具有增强缺陷抑制的抛光组合物和抛光衬底方法技术

一种化学机械抛光组合物，其包括以下作为初始组分：水；磨料；碱金属的无机盐或铵盐或其混合物；具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物：

Polishing composition with enhanced defect suppression and polishing substrate method

【技术实现步骤摘要】
具有增强缺陷抑制的抛光组合物和抛光衬底方法
本专利技术涉及一种具有增强缺陷减少和良好介电去除速率的抛光组合物和抛光衬底方法。更具体地说，本专利技术涉及一种具有增强缺陷减少和良好介电去除速率的抛光组合物和抛光衬底方法，其中抛光组合物包括某些季氮化合物的组合，以增强包括氧化硅电介质的衬底上缺陷的减少，并且其中从衬底去除至少一些氧化硅。
技术介绍
在集成电路和其他电子器件的制造中，将多层导体、半导体和介电材料沉积在半导体晶片的表面上或从半导体晶片的表面上移除。可以通过多种沉积技术沉积导体、半导体和介电材料的薄层。现代处理中的常见沉积技术包括物理气相沉积(PVD)，也称为溅射，化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学电镀(ECP)。随着材料层按顺序沉积和去除，晶片的最上表面变为非平面的。因为随后的半导体处理(例如，金属化)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要被平面化。平面化可用于去除不希望的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面、附聚材料、晶格损伤、划痕和污染的层或材料。化学机械平面化或化学机械抛光(CMP)是用于平面化衬底(例如半导体晶片)的常用技术。在传统的CMP中，晶片被安装在载体组件上并且定位成与CMP设备中的抛光垫接触。载体组件向晶片提供可控压力，将其压向抛光垫。通过外部驱动力使垫相对于晶片移动(例如，旋转)。与此同时，在晶片和抛光垫之间提供抛光组合物(“浆料”)或其他抛光溶液。因此，通过垫表面和浆料的化学和机械作用抛光晶片表面并使其成为平面。某些先进的器件设计要求抛光组合物在较低的使用点(POU)磨料重量％下提供增强的氧化硅去除效率以及减少的划痕缺陷，以改善整个抛光过程和产品产率％。随着半导体器件上的结构尺寸继续缩小，对于平面化和减少抛光介电材料缺陷曾经可接受的性能标准变得越来越不可接受。曾经被认为可接受的划痕现在变得限制了产量。因此，需要抛光组合物和抛光方法，其表现出所需的平面化效率、均匀性和介电去除速率，同时使诸如划痕的缺陷最小化。
技术实现思路
本专利技术提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；磨料；碱金属或铵的无机盐或其混合物；具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物：其中R1、R2和R3各自独立地选自(C1-C4)烷基；和，具有式(II)的含羟基的季铵化合物：其中R4、R5、R6各自独立地选自H和烷基；其中R7是亚烷基。本专利技术还提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；0.1至40重量％的磨料；0.001至5重量％的碱金属或铵的无机盐或其混合物；0.001至1重量％的具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物；其中式(I)的阴离子是平衡式(I)的阳离子上的+电荷的阴离子；0.001至1重量％的具有式(II)的含羟基的季铵化合物；其中式(II)中的阴离子是平衡式(II)中阳离子上的+电荷的阴离子。本专利技术进一步提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；5至25重量％的磨料，其中该磨料是平均粒径为20至200nm的胶体二氧化硅磨料；0.01至2重量％的碱金属或铵的无机盐或混合物，其中碱金属选自锂、钠、钾、铯中的一种或多种，抗衡阴离子选自硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、卤化物、磷酸盐、二磷酸盐、焦磷酸盐、三磷酸盐和硫酸盐中的一种或多种；0.01至1重量％的具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物，其中式(I)中的阴离子选自氢氧化物、卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和乙酸盐中的一种或多种；0.001至1重量％的具有式(II)的含羟基的季铵化合物，其中式(II)的阴离子选自氢氧化物、卤化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和乙酸盐中的一种或多种。本专利技术提供一种用于衬底的化学机械抛光的方法，其包括：提供衬底，其中所述衬底包括氧化硅；提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；磨料；碱金属或铵的无机盐或其混合物；具有(I)的苄基三烷基季铵化合物：其中R1、R2和R3各自独立地选自(C1-C4)烷基；和具有式(II)的含羟基的季铵化合物：其中R4、R5、R6各自独立地选自H和烷基；其中R7是亚烷基。本专利技术还提供了一种用于衬底的化学机械抛光的方法，其包括：提供衬底，其中该衬底包括氧化硅；提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；磨料；碱金属或铵的无机盐或其混合物；具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物：其中R1、R2和R3各自独立地选自(C1-C4)烷基；和，具有式(II)的含羟基的季铵化合物：其中R4、R5、R6各自独立地选自H和烷基；其中R7是(C1-C4)亚烷基；并且任选地，将pH调节剂添加到组合物中以将化学机械抛光组合物的pH调节至>7。本专利技术还提供了一种化学机械抛光衬底的方法，其包括：提供衬底，其中所述衬底包括至少一层氧化硅；提供如上所述的化学机械抛光组合物；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；以0.69至69kPa的向下力在化学机械抛光垫的抛光表面和衬底之间的界面处产生动态接触；将化学机械抛光组合物分配到化学机械抛光垫与衬底之间界面处或附近的化学机械抛光垫上；其中所提供的化学机械抛光组合物的pH>7；且其中抛光该衬底。本专利技术的化学机械抛光组合物和方法能够增强缺陷的减少，能够实现良好的氧化硅去除速率并且化学机械抛光组合物是稳定的。具体实施方式除非上下文另有说明，否则本说明书中使用的以下缩写具有以下含义：℃＝摄氏度；g＝克；L＝升；mL＝毫升；μ＝μm＝微米；kPa＝千帕；mm＝毫米；cm＝厘米；nm＝纳米；min＝分钟；rpm＝每分钟转数；lbs＝磅；kg＝千克；wt％＝重量百分比；RR＝去除率；PS＝本专利技术的抛光浆料；PC＝比较抛光浆料。术语“化学机械抛光”或“CMP”是指仅通过化学和机械力抛光衬底并且区别于其中将电偏压施加到衬底上的电化学-机械抛光(ECMP)的过程。术语“TEOS”是指由原硅酸四乙酯(Si(OC2H5)4)的分解形成的氧化硅。术语“组合物”和“浆料”在整个说明书中可互换使用。术语“卤化物”是指氯化物、溴化物、氟化物和碘化物。术语“一(a)”和“一个(an)”是指单数和复数。除非另有说明，否则所有百分比均以重量计。所有数值范围都是包含的，并且可以按任何顺序组合，除非这些数值范围被限制为加起来为100％是合乎逻辑的。本专利技术的化学机械抛光方法可用于抛光包含氧化硅的衬底。用于本专利技术方法的化学机械抛光组合物含有(优选由以下组成)水；碱金属或铵的无机盐，以用于提高氧化硅去除率的浓度存在；和具有式(I)的用以减少缺陷的苄基三烷基季铵化合物：其中R1、R2和R3各自独立地选自(C1-C4)烷基；和具有式(II)的用以减少缺陷的含羟基的季铵化合物：其中R4、R5、R6各自独立地选自H和烷基；其中R7是亚烷基；并且，任选地，根据需要将pH调节剂添加到组合物中以将化学机械抛光组合物的pH调节至>7。本文和所附权利要求中使用的术语“增强的氧化硅去除速率”描述了由于向化学机械抛光组合物中添加无机盐而导致的氧化硅的去除速率(对于以测量的去除速率)意味着至少满足以下表达式：A>A0其中A是在实例中所述的抛光条件下测量的含有用于本专利技术方法中的要求保护的无机盐的化学机械抛光组合物的氧化硅去除速率A0是仅存在二氧化硅磨料的在相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；磨料；碱金属或铵的无机盐或其混合物；具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物：

