含硼抛光系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种化学－机械抛光系统，包括研磨剂、载体及硼酸或其共轭碱，其中硼酸及共轭碱不同时以作为ｐＨ缓冲剂的足够量存在于抛光系统中，或水可溶含硼化合物或其盐，所述含硼化合物不是硼酸；及提供一种使用该化学－机械抛光系统使基材抛光的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种含硼的抛光系统及其用于使基材化学-机械抛光(“CMP”)的方法。
技术介绍
使基材表面平坦化或抛光的组合物及方法为本
众所周知的。抛光组合物(亦称为抛光浆液)一般为含研磨剂的水溶液且通过使表面与以该浆液组合物饱和的抛光垫接触而施加至表面上。典型的研磨剂包含二氧化硅、氧化铈、氧化铝、氧化锆及氧化锡。例如USP 5,527,423描述一种通过使表面与包括高纯度细金属氧化物颗粒在水性介质中的抛光浆液接触而使金属层化学-机械抛光之方法。此外，研磨剂可混入抛光垫中。USP5,489,233揭示具有表面纹理或图形的抛光垫的用途，及USP 5,958,794揭示一种固定之研磨抛光垫。通用的抛光系统及抛光方法在使半导体晶片平坦化方面一般未全然令人满意。尤其，抛光组合物及抛光垫可能具有小于所需抛光速率，且其在半导体表面上的化学-机械抛光的应用导致不良的表面品质。由于半导体晶片性能与其表面平坦度直接相关，因此使用可导致高抛光效率、均匀度及移除率且以最小表面缺陷留下高品质抛光的抛光组合物及方法是重要的。产生半导体晶片的有效抛光系统的困难处在于半导体晶片的复杂性。半导体晶片典型地由基材所构成，其上形成数个晶体管。积成电路通过基材上的图形化区域及基材上的层而化学及物理地连接至基材中。为了产生可操作的半导体晶片及使产量、性能及晶片可靠性最大，宜抛光晶片的选择表面而不会对底下结构或拓朴图形有不利影响。事实上，若加工步骤未在适当平坦化的晶片表面上进行，则可能发生半导体制造的各种问题。化学-机械抛光组合物中使用酸为本
已知。例如USP 5,858,813描述包括水性介质、研磨剂、氧化剂及有机酸的抛光组合物，其适当地增进金属对氧化物抛光速率的选择性。USP 5,800,577描述一种以碱金属调整pH至5及9之间的抛光组合物，包括羧酸、氧化剂及水。USP 5,733,819描述一种抛光组合物，其包括氮化硅细粉末、水及酸。USP 6,048,789描述一种抛光组合物，包括硝酸及氢氟酸用于蚀刻氧化硅。酸缓冲剂用以控制抛光组合物的pH且因此维持抛光组合物的经时抛光效率及均匀度。USP 6,190,237描述两步骤抛光系统，包括以酸性(pH＝1至6)抛光组合物抛光的第一步骤接着以包括研磨剂及pH缓冲成分(亦即酸或其与碱的盐)的中性抛光组合物抛光的第二步骤，其适当地维持第二组合物的所需pH，尽管存在有第一步骤的残留酸性抛光组合物，因此可避免抛光性能丧失。USP 6,238,592描述一种抛光组合物，其包括氧化剂、钝化剂、螯合剂、任选的研磨剂及离子性缓冲剂以控制pH(如酸与其共轭碱盐的组合)，用于半导体抛光。酸亦可在完成CMP后用于清洗半导体表面。例如，USP 6,169,034描述一种在CMP之后使用稀酸溶液自半导体表面移除研麻颗粒的方法，而不使用缓冲或洗涤。USP 6,143,705描述使用包括具有羧基的有机酸及具有螯合能力的络合剂的清洁剂。然而，仍持续需要在基材抛光及平坦化期间可展现所需平坦化效率、均匀度及移除率的抛光系统及抛光方法，而使缺陷最小，如在抛光及平坦化期间的表面缺陷及对底下结构及拓朴图形的损害。本专利技术寻求提供此化学-机械抛光系统及方法。本专利技术这些及其他优点将可由本文提供对本专利技术的说明变得显而易见。专利技术概述本专利技术提供一种化学-机械抛光系统，包括研磨剂、硼酸或其共轭碱及水性载体，其中硼酸及共轭碱不同时以作为pH缓冲剂的足够量存在于抛光系统中。本专利技术亦提供一种化学-机械抛光系统，包括研磨剂、水性载体及水可溶含硼化合物，其非本文所述的式I-VII的硼酸。本专利技术又提供一种使基材抛光的方法，包括使基材与本文所述的化学-机械抛光系统之一接触，及研磨至少部分基材而使基材抛光。专利技术详细说明本专利技术涉及一种化学-机械抛光系统，包括研磨剂及/或抛光垫、水性载体及硼酸或其共轭碱，其中硼酸及共轭碱不同时以作为pH缓冲剂的足够量存在于抛光系统中。