专利名称：用于SiO的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于利用STI(浅隧道隔离)技术生产的SiO2隔离层的化学-机械抛光的酸性抛光膏，具体地说，本发明涉及含氟化盐的二氧化硅型胶质抛光膏。
背景技术：
现在，化学-机械抛光(CMP)是制造集成电路(ICs)的优选方法，用以获得晶片上的整体平面化。晶片是一种抛光的硅片，集成电路就是在它上面构造的。首先，将抛光膏应用于弹性抛光垫，或者直接应用于待抛光的晶片表面。然后将抛光垫压在待抛光的那个表面上，在此过程中再将其相对于该晶片平面移动，从而使抛光膏颗粒被挤在该晶片表面上。抛光垫的运动使抛光膏进行分配，并因此使该晶片表面上的颗粒进行分配，导致该基片表面的化学和机械消除。
抛光膏可以分成两类。一类含有煅制二氧化硅的悬浮液作为研磨剂，而另一类含胶态二氧化硅作为研磨剂。从煅制二氧化硅制备抛光膏和从胶态二氧化硅又称硅溶胶制备抛光膏的方法是不同的。煅制二氧化硅的悬浮液通过将煅制二氧化硅分散在含水介质而获得。对于含胶态二氧化硅的抛光膏，胶态二氧化硅是直接通过溶胶-凝胶技术从水溶液，例如从硅酸钠溶液制得的。制造时决不要让胶态二氧化硅处于干燥状态，那可以导致结块或聚集，如同用煅制二氧化硅的情况一样。煅制二氧化硅悬浮液的粒径分布比从胶态二氧化硅类制备的抛光膏更宽。这导致含有煅制二氧化硅的抛光膏颗粒在储藏和/或抛光时结块或形成沉积，这会另外导致粒径分布不均。因此，在使用含有煅制二氧化硅的抛光膏时，在抛光的半导体表面上产生缺陷，如表面粗糙和微痕。如果IC元件的行距下降到0.25μm或0.18μm或更低时，这种现象更严重。因此，属胶态二氧化硅类的抛光膏变得越来越普遍。
在集成半导体技术中，集成电路结构内部许多有源和无源元件通常必须彼此隔离。这经常利用STI技术完成，该技术能解决发生在LOCOS法中的场氧化物扩散的问题和机械应力的问题，并且具有产生良好隔离作用和增加IC元件集成密度和平整度的优点。因此，STI变成用于0.18μm的CMOS技术的主要隔离方法。
STI方法包括在硅片上产生窄沟，再用二氧化硅(SiO2)装填这些窄沟，同时使整个晶片表面被二氧化硅膜层覆盖，随后用CMP方法平面化。通常在待抛光的二氧化硅膜层之下先形成一层更硬的氮化硅(Si3N4)膜层，这样该氮化硅膜层在抛光时作为停止层。一方面，特别适用的理想抛光膏能有效地抛光窄沟上的二氧化硅膜层，另一方面又不抛光磨掉氮化硅膜层。这意味着希望使用抛光膏时，二氧化硅膜层的抛光率尽可能高，而氮化硅膜层的抛光率几乎为零。
通常用于评价在氮化硅上的二氧化硅抛光率的指标是抛光选择性，其定义为二氧化硅的抛光率除以氮化硅的抛光率。如果将SiO2/Si3N4选择性低的抛光膏用于抛光位于所述沟槽上面的SiO2，那么会发生所谓的SiO2碟形效应和Si3N4的侵蚀。
在当前的IC制造中，所用的CMP抛光膏的选择性并不足够高。因此，例如IBM缩短了抛光时间，以避免通常所说的SiO2碟形效应，并运用反应性离子蚀刻(RIE)法。然而，RIE+CMP方法的结合使生产时间总体增长大约40％，并因此增加了生产成本。
一种常用于增加含有煅制二氧化硅抛光膏的抛光选择性的方法在于加入高浓度氢氧化钠或氢氧化钾，以增加pH值，使之超过12.5。然而，在抛光的半导体表面上出现凹斑。
已开发的各种抛光膏，都是为了增加相关于二氧化硅去除率与氮化硅去除率相比的抛光选择性。US-A 4,526,631描述了一种含有6重量％胶态二氧化硅的抛光膏，其用KOH调节pH值大约为12，其抛光率大约为10 SiO2比1 Si3N4。US-A 5,738,800中，用于抛光二氧化硅和氮化硅结合物的抛光剂组合物含有与二氧化硅和氮化硅形成络合物的芳族化合物。US-A 5,759,917中，组合物含有硝酸铈铵、乙酸和煅制二氧化硅。US-A 5,733,819中，抛光剂组合物含有氮化硅细粉、水和酸。EP-A853335中，组合物含有作为研磨剂的煅制二氧化硅、四甲基铵盐和过氧化氢。EP-A 853110提供了一种改进抛光选择性的碱性抛光膏，该抛光膏含有氟化盐。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述问题并提供一种酸性的、二氧化硅型胶质抛光膏，用于化学-机械抛光，就二氧化硅除去率与氮化硅除去率相比而言的抛光选择性高。
