具有改进的终点检测能力、用来对二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种用来对半导体基板上的二氧化硅和氮化硅进行抛光的组合物的制备方法。该方法包括：对羧酸聚合物进行离子交换以减少氨；将０．０１－５重量％离子交换的羧酸聚合物与以下组分混合起来：０．００１－１重量％的季铵化合物、０．００１－１重量％的邻苯二甲酸及其盐、０．０１－５重量％的磨料和余量的水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有改进的终点检测能力、用来对二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的组合物。
技术介绍
在半导体工业中，制造集成电路的关键步骤是在下面的基板上选择性地形成和除去膜。这些膜由各种物质制成，可以是导电的或不导电的。导电的膜通常用于引线或引线连接。不导电的膜或介电膜用于一些领域，例如用作金属化层之间的层间电介质，或者作为相邻的电路元件之间的绝缘体。通常的工艺步骤包括(1)沉积膜，(2)使用光刻法和蚀刻法使所述膜的一些区域图案化，(3)沉积一层膜，填充所述蚀刻过的区域，(4)通过蚀刻法或化学机械抛光法(CMP)对所述结构进行平面化。通过多种众所周知的方法在基板上形成膜，所述方法包括例如通过溅射或蒸发进行的物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子辅助化学气相沉积(PECVD)。通过一些众所周知的方法除去膜，这些方法包括化学机械抛光、活性离子蚀刻(RIE)之类的干蚀刻、湿蚀刻、电化学蚀刻、蒸气蚀刻和喷雾蚀刻。在除去膜的时候，极为重要的一点是在已经除去恰当的厚度之后停止该过程。换而言之，在除去膜的过程中，很重要的是要知道何时达到终点。在CMP中，通过在化学活性浆液的存在下，在施加大小受到控制的压力的条件下，使晶片对着抛光垫旋转(或者使抛光垫对着晶片旋转，或者二者都旋转)，从半导体晶片上选择性地除去膜。膜的过度抛光会造成产率降低，而抛光不足会造成高成本的返工。因此，人们使用各种方法来检测达到所需的去除终点和应当停止抛光的时间。现有技术中的适合对所有种类的膜进行CMP终点检测的方法包括以下类型的测量(1)简单定时测量，(2)摩擦或电机电流测量，(3)电容测量，(4)光学测量，(5)声学测量，(6)电导性测量和(7)化学性质测量。具体来说，化学终点检测(例如Li等人的美国专利第6021679号)由于能够在抛光过程中进行实时和连续的分析，能够在抛光氮化物层的时候立刻检测出信号终点，而且响应时间快(通常小于1秒)，还具有其它的优点，因此流行开来。已经发现当使用包含氢氧化钾(KOH)的浆液，对其上具有氮化物终止膜(Si3N4)以及位于该氮化物膜之上的氧化物目标膜(SiO2)的基板进行化学机械抛光的时候，当达到氧化物/氮化物界面的时候会发生化学反应，生成氨气(NH3)。在抛光氧化物的时候，发生以下反应SiO2+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2O在抛光氮化物的时候，发生以下反应Si3N4+6KOH+3H2O→3K2SiO3+4NH3生成的氨气溶解在浆液中，主要以NH3的形式而非NH4+的形式存在。浆液中氨气的存在表明已经到达了下面的氮化物膜，而且对其进行了抛光，可以通过检测浆液中氨的含量来确定去除氧化物膜的终点。一旦达到该终点，便可停止抛光。通常，为了检测和监测气体形式的氨，通过泵抽使来自抛光设备的浆液通过氨提取装置。可以分析和监测包含氨的气流，以检测目标膜的去除终点。气相化学分析，例如标准质谱法可以具有高灵敏度和快速的响应时间，这是终点检测所需的。不幸的是，在对浆液取样的时候，由浆液组成本身产生的任何残余的氨都会造成显著的影响，使得准确的终点检测极为困难。因此，人们需要用于浅沟槽隔离工艺的对二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的组合物和方法，所述组合物和方法具有改进的终点检测能力。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供了一种用来对半导体基板上的二氧化硅和氮化硅进行抛光的组合物的制备方法，该方法包括对羧酸聚合物进行离子交换以减少氨；将0.01-5重量％经过离子交换的羧酸聚合物与以下组分混合起来0.001-1重量％的季铵化合物、0.001-1重量％的邻苯二甲酸及其盐、0.01-5重量％的磨料和余量的水。在第二方面，本专利技术提供了一种对半导体基板上的二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的方法，该方法包括提供抛光垫和包含二氧化铈磨料的浆液；对将要用于所述浆液的羧酸聚合物的溶液进行离子交换，将该溶液中的氨含量减小到10ppb至2ppm；使用所述抛光垫和包含氨含量较少的羧酸聚合物溶液的浆液抛光所述基板。