本专利技术还涉及一种化学-机械抛光系统，包括研磨剂及/或抛光垫、水性载体及式I-VII的水可溶含硼化合物或其盐，所述含硼化合物不是硼酸 其中，R1、R2、R3、R5、R6、R9、R14、R18、R19、R22、R23及R24独立选自H、C1-20烷基、C6-30芳基，包含多环芳基、环(C3-20)烷基、杂(C6-30)芳基包含多环杂芳基、C3-20杂环基、C2-20烯基及C2-20炔基，R4、R7、R8、R10、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R20、R21及R25独立选自H、卤素、C1-20烷基、C6-30芳基，包含多环芳基、环(C3-20)烷基、杂(C6-30)芳基包含多环杂芳基、C3-20杂环基、C2-20烯基及C2-20炔基，式中任意两个R取代基可经由选自C、N、O及S的1-16个原子键联而形成环状环，及R1-R25任选经1-5个独立选自下列的取代基取代卤素、C1-20烷基、C1-20烷氧基、硫代(C1-20)烷基、C6-30芳基，包含多环芳基、C6-30芳(C1-20)烷基、C6-30芳(C1-20)烷氧基、硫代(C6-30)芳基、环(C1-20)烷基、环(C3-20)烷氧基、杂(C6-30)芳基，包含多环杂芳基、C3-20杂环基、杂环(C3-20)芳氧基、C2-20烯基、C2-20炔基、B(OH)(C1-20烷基)、B(OH)(环(C1-20)烷基、B(OH)(C6-30芳基)、B(OH)(C6-30)杂芳基)、B(OH)2、硫醇基、羟基、卤代(C1-20)烷基、卤代(C1-20)烷氧基、硝基、氨基、C1-20烷氨基、二(C1-20)烷氨基、氨基(C1-20)烷基、C1-20烷氨基(C1-20)烷基、基、氰基、羰基、C1-20烷基羰基、羧基、羧基(C1-20)烷基、甲硅烷基及甲硅烷氧基。研磨剂(当存在且悬浮于水性载体中)及硼酸或其共轭碱、或上述式I-VII的水可溶含硼化合物或其盐以及任何其他成分悬浮于液体载体中，形成CMP系统的抛光组合物。该化学-机械抛光系统包括研磨剂、抛光垫，或两者。优选，该CMP系统包括研磨剂及抛光垫两者。研磨剂可为任何适当研磨剂。研磨剂可固定在抛光垫上及/或可呈颗粒状且悬浮于水性载体中。该抛光垫可为任何适当抛光垫。该研磨剂可为任何适当研磨剂，其许多为本
已知。例如，研磨剂颗粒可为天然或合成的且包含钻石(如多晶钻石)、石榴石、玻璃、金刚砂、金属氧化物(如氧化硅、热解法氧化铝、陶瓷氧化铝、氧化铬及氧化铁)等。该研磨颗粒可为包衣颗粒研磨剂。该研磨剂优选为金属氧化物研磨剂且更优选选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、其共同形成的产物、及其组合。最优选，该研磨剂为氧化铝或氧化硅。当研磨剂存在于CMP系统中且悬浮于液体载体(亦即当研磨剂为抛光组合物的成分)时，任何适当量的研磨剂可存在于抛光组合物中。典型地，抛光组合物中存在0.1wt.％或以上(如0.5wt.％或以上)研磨剂。更典型地，抛光组合物中可存在1wt.％或以上研磨剂。抛光组合物中研磨剂量一般不超过30wt.％，更典型不超过20wt.％(如不超过10wt.％)。水性载体用以促进研磨剂(当存在时)及硼酸或其共轭碱、或水可溶含硼化合物或其盐涂布至欲抛光或欲平坦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学－机械抛光系统，包括：（ａ）研磨剂及／或抛光垫，（ｂ）硼酸或其共轭碱，及　（ｃ）水性载体其中硼酸及共轭碱不同时以作为ｐＨ缓冲剂的足够量存在于抛光系统中。

【技术特征摘要】
US 2001-10-24 10/033,1521.一种化学-机械抛光系统，包括(a)研磨剂及/或抛光垫，(b)硼酸或其共轭碱，及(c)水性载体其中硼酸及共轭碱不同时以作为pH缓冲剂的足够量存在于抛光系统中。2.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中研磨剂为金属氧化物。3.如权利要求2所述的化学-机械抛光系统，其中该研磨剂是选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、其共同形成的产物、及其组合。4.如权利要求3所述的化学-机械抛光系统，其中该研磨剂为氧化铝或氧化硅。5.