用于CMP的经正电性聚电解质处理的阴离子性研磨颗粒制造技术

本发明专利技术提供化学机械抛光体系及利用该抛光体系抛光基底的方法，其中该体系包括（ａ）研磨剂，（ｂ）液体载剂，及（ｃ）分子量为约１５，０００或更高的正电性聚电解质，其中该研磨剂包括与该正电性聚电解质静电结合的颗粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于CMP的经正电性聚电解质处理的阴离子性研磨颗粒
本专利技术关于包含覆有聚电解质的研磨剂的抛光组合物，以及其在化学机械抛光(CMP)中的使用方法。
技术介绍
平面化或抛光基底表面的结合物及方法在本领域里众所周知。抛光组合物(亦知为的抛光浆)典型地在水溶液中含有研磨物质、并可通过表面与被该抛光组合物饱和的抛光垫接触而应用在该表面上。典型的研磨物质包括二氧化硅、氧化铈、氧化铝、氧化锆及氧化锡。例如，美国专利第5,527,423号描述一种通过表面与抛光浆接触以化学机械抛光金属层的方法，其中该抛光浆是在水溶性媒介中含有高纯度的细金属氧化物颗粒。或者，将研磨物质掺入抛光垫中。美国专利第5,489,233号公开具有表面网纹或图案的抛光垫的用途，而美国专利第5,958,794号公开一种固定的研磨抛光垫。常用的抛光体系及抛光方法典型地在平面化半导体晶片方面不完全令人满意。具体而言，抛光组合物及抛光垫的抛光速率不尽理想，而且用于化学机械抛光半导体表面时所获得的表面质量不佳。因为半导体晶片的性能是与其表面的平面性有直接关系，因此使用一种高质量抛光的抛光组合物及方法是重要的，该方法可获得高抛光效率、均匀度及去除率并留下最少表面缺陷。创造用于半导体晶片的有效抛光体系的困难源自于半导体晶片的复杂性。半导体晶片典型地由其上已形成多个晶体管的基底所构成。集成电路通过图案化基底中的区域及基底上的各层以化学及物理方式连接基底。为制造可操作的半导体晶片并最大化晶片产量、性能及可靠性，希望能抛光所选晶片表面，而对下面结构或形貌无不利影响。事实上，如果过程步骤不是在经足够平面化的晶片表面上完成，则半导体制造时可能发生许多问题。聚电解质在化学机械抛光组合物中的使用是在本领域中普遍已知。在某些情形中，聚电解质是用作去除表面层的配合剂；在其它情形中，聚电解质-->作为分散剂、增稠剂或絮凝剂添加以改良抛光组合物的性质；而且在其它情形中，聚电解质是用于改良研磨颗粒表面。下列专利及专利申请是公开含有聚电解质的抛光组合物，其中该聚电解质据称可配合基底表面。美国专利第6,099,604号公开一种抛光组合物，其包含溶剂、研磨颗粒及聚羧酸螯合剂，该螯合剂据称可稳定被化学机械抛光程序移出的基底部分。WO 99/64527公开一种抛光组合物，其包含水、研磨剂、氧化剂、任选的配合剂和/或分散剂和有机聚合物以柔和地去除氧化物膜。WO 01/14496公开一种抛光组合物，其包含主链含至少16个碳的有机聚合物及任选的研磨颗粒、防止研磨颗粒团聚的分散剂、氧化剂和配合剂。有机聚合物被设计成黏在已抛光晶片表面，因此可消除残留物的刮伤及再沉积。美国专利第6,117,775号公开一种抛光组合物，其包含低于1重量％的研磨颗粒、氧化剂、有机酸及据称可抑制蚀刻及氧化作用的表面活性剂。美国专利第6,303,049号公开一种抛光组合物，其包含研磨剂、增磨剂(亚磷酸)及水溶性阴离子性化学药品(如含丙烯酸盐、磷酸盐、硫酸盐的化合物、聚合物和/或共聚物)，该阴离子性化学药品据称在抛光期间可覆盖在金属膜表面上。下列专利及专利申请是公开含有聚电解质的抛光组合物，其中该聚电解质据称可用于改良抛光组合物的性质。美国专利第4,752,628号公开一种抛光组合物，其由精细分开的无机研磨剂、杀虫剂、羧酸分散剂聚合物、羧酸聚合物增稠剂、腐蚀抑制剂及任选的润滑剂组成。美国专利第4,867,757号公开一种pH大于8.5的抛光组合物，其是由精细分开的无机研磨剂、羧酸分散剂聚合物及润滑剂组成的。