包含聚氨基酸的化学机械抛光(CMP)组合物制造技术

一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：(A)胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物，(B)聚氨基酸和/或其盐，和(M)水性介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术基本上涉及一种化学机械抛光(CMP)组合物及其在抛光半导体工业的基材中的用途。本专利技术的CMP组合物包含聚氨基酸且显示出改进的抛光性能。在半导体工业中，化学机械抛光(缩写为CMP)是用于制造先进光子、微机电和微电子材料及器件如半导体晶片中的公知技术。在制造用于半导体工业中的材料和器件期间，使用CMP来使金属和/或氧化物表面平坦化。CMP利用化学和机械作用的相互作用来获得待抛光表面的平坦度。化学作用由化学组合物(也称为CMP组合物或CMP浆料)提供。机械作用通常由抛光垫实施，通常将抛光垫压在待抛光表面上并将其安装在移动压板上。压板的运动通常是直线的、旋转的或轨道式的。在典型的CMP工艺步骤中，旋转晶片保持器使待抛光晶片与抛光垫接触。通常将CMP组合物施加至待抛光晶片和抛光垫之间。在现有技术中，已知包含聚氨基酸的CMP组合物且描述于例如如下文献中。JP2000-192015A公开了一种CMP抛光剂，其包含氧化铈颗粒、分散剂、可生物降解的表面活性剂和水。使用一种或多种选自聚合物分散剂、水溶性阴离子表面活性剂、水溶性非离子表面活性剂、水溶性阳离子表面活性剂和水溶性两性表面活性剂的化合物。可生物降解的表面活性剂的优选实例尤其包括：-聚氨基酸，例如聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物和谷氨酸-赖氨酸共聚物及其衍生物，以及-多糖，例如淀粉、脱乙酰壳多糖、藻酸、羧甲基纤维素、甲基纤维素、茁霉多糖、凝胶多糖及其衍生物。本专利技术的一个目的是提供一种CMP组合物，其适于CMP浅沟道隔离介电基材的表面且显示出改善的抛光性能，特别是与氮化硅或多晶硅相比对
二氧化硅具有高选择性，这表现在二氧化硅的高材料移除速率(MRR)与氮化硅或多晶硅的低MRR的组合方面。此外，寻求一种CMP组合物，其不含分散剂，储存稳定且即用于酸性至微碱性pH范围。此外，提供了一种相应的CMP方法。因此，发现了一种CMP组合物，其包含：(A)胶态或烟雾状(fumed)无机颗粒或其混合物，(B)聚氨基酸和/或其盐，和(M)水性介质。此外，本专利技术的上述目的通过一种制造半导体器件的方法实现，其包括在所述CMP组合物存在下抛光基材。此外发现了本专利技术CMP组合物用于抛光半导体工业中所用的基材的用途，这实现了本专利技术的目的。优选实施方案在权利要求和说明书中解释。应理解的是，优选实施方案的组合处于本专利技术的范围之内。半导体器件可通过包括在本专利技术CMP组合物存在下CMP基材的方法制造。优选地，所述方法包括CMP介电基材，即介电常数小于6的基材。更优选地，所述方法包括CMP包含二氧化硅的基材，最优选CMP包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材，特别是CMP为浅沟道隔离(STI)器件或其部件的基材的二氧化硅层，例如CMP包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材的二氧化硅层。如果所述方法包括CMP包含二氧化硅和氮化硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对氮化硅的选择性优选高于20:1，更优选高于35:1，最优选高于50:1，特别是高于70:1，例如高于90:1。如果所述方法包括CMP包含二氧化硅和多晶硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对多晶硅的选择性优选高于50:1，更优选高于80:1，最优选高于100:1，特别是高于120:1，例如高于180:1。二氧化硅对氮化硅的选择性以及二氧化硅对多晶硅的选择性可通过聚氨基酸(B)的种类和浓度和通过无机颗粒(A)的种类和通过设定其他参数如pH值而调节。本专利技术的CMP组合物用于抛光半导体工业中所用的任何基材。所述CMP组合物优选用于抛光介电基材，即介电常数小于6的基材，更优选用于抛光包含二氧化硅的基材，最优选用于抛光包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材，特别是用于抛光为浅沟道隔离(STI)器件或其部件的基材的二氧化硅层，和例如用于抛光包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材的二氧化硅层。