發現了一種含水拋光組合物，所述含水拋光組合物包含：(A)至少一種磨料顆粒，當其分散于不含組分(B)且pH值為3-9的含水介質中時帶正電荷，如電泳遷移率所證實的那樣；(B)至少一種選自線性和支化氧化烯均聚物和共聚物的水溶性聚合物；和(C)至少一種陰離子磷酸鹽分散劑；以及一種使用所述含水拋光組合物以拋光用于電子、機械和光學器件的襯底材料的方法。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及一種新型含水拋光組合物，其尤其適于拋光包含氧化硅電介質和多晶硅膜且任選包含氮化硅膜的半導體襯底。此外，本專利技術涉及一種拋光用于制造電子、機械和光學器件的襯底的新型方法，所述襯底材料包含氧化硅和多晶硅膜，且任選包含氮化硅膜。引用文獻本申請所引文獻通過引用全文引入。
技術介紹
化學機械平坦化或拋光(CMP)是獲得集成電路(IC)器件局部和全局平坦度的主要方法。該技術通常采用含有磨料和其他添加劑的CMP組合物或淤漿作為在施加負載下處于旋轉襯底表面與拋光墊之間的活性化學品。因此，CMP方法兼具物理過程如摩擦以及化學過程如氧化或螯合。不希望襯底材料由純物理作用或純化學作用而移除或拋光，而是希望二者的協同增效組合以獲得快速均勻的移除。以此方式移除襯底材料直至獲得所需的平坦度或者直至阻擋子層或停止層暴露。最終，獲得平坦的無缺陷表面，其能通過后續的光刻、圖案化、蝕刻和薄膜加工而進行合適的多層IC器件制造。 淺槽隔離(STI)為特定的CMP應用，其通常需要在圖案化晶片襯底上相對于氮化硅選擇性移除二氧化硅。在這種情況下，用電介質材料如二氧化硅過量填充經蝕刻的溝槽，使用氮化硅阻擋膜作為停止層拋光該電介質材料。在從阻擋膜清除二氧化硅且同時使暴露的氮化硅和溝槽氧化硅的移除最小化的情況下結束CMP方法。這要求CMP淤漿能實現二氧化硅材料移除速率MRR對氮化硅移除速率MRR的高相對比，該比值在本領域中也稱為氧化物對氮化物的選擇性。近年來，也將多晶硅膜用作為阻擋膜或電極材料(參見美國專利US6, 626，968B2)。因此，非常希望提供允許對包含氧化硅電介質材料和多晶硅膜的襯底進行全局平坦化的CMP淤漿和方法。這要求CMP淤漿具有高氧化物對多晶硅的選擇性。甚至更希望提供允許對額外包含氮化硅膜的襯底進行全局平坦化的CMP淤漿和方法。在這種情況下，氧化物對氮化物的選擇性不應過高，以避免在包含氧化硅、氮化硅和多晶硅區域的全局平坦化、異質、圖案化表面中形成碟形缺陷和其他破壞及缺陷。然而，氣化娃對多晶娃的選擇性也應聞。在STI應用中，氧化鈰基CMP淤漿由于其能實現較高的氧化物對氮化物選擇性而頗受關注，所述高氧化物對氮化物選擇性歸因于氧化鈰對二氧化硅的高化學親和力，這在本領域也稱為氧化鋪的化學齒化作用(toothaction)。盡管如此，必須借助“調節”該選擇性的添加劑以改善氧化鈰基CMP淤漿的氧化物對多晶娃的選擇性。已進行了許多嘗試以調節氧化鈰基CMP淤漿的選擇性。因此，Jae-DonLee 等在 Journal of the Electrochemical Society, 149 (8),G477-G481，2002中公開了具有不同親水-親脂平衡(HLB)值的非離子表面活性劑如聚氧化乙烯、氧化乙烯-氧化丙烯共聚物和氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯三嵌段共聚物對CMP期間的氧化物對多晶硅選擇性的影響。然而，使用熱解法二氧化硅作為磨料。P.ff.Carter 等在 Electrochemical and Solid-State Letters, 8 (8),G218-G221 (2005), Interfacial Reactivity between Ceria and Silicon Dioxide andSilicon Nitride Surfaces, Organic Additive Effects 中公開了谷氨酸、卩比唳甲酸、4_輕基苯甲酸、咪唑、乙酸、甲酸、3-羥基吡啶甲酸、鄰氨基苯甲酸、卩比咯甲酸、環己烷甲酸、哌嗪、吡啶、2-苯基乙酸、苯甲酸、3-氨基苯酚、琥珀酸、甜菜堿、甘氨酸、脯氨酸、苯磺酸、嗎啉、水楊酸、對苯二甲酸、蘋果酸、異丙醇、檸檬酸和草酸對氧化物對氮化物的選擇性的影響。 Y.N.Prasad 等在 Electrochemical and Solid-State Letters, 9(12),G337-G339 (2006), Role ofAmino-Acid Absorption on Silica and Silicon NitrideSurfaces during STI CMP中公開了脯氨酸和精氨酸的影響。Hyun-Goo Kang 等在 Journal of Material Research,第 22 卷第 3 期，2007 年，第777-787頁公開了在淺槽隔離化學機械平坦化中，氧化鈰淤漿中的磨料粒度和聚丙烯酸分子量對Si02/Si3N4膜移除選擇性的影響。S.Kim 等在 Journal of Colloid and Interface Science, 319 (2008),第 48-52頁中公開了用于化學機械拋光(CMP)的陰離子聚電解質的吸收行為。