美国专利第5,123,958号公开一种抛光组合物，其包含研磨剂、含有聚乙烯基醇及水的混合物的凝胶型载剂和任选的聚电解质絮凝剂。美国专利第5,352,277号公开一种抛光组合物，其包含水、胶状二氧化硅、水溶性聚合体化合物及碱性pH的水溶性盐，该聚合体化合物据称可帮助抛光期间在抛光垫与基底表面之间形成规则层流。美国专利第5,860,848号公开一种抛光组合物，其包含水、次微米二氧化硅颗粒、盐、胺化合物及pH8-11的聚电解质，该聚电解质据称可降低颗粒对基底表面的黏性。美国专利第6,117,220号公开一种抛光组合物，其包含水、聚苯乙烯磺酸、无机或有机酸及研磨剂，该聚苯乙烯磺酸据称可用于絮凝化研磨颗粒，产生一种在化学机械抛光期间具有良好防沫性质及低表面腐蚀发生率的抛光组合物。美国专利第6,117,783号公开一种抛光组合物，其包含羟基胺化合物及足够的聚电解质-->以驱离颗粒隔开彼此与基底表面。美国专利第6,132,637号公开一种抛光组合物，其包含水溶性媒介、研磨剂、表面活性剂、有机聚合物及配合剂，其中该配合物具有两个或多个可配合二氧化硅及氮化硅的酸基。该有机聚合物据称可用于提高抛光组合物的黏度并抑制将以该抛光组合物进行抛光的基底刮伤。美国专利第6,171,352号公开一种抛光组合物，其包含水溶性媒介、研磨剂、研磨加速剂及任选的可降低抛光组合物黏度的硝酸盐或阴离子性表面活性剂(如聚羧酸)。JP 1087146公开一种抛光组合物，它含有研磨剂及聚苯乙烯磺酸，其据称是用作分散剂并改善抛光效果。下列专利及专利申请是公开含有研磨颗粒的抛光组合物，其中该研磨颗粒据称可与聚电解质以静电方式相互作用。美国专利第5,876,490号公开一种抛光组合物，其包含研磨颗粒及电荷不同于研磨颗粒的聚电解质(分子量为500至10,000)，该聚电解质据称可覆盖在研磨颗粒表面上，导致改善的抛光行为。EP 1 036 836 A1公开一种抛光组合物，其包含一种热塑性树脂的聚合物颗粒与无机颗粒的水溶性分散液，其中该无机颗粒具有相反泽塔(ζ)电位并且是以静电力结合。同样地，EP 1 104 778 A2公开一种含有复合颗粒的抛光组合物，其中该复合颗粒是由无机颗粒与相反泽塔(ζ)电位的聚合物颗粒组成的。EP 1 118 647 A1公开一种抛光组合物，其包含研磨剂、氧化剂、共氧化剂及抗凝结剂，该抗凝结剂据称可用于稳定胶体颗粒，对抗凝结剂的分子量范围无任何描述。JP 200164631公开一种抛光组合物，其包含研磨剂及含有磺酸基的聚合物或共聚物(MW为5,000至20,000)，该聚合物据称可黏在化学机械抛光期间所产生的抛光废弃物上。WO 01/02134公开一种包含水溶性媒介及研磨颗粒的抛光组合物，其中该研磨颗粒是通过离子性物种(如聚电解质及表面活性剂)的存在保留在亚稳定相中，而该离子性物种是覆盖研磨颗粒表面。然而，仍然需要抛光体系及抛光方法，它们会呈现理想的平面化效率、均匀度及在抛光和平面化基底期间的去除速率，同时最小化缺陷，诸如表面瑕疵及在抛光和平面化期间对下面结构及形貌的危害。本专利技术寻求提供此种化学机械抛光体系及方法，由在此所提供的本专利技术描述可清楚了解本专利技术这些及其它优点。-->
技术实现思路
本专利技术提供化学机械抛光(chemical-mechanical polishing)(“CMP”)体系，其包含(a)研磨剂，(b)液体载剂，及(c)分子量为15,000或更高的正电性聚电解质，其中该研磨剂包含与正电性聚电解质静电结合的颗粒。本专利技术还提供利用该化学机械抛光体系抛光基底的方法。本专利技术关于化学机械抛光(“CMP”)体系，其包含研磨剂、液体载剂及正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光体系，其包括：（ａ）研磨剂；（ｂ）液体载剂；及（ｃ）正电性聚电解质，其分子量为１５，０００或更高；其中该研磨剂是胶体稳定的，并且包括与该正电性聚电解质静电结合的颗粒。