【技术特征摘要】
2018.03.15 US 15/9220541.一种化学机械抛光组合物，其包含以下作为初始组分：水；磨料；碱金属或铵的无机盐或其混合物；具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物：其中R1、R2和R3各自独立地选自(C1-C4)烷基；和具有式(II)的含羟基的季铵化合物：其中R4、R5、R6各自独立地选自H和烷基；其中R7是亚烷基。2.根据权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中所述化学机械抛光组合物包含以下作为初始组分：水；0.1至40重量％的磨料；0.001至5重量％的碱金属或铵的无机盐或其混合物；0.001至1重量％的具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物；以及，0.001至1重量％的具有式(II)的含羟基的季铵化合物。3.根据权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中所述化学机械抛光组合物包含以下作为初始组分：水；0.1至40重量％的磨料；0.001至5重量％的碱金属的无机盐或铵盐或其混合物，其中所述碱金属选自Li+、Na+、K+和Cs+中的一种或多种；且阴离子选自硝酸盐、碳酸盐、卤化物、碳酸氢盐、磷酸盐、二磷酸盐、焦磷酸盐、三磷酸盐、硫酸盐中的一种或多种；0.001至1重量％的具有式(I)的苄基三烷基季铵化合物，其中式(I)中的阴离子选自氢氧化物、卤化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、乙酸盐中的一种或多种；0.001至1重量％的具有式(II)的含羟基的季铵化合物，其中式(II)的阴离子选自氢氧化物、卤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭毅，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US