【摘 要】
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浅沟槽隔离（STI）化学机械抛光（CMP）是集成电路制造中的一项关键技术,要求有高的高密度等离子体二氧化硅/氮化硅（HDP/Si3N4）速率选择比（大于30:1）,高的二氧化硅去除速率（3000?/min）,同时低的氮化硅损失和较小的碟形坑缺陷等。论文主要针对二氧化硅/氮化硅去除速率选择性较差,抛光液的分散稳定性差,以及抛光后的碟形坑缺陷难以控制进行了研究,主要内容如下:（1）HDP/Si3N4速
【基金项目】
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国家重大科技专项（2016ZX02301003-004-007）; 国家自然科学基金委员会（62074049）; 河北省自然科学基金（E201920367）; 中国天津电子材料与器件重点实验室
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浅沟槽隔离（STI）化学机械抛光（CMP）是集成电路制造中的一项关键技术,要求有高的高密度等离子体二氧化硅/氮化硅（HDP/Si3N4）速率选择比（大于30:1）,高的二氧化硅去除速率（3000?/min）,同时低的氮化硅损失和较小的碟形坑缺陷等。论文主要针对二氧化硅/氮化硅去除速率选择性较差,抛光液的分散稳定性差,以及抛光后的碟形坑缺陷难以控制进行了研究,主要内容如下:（1）HDP/Si3N4速率选择性问题首先研究了氧化铈对不同制备工艺的二氧化硅的去除速率,结果表明HDP去除速率较其他二氧化硅略低,但仍保持3000?/min以上,满足STI CMP要求,同时为提高抛光液的分散稳定性,固定磨料浓度为1 wt%。为了充分提高HDP/Si3N4速率选择性,采用了柠檬酸作为p H调节剂,通过柠檬酸去质子化羧基二齿桥吸附抑制Si3N4,提高了HDP/Si3N4速率选择性,并通过阴离子空间位阻机制,提高了抛光液分散稳定性。为进一步提高HDP/Si3N4速率选择性及抛光液的分散稳定性,引入了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（AESA）作为阴离子表面活性剂。实验结果表明,AESA会强烈抑制Si3N4去除速率,由于AESA在氮化硅表面的静电吸附作用,同时其空间位阻效应也有效提高了抛光液的分散稳定性。（2）STI CMP碟形坑缺陷问题为了改善碟形坑缺陷,本章通过优化阴离子活性剂AESA浓度有效降低了碟形坑深度。通过优化AESA的浓度,在对HDP/Si3N4的速率选择比影响较小的情况下,利用AESA在图形结构凹陷处的吸附钝化机制,成功控制碟形坑深度在600?。之后通过对转速、压力的优化,进一步降低了碟形坑深度,并研究了工艺对速率选择性及碟形坑缺陷的影响。工艺实验表明,可以通过对转速的调节来控制HDP/Si3N4的速率选择性及碟形坑深度,并探讨了作用机理。获得的的最佳工艺为:抛头转速/抛盘转速=69/63 rpm,压力3.6 psi,成功控制HDP/Si3N4速率选择比为40:1,碟形坑控制在515?。最后为改善抛后表面质量,加入5 ppm异辛醇聚氧乙烯醚（JFCE）,在不影响速率选择性及碟形坑深度的情况下,抛后图形片的粗糙度降低至0.4 nm。
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