化硅去除率，低的多晶硅的去除率，即高的氧化硅对多晶硅的选择比的 CMP浆料，以满足半导体制备工艺的需求。已知的专利，如US 8,691,695 B2 披露在氧化硅作为研磨颗粒的抛光液中，炔二醇(Surfynol 104)能够抑制多晶硅的抛光速率达到55％。US 6,626,968 B2披露在氧化铈作为研磨颗粒的抛光液中，聚乙烯甲基醚(polyvinyl methyl ether(PVME)),聚乙二醇 (polyethyleneglycol(PEG)),月桂醇聚氧乙烯醚(polyoxyethylene lauryl ether(POLE)),聚丙酸(polypropanoic acid(PPA)),聚丙烯酸(polyacrylic acid(PAA))，聚乙二醇单醚(poly etherglycol bis ether(PEGBE))能够抑制多晶硅的抛光速率，但是氧化硅对多晶硅的选择比不超过50。US.Pat. Application No.2013/01718 A1披露在氧化铈作为研磨颗粒的抛光液中，聚乙烯胺类聚合物，能够提高氧化硅对多晶硅的选择比超过50但不超过120。

发明内容

本发明研究发现含有羟基和醚基的非离子型表面活性剂，能够抑制多晶硅的抛光速率高于100倍，提高氧化硅对多晶硅的选择比在120以上，甚至超过700，同时，很少或几乎没有降低氧化硅的抛光速率。因此，本发明提供一种化学机械抛光液，其选用溶胶型氧化铈作为研磨颗粒，通过添加含有羟基和醚基的非离子型表面活性剂，并在一定pH范围内，可实现在几乎不降低氧化硅的抛光速率的条件下，提高氧化硅对多晶硅的选择比。

本发明提供的化学机械抛光液，包括溶胶型氧化铈、含羟基的非离子型表面活性剂以及pH调节剂。

其中，所述含羟基的非离子型表面活性剂为Tween-80(失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚，CAS:9005-65-6)、Triton X-100(聚乙二醇辛基苯基醚， CAS：9002-93-1)、Brij-35(聚氧乙烯月桂醚，CAS:9002-92-0)、Triton X-114 (聚氧乙烯单叔辛基苯基醚，CAS:9036-19-5)、F68(普兰尼克，CAS： 9003-11-6)、O-20(平平加O-20，CAS:9002-92-0)、O-30(平平加O-30，CAS: 9002-92-0)、O-50(平平加O-50，CAS:9002-92-0)。具体地，结构式如下：

优选地，所述溶胶型氧化铈含量为0.1-1.0wt％。

优选地，所述pH调节剂选自氢氧化钾或硝酸。

优选地，所述化学机械抛光液的pH值为4.0-5.0

优选地，上述的化学机械抛光液中还包括氮化硅抑制剂和蝶形凹陷抑制剂。