專利名稱：用于SiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用STI(淺隧道隔離)技術(shù)生產(chǎn)的SiO2隔離層的化學(xué)-機(jī)械拋光的酸性拋光膏，具體地說，本發(fā)明涉及含氟化鹽的二氧化硅型膠質(zhì)拋光膏。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)是制造集成電路(ICs)的優(yōu)選方法，用以獲得晶片上的整體平面化。晶片是一種拋光的硅片，集成電路就是在它上面構(gòu)造的。首先，將拋光膏應(yīng)用于彈性拋光墊，或者直接應(yīng)用于待拋光的晶片表面。然后將拋光墊壓在待拋光的那個表面上，在此過程中再將其相對于該晶片平面移動，從而使拋光膏顆粒被擠在該晶片表面上。拋光墊的運(yùn)動使拋光膏進(jìn)行分配，并因此使該晶片表面上的顆粒進(jìn)行分配，導(dǎo)致該基片表面的化學(xué)和機(jī)械消除。
拋光膏可以分成兩類。一類含有煅制二氧化硅的懸浮液作為研磨劑，而另一類含膠態(tài)二氧化硅作為研磨劑。從煅制二氧化硅制備拋光膏和從膠態(tài)二氧化硅又稱硅溶膠制備拋光膏的方法是不同的。煅制二氧化硅的懸浮液通過將煅制二氧化硅分散在含水介質(zhì)而獲得。對于含膠態(tài)二氧化硅的拋光膏，膠態(tài)二氧化硅是直接通過溶膠-凝膠技術(shù)從水溶液，例如從硅酸鈉溶液制得的。制造時決不要讓膠態(tài)二氧化硅處于干燥狀態(tài)，那可以導(dǎo)致結(jié)塊或聚集，如同用煅制二氧化硅的情況一樣。煅制二氧化硅懸浮液的粒徑分布比從膠態(tài)二氧化硅類制備的拋光膏更寬。這導(dǎo)致含有煅制二氧化硅的拋光膏顆粒在儲藏和/或拋光時結(jié)塊或形成沉積，這會另外導(dǎo)致粒徑分布不均。因此，在使用含有煅制二氧化硅的拋光膏時，在拋光的半導(dǎo)體表面上產(chǎn)生缺陷，如表面粗糙和微痕。如果IC元件的行距下降到0.25μm或0.18μm或更低時，這種現(xiàn)象更嚴(yán)重。因此，屬膠態(tài)二氧化硅類的拋光膏變得越來越普遍。
在集成半導(dǎo)體技術(shù)中，集成電路結(jié)構(gòu)內(nèi)部許多有源和無源元件通常必須彼此隔離。這經(jīng)常利用STI技術(shù)完成，該技術(shù)能解決發(fā)生在LOCOS法中的場氧化物擴(kuò)散的問題和機(jī)械應(yīng)力的問題，并且具有產(chǎn)生良好隔離作用和增加IC元件集成密度和平整度的優(yōu)點(diǎn)。因此，STI變成用于0.18μm的CMOS技術(shù)的主要隔離方法。
STI方法包括在硅片上產(chǎn)生窄溝，再用二氧化硅(SiO2)裝填這些窄溝，同時使整個晶片表面被二氧化硅膜層覆蓋，隨后用CMP方法平面化。通常在待拋光的二氧化硅膜層之下先形成一層更硬的氮化硅(Si3N4)膜層，這樣該氮化硅膜層在拋光時作為停止層。一方面，特別適用的理想拋光膏能有效地拋光窄溝上的二氧化硅膜層，另一方面又不拋光磨掉氮化硅膜層。這意味著希望使用拋光膏時，二氧化硅膜層的拋光率盡可能高，而氮化硅膜層的拋光率幾乎為零。
通常用于評價在氮化硅上的二氧化硅拋光率的指標(biāo)是拋光選擇性，其定義為二氧化硅的拋光率除以氮化硅的拋光率。如果將SiO2/Si3N4選擇性低的拋光膏用于拋光位于所述溝槽上面的SiO2，那么會發(fā)生所謂的SiO2碟形效應(yīng)和Si3N4的侵蝕。
在當(dāng)前的IC制造中，所用的CMP拋光膏的選擇性并不足夠高。因此，例如IBM縮短了拋光時間，以避免通常所說的SiO2碟形效應(yīng)，并運(yùn)用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)法。然而，RIE+CMP方法的結(jié)合使生產(chǎn)時間總體增長大約40％，并因此增加了生產(chǎn)成本。
一種常用于增加含有煅制二氧化硅拋光膏的拋光選擇性的方法在于加入高濃度氫氧化鈉或氫氧化鉀，以增加pH值，使之超過12.5。然而，在拋光的半導(dǎo)體表面上出現(xiàn)凹斑。
已開發(fā)的各種拋光膏，都是為了增加相關(guān)于二氧化硅去除率與氮化硅去除率相比的拋光選擇性。US-A 4,526,631描述了一種含有6重量％膠態(tài)二氧化硅的拋光膏，其用KOH調(diào)節(jié)pH值大約為12，其拋光率大約為10 SiO2比1 Si3N4。US-A 5,738,800中，用于拋光二氧化硅和氮化硅結(jié)合物的拋光劑組合物含有與二氧化硅和氮化硅形成絡(luò)合物的芳族化合物。US-A 5,759,917中，組合物含有硝酸鈰銨、乙酸和煅制二氧化硅。US-A 5,733,819中，拋光劑組合物含有氮化硅細(xì)粉、水和酸。EP-A853335中，組合物含有作為研磨劑的煅制二氧化硅、四甲基銨鹽和過氧化氫。EP-A 853110提供了一種改進(jìn)拋光選擇性的堿性拋光膏，該拋光膏含有氟化鹽。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決上述問題并提供一種酸性的、二氧化硅型膠質(zhì)拋光膏，用于化學(xué)-機(jī)械拋光，就二氧化硅除去率與氮化硅除去率相比而言的拋光選擇性高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的酸性拋光膏含以下組分0.1-5重量％的氧化硅膠體研磨劑，和0.5-10重量％的氟化鹽。
