含碱金属的抛光系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种抛光系统，包含（ａ）一液态载体、（ｂ）一种碱金属离子、（ｃ）含氨基及至少一个极性部分的化合物，其中极性部分含有至少一个氧原子和（ｄ）一个抛光垫及／或磨料，其中该系统的总离子浓度高于临界凝结浓度。本发明专利技术也提供一种平面化或抛光复合基材的方法，包含将该基材与前述的抛光系统或一种下列抛光系统接触，该系统包含（ａ）一液态载体、（ｂ）一种碱金属离子、（ｃ）含有一个氨基及至少一个极性部分的化合物，其中该极性部分含有至少一个氧原子，和（ｄ）一个抛光垫及／或磨料；并在制备抛光系统后约６小时或更少时间内抛光至少部分基材。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于抛光系统及抛光基材的方法。专利技术的背景在半导体工业的趋势继续集中在减少半导体装置的尺寸，同时改进其表面的平面性。更具体地，想要通过减少表面缺陷的数目及可容许的尺寸，以达到平坦外形的表面。平滑外形是受欢迎的，因为难以对粗糙的表面加上平版印刷影像及图形层。平面化这些装置表面的一个通常方法是用一种抛光系统进行抛光。在抛光期间，通常有用的是抛光一种晶片表面材料比另一种更快。例如在浅沟隔离中(STI)，重要的是抛光掉二氧化硅的覆盖层，直到曝露氮化硅层，并且然后尽可能少地移除经曝露的氮化硅层。这可以通过以比氮化硅更快的速率抛光掉二氧化硅的抛光系统来完成。如二氧化硅及氮化硅的两种物质间抛光速率的差异称为选择性。增加的二氧化硅-氮化硅选择性是在STI抛光系统中高度想要的性质。抛光(例如平面化)半导体装置的可接受方法，涉及以抛光组合物及/或一种抛光垫来抛光半导体装置的表面，例如以化学-机械抛光(CMP)来完成。在一般CMP制程中，在经控制的化学、压力、速度及温度条件下，在淤浆存在下，将晶片压贴在抛光垫上。该淤浆通常包含小的研磨颗粒，其在有化学药品的混合物中研磨晶片的表面，该化学药品蚀刻及/或氧化新形成的晶片表面。抛光垫通常是一个平面垫，由如聚氨基甲酸酯的连续相基质材料所制成。因此，当抛光垫及/或晶片互相移动时，通过研磨颗粒机械地、并通过淤浆中的蚀刻剂及/或氧化剂化学地从晶片表面上移除物质。当水性化学药品理想地与基材进行化学反应时，其与研磨颗粒也有反应性。这反应可“软化”研磨颗粒表面，使该研磨料具有较小的研磨性。再者，化学组份与研磨颗粒表面的反应，在抛光期间降低与基材表面反应所得组份的浓度。结果预先混合的CMP淤浆的抛光性能对固体表面的抛光不是最佳的，该表面包括IC晶片表面、硬盘表面、玻璃表面、磁介质等。再者，因为CMP淤浆在使用前在一般储存的延长期间内必须是稳定的，适用于淤浆中的化学添加剂是受其与淤浆中其它组份的反应性限制。这种考虑也限制可加入淤浆的添加物浓度。因此，有需要改进抛光系统及方法。本专利技术提供这种抛光系统及方法。本专利技术的这些及其它优点、以及另外的专利技术特征，会由在此提出的本专利技术的叙述变得明显。专利技术的简要本专利技术提供一种抛光系统，其包含一种液态载体、一种碱金属离子、含有一个氨基及至少一个极性部分的化合物，其中极性部分含有至少一个氧原子(以后称为“含胺化合物”)；和一个抛光垫及/或磨料。磨料可分散于抛光系统的液态载体中，或键结到抛光垫上。在第一个具体实施方案中，理想的碱金属离子及含胺化合物存在的浓度是要使抛光系统的总离子浓度高于临界凝结浓度。在第二个具体实施方案中，抛光系统含有约0.05重量％至约0.15重量％KOH及约0.4摩尔至约0.8摩尔的含胺化合物。本专利技术还提供一种以本专利技术的抛光系统抛光部分基材，优选的是在制备该抛光系统后的约6小时或更少时间内开始。专利技术的详述本专利技术提供抛光系统及抛光基材的方法。通常，抛光系统包含、基本上由以下组成、或由以下组成所构成(a)一种液态载体、(b)一种碱金属离子、(c)含有一氨基及至少一个极性部分的化合物，其中极性部分含有至少一个氧原子；和(d)一种抛光垫及/或磨料。在第一个实施方案中，抛光系统具有的总离子浓度是高于临界凝结浓度。在第二个实施方案中，抛光系统含有约0.05重量％至约0.15重量％的KOH、及约0.4摩尔至约0.8摩尔的含有一氨基及至少一极性部分的化合物，其中极性部分含有至少一个氧原子。抛光系统通常含有将基材的表面与抛光系统接触并且抛光至少部分的基材。在第一个实施方案中，用于抛光方法中的抛光系统是上述抛光系统之一。