如果本专利技术的CMP组合物用于抛光包含二氧化硅和氮化硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对氮化硅的选择性优选高于20:1，更优选高于35:1，最优选高于50:1，特别是高于70:1，例如高于90:1。如果本专利技术的CMP组合物用于抛光包含二氧化硅和多晶硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对多晶硅的选择性优选高于50:1，更优选高于80:1，最优选高于100:1，特别是高于120:1，例如高于180:1。根据本专利技术，所述CMP组合物包含胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物(A)。一般而言，胶态无机颗粒为通过湿沉淀法制备的无机颗粒；烟雾状无机颗粒通过在氧气存在下用氢气高温火焰水解例如金属氯化物前体(例如使用法)制备。(A)可为:-一种胶态无机颗粒，-一种烟雾状无机颗粒，-不同种类胶态和/或烟雾状无机颗粒的混合物。一般而言，颗粒(A)可以以变化的量包含在内。优选地，以相应组合物的总重量计，(A)的量不超过10wt.％(“wt.％”表示“重量％”)，更优选不超过5wt.％，最优选不超过2wt.％，例如不超过0.75wt.％。优选地，以相应组合物的总重量计，(A)的量为至少0.005wt.％，更优选为至少0.01wt.％，最优选为至少0.05wt.％，例如至少0.1wt.％。一般而言，可含有变化粒度分布的颗粒(A)。颗粒(A)的粒度分布可为单模或多模的。在多模粒度分布的情况下，通常优选为双模的。为了在本专利技术的CMP方法期间具有可容易再现的性能谱和可容易再现的条件，对
(A)而言，优选单模粒度分布。最优选(A)具有单模粒度分布。颗粒(A)的平均粒度可在宽范围内变化。平均粒度为(A)在水性介质(M)中的粒度分布的d50值，且可使用例如动态光散射(DLS)或静态光散射(SLS)法测量。这些和其他方法是本领域所公知的，参见例如Kuntzsch，Timo；Witnik，Uirike；Hollatz，Michael Stintz；Ripperger，Siegfried；Characterization of Slurries Used for Chem-ical-Mechanical Polishing(CMP)in the Semiconductor Industry；Chem.Eng.Technol；26(2003)，第12卷，第1235页。对DLS而言，通常使用Horiba LB-550V(DLS，动态光散射测量，根据手册)或任何其他此类仪器。该技术在颗粒散射激光光源(λ＝650nm)时测量颗粒的流体动力学直径，其在与入射光成90°或173°的角度下检测。散射光强度的变化归因于颗粒在其运动穿过入射光束时的随机布朗运动且作为时间的函数监测。使用由仪器执行的作为延迟时间函数的自相关函数来提取衰变常数；较小的颗粒以较高的速度运动穿过入射光束且对应于较快的衰变。这些衰变常数与颗粒的扩散系数Dt成比例，且用于根据Stokes-Einstein方程计算粒度： D h = k B T 3 πηD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：(A)胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物，(B)聚氨基酸和/或其盐，和(M)水性介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 EP 14153454.51.一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：(A)胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物，(B)聚氨基酸和/或其盐，和(M)水性介质。2.如权利要求1的CMP组合物，其中无机颗粒(A)为胶态颗粒。3.如权利要求1的CMP组合物，其中无机颗粒(A)为烟雾状颗粒。4.如权利要求1-3中任一项的CMP组合物，其中无机颗粒(A)为二氧化铈颗粒。5.如权利要求1-4中任一项的CMP组合物，其中颗粒(A)的平均粒度为20-200nm，通过动态光散射技术测定。6.如权利要求1-5中任一项的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物、谷氨酸-赖氨酸共聚物或其盐或混合物。7.如权利要求1-6中任一项的CMP组...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·劳特尔，R·朗格，B·M·诺勒，M·希伯特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE