含阳离子型聚合物添加剂的抛光组合物制造技术

本发明专利技术提供化学机械抛光组合物，其包含：(a)湿法铈土、(b)水溶性阳离子型聚合物或共聚物、(c)芳族羧酸或杂芳族羧酸、及(d)水，其中，该抛光组合物的pH为约3至约6。本发明专利技术进一步提供使用本发明专利技术的化学机械抛光组合物来化学机械抛光基板的方法。典型地，该基板含有硅氧化物。

Polishing compositions containing cationic polymer additives

The present invention provides a chemical mechanical polishing composition comprising: (a) wet cerous earth, (b) water-soluble cationic polymer or copolymer, (c) aromatic or heteroaromatic carboxylic acid, and (d) water, wherein the pH of the polishing composition is about 3 to 6. The invention further provides a method for using the chemical mechanical polishing composition of the invention to chemically mechanical polish a substrate. Typically, the substrate contains silicon oxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含阳离子型聚合物添加剂的抛光组合物
技术介绍
在集成电路的制造过程中，典型地利用化学机械抛光(CMP)工艺以形成半导体器件结构的平面表面。抛光组合物(也称为抛光浆料)典型地含有在液体载剂中的研磨剂材料以及其它化学组分，且通过使表面与用抛光组合物饱和的旋转抛光垫接触而施用于表面。化学组分使至少一些基板材料化学改性以促进其通过研磨剂与抛光垫的组合的物理移除。在一些情况下，化学组分也可促进材料的移除。在诸如CMOS晶体管及NAND栅极的微电子结构中，诸如金属栅极的基板特征经常覆盖有一层介电材料，随后加以平坦化以暴露出由介电材料隔离的金属栅极。在平坦化之前，基板表面的特征在于覆盖栅极的“高”的区域及位于栅极之间的“低”的区域。最初，因为抛光垫所施加的压力主要针对高的区域，所以，高的区域相比于低的区域移除得更快。随着平坦化的进行，部分地由于抛光垫的可变形性，低的区域经受材料移除，导致所谓的沟槽损失。已研究包含铈土研磨剂的抛光组合物来抛光这样的介电分层式基板(dielectric-layeredsubstrate)。尽管介电移除速率可得到改善，但沟槽损失随着移除速率的提高而变得愈发显著。因此，在本领域中需要呈现良好移除速率同时还呈现降低的沟槽损失的介电抛光组合物。
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：(a)湿法铈土、(b)水溶性阳离子型聚合物或共聚物、(c)芳族羧酸或杂芳族羧酸、及(d)水，其中该抛光组合物的pH为约3至约6。本专利技术还提供化学机械地抛光基板的方法，该方法包括：(i)使基板与抛光垫及化学机械抛光组合物接触，该化学机械抛光组合物包含：(a)湿法铈土、(b)水溶性阳离子型聚合物或共聚物、(c)芳族羧酸或杂芳族羧酸、及(d)水，其中该抛光组合物的pH为约3至约6；(ii)相对于基板移动抛光垫及化学机械抛光组合物；及(iii)磨除基板的至少一部分以抛光基板。附图说明图1以图形方式描绘了在900μm×900μm的图案化基板的抛光中，由包含铈土及甲基化三聚氰胺-甲醛共聚物的抛光组合物呈现的台阶高度与沟槽损失。具体实施方式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：(a)湿法铈土、(b)水溶性阳离子型聚合物或共聚物、(c)芳族羧酸或杂芳族羧酸、及(d)水，其中该抛光组合物的pH为约3至约6。化学机械抛光组合物包含铈土研磨剂。如本领域中已知的，铈土(ceria)为稀土金属铈的氧化物，且称为铈的氧化物、铈氧化物(例如，铈(IV)的氧化物)、或铈的二氧化物(ceriumdioxide)。铈(IV)的氧化物(CeO2)可通过煅烧草酸铈或氢氧化铈形成。铈还形成铈(III)的氧化物，诸如Ce2O3。铈土研磨剂可为铈土的这些或其它氧化物中的任何一者或多者。铈土研磨剂可为任何适合的类型。如本文所用的，“湿法”铈土是指通过沉淀、缩合-聚合或类似方法制备(与例如热解或火成铈土相对)的铈土(ceria)。当根据本专利技术的方法用于抛光基板时，包含湿法铈土研磨剂的本专利技术的抛光组合物可呈现较低的缺陷。在不希望束缚于特定理论的情况下，据信，湿法铈土包含球形铈土颗粒及/或较小的聚集铈土颗粒，由此当用于本专利技术的方法中时产生较低的基板缺陷度。例示性的湿法铈土为可购自Rhodia的HC-60TM铈土。铈土颗粒可具有任何适合的平均尺寸(即，平均颗粒直径)。若平均铈土粒径过小，则抛光组合物可能不呈现足够的移除速率。反之，若平均铈土粒径过大，则抛光组合物可能呈现不合乎期望的抛光效能，诸如，差的基板缺陷度。