[发明专利]一种化学机械抛光液

说明书

本发明提供了一种化学机械抛光液，包含氧化铈磨料颗粒、聚季铵盐及pH调节剂。本发明中的聚季铵盐可控制氧化硅的抛光速率，使得在高压下达到高的氧化硅抛光速率，在低压下实现低的氧化硅的抛光速率，从而取得较低碟形凹陷(dishing)。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光领域，尤其涉及一种化学机械抛光液。

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STI和ILD的CMP抛光。但是，在STI的CMP抛光应用中，通常要求具备高的二氧化硅介质层的抛光速率要高，而低的氮化硅介质层的抛光速率要低，最好氮化硅介质层的抛光速率可以接近于零。也就是说，要求高的二氧化硅对氮化硅的选择比。有机分子能够有效地抑制氮化硅的抛光速率已有许多报道，比如，Electrochemical and Solid-State Letter(vol 8(8),page G218-G221,year 2005)报道吡啶甲酸(picolinic acid)等化合物能够提高抛光液对二氧化硅介质层的抛光速率，同时抑制氮化硅的抛光速率，相比普通抛光液减小至少20倍，使得抛光液对二氧化硅和氮化硅的选择比超过200。

但是，在STI应用中，除了抑制氮化硅的抛光速率，同时还要控制碟形凹陷(dishing)。其中一种取得低碟形凹陷数值的方式是在高的压力下(比如，4psi或5psi下)，采用高的氧化硅的抛光速率，在低的压力下(比如，1.5psi下)，采用低的氧化硅的抛光速率。换言之，氧化硅的速率对压力的曲线，应该偏离传统的Prestonian线性方程。而在图形的晶圆抛光时，则需高点的地方要承受大的压力，低点(trench)承受的压力要比高点低很多，CMP的目的就是去除高点的材料，实现平整化。

有报道发现，带正电的季氨盐会对同样带正电的氧化铈摩擦颗粒产生强的电荷排斥作用，但是对带负电的氧化硅晶圆有强的吸引作用，从而达到控制氧化硅抛光速率的目的。但是不是所有的季铵盐都能很好的控制氧化硅的抛光速率。

发明内容

本发明发现聚季铵盐-37(PQ-37)有独特的控制氧化硅抛光速率的能力。聚季铵盐-6(PQ-6)也有独特的控制氧化硅抛光速率的能力。但是，聚季铵盐-6(PQ-6)的缺点是摩擦颗粒的固含量不能低于0.2wt％，如果低于该值，图形晶圆上的抛光速率就会显著降低。而聚季铵盐-37(PQ-37)没有这个问题。本发明用聚季铵盐-37(PQ-37)来控制氧化硅的抛光速率，使得在高压下达到高的氧化硅的抛光速率，在低压下实现低的氧化硅的抛光速率，从而取得较低的碟形凹陷(dishing)。

具体地，本发明提供一种化学机械抛光液。该抛光液包含氧化铈磨料、聚季铵盐-37及pH调节剂。该配方可以控制氧化硅的抛光速率，使得在高的压力下达到较高的氧化硅的抛光速率，在低的压力下达到较低的氧化硅的抛光速率，从而取得较低碟形凹陷(dishing)。

本发明在于提供一种化学机械抛光液，其包含氧化铈研磨颗粒、聚季铵盐-37及pH调节剂。

优选地，所述溶胶型氧化铈研磨颗粒浓度为0.1-1.0wt％。

优选地，所述的聚季铵盐-37浓度为100ppm～1000ppm。

优选地，所述化学机械抛光液的pH值为3.5-5.5。

优选地，所述pH调节剂为氢氧化钾(KOH)和/或硝酸(HNO₃)。

与现有技术相比较，本发明的优势在于：本发明在抛光液添加溶胶型氧化铈磨料、聚季铵盐-37及pH调节剂，可以有效地控制氧化硅的抛光速率，使得在高的压力下达到较高的氧化硅的抛光速率，在低的压力下达到较低的氧化硅的抛光速率，从而取得较低碟形凹陷(dishing)。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细阐述本发明的优势。