专利名称：Cmp浆料组合物和使用其的抛光方法
技术领域：
本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)浆料组合物和使用其的抛光方法(研磨方法，polishing method)。更特别地,本发明涉及一种包含金属氧化物颗粒、二异氰酸酯化合物和去离子水的CMP浆料组合物；以及使用其的抛光方法。
背景技术：
随着用于超大规模的集成电路(ULSI)的微加工技术的最近发展，实现了 20nm的设计规则。作为用于光致抗蚀剂层的平面化，从而导致在平面化表面的曝光之后形成的图案的精密性提高并由此提高半导体装置的制造收率的重要工艺(方法)，CMP受到了关注。特别地，由于浅沟槽隔离(STI)是应用最精密的设计的半导体处理中的第一工艺(方法)，所以STI之后的平面化是装置制造中的核心处理。作为用于控制在作为GATE形成位点中的STI图案掩模的沉积至300 '500A厚度的氮化硅(Si3N4)与沉积 在沟槽隔离区域和氮化硅上的二氧化硅(SiO2)层之间的抛光速度的选择性的主要材料，包含二氧化铈颗粒的CMP浆料引起了人们的注意。在STI中，可以在氮化物层上将用于在装置形成位点处沉积氮化物层之后隔离装置的氧化物填充沟槽过沉积至可达7,000 A以确保完全填充。在这点上，可以在沉积在氮化物层上的氧化物层与沉积在2,000 2，50oA的沟槽中的氧化物层之间形成2,000人至3,OOOA的阶梯(step)。因此，STi CMP由三个步骤组成，即，用于除去氮化物层上的过沉积氧化物层(凸出部分)与沟槽上的氧化物层(凹进部分)之间的阶梯的一次抛光(一次研磨)，用于除去氮化物层上的氧化物的二次抛光(二次研磨)，以及用于过抛光以完全除去氮化物层上的残余氧化物的三次抛光(三次研磨)。在一次抛光中，考虑到生产率将氧化物阶梯快速除去。在二次抛光中，通过在氮化物层上将氧化物层抛光至500_、.1OOOA的厚度以防止将沟槽中的氧化物层而不是氮化物层抛光至氮化物层的高度以下，来形成平面化的表面。在三次抛光中，对氮化物层进行过抛光至IOOA以下的厚度以便完全除去氮化物层上的氧化物层并同时使沟槽中的氧化物层的损失(凹陷)最小化。二氧化铈磨料与氧化物层具有强反应性，因此在1%以下的低浓度下，二氧化铈磨料可发挥比需要10%以上浓度的二氧化硅磨料快两倍的抛光速度。近来，已经开发了二氧化铈磨料以通过将粒径降低至IOOnm而防止CMP缺陷。因此，迫切需要一种CMP浆料组合物，其能够在将沟槽上的氧化物层的抛光速度与氮化物层的抛光速度的比率保持为50以上的同时，在对沉积在氮化物层上的氧化物层进行抛光时保持2000A/分钟以上的抛光速度，同时在抛光时将整个层的表面缺陷的大小保持为低于70nm
发明内容
本发明的实施方式提供一种CMP浆料组合物，其能够在将沟槽上的氧化物层的抛光速度与氮化物层的抛光速度的比率保持为50以上的同时，在对沉积在氮化物层上的氧化物层进行抛光时保持2000人/分f中以上的抛光速度，同时在抛光时将整个层的表面缺陷的大小保持为低于70nm。本发明的一个方面提供一种CMP浆料组合物。所述CMP浆料组合物包含金属氧化物颗粒、二异氰酸酯化合物(diisocyanate compound)和去离子水。所述金属氧化物颗粒可以通过煅烧、火焰氧化或热合成来制备。所述金属氧化物颗粒可以为选自由以下组成的组中的至少一种:二氧化铈(CeO2)颗粒、二氧化娃(SiO2)颗粒、氧化招(Al2O3)颗粒、二氧化钛(TiO2)颗粒和氧化错(ZrO2)颗粒。所述金属氧化物颗粒可以具有70nm至150nm的平均粒径和10m2/g至50m2/g的比表面积。所述金属氧化物颗粒可以具有正ζ电位。所述金属氧化物颗粒可以包含二氧化铈颗粒。所述二异氰酸酯化合物可以具有在疏水二异氰酸酯重复部分的端部处包含亲水基团的结构。在一个实施方式中，所述二异氰酸酯化合物可以由式I表示:[式I]
权利要求
1.一种CMP浆料组合物，包含:金属氧化物颗粒；二异氰酸酯化合物；和去离子水。
2.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物颗粒通过煅烧、火焰氧化或热合成来制备。
3.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物颗粒包含二氧化铈(CeO2)颗粒、二氧化硅(SiO2)颗粒、氧化铝(Al2O3)颗粒、二氧化钛(TiO2)颗粒和氧化锆(ZrO2)颗粒中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物颗粒具有70nm至150nm的平均粒径和10m2/g至50m2/g的比表面积。
5.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物颗粒具有正ζ电位。
6.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述金属氧化物颗粒包含二氧化铈颗粒。
7.根据权利要求1所述 的CMP浆料组合物，其中，所述二异氰酸酯化合物具有在疏水二异氰酸酯重复部分的端部处包含亲水基团的结构。
8.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述二异氰酸酯化合物由式I表示: [式I]
9.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述二异氰酸酯化合物具有IOOg/mo I至100，000g/mol的重均分子量。
10.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，还包含两性离子化合物。
11.根据权利要求10所述的CMP浆料组合物，其中，所述两性离子化合物包含丙氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、色氨酸、谷氨酰胺、甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱和月桂基丙基甜菜碱中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的CMP浆料组合物，其中，所述两性离子化合物以0.001wt%至lwt%的量存在。
13.根据权利要求1所述的CMP衆料组合物,包含:0.01wt%至lwt%的所述金属氧化物颗粒、0.001wt%至2wt%的所述二异氰酸酯化合物和余量的所述去离子水。
14.根据权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，所述CMP浆料组合物在对氮化物层上的氧化物层进行抛光时具有2000A/分钥1以上的抛光速度，以及如由等式I计算的50以上的选择比: [等式I] 选择比=β/α 其中α是对于氮化物层的抛光速度并且β是对于沟槽上的氧化物层的抛光速度。
15.一种抛光方法，包括:使用根据权利要求1至14中任一项所述的CMP浆料组合物对半导体晶片进行抛光。
全文摘要
本发明提供了一种CMP浆料组合物和使用其的抛光方法。所述CMP浆料组合物包含金属氧化物颗粒、二异氰酸酯化合物和去离子水。所述CMP浆料组合物能够选择性地控制具有凸出部分和凹进部分的晶片表面的抛光速度，使得快速进行一次抛光和二次抛光，同时在二次抛光时停止氮化物层的抛光。
文档编号C09G1/02GK103184011SQ201210593238
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2011年12月30日
发明者卢炫秀, 金东珍, 朴容淳, 金容国, 郑荣哲 申请人:第一毛织株式会社