本发明专利技术提供化学-机械抛光组合物，其含有：氧化铈研磨剂、一种或多种非离子型聚合物、任选的一种或多种膦酸、任选的一种或多种含氮两性离子化合物、任选的一种或多种磺酸共聚物、任选的一种或多种阴离子共聚物、任选的一种或多种包含季胺的聚合物、任选的一种或多种调节所述抛光组合物的pH的化合物、水、以及任选的一种或多种添加剂。本发明专利技术进一步提供利用本发明专利技术化学-机械抛光组合物化学-机械抛光基材的方法。典型地，所述基材含有氧化硅、氮化硅和/或多晶硅。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供化学-机械抛光组合物，其含有：氧化铈研磨剂、一种或多种非离子型聚合物、任选的一种或多种膦酸、任选的一种或多种含氮两性离子化合物、任选的一种或多种磺酸共聚物、任选的一种或多种阴离子共聚物、任选的一种或多种包含季胺的聚合物、任选的一种或多种调节所述抛光组合物的pH的化合物、水、以及任选的一种或多种添加剂。本专利技术进一步提供利用本专利技术化学-机械抛光组合物化学-机械抛光基材的方法。典型地，所述基材含有氧化硅、氮化硅和/或多晶硅。【专利说明】具有高移除速率和低缺陷率的对氧化物和氮化物有选择性 的CMP组合物
技术介绍
用于平坦化或抛光基材表面的组合物和方法是本领域中公知的。抛光组合物（也 称为抛光浆料）典型地含有在液体载体中的研磨材料并通过使表面与用抛光组合物饱和 的抛光垫接触而施加至所述表面。典型的研磨材料包括二氧化硅、氧化铈、氧化铝、氧化锆 和氧化锡。例如，美国专利5, 527, 423描述了通过使表面与包含在含水介质中的高纯度金 属氧化物细颗粒的抛光浆料接触来化学-机械抛光金属层的方法。抛光组合物典型地与 抛光垫（例如抛光布或圆盘）结合使用。合适的抛光垫描述于例如美国专利6, 062, 968、 6, 117, 000及6, 126, 532 (其公开使用具有开孔型多孔网络的经烧结的聚氨酯抛光垫）和 美国专利5, 489, 233 (其公开使用具有表面纹理或图案的固体抛光垫）中。代替被悬浮于 抛光组合物中，或除被悬浮于抛光组合物中之外，研磨材料可被引入抛光垫中。美国专利 5, 958, 794公开了固定研磨剂抛光垫。 作为用于隔离半导体器件的元件的方法，大量关注被指向浅沟槽隔离（STI)工 艺，其中在硅基材上形成氮化硅层，经由蚀刻或光刻法形成浅沟槽，且沉积介电层（例如， 氧化物）以填充沟槽。由于以此方式形成的沟槽或线的深度的变化，典型地必须将过量的 介电材料沉积在基材上以确保完全填充所有沟槽。然后典型地通过化学-机械平坦化过程 移除过量的介电材料以使氮化硅层暴露。当氮化硅层被暴露时，基材的暴露于化学-机械 抛光组合物的最大区域包含氮化硅，然后必须将其抛光以实现高度平坦且均匀的表面。 通常，过去的实践强调氧化物抛光优先于氮化硅抛光的选择性。因此，氮化硅层已 在化学-机械平坦化过程期间充当终止层，因为在氮化硅层暴露时总的抛光速率降低。例 如，美国专利6, 544, 892及其中所引用的参考文献描述提供二氧化硅相对于氮化硅的选择 性的抛光组合物。而且，美国专利6, 376, 381描述使用某些非离子型表面活性剂以提高氧 化娃与氮化娃层之间的抛光选择性。 目前，已强调氧化物抛光优先于多晶硅抛光的选择性。例如，添加一系列BRIJtm 和聚环氧乙烷表面活性剂、以及PLURONIC?L-64即具有15的HLB的环氧乙烷-环氧丙 烷-环氧乙烷三嵌段共聚物被声称提高氧化物相对于多晶硅的抛光选择性（参见Lee等 人,''EffectsofNonionicSurfactantsonOxide-to-PolysiliconSelectivityduring ChemicalMechanicalPolishing"，J.Electrochem.Soc.,149(8):G477_G481(2002))。此 夕卜，美国专利6, 626, 968声称通过使用选自如下的具有亲水和疏水官能团的聚合物添加剂 获得氧化硅相对于多晶硅的抛光选择性：聚乙烯基甲基醚、聚乙二醇、聚氧乙烯23月桂基 醚、聚丙酸、聚丙烯酸和聚醚二醇二（醚）。 典型地使用常规的抛光介质和含有研磨剂的抛光浆料抛光STI基材。然而，已观 察到利用常规的抛光介质和含有研磨剂的抛光浆料抛光STI基材导致基材表面的过度抛 光或在STI特征（feature)中形成凹处和形成其它形貌缺陷，例如基材表面上的微刮痕。该 在STI特征中的过度抛光和形成凹处的现象称为表面凹陷（dishing)。