一种化学机械抛光液的制作方法

本发明涉及抛光液，尤其涉及一种化学机械抛光液。

背景技术：

1、浅槽隔离(sti)是目前ic制造中器件隔离的主要方法，在sti技术中，第一步是在基材的预定位置上生成若干槽，通常采用各向异性蚀刻法。其次，在各个槽中沉积二氧化硅，然后用cmp法抛光二氧化硅，向下抛光到氮化硅层就形成了sti结构。对sti的抛光不仅要求很高的hdp oxide(二氧化硅)的去除速率和很高的对氮化硅的选择比，而且要求非常低的表面缺陷指标以及不同密度区域的抛光均一性，因为这直接决定了器件隔离的效率。

2、氧化铈是一种重要的cmp抛光液研磨颗粒，相比于传统硅溶胶研磨颗粒，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。传统用于cmp抛光的氧化铈研磨颗粒是通过高温焙烧，在经过球磨分散制备得到，随着集成电路技术节点向着更小尺寸发展，对cmp抛光过程提出了更低的抛光缺陷要求，传统高温焙烧合成的氧化铈由于颗粒多棱角状，cmp抛光过程中不可避免产生微划痕，已难以满足先进制程的cmp抛光要求，而溶胶凝胶型氧化铈研磨颗粒具有近圆形的颗粒形貌，显示出良好cmp抛光应用前景，受到人们越来越多的关注。

3、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。如何提供一种溶胶凝胶型cmp抛光液的新配方，可以显著提高溶胶凝胶氧化铈颗粒对二氧化硅抛光速率，同时抑制其对氮化硅的抛光速率，又不会产生其他抛光缺陷，是本行业亟待解决的问题。

4、本发明公开了一种用于抛光二氧化硅和氮化硅的cmp抛光液，其特征在于以纳米氧化铈为磨料，通过添加n，n-2，2-联四氢吡咯类化合物，，可有效抑制氮化硅抛光速率，实现高的二氧化硅/氮化硅抛光选择比(>100)；通过添加有机高分子聚合物，降低或避免了抛光过程中凹陷、划痕等缺陷的出现。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种化学机械抛光液，以解决上述的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种化学机械抛光液，抛光液包含氧化铈研磨颗粒、n，n-2，2-联四氢吡咯类化合物、有机高分子聚合物、有机多元酸、ph调节剂、抗菌剂、水。本发明可以在提高抛光液对二氧化硅介质层的抛光速率的同时，抑制氮化硅的抛光速率；并避免或降低了抛光过程中碟形凹槽(dishing)、划痕(scratch)等缺陷的产生。

3、该sti抛光液含有：(a)0.03％-1.8％氧化铈磨料；(b)0.5％-3％ n，n-2，2-联吡咯烷类化合物；(c)0.05％-2％有机高分子聚合物；(d)0.1％-1.0％有机多元酸。该抛光液对二氧化硅(teos)/氮化硅(si3n4)抛光选择比大于100，避免或降低了抛光过程中碟形凹槽(dishing)、划痕(scratch)等缺陷的产生。

4、本发明中，所述氧化铈研磨颗粒的平均粒径为50-300纳米，平均晶粒尺寸为20-150纳米。本发明中，所述所述n，n-2，2-联吡咯烷类化合物选自消旋n，n-2，2-联吡咯烷或r，r-n，n-2，2-联吡咯烷或s，s-n，n-2，2-联吡咯烷或r，s-n，n-2，2-联吡咯烷。

5、本发明中，所述有机高分子聚合物可以为下列聚合物中的一种或多种混合：聚丙烯酸及其盐类化合物(如聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵)分子量在3000-5000；聚乙烯基吡咯烷酮，分子量在3000-10000；聚乙二醇，分子量在3000-5000。

6、本发明中，所述有机多元酸可以为：醋酸、甘氨酸、柠檬酸、亚胺基二乙酸、丙二酸、丁二酸中的一种或多种。

7、本发明中，抛光液中还可进一步包括去离子水和ph值调节剂；ph调节剂为氨水或硝酸。

8、本发明中，所述化学机械抛光液的ph值为3.5-8。

9、本发明中，所述ph调节剂为氨水(nh4oh)和或硝酸(hno3)。

10、本发明中，可以添加抗菌剂和粘度调节剂。

11、本发明的有益效果：

12、1.本发明n，n-2，2-联吡咯烷、有机高分子聚合物和有机多元酸具有复配效果，通过调整各物质的含量，结合使用达到调整二氧化硅/氮化硅抛光的选择比大于100，避免或降低抛光过程中凹陷、划痕等缺陷的产生，溶液更稳定的效果。

技术特征：

1.一种化学机械抛光液，其特征在于，该抛光液由氧化铈研磨颗粒、n，n-2，2-联四氢吡咯类化合物、高分子聚合物、ph调节剂、抗菌剂、以及水组成；

2.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述氧化铈研磨颗粒的浓度为0.03％～1.8％，且所述氧化铈磨料的平均粒径为50-300纳米，平均晶粒尺寸为20-150纳米。

3.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述n，n-2，2-联四氢吡咯类化合物的浓度为0.5％-3％。

4.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液的ph值为3.5-8，且所述ph调节剂为氨水或硝酸。

5.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述有机高分子聚合物为下列聚合物中的一种或多种混合：聚丙烯酸及其盐类化合物，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇，且所述有机高分子聚合物的浓度为质量百分比的0.05％-2％。

6.根据权利要求5所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述聚丙烯酸盐类化合物为聚丙烯酸钠，聚丙烯酸铵，且所述聚丙烯酸及其盐类化合物的分子量为3000-5000；所述聚丙烯酸吡咯烷酮的分子量为3000-10000；所述聚乙二醇的的分子量为3000-5000。

7.根据权利要求6所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述有机多元酸为醋酸、甘氨酸、柠檬酸、亚胺基二乙酸、丙二酸、丁二酸中的一种或多种，且所述有机多元酸的浓度为质量百分比0.1％-1.0％。

8.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液还包含去离子水。

9.根据权利要求1所述的一种化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液还含有粘度调节剂和抗菌剂。

技术总结本发明涉及抛光液技术领域，具体涉及一种化学机械抛光液，包含氧化铈研磨颗粒、N，N‑2，2‑联四氢吡咯类化合物、有机高分子聚合物、有机多元酸、pH调节剂、抗菌剂、水。采用上述组分的抛光液，可以显著提高其对二氧化硅介质层的抛光速率，抑制氮化硅的抛光速率，提高二氧化硅对氮化硅的选择比，同时克服现有技术中抛光速率不均匀的问题。技术研发人员：周辉,罗爱清,周烈受保护的技术使用者：齐芯微（绍兴）电子材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11