附图说明图1A显示了中心、中部和边缘管芯的晶片尺度均匀性(wafer scaleunifbrmity)保留程度的抛光后结果的平均值；图1B显示了中心、中部和边缘管芯的晶片尺度均匀性保留程度的抛光后结果的平均值；图2显示了使用各种终点检测技术获得的结果；图3A显示了使用各种终点检测技术获得的平面化效率；图3B显示了使用各种终点检测技术获得的平面化效率。具体实施例方式所述组合物和方法提供了用于化学终点检测系统的改进的终点检测信号。具体来说，本专利技术的组合物和方法中减少了氨的含量，从而提高了化学终点检测系统的精确度。本专利技术有益地使用离子交换树脂来减小组合物中的氨含量，以减少任何来自浆液的氨污染物的影响。具体来说，对所述羧酸聚合物进行离子交换以减少二氧化铈基浆液中的氨含量。另外，所述组合物提供了出人意料的选择性，可选择除去二氧化硅而不影响氮化硅。所述组合物宜依赖于螯合剂或选择性增强剂，以便在浅沟槽隔离工艺中选择性抛光二氧化硅而不影响氮化硅。具体来说，所述组合物包含季铵化合物，以在使用的pH之下选择性抛光二氧化硅而不影响氮化硅。本专利技术的季铵化合物具有以下结构 式中R1、R2、R3和R4是碳链长度为包含1-15个碳原子的有机化合物。更佳的是，R1、R2、R3和R4的碳链长度为1-10。最佳的是，R1、R2、R3和R4的碳链长度包含1-5个碳原子。R1、R2、R3和R4的有机化合物是取代的或未取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基。阴离子的例子包括硝酸根、硫酸根、卤离子(例如溴离子、氯离子、氟离子和碘离子)、柠檬酸根、磷酸根、草酸根、苹果酸根、葡糖酸根、氢氧根、乙酸根、硼酸根、乳酸根、硫氰酸根、氰酸根、磺酸根、硅酸根、高卤酸根(例如高溴酸根、高氯酸根和高碘酸根)、铬酸根和包含至少一种上述阴离子的混合物。优选的季铵化合物包括氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四异丙基铵、氢氧化四环丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化四异丁基铵、氢氧化四叔丁基铵、氢氧化四仲丁基铵、氢氧化四环丁基铵、氢氧化四戊基铵、氢氧化四环戊基铵、氢氧化四己基铵、氢氧化四环己基铵、以及它们的混合物。最优选的季铵化合物是氢氧化四甲基铵。所述组合物宜包含0.001-1重量％的季铵化合物，以选择性地除去二氧化硅而不影响氮化硅。较佳的是，所述组合物包含0.01-0.5重量％的季铵化合物。除了季铵化合物以外，所述组合物宜包含0.001-1重量％的络合剂。较佳的是，所述组合物包含0.01-0.5重量％的络合剂。示例性的络合剂包括羰基化合物(例如乙酰丙酮酸盐等)，简单的羧酸盐(例如乙酸盐、芳族羧酸盐等)，包含一个或多个羟基的羧酸盐(例如甘醇酸盐、乳酸盐、葡糖酸盐、五倍子酸及其盐等)，二羧酸盐、三羧酸盐和多羧酸盐(例如草酸盐、邻苯二甲酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、乙二胺四乙酸盐(例如EDTA钠盐)、它们的混合物等)，包含一个或多个磺酸根和/或膦酸根的羧酸盐。另外，其它合适的络合剂包括例如二醇、三醇或多醇(例如乙二醇、邻苯二酚、连苯三酚、单宁酸等)和包含磷酸根的化合物(例如盐和膦酸)。较佳的是，所述络合剂是邻苯二甲酸及其盐。优选的邻苯二甲酸盐包括邻苯二甲酸氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来对半导体基板上的二氧化硅和氮化硅进行抛光的组合物的制备方法，该方法包括：对羧酸聚合物进行离子交换以减少氨；将０．０１－５重量％进行过离子交换的羧酸聚合物与以下组分混合起来：０．００１－１重量％的季铵化合物、０．００１－１重量％的邻苯二甲酸及其盐、０．０１－５重量％的磨料和余量的水。

【技术特征摘要】
US 2006-6-5 11/446,9361.一种用来对半导体基板上的二氧化硅和氮化硅进行抛光的组合物的制备方法，该方法包括对羧酸聚合物进行离子交换以减少氨；将0.01-5重量％进行过离子交换的羧酸聚合物与以下组分混合起来0.001-1重量％的季铵化合物、0.001-1重量％的邻苯二甲酸及其盐、0.01-5重量％的磨料和余量的水。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述季铵化合物选自氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四异丙基铵、氢氧化四环丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化四异丁基铵、氢氧化四叔丁基铵、氢氧化四仲丁基铵、氢氧化四环丁基铵、氢氧化四戊基铵、氢氧化四环戊基铵、氢氧化四己基铵、氢氧化四环己基铵、以及它们的混合物。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述邻苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：BL穆勒，
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：US[美国]