低缺陷化學(xué)機械拋光組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于拋光含氧化硅的基材的低缺陷化學(xué)機械拋光組合物，該組合物包含以下成分作為初始組分：水、膠體二氧化硅磨料、以及如通式I所示的添加劑。
【專利說明】低缺陷化學(xué)機械拋光組合物

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)機械拋光領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及低缺陷化學(xué)機械拋光組合 物，該組合物包含以下成分作為初始組分：水、膠體二氧化硅磨料、以及如通式I所示的添 加劑。 技術(shù)背景
[0002] 在集成電路和其它電子器件的制造中，在半導(dǎo)體晶片的表面上沉積多層的導(dǎo)體 材料、半導(dǎo)體材料和介電材料，或者將這些材料層從半導(dǎo)體晶片的表面除去。可以使用許 多沉積技術(shù)沉積導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料和介電材料的薄層。現(xiàn)代加工中常用的沉積技術(shù)包 括物理氣相沉積（PVD)(也稱為濺射）、化學(xué)氣相沉積（CVD)、等離子體增強化學(xué)氣相沉積 (PECVD)和電化學(xué)鍍覆（ECP)等。
[0003] 當(dāng)材料層被依次沉積和除去時，晶片的最上層表面變得不平。因為隨后的半導(dǎo)體 加工（例如金屬化）需要晶片具有平坦的表面，所以所述晶片需要被平面化。平面化可用 來除去不合乎希望的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，團聚材料，晶格破壞，劃痕和污 染的層或材料。
[0004] 化學(xué)機械平面化，或者化學(xué)機械拋光（CMP)是一種用來對基材，例如半導(dǎo)體晶片 進行平面化的常用技術(shù)。在常規(guī)的CMP中，將晶片安裝在支架組件上，并設(shè)置在與CMP設(shè)備 中的拋光墊接觸的位置。所述支架組件為晶片提供可控制的壓力，將其壓向拋光墊。通過 外界驅(qū)動力使得拋光墊相對于晶片運動（例如轉(zhuǎn)動）。與此同時，在晶片和拋光墊之間提 供拋光組合物（"漿液"）或者其它的拋光溶液。從而，通過拋光墊表面以及漿液的化學(xué)作 用和機械作用，對晶片表面進行拋光使其變平。
[0005] 在制造半導(dǎo)體器件的時候，化學(xué)機械平面化常用于淺槽隔離（shallow trench isolation) (STI)層以及層間電介質(zhì)（ILD)或金屬間電介質(zhì)（MD)層上。這些電介質(zhì)層在 相鄰的半導(dǎo)體和導(dǎo)電路徑之間作為電隔離層。在半導(dǎo)體器件中，經(jīng)常將沉積的電介質(zhì)材料 稱作淺槽隔離結(jié)構(gòu)或者層間電介質(zhì)絕緣體。在形成這些結(jié)構(gòu)的時候，存在以下問題，即快速 地將電介質(zhì)材料（例如氧化硅）拋光至合適的平整度，同時不會形成缺陷（例如劃痕）。隨 著半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)尺寸不斷縮小，以前可以接受的電介質(zhì)材料的平面化以及拋光的缺 陷性的使用性能標(biāo)準(zhǔn)變得越來越難以接受。以前認(rèn)為是可以接受的劃痕現(xiàn)在則成為產(chǎn)率限 制因素。
[0006] 在美國專利第6, 322, 600號（Brewer等）中揭示了一種用于化學(xué)機械平面化工藝 的拋光配方，據(jù)稱其改進了電介質(zhì)層拋光的缺陷性。Brewer等揭示了一種pH值為9-11. 5 的平面化組合物，該組合物包含：醇溶膠（alkosol)，該醇溶膠包含：球形單分散硅酸烷基 酯顆粒，其中至少90重量％的顆粒的直徑與重均粒徑之差不大于20% ;以及液體載體，其 包含：0-9重量％的醇，堿和余量的水。
