STI CMP中SiO2/CeO2混合磨料对SiO2介质层CMP性能的影响

作者：刘志; 王辰伟; 周建伟; 张新颖; 刘光耀; 李越; 闫妹

来源：半导体技术, 2022, 47(11): 865-872.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2022.11.003

• 化学机械平坦化(CMP)
• 二氧化硅(SiO2)
• 混合磨料
• 片内非均匀性(WIWNU)
• 协同作用

为了在浅沟槽隔离(STI)化学机械平坦化(CMP)过程中提高对SiO2介质层去除速率的同时保持晶圆表面一致性，研究了SiO2/CeO2混合磨料的协同作用以及对SiO2介质层去除速率及一致性的影响。结果显示，相比于单一磨料，采用混合磨料能够兼顾介质去除速率和一致性。采用质量分数10%SiO2(粒径为80 nm)与质量分数0.7%CeO2磨料混合抛光后，对介质层的去除速率达到347 nm/min,片内非均匀性(WIWNU)为9.38%。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察颗粒状态发现，晶圆表面吸附大量的SiO2颗粒会阻碍CeO2磨料与晶圆表面接触，从而降低对晶圆中心的去除速率，使化学作用更均匀。通过将小粒径SiO2磨料(40 nm)与CeO2磨料混合，使介质层去除速率进一步提升至374 nm/min, WIWNU降低到8.83%,用原子力显微镜(AFM)表征抛光后晶圆的表面质量，小粒径SiO2混合磨料抛光后的SiO2介质层表面粗糙度为0.35 nm,在达到较高抛光性能的同时获得了较好的表面质量。

• 单位
  电子信息工程学院; 河北工业大学