【技术特征摘要】
US 2002-2-11 10/073,8441.一种化学机械抛光体系，其包括：(a)研磨剂；(b)液体载剂；及(c)正电性聚电解质，其分子量为15,000或更高；其中该研磨剂是胶体稳定的，并且包括与该正电性聚电解质静电结合的颗粒。2.权利要求1的化学机械抛光体系，其中该研磨剂的泽塔电位比与该正电性聚电解质静电结合的颗粒的泽塔电位更加为正。3.权利要求2的化学机械抛光体系，其中与该正电性聚电解质静电结合的颗粒的泽塔电位是负的。4.权利要求3的化学机械抛光体系，其中具有负泽塔电位并与该正电性聚电解质静电结合的颗粒，是通过电荷反转剂处理具有正泽塔电位的颗粒获得。5.权利要求4的化学机械抛光体系，其中该电荷反转剂为无机酸、有机酸或其盐。6.权利要求1的化学机械抛光体系，其中研磨剂包括颗粒，该颗粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、三氧化二铈、氧化锗、氧化镁、氮化硅、碳化硅、碳化硼、碳化钛、二硼化钛、碳化钨、钻石、其共形成产物及其结合物。7.权利要求6的化学机械抛光体系，其中该颗粒为二氧化硅或氧化铝。8.权利要求1的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质的分子量为5,000,000或更低。9.权利要求1的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质为含有正电性官能团的聚合物或表面活性剂。10.权利要求9的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质进一步包括包含官能团的重复单元，该官能团选自醇类、膦酸、膦酸盐、硫酸盐、磺酸、磺酸盐、磷酸盐、羧酸、羧酸盐及其混合物。11.权利要求9的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质进一步包括重复单元，该重复单元选自环氧乙烷、环氧丙烷、乙酸乙烯酯及其混合物。12.权利要求9的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质为含有一或多个重复单元的聚合物或表面活性剂，其中该重复单元包括官能团，该官能团选自胺、酰胺、酰亚胺、亚胺、烷基胺、氨基醇及其混合物。13.权利要求12的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质选自聚氮丙啶、聚氨基酰胺、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(二甲基胺-共-表氯醇)、聚(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵)、聚(甲基丙烯酰氧基乙基二甲基苯甲基氯化铵)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(乙烯基咪唑)、聚(乙烯基吡啶)、聚(乙烯基胺)及其结合物。14.权利要求12的化学机械抛光体系，其中该正电性聚电解质为含有侧链胺基的硅氧烷聚合物或共聚物。15.权利要求9的化学机械抛光体系，其中正电性聚电解质的全部官能团的5％或更多呈正电性。16.权利要求1的化学机械抛光体系，其中该体系进一步包括一种或多种组分，该组分选自氧化剂、配合剂及腐蚀抑制剂。17.权利要求1的化学机械抛光体系，其中该体系进...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾萨克K彻里安，菲利普W卡特，杰弗里P张伯伦，凯文J莫根伯格，戴维W博尔德里奇，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]