[发明专利]高选择性浅槽隔离化学机械抛光浆料的制备工艺

说明书

本发明公开了一种高选择性浅槽隔离化学机械抛光浆料的制备工艺，制取碳酸铈浆料，碳酸铈浆料经升温、灼烧制备纳米级的氧化铈；将氧化铈用去离子水调浆，经高速剪切乳化、高速离心分离、超声波分散后制得氧化铈抛光浆料。本发明得到的CMP氧化铈抛光浆料具有选择性高、切削速率高、耐磨性好、颗粒集中、不团聚等优点，适于工业生产和控制。

技术领域

本发明涉及一种，具体说，涉及一种高选择性浅槽隔离化学机械抛光浆料的制备工艺。

背景技术

集成电路(IC)是电子信息产业的核心，IC的发展离不开晶体完整、高纯度、高精度、高表面质量的硅晶片。随着超大规模集成电路(ULSI)技术的发展，集成电路线宽由上世纪90年代的0.35μm、0.25μm到本世纪的0.18μm及目前的0.13μm和未来两年的0.08μm，对硅片的平坦度要求越来越高。

如图1所示，是现有技术中抛光机的抛光原理图。

化学机械抛光(CMP)工艺是硅片平坦化的首选工艺，抛光机由旋转下定盘、上定盘、加压系统、浆料供给系统11、机械平衡系统、温度控制系统、pH调节系统构成。抛光液和抛光垫12是影响CMP的关键因素，抛光液中的研磨粒子在硅片13表面既有化学作用又有机械作用。同时，抛光液的酸碱度、温度也直接影响抛光效果。C0MP在半导体硅片13上的最重要应用是集成电路(IC)制造中的浅槽隔离(STI)结构，STI结构的作用是在一确定的电路图中隔离、绝缘不关联的器件，如晶体管以防止晶体管之间发生漏电短路。

美国专利US6518148B1、US6190999B1公开了一种STI结构的工艺，包括：在硅基板上热形成一层氧化硅(SiO₂)，在此氧化硅层上沉积一层氮化硅(Si₃N₄)，经光刻形成浅槽，在浅槽上用化学气相沉积法沉积一层SiO₂，CMP的作用是磨去高出的SiO₂，并对硅片作全局平坦化。Si₃N₄的作用是在CMP过程中保护其下的SiO₂和硅基板不受磨损。

在CMP过程中，理想的结果是选择性的将SiO₂抛除，停止在Si₃N₄层。最理想的是所用的CMP抛光液不对Si₃N₄层起作用而对填充的SiO₂有相当高的切削速率。要达到对SiO₂高的切削速率可以通过改变如下抛光条件实现，增加压力、使用大颗粒的磨料。然而这些条件的改变也会同时增大对氮化硅的切削速率，影响氮化硅层的一致性和造成划伤。选择性过高(SiO₂/Si₃N₄)也会产生问题，如在填充SiO₂产生“碟形”凹陷。由此CMP浆料应当平衡对氧化硅和氮化硅的选择性。

在STI的CMP过程中要求抛光浆料对填充的SiO₂层、定位层Si₃N₄层有高的选择性，即恰好将高于SiN层上的填充SiO₂，抛蚀干净而不对Si₃N₄层造成磨损。

通常的STI工艺包括：

如图2a所示，是现有技术中STI工艺流程图一。

第1步：采用光刻和刻蚀工艺在硅片13上形成台阶结构21；

第2步：在硅片13表面生长一层氧化硅22作为隔离氧化层；

第3步：在氧化硅22的表面再淀积一层氮化硅层23；

第4步：在硅片表面涂上光刻胶，曝光显影后露出刻蚀窗口，该刻蚀窗口24就是未来浅槽隔离结构的位置；在该刻蚀窗口刻蚀掉氮化硅、氧化硅和部分硅，形成沟槽24；