本發(fā)明的酸性拋光膏特別適用于使用STI方法產(chǎn)生的SiO2隔離層的化學(xué)-機(jī)械拋光。該拋光膏優(yōu)選用于拋光含二氧化硅和氮化硅的結(jié)合物。該拋光膏特別優(yōu)選用于拋光絕緣膜，例如在氮化硅膜層上形成的二氧化硅膜層，該氮化硅膜層用作停止層。
本發(fā)明的拋光膏中，膠態(tài)二氧化硅研磨劑優(yōu)選的存在量為0.1-3.5重量％，氟化鹽的存在量為1-6重量％。膠態(tài)二氧化硅的平均粒徑可以為10nm-1μm，優(yōu)選20-100nm。
用于本發(fā)明的氟化鹽可以是銨鹽。特別適合的是氟化銨和氟化氫銨。氟化鹽可以與二氧化硅形成強(qiáng)鍵，并可以將氮化硅表面轉(zhuǎn)化為疏水的狀態(tài)，以便抑制氮化硅的水解。這樣，相關(guān)于二氧化硅除去率與氮化硅除去率相比的拋光選擇性增加。
本發(fā)明的拋光膏可以進(jìn)一步含有一種無機(jī)酸，用于調(diào)節(jié)拋光膏的pH值。本發(fā)明拋光膏的pH值優(yōu)選2-6。
本發(fā)明拋光膏的選擇性可以增加到高達(dá)12；因此沒有必要采用附加技術(shù)，如RIE來實現(xiàn)平面化。因此可以縮短總生產(chǎn)時間并節(jié)約生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的拋光膏是酸性的。因此在拋光的半導(dǎo)體表面上可以避免堿性拋光膏中出現(xiàn)的問題，例如凹斑。
以下實施例希望用于從更廣義上解釋本發(fā)明的方法和優(yōu)點(diǎn)，而不是限制其范圍，因為大量修改和變化對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯而易見的。
實施例實施例和對照實施例的拋光膏是依照如下說明生產(chǎn)的。該拋光膏可用于使用Westech-372拋光機(jī)對硅晶片上的膜層進(jìn)行拋光，該膜層含有低壓CVD二氧化硅(SiO2)或者低壓CVD氮化硅(Si3N4)。結(jié)果在表1中給出。拋光率由拋光前后的厚度差除以拋光時間計算出來，膜厚度用Nanospec測定。拋光選擇性由二氧化硅拋光率除以氮化硅拋光率計算出來。
從上述實施例可以看出，作為添加氟化鹽的結(jié)果，膠態(tài)二氧化硅型拋光膏比含煅制二氧化硅的傳統(tǒng)拋光膏具有更高的拋光選擇性，所述拋光選擇性是就二氧化硅除去率與氮化硅除去率相比而言的。
本發(fā)明優(yōu)選實施方案的上述說明僅是由于解釋和描述的目的而給出。由于上述教導(dǎo)可允許有明顯的修改或變化。選擇和描述實施方案是為了最好地舉例說明本發(fā)明的原則以及實際應(yīng)用，并且以這種方法使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以應(yīng)用本發(fā)明的各種實施方案和使用各種適用于特殊用途的修改。所有的修改和變化都屬于本發(fā)明的范圍。表1

權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)-機(jī)械拋光的酸性拋光膏，其含有0.1-5重量％的膠態(tài)二氧化硅研磨劑，和0.5-10重量％的氟化鹽。
2.權(quán)利要求1的拋光膏，其特征在于該膠態(tài)二氧化硅研磨劑的存在量為0.1-3.5重量％，而且氟化鹽的存在量為1-6重量％。
3.權(quán)利要求1的拋光膏，其特征在于該氟化鹽是銨鹽。
4.權(quán)利要求3的拋光膏，其特征在于該氟化鹽是氟化銨或氟化氫銨。
5.權(quán)利要求4的拋光膏，其特征在于該氟化鹽是氟化氫銨。
6.權(quán)利要求1的拋光膏，其特征在于其pH值為2-6。
7.權(quán)利要求1的拋光膏，其特征在于該膠態(tài)二氧化硅的平均粒徑為10nm-1μm。
8.權(quán)利要求7的拋光膏，其特征在于該膠態(tài)二氧化硅的平均粒徑為20-100nm。
9.權(quán)利要求1的拋光膏在拋光含二氧化硅和氮化硅的復(fù)合材料中的應(yīng)用。
全文摘要
一種用于化學(xué)－機(jī)械拋光的酸性拋光膏,其含有0.1－5重量%的膠態(tài)二氧化硅研磨劑,和0.5－10重量%的氟化鹽,與含煅制二氧化硅的傳統(tǒng)拋光膏相比,其以更高的拋光選擇性而著稱,拋光選擇性是關(guān)于二氧化硅除去率與氮化硅除去率的比。
文檔編號C09C1/68GK1359998SQ0114336
公開日2002年7月24日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者K·沃格特, L·普佩, C·K·閩, L·M·陳 申請人:拜爾公司