[发明专利]用于浅沟槽隔离应用的化学机械抛光组合物

说明书

本发明涉及化学机械抛光组合物，包含：(a)氧化铈研磨剂颗粒；(b)阳离子型聚合物；(c)非离子型聚合物，包含聚乙二醇十八烷基醚、聚乙二醇月桂基醚、聚乙二醇油烯基醚、聚(乙烯)‑共‑聚(乙二醇)、辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇、或其组合；(d)饱和一元酸；及(e)水性载剂。本发明还涉及抛光基板的方法。

背景技术

用于使基板表面平坦化或抛光基板表面的组合物及方法是本领域中所 公知的。抛光组合物(也称为抛光浆料)典型地含有位于液体载剂(例如，水性 载剂)中的研磨剂材料且通过使基板与饱含抛光组合物的抛光垫接触而施加 于表面。典型的研磨剂材料包括硅二氧化物、铈氧化物、铝氧化物、锆氧化 物及锡氧化物。抛光组合物典型地与抛光垫(例如，抛光布或抛光盘)结合使 用。代替悬浮于抛光组合物中、或者除了悬浮于抛光组合物中以外，研磨剂 材料可结合到抛光垫中。

作为用于隔离半导体器件的元件的方法，大量注意力集中在浅沟槽隔离 (STI)工艺上，其中，硅氮化物(SiN)层形成于硅基板上，经由蚀刻或光刻形 成浅沟槽，且沉积介电层(例如，氧化物)以填充沟槽。由于以此方式形成的 沟槽或线的深度有变化，因此，典型地需要将过量的介电材料沉积于基板顶 部上以确保所有沟槽完全填充。然后，典型地通过化学机械平坦化工艺移除 过量的介电材料以暴露出硅氮化物层。当暴露出硅氮化物层时，暴露于化学 机械抛光组合物的基板的最大区域包含硅氮化物，其必须然后进行抛光以达 成高度地平坦且均一的表面。典型地，合乎期望的是，优先于硅氮化物抛光， 强调对于氧化物抛光的选择性。因此，在化学机械平坦化工艺期间，硅氮化 物层用作停止层，这是因为，当暴露出硅氮化物层时，整体抛光速率降低。

STI基板典型地使用常规的抛光介质及含研磨剂的抛光组合物抛光。然 而，已观察到，使用常规的抛光介质及含研磨剂的抛光组合物抛光STI基板， 导致基板表面的过度抛光或STI特征中的凹部(recess)的形成及其它形貌缺 陷，例如，基板表面上的微划痕。过度抛光及STI特征中的凹部形成的该现 象称为凹陷(dishing)。凹陷是不合乎期望的，这是因为，基板特征的凹陷可 通过造成晶体管和晶体管组件彼此之间的隔离失败、由此导致短路，从而， 不利地影响器件的制造。此外，基板的过度抛光还可导致其它不合乎期望的 影响，诸如(例如)侵蚀、SiN损失、氧化物损失、以及使下伏的氧化物暴露 于抛光或化学活性所致的损害，其不利地影响器件的品质及性能。

此外，许多现有的抛光组合物(特别是含有氧化铈(铈土，ceria)研磨剂的 抛光组合物)呈现出受限的浓缩能力，这是因为，抛光组合物超过一定浓度 的不稳定性，导致研磨剂组分的沉降。因此，经浓缩的抛光组合物的不稳定 性要求生产更多的稀释的抛光组合物，这增大了必须运输和储存的物料的体 积。

因此，在本领域中仍然需要这样的抛光组合物及方法，该抛光组合物及 方法可以提供合乎期望的硅氧化物对硅氮化物的选择性，其具有合适的移除 速率、低的缺陷率、低的SiN损失、低的侵蚀及合适的凹陷性能，同时进一 步呈现出增强的分散稳定性。

发明内容

本发明提供化学机械抛光组合物，包含：(a)氧化铈(铈土，ceria)研磨剂 颗粒，(b)阳离子型聚合物，(c)非离子型聚合物，包含聚乙二醇十八烷基醚、 聚乙二醇月桂基醚、聚乙二醇油烯基醚、聚(乙烯)-共-聚(乙二醇)、辛基苯氧 基聚(乙烯氧基)乙醇、或其组合，(d)饱和一元酸，及(e)水性载剂。

本发明还提供化学机械抛光基板的方法，包括：(i)提供基板，该基板包 含位于基板表面上的介电层；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物， 该化学机械抛光组合物包含(a)氧化铈研磨剂颗粒，(b)阳离子型聚合物，(c) 非离子型聚合物，包含聚乙二醇十八烷基醚、聚乙二醇月桂基醚、聚乙二醇 油烯基醚、聚(乙烯)-共-聚(乙二醇)、辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇、或其组 合，(d)饱和一元酸，及(e)水性载剂；(iv)使基板与抛光垫及化学机械抛光组 合物接触；及(v)相对于基板移动抛光垫及化学机械抛光组合物以研磨位于基 板表面上的介电层的至少一部分。

具体实施方式