[发明专利]一种抛光液及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种抛光液及其制备方法与应用。该抛光液包括CeO₂悬浮液和表面活性剂，所述表面活性剂选自离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。用本发明的抛光液对SiO₂和Si₃N₄空白晶圆片进行化学机械抛光，对氮化硅的去除速率可低于抛光后的SiO₂和Si₃N₄空白晶圆片表面粗糙度均在1nm以下，SiO₂膜层和Si₃N₄膜层的表面划痕数量均小于等于未添加活性剂时的表面划痕数量，表面划痕最大深度也均小于未添加活性剂时的最大划痕深度，分别降低约200pm和250pm，说明用本发明的抛光液抛光，晶圆片能够具有良好的表面质量。

技术领域

本发明涉及抛光液的技术领域，特别是涉及一种抛光液及其制备方法与应用。

背景技术

化学机械抛光(Chemical-mechanical polishing，CMP)是超大规模集成电路制造中唯一可同时实现全局平坦化和局部平坦化的技术，其中浅沟槽隔离化学机械抛光(STICMP)是集成电路制造的一个重要工序。

STI是用来形成隔离器件的结构，STI结构的形成过程具体为：在硅晶片上先沉积一层较薄(约为10nm)的四乙基正硅酸盐(Tetra-ethyl-ortho-silicate，TEOS)基二氧化硅，再在其上沉积一层厚度约为35nm的氮化硅膜层，这层TEOS二氧化硅是为了缓冲氮化硅膜层和硅晶片之间的应力以减轻或避免对硅晶片带来的损伤。然后在硅晶片的表面进行刻蚀形成隔离沟槽；再用高密度等离子体(High Density Plasma，HDP)二氧化硅涂覆硅晶片表面，以对沟槽进行填充。沟槽被HDP SiO₂充分填充后，用抛光液将沟槽外的硅晶片表面的HDP SiO₂以CMP的方式去除，并在氮化硅膜层表面停止抛光。然后用高温的磷酸对氮化硅膜层进行刻蚀以将氮化硅去除，HDP SiO₂因为不被磷酸刻蚀而被保留，于是在硅晶片表面形成了STI结构。可见，STI CMP要求抛光液在SiO₂和Si₃N₄之间具有高的去除选择性，以保证沟槽外的HDP SiO₂层被彻底去除且Si₃N₄层被保留。

STI CMP工艺中使用的抛光液主要成分为CeO₂悬浮液，该悬浮液中的二氧化铈(CeO₂)颗粒(直径为20nm至1μm)对SiO₂和Si₃N₄具有高的去除选择性。制备CeO₂悬浮液的通常过程是将制备得到的CeO₂颗粒分散至水中形成CeO₂悬浮液。然而，由于CeO₂颗粒在空气中的毛细力作用下通常会发生团聚，粘在一起形成结块，很难在水中对结块直接分散，这样得到的CeO₂悬浮液一般静置1天就会出现明显沉降，稳定性较差，用于抛光不仅会降低SiO₂的去除速率，还会增加表面划痕，导致抛光后SiO₂层的表面缺陷多(见Lei H,Lu H,Luo J etal.“Preparation ofα-alumina-g-polyacrylamide composite abrasive and chemicalmechanical polishing behavior”[J].Thin Solid Films,2008,516(10):3005–3008.)，抛光后表面质量差。