为达到上述目的，本发明的酸性抛光膏含以下组分0.1-5重量％的氧化硅胶体研磨剂，和0.5-10重量％的氟化盐。
本发明的酸性抛光膏特别适用于使用STI方法产生的SiO2隔离层的化学-机械抛光。该抛光膏优选用于抛光含二氧化硅和氮化硅的结合物。该抛光膏特别优选用于抛光绝缘膜，例如在氮化硅膜层上形成的二氧化硅膜层，该氮化硅膜层用作停止层。
本发明的抛光膏中，胶态二氧化硅研磨剂优选的存在量为0.1-3.5重量％，氟化盐的存在量为1-6重量％。胶态二氧化硅的平均粒径可以为10nm-1μm，优选20-100nm。
用于本发明的氟化盐可以是铵盐。特别适合的是氟化铵和氟化氢铵。氟化盐可以与二氧化硅形成强键，并可以将氮化硅表面转化为疏水的状态，以便抑制氮化硅的水解。这样，相关于二氧化硅除去率与氮化硅除去率相比的抛光选择性增加。
本发明的抛光膏可以进一步含有一种无机酸，用于调节抛光膏的pH值。本发明抛光膏的pH值优选2-6。
本发明抛光膏的选择性可以增加到高达12；因此没有必要采用附加技术，如RIE来实现平面化。因此可以缩短总生产时间并节约生产成本。
本发明的抛光膏是酸性的。因此在抛光的半导体表面上可以避免碱性抛光膏中出现的问题，例如凹斑。
以下实施例希望用于从更广义上解释本发明的方法和优点，而不是限制其范围，因为大量修改和变化对本领域的普通技术人员是显而易见的。
实施例实施例和对照实施例的抛光膏是依照如下说明生产的。该抛光膏可用于使用Westech-372抛光机对硅晶片上的膜层进行抛光，该膜层含有低压CVD二氧化硅(SiO2)或者低压CVD氮化硅(Si3N4)。结果在表1中给出。抛光率由抛光前后的厚度差除以抛光时间计算出来，膜厚度用Nanospec测定。抛光选择性由二氧化硅抛光率除以氮化硅抛光率计算出来。
从上述实施例可以看出，作为添加氟化盐的结果，胶态二氧化硅型抛光膏比含煅制二氧化硅的传统抛光膏具有更高的抛光选择性，所述抛光选择性是就二氧化硅除去率与氮化硅除去率相比而言的。
本发明优选实施方案的上述说明仅是由于解释和描述的目的而给出。由于上述教导可允许有明显的修改或变化。选择和描述实施方案是为了最好地举例说明本发明的原则以及实际应用，并且以这种方法使本领域的技术人员可以应用本发明的各种实施方案和使用各种适用于特殊用途的修改。所有的修改和变化都属于本发明的范围。表1
权利要求
1.一种用于化学-机械抛光的酸性抛光膏，其含有0.1-5重量％的胶态二氧化硅研磨剂，和0.5-10重量％的氟化盐。
2.权利要求1的抛光膏，其特征在于该胶态二氧化硅研磨剂的存在量为0.1-3.5重量％，而且氟化盐的存在量为1-6重量％。
3.权利要求1的抛光膏，其特征在于该氟化盐是铵盐。
4.权利要求3的抛光膏，其特征在于该氟化盐是氟化铵或氟化氢铵。
5.权利要求4的抛光膏，其特征在于该氟化盐是氟化氢铵。
6.权利要求1的抛光膏，其特征在于其pH值为2-6。
7.权利要求1的抛光膏，其特征在于该胶态二氧化硅的平均粒径为10nm-1μm。
8.权利要求7的抛光膏，其特征在于该胶态二氧化硅的平均粒径为20-100nm。
9.权利要求1的抛光膏在抛光含二氧化硅和氮化硅的复合材料中的应用。
全文摘要
一种用于化学－机械抛光的酸性抛光膏,其含有0.1－5重量%的胶态二氧化硅研磨剂,和0.5－10重量%的氟化盐,与含煅制二氧化硅的传统抛光膏相比,其以更高的抛光选择性而著称,抛光选择性是关于二氧化硅除去率与氮化硅除去率的比。
文档编号C09C1/68GK1359998SQ0114336
公开日2002年7月24日 申请日期2001年12月20日 优先权日2000年12月20日
发明者K·沃格特, L·普佩, C·K·闽, L·M·陈 申请人:拜尔公司