因此，铈土颗粒的平均粒径可为约10nm或更大，例如约15nm或更大、约20nm或更大、约25nm或更大、约30nm或更大、约35nm或更大、约40nm或更大、约45nm或更大、或约50nm或更大。替代地或另外，铈土的平均粒径可为约1,000nm或更小，例如约750nm或更小、约500nm或更小、约250nm或更小、约150nm或更小、约100nm或更小、约75nm或更小、或约50nm或更小。因此，铈土可具有通过任何两个前述端点定界的平均粒径。举例而言，铈土的平均粒径可为约10nm至约1,000nm、约10nm至约750nm、约15nm至约500nm、约20nm至约250nm、约20nm至约150nm、约25nm至约150nm、约25nm至约100nm、或约50nm至约150nm、或约50nm至约100nm。对于非球形铈土颗粒，颗粒的尺寸为包围该颗粒的最小球体的直径。可使用任何适合的技术(例如，使用激光衍射技术)量测铈土的粒径。适合的粒径量测仪器可购自例如MalvernInstruments(Malvern,UK)。铈土颗粒优选在本专利技术的抛光组合物中是胶体稳定的。术语胶体是指铈土颗粒在液体载剂(例如，水)中的悬浮液。胶体稳定性是指该悬浮液随时间的维持性。在本专利技术的上下文中，若出现以下情形，则认为研磨剂是胶体稳定的：在将研磨剂置放于100mL量筒中且使其未搅动地静置2小时的时间时，量筒的底部50mL中的颗粒浓度([B]，以g/mL计)与量筒的顶部50mL中的颗粒浓度([T]，以g/mL计)之间的差值除以研磨剂组合物中的初始颗粒浓度([C]，以g/mL计)小于或等于0.5(即，{[B]-[T]}/[C]≤0.5)。更优选地，[B]-[T]/[C]的值小于或等于0.3，且最优选小于或等于0.1。抛光组合物可包含任何适合量的铈土研磨剂。若本专利技术的抛光组合物包含过少铈土研磨剂，则组合物可能不呈现足够移除速率。反之，若抛光组合物包含过多铈土研磨剂，则抛光组合物可能呈现不合乎期望的抛光效能及/或可能不具成本效益及/或可能缺乏稳定性。抛光组合物可包含约10重量％或更少的铈土，例如约9重量％或更少、约8重量％或更少、约7重量％或更少、约6重量％或更少、约5重量％或更少、约4重量％或更少、约3重量％或更少、约2重量％或更少、约1重量％或更少、约0.9重量％或更少、约0.8重量％或更少、约0.7重量％或更少、约0.6重量％或更少的铈土，或约0.5重量％或更少的铈土。替代地或另外，抛光组合物可包含约0.01重量％或更多，例如约0.05重量％或更多、约0.1重量％或更多、约0.2重量％或更多、约0.3重量％或更多、约0.4重量％或更多、约0.5重量％或更多、或约1重量％或更多的铈土。因此，抛光组合物可包含通过任何两个前述端点定界的量的铈土。举例而言，抛光组合物可包含约0.01重量％至约10重量％的铈土，约0.05重量％至约10重量％、约0.05重量％至约9重量％、约0.05重量％至约8重量％、约0.05重量％至约7重量％、约0.05重量％至约6重量％、约0.05重量％至约5重量％、约0.05重量％至约4重量％、约0.05重量％至约3重量％、约0.05重量％至约2重量％、约0.05重量％至约1重量％、约0.2重量％至约2重量％、约0.2重量％至约1重量％、或约0.3重量％至约0.5重量％的铈土。在实施方式中，在使用点处，抛光组合物包含约0.05重量％至约2重量％的铈土(例如，约0.4重量％的铈土)。抛光组合物包含水溶性阳离子型聚合物或共聚物。水溶性阳离子型聚合物或共聚物可为任何适合的水溶性阳离子型聚合物或共聚物。优选地，抛光组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.化学机械抛光组合物，包含：(a)湿法铈土，(b)水溶性阳离子型聚合物或共聚物，(c)芳族羧酸或杂芳族羧酸，及(d)水，其中该抛光组合物的pH为约3至约6。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.25 US 62/286,7421.化学机械抛光组合物，包含：(a)湿法铈土，(b)水溶性阳离子型聚合物或共聚物，(c)芳族羧酸或杂芳族羧酸，及(d)水，其中该抛光组合物的pH为约3至约6。2.权利要求1的抛光组合物，其中，该抛光组合物包含约0.05重量％至约2重量％的湿法铈土。3.权利要求1的抛光组合物，其中，该水溶性阳离子型聚合物为由三聚氰胺或其卤化衍生物与醛的聚合而制备的经交联的阳离子型共聚物。4.权利要求3的抛光组合物，其中，该水溶性阳离子型聚合物为三聚氰胺-甲醛共聚物。5.权利要求4的抛光组合物，其中，该三聚氰胺-甲醛共聚物为甲基化三聚氰胺-甲醛共聚物。6.权利要求1的抛光组合物，其中，该抛光组合物包含约50ppm至约200ppm的该水溶性阳离子型聚合物或共聚物。7.权利要求1的抛光组合物，其中，该芳族羧酸或杂芳族羧酸为吡啶甲酸或吡啶二甲酸。8.化学机械地抛光基板的方法，包括：(i)使基板与抛光垫及化学机械抛光组合物接触，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林越，李常怡，
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