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该研磨剂固定在抛光垫上。6.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该研磨剂为颗粒状且悬浮于载体中。7.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该载体为水。8.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该系统又包括氧化剂。9.如权利要求8所述的化学-机械抛光系统，其中该氧化剂为过氧化物或过硫酸盐。10.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该系统还包括膜形成剂。11.如权利要求10所述的化学-机械抛光系统，其中该膜形成剂为唑类。12.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该系统包括约0.5wt％或以上的载体悬浮的研磨颗粒、约0.01wt％或以上的硼酸或其共轭碱、及水。13.如权利要求1所述的化学-机械抛光系统，其中该系统又包括络合剂。14.一种化学-机械抛光系统，包括(a)研磨剂及/或抛光垫，(b)水性载体，及(c)式I-VII的水可溶含硼化合物或其盐，所述含硼化合物不是硼酸 其中，R1、R2、R3、R5、R6、R9、R14、R18、R19、R22、R23及R24独立选自H、C1-20烷基、C6-30芳基，包含多环芳基、环(C3-20)烷基、杂(C6-30)芳基，包含多环杂芳基、C3-20杂环基、C2-20烯基及C2-20炔基，R4、R7、R8、R10、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R20、R21、及R25独立选自H、卤素、C1-20烷基、C6-30芳基，包含多环芳基、环(C3-20)烷基、杂(C6-30)芳基，包含多环杂芳基、C3-20杂环基、C2-20烯基及C2-20炔基，式中任意两个R取代基可经由选自C、N、O及S的1-16个原子键合而形成环，及R1-R25任选经1-5个独立选自下列的取代基取代卤素、C1-20烷基、C1-20烷氧基、硫代(C1-20)烷基、C6-30芳基，包含多环芳基、C6-30芳(C1-20)烷基、C6-30芳(C1-20)烷氧基、硫代(C6-30)芳基、环(C1-20)烷基、环(C3-20)烷氧基、杂(C6-30)芳基，包含多环杂芳基、C3-20杂环基、杂环(C3-20)芳氧基、C2-20烯基、C2-20炔基、B(OH)(C1-20)烷基)、B(OH)(环(C1-20)烷基)、B(OH)(C6-30芳基)、B(OH)(C6-30杂芳基)、B(OH)2、硫醇基、羟基、卤代(C1-20)烷基、卤代(C1-20)烷氧基、硝基、氨基、C1-20烷氨基、二(C1-20)烷氨基、氨基(C1-20)烷基、C1-20烷氨基(C1-20)烷基、腈、氰基、羰基、C1-20烷基羰基、羧基、羧基(C1-20)烷基、甲硅烷基及甲硅烷氧基。15.如权利要求14所述的化学-机械抛光系统，其中该水可溶含硼化合物为硼酸三烷基酯。16.如权利要求14所述的化学-机械抛光系统，其中该水可溶含硼化合物为borinic酸、boronic酸、borinate酯，或boronate酯。17.如权利要求14所述的化学-机械抛光系统，其中该水可溶含硼化合物为苯并二氧硼杂环戊烷化合物。18.如权利要求17所述的化学-机械抛光系统，其中该水可溶含硼化合物为B-溴儿茶酚硼烷。19.如权利要求14所述的化学-机械抛光系统，其中该水可溶含硼化合物为四芳基硼酸盐。20.如权利要求14所述的化学-机械抛光系统，其中该水可溶含硼化合物是就地产生的。21.如权利要求14所述的化学-机械抛光系统，其中该研磨剂为金属氧化物。22.如权利要求21所述的化学-机械抛光系统，其中该研磨剂选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、其共同形成的产物、及其组合。23.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞杰，史蒂文K格鲁宾，艾萨克K彻里安，
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]