在第二个实施方案中，用于抛光方法中的抛光系统包含(a)一种液态载体、(b)一种碱金属离子、(c)含有一个氨基及至少一个极性部分的化合物、其中极性部分含有至少一个氧原子；和(d)一抛光垫及/或磨料，在制备该抛光系统后、抛光系统组份达到化学平衡之前，部分的基材以该抛光系统抛光。一般，各抛光系统是在抛光系统制备后的约6小时或更少时间内进行使用，其通常会在抛光系统达到化学平衡前。优选地，抛光系统在抛光系统制备后的约4小时或更少(例如约2小时或更少、约1小时或更少、约30分钟或更少、约10分钟或更少、约5分钟或更少、或甚至约1分钟或更少)的时间内使用。事实上，抛光系统可在抛光系统制备后的约数秒(例如约30秒或更少、或约10秒或更少)钟进行使用，如当抛光系统组份在该抛光系统非常接近使用点或在该点上混合(例如在抛光垫及/或基材被抛光时)。在本文所用的术语“组份”包括各个成分(例如酸类、碱类、氧化剂、水等)及任何成分的组合(例如水性组合物、研磨淤浆、氧化剂、酸类、碱类、络合物的混合物及溶液、等)，其被分别储存并且组合而形成抛光系统。本专利技术的抛光系统及方法可用于抛光任何适当的基材。适当的基材一般是用于半导体工业中需要抛光或平面化的晶片。其包含例如金属、金属氧化物、金属复合物、金属合金、或其混合物。该基材可含有金属，如铜、铝、钛、钨、金及其组合物(例如合金或混合物)。基材也可含有金属氧化物，如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁及其共同形成的产物、和其混合物。另外，基材可含有金属复合物及/或合金，如金属氮化物(例如氮化硅、氮化钽、氮化钛及氮化钨)，金属碳化物(例如碳化硅及碳化钨)、镍-磷、铝-硼硅酸盐、硼硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、硅-锗合金、及硅-锗-碳合金。基材也可包含有半导体原材料，如单晶硅、多晶硅、无定形硅、绝缘体上的硅、及砷化镓。本专利技术的抛光系统及方法不限于半导体抛光，其也可用于技术中已知的各种玻璃基材，包括技术玻璃、光学玻璃及陶瓷。本专利技术的抛光系统及方法可在基材生产中的任何阶段用于抛光任何部分的基材(例如半导体装置)。例如本专利技术的抛光系统及方法的特别有效使用的，是抛光技术中已知的与浅沟隔离(STI)加工相关、或与介层电介层(ILD)形成相关的半导体装置。本文所述的抛光系统包含一种研磨料、一种抛光垫或两者都有。优选地，该抛光系统含有磨料及抛光垫两者。该磨料可固定在抛光垫上，及/或是以一种特种形式并悬浮在液态载体中。抛光垫可以是任何适当的抛光垫。液态载体及溶解或悬浮(例如分散)在其中的物质，如碱金属离子、含一氨基及至少一极性部分的化合物，其中极性部分含有一个氧原子，并且该磨料(当存在并悬浮在液态载体中时)形成抛光组合物，这时，所有的浓度(例如重量百分比及摩尔值)是以本文所述的为基础。因此，本文所述的浓度不是基于不溶解或悬浮于液态载体中的物质(如抛光垫及任何嵌入其中的磨料)。任何适当的磨料可与本专利技术抛光系统相组合。适当的磨料是能够抛光基材表面，而在基材表面不引入有害的刮痕或其它缺陷。磨料优选的是金属氧化物。合适的金属氧化物磨料包括例如氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆及氧化镁及其共同形成的产物、和其混合物、及其化学混合物、二氧化硅是优选的研磨料，以热解法二氧化硅为更好。该磨料可具有任何合适的研磨颗粒特性，它取决于想要的抛光效果。特别是，磨料可具有任何适当的表面积。适当的磨料表面积例如是约5平方米/克至约430平方米/克范围的表面积(例如5-200m2/g)，是由S.Brunaue本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光基材的方法，包含将该基材表面与下列抛光系统接触，该系统包含：（ａ）一种液态载体、（ｂ）一种碱金属离子、（ｃ）包含一个氨基及至少一个极性部分的化合物，其中该极性部分含有至少一个氧原子，（ｄ）一个抛光垫及 ／或磨料；并且在制备抛光系统后约６小时或更少时间内进行抛光至少部分基材。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普卡特，格雷戈里H博古什，弗朗西斯科德里奇塞索罗，戴维J施罗德，杰弗里P张伯伦，布赖恩L米勒，
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]