表面凹陷还用于指 在其它类型的特征中的过度抛光和形成凹处。表面凹陷是不合意的，因为基材特征的表面 凹陷可通过造成晶体管和晶体管部件（组件）彼此隔离失败，导致短路而不利地影响器件 制造。另外，基材的过度抛光还可导致氧化物损失并使下伏氧化物暴露于来自抛光或化学 活性的损害，这不利地影响器件质量和性能。 美国专利申请公布 2009/0246956、2009/0221145、2008/0242091 和 2007/0200089 公开了化学-机械抛光组合物，其包含各种三唑、四唑、吲哚和吲唑化合物，其被声称提供 改善的表面凹陷性能。 尽管有这些抛光组合物和方法，但本领域中仍然需要这样的抛光组合物和方 法，其可提供氧化硅、氮化硅和多晶硅的合意选择性且具有合适的移除速率、低的缺陷率 (defectivity)和合适的表面凹陷性能。本专利技术提供这样的组合物和方法。由本文中所提 供的本专利技术的描述，本专利技术的这些和其它优点以和额外的专利技术特征将是明晰的。
技术实现思路
本专利技术提供化学-机械抛光组合物，其包含以下物质、基本上由以下物质组成、或 由以下物质组成：氧化铈（ceria)研磨剂、一种或多种非离子型聚合物、任选的一种或多种 膦酸、任选的一种或多种含氮两性离子化合物、任选的一种或多种磺酸共聚物、任选的一种 或多种阴离子共聚物、任选的一种或多种包含季胺（季铵，quaternaryamine)的聚合物、 任选的一种或多种调节所述抛光组合物的PH的化合物、和水。本专利技术进一步提供利用本发 明化学-机械抛光组合物化学 -机械抛光基材的方法。典型地，所述基材包含氧化娃（娃 氧化物，siliconoxide)、氮化娃和/或多晶娃。 根据本专利技术的化学-机械抛光组合物呈现氧化硅、氮化硅和/或多晶硅的合意选 择性（例如，呈现对氧化硅的高的移除速率和对氮化硅和多晶硅的低的移除速率）。另外， 当根据本专利技术的方法抛光基材时，本专利技术的化学-机械抛光组合物合意地呈现低的颗粒缺 陷率和合适的表面凹陷性能。此外，根据本专利技术的抛光组合物的至少一些实施方式具有低 的固体物含量，从而具有相对低的成本。 【具体实施方式】 本专利技术提供化学-机械抛光（CMP)组合物和化学-机械抛光基材的方法，其中所 述抛光组合物包含以下物质、基本上由以下物质组成、或由以下物质组成：氧化铈研磨剂、 一种或多种非离子型聚合物、任选的一种或多种膦酸、任选的一种或多种含氮两性离子化 合物、任选的一种或多种磺酸共聚物、任选的一种或多种阴离子共聚物、任选的一种或多种 包含季胺的聚合物、任选的一种或多种调节抛光组合物的pH的化合物和水。 本专利技术的化学_机械抛光组合物包含氧化铈研磨剂。如本领域技术人员所已知 的，氧化铺（ceria)是稀土金属铺的氧化物，且也称为氧化高铺（cericoxide)、铺氧化物 (ceriumoxide,例如氧化铺（IV))或二氧化铺（ceriumdioxide)。氧化铺（IV)可通过煅 烧草酸铈或氢氧化铈形成。铈也形成氧化铈（III)，例如Ce2O3和CeO2，其中CeO2典型地为 在室温下和在大气条件下最稳定的相。氧化铈研磨剂可为这些的任意一种或多种或者氧化 铈的其它氧化物。 氧化铈研本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学‑机械抛光组合物，其基本上由以下组成：(a)氧化铈研磨剂，(b)选自如下的一种或多种非离子型聚合物：聚亚烷基二醇、聚醚胺、聚环氧乙烷/聚环氧丙烷共聚物、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、硅氧烷聚环氧烷烃共聚物、经疏水改性的聚丙烯酸酯共聚物、亲水的非离子型聚合物、多醣、及其混合物，(c)一种或多种含氮两性离子化合物，(d)任选的一种或多种膦酸，(e)任选的一种或多种磺酸共聚物，(f)任选的一种或多种阴离子共聚物，(g)任选的一种或多种包含季胺的聚合物，(h)任选的一种或多种调节所述抛光组合物的pH的化合物，和(i)水。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B赖斯，G怀特纳，
申请(专利权)人：嘉柏微电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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