S.V.Babu 等在 Electrochemical and Sol id-State Letters, 7(12),G327-G330(2004), Slurry Additive Effects on the Suppression of Silicon NitrideRemoval during CMP中研究了精氨酸、賴氨酸、脯氨酸、N-甲基甘氨酸、丙氨酸、甘氨酸、批啶甲酸、N, N- 二甲基甘氨酸、3-氨基丁酸和異煙酸的影響。Jae-Dong Lee 等在 Journal of the Electrochemical Society,149 (8),G477-G481,2002, Effects of Nonionic Surfactants on Oxide-To-Polysi I iconSelectivity during Chemical Mechanical Polishing 中公開了表面活性劑如聚氧化乙烯(PEO)和氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯三嵌段共聚物對選擇性的影響。然而，并未提及氧化物對氮化物的選擇性。美國專利US5, 738，800、US6, 042，741、US6, 132，637 和 US6, 218，305B 公開了氧化鈰基CMP淤漿，其包含絡合劑，如蘋果酸、酒石酸、葡糖酸、檸檬酸、鄰二羥基苯甲酸和多羥基苯甲酸、鄰苯二甲酸、焦兒茶酚、焦掊酚、掊酸、單寧酸及其鹽。此外，所述氧化鈰基CMP淤漿包含陰離子、陽離子、兩性或非離子表面活性劑。其聲稱該氧化鈰基CMP淤漿具有高氧化物對氮化物選擇性。美國專利US5, 759，917、US6, 689，692B1 和 US6, 984，588B2 公開了氧化鈰基 CMP 淤漿，其包含羧酸，如乙酸、己二酸、丁酸、癸酸、己酸、辛酸、檸檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、富馬酸、乳酸、月桂酸、蘋果酸、馬來酸、丙二酸、肉豆蘧酸、草酸、棕櫚酸、鄰苯二甲酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、琥珀酸、酒石酸、戊酸、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、2-[2-(2_甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸、聚乙二醇二(羧甲基)醚及其衍生物和鹽。此外，所述氧化鈰基CMP淤漿包含水溶性有機和無機鹽，如硝酸鹽、磷酸鹽和硫酸鹽。其聲稱該氧化鈰基CMP淤漿優先于氮化硅層地拋光氧化硅過填充物。美國專利US6，299，659B1公開了一種氧化鈰基CMP淤漿，其中用硅烷、鈦酸酯、鋯酸酯、鋁和磷酸鹽偶聯劑處理磨料顆粒以改善氧化物對氮化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.08 US 61/380,7191.一種含水拋光組合物，所述含水拋光組合物包含: (A)至少一種磨料顆粒，當其分散于不含組分(C)且pH值為3-9的含水介質中時帶正電荷，如電泳遷移率所證實的那樣； (B)至少一種選自線性和支化氧化烯均聚物和共聚物的水溶性聚合物；和 (C)至少一種陰離子磷酸鹽分散劑。2.根據權利要求1的含水拋光組合物，其特征在于磨料顆粒(A)包含氧化鈰或由氧化鈰構成。3.根據權利要求1或2的含水拋光組合物，其特征在于其包含0.005-10重量％的磨料顆粒(A)，基于所述拋光組合物的總重量。4.根據權利要求1-3中任一項的含水拋光組合物，其特征在于線性和支化氧化烯均聚物和共聚物(B)選自氧化乙烯和氧化丙烯的均聚物及共聚物。5.根據權利要求4的含水拋光組合物，其特征在于其包含聚乙二醇PEG作為氧化乙烯均聚物⑶。6.根據權利要求1-5中任一項的含水拋光組合物，其特征在于陰離子磷酸鹽分散劑(C)選自水溶性縮合磷酸鹽。7.根據權利要求6的含水拋光組合物，其特征在于水溶性縮合磷酸鹽(C)選自如下 組: 通式I的偏磷酸鹽:[rn (Po3) η] ( ) 以及通式II和III的聚磷酸鹽:M+nPn03n+i (II)M+H2PnOari (III) 其中M為銨、鈉和鉀且指數η為2-10，000。8.根據權利要求1-7中任一項的含水拋光組合物，其特征在于其包含至少一種不同于組分㈧、⑶和(C)的pH調節劑或緩沖劑(E)。9.根據權利要求1-8中任一項的含水拋光組合物，其特征在于其包含至少一種不同于組分㈧、⑶和(C)的功能組分⑶。10.根據權利要求9的含水拋光組合物，其特征在于功能組分⑶選自如下組:不同于顆粒(A)的有機、無機和有機-無機混雜磨料顆粒、具有最低臨界溶解溫度LCS...
【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·李，JJ·初，S·S·文卡塔拉曼，W·L·W·基烏，H·W·平德爾，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：
國別省市：
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