헤테로고리를 포함한 카복실산의 SiO2 연마율 향상 효과

Abstract

반도체 소자의 집적화는 비용절감, 소형화, 전력소모 감소, 동작속도 향상 등의 장점을 제공한다. 하지만 집적화가 발전할 수록 표면 roughness개선의 필요성이 증가된다. 1990년대 중반 문제를 개선하기위한 해결책으로 CMP공정이 도입되었고, 그 중요성은 집적화의 발전과 함께 증가되었다. ILD, IMD, STI를 형성하는 과정에서 사용되는 SiO2소재는 수백nm가 CVD로 증착 되어 층간 절연, 소자분리의 역할을 수행한다. 후속 Lithography공정을 위해 증착 된 SiO2표면은 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 통해 평탄화 된다. 수백nm를 빠르게 연마하기 위해 높은 SiO2연마율, Nitride stop을 위해 높은 선택비를 가지는 Slurry가 요구된다. 본 논문은 ILD, IMD, STI공정에서 요구되는 SiO2연마율 향상, 대Si3N4 선택비 향상을 위한 wet-Ceria 기반 Slurry에 관한 연구이다. 첨가제 없이 Ceria slurry만 사용할 경우 SiO2 46.8nm, Si3N4 46.5nm의 연마율을 보인다. 선택비와 연마율 향상을 위해 Carboxylic acid가 첨가된 연구에 착안하여 본 연구는 Heterocyclic Carboxylic acid를 연마율, 선택비 향상을 위한 첨가제로 선정하였다. 첨가제를 사용하여 SiO2 331.6nm, Si3N4 0.8nm의 연마율 결과를 보였다. CMP는 coupon wafer로 진행되었으며 원활한 측정을 위해 CMP 후 buffing을 진행하였다. 2-Picolinic acid, 2-Furoic acid, Benzohydroxamic acid를 polishing accelerator로 첨가하였을 때 연마율을 향상시킬 수 있었다. Mechanism 확인을 위해 XPS, UV-vis, Zeta-potential을 측정하였다. 12inch wafer를 사용하여 Slurry 특성에 적합한 장비, pad 그리고 부위 별 압력에 따른 추가적 연구를 통해 상용화를 기대할 수 있다.