[0007] 盡管如此，為了支持用于制造半導(dǎo)體系統(tǒng)中器件設(shè)計的不斷變化的方面，人們?nèi)?然一直需要配制化學(xué)機械拋光組合物，以提供所希望的適合變化的設(shè)計要求的拋光性質(zhì)之 間的平衡。例如，人們?nèi)匀恍枰哂幸韵滦再|(zhì)的化學(xué)機械拋光組合物：其具有低缺陷的電介 質(zhì)拋光性能和特定的氧化硅去除速率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種化學(xué)機械拋光組合物，該組合物包含以下成分作為初始組分： 水，0. 1-40重量％的膠體二氧化硅磨料，0. 001-5重量％的如通式I所示的添加劑：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種化學(xué)機械拋光組合物，其包含以下成分作為初始組分： 水， 0. 1-40重量％的膠體二氧化硅磨料； 0. 001-5重量％的如通式I所示的添加劑：
其中，R1是Cp8烷基；其中R2、R3、R4、R5、R6各自獨立地選自氫、鹵素、羥基和Cp8烷基； 其中所述化學(xué)機械拋光組合物包含〈〇. 00000000001重量％的包合物；以及，其中所述化學(xué) 機械拋光組合物包含〈〇. 00000000001重量％的氧化劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光組合物，其特征在于，所述化學(xué)機械拋光組合物 的PH值彡10。
3. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光組合物，其特征在于，所述化學(xué)機械拋光組合物 具有的TEOS去除速率>1,000A/分鐘，該去除速率是在300毫米的拋光機上在以下操作 條件下獲得：臺板轉(zhuǎn)速93轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速87轉(zhuǎn)/分鐘，化學(xué)機械拋光組合物的流速200 毫升/分鐘，施加20. 68千帕的標(biāo)稱向下作用力；以及其中所述化學(xué)機械拋光墊是聚氨酯浸 漬的非織造墊。
4. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光組合物，其特征在于，所述如通式I所示的添加劑 符合通式Ia:
其中，R7是Cp8烷基，以及其中R8選自氫、鹵素、羥基和CV8烷基。
5. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光組合物，其特征在于，所述如通式I所示的添加劑 符合通式Ib:
其中，R9是Cp8烷基。
6. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光組合物，其特征在于，所述如通式I所示的添加劑 符合通式Ic:
7. -種用來對基材進行化學(xué)機械拋光的方法，該方法包括： 提供基材，其中所述基材包含氧化硅； 提供如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光組合物； 提供具有拋光表面的化學(xué)機械拋光墊； 將所述化學(xué)機械拋光組合物分配在所述化學(xué)機械拋光墊和所述基材之間的界面處或 者界面附近的化學(xué)機械拋光墊的拋光表面上；以及 以0. 69至34. 5kPa的向下作用力在所述化學(xué)機械拋光墊和基材之間的界面處形成動 態(tài)接觸； 其中所述基材被拋光；其中從所述基材上除去了一部分的氧化硅。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機械拋光組合物具有的氧化硅去 除速率為>〗,〇〇〇A/分鐘，以及其中所述化學(xué)機械拋光組合物促進了拋光后尺寸>0. 16 微米的SPl缺陷計數(shù)< 70。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機械拋光組合物具有的氧化硅去 除速率為>1,000A/分鐘，以及其中所述化學(xué)機械拋光組合物促進了拋光后尺寸>0. 16 微米的SPl劃痕數(shù)< 25。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機械拋光組合物具有的氧化硅去 除速率為3K000A/分鐘；其中所述化學(xué)機械拋光組合物促進了拋光后尺寸>0. 16微米 的SPl缺陷計數(shù)< 70 ;以及，其中所述化學(xué)機械拋光組合物促進了拋光后尺寸>0. 16微米 的SPl劃痕數(shù)< 25。
【文檔編號】H01L21/3105GK104449396SQ201410478499
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】郭毅 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司