[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液领域，尤其涉及一种化学机械抛光液及其在控制碟形凹陷中的应用。

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，而低的氮化硅介质层的抛光速率，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，比如，Electrochemical andSolid-State Letter(vol 8(8),page G218-G221,year 2005)报道吡啶甲酸(picolinicacid)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会有强的吸引作用，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-6(PQ-6)有独特的控制氧化硅抛光速率的能力，且可以在较低的浓度下发挥作用。本发明用聚季铵盐-6(PQ-6)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-6及pH调节剂。本发明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-6及pH调节剂。

优选地，所述氧化铈研磨颗粒浓度为0.1wt％-2wt％。

较佳地，所述聚季铵盐-6浓度为1ppm～10ppm，优选地，为4-5ppm。

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：本发明采用氧化铈与聚季铵盐配合使用的技术方案，利用聚季铵盐-6(PQ-6)独特的控制氧化硅抛光速率的能力，获得一种可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，且抑制抛光后碟形凹陷(dishing)的抛光液组合物。

具体实施方式

本发明实施例中所选用原料皆市售可得。本发明实施例中将氧化铈浓度固定为1wt％，选择小分子的十六烷基三甲基氯化铵(CTMAC)和三甲基苄基氯化铵(BTMAC)，大分子的季铵盐是聚季铵盐-6(也称PQ-6，)作为季铵盐，其分子结构如下所示：