抛光组合物及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种抛光组合物，该组合物包括：至少一种磨料；至少一种氮化物去除率降低剂，包含：含有C

Polishing composition and method of use thereof

【技术实现步骤摘要】
抛光组合物及其使用方法
[0001]分案说明
[0002]本申请是申请日为2019年8月30日、申请号为201910812800.6、专利技术名称为“抛光组合物及其使用方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0003]本公开涉及抛光组合物及其使用方法

技术介绍

[0004]半导体工业由经由流程和集成创新进一步小型化器件而持续地被驱动以改善芯片性能。化学机械抛光/平坦化(CMP)是强大的技术，因为它使晶体管级的许多复杂的集成方案成为可能的，从而促进芯片密度增加。
[0005]晶体管一般而言在前端线(Front End of Line，FEOL)晶体管制造步骤中被制造。FEOL材料堆叠体典型地包括金属栅极和多个电介质材料的堆叠体。在各个集成电路中的数十亿个有源组件的电隔离是FEOL中的目标，并且可使用浅沟槽隔离(STI)流程而实现。为了示范目的，STI流程的一部分被显示在图1。如从图1可见的，在STI CMP流程之前，热氧化硅和SiN可被沉积在硅的顶部(例如，硅晶圆)(图1(a))，并且接着被蚀刻出以产生沟槽/隔离和“有源”非沟槽区域(以形成含有晶体管区域)(图1(b))。之后，这些沟槽/隔离区域可通过在沟槽中沉积(例如，通过使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD))氧化硅(例如，TEOS)而被填充，从而所述有源非沟槽区域可被沟槽中的氧化硅隔离(图1(c))。之后，在有源非沟槽区域上的“超负荷/额外的”氧化硅可任选地被移除同时保持沟槽中的氧化硅(图1(d))。氧化硅的选择性移除由浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光/平坦化(CMP)流程而实现，其中具有氧化硅与氮化硅(例如，SiN)的高材料移除率(MRR)选择性的CMP抛光组合物(诸如在本公开所描述的)被使用以高速率移除氧化硅，优选地没有大幅度移除氮化硅(停止层)。在上面的STI CMP步骤之后，蚀刻可用于暴露硅以完成隔离并且防止在有源非沟槽区域中形成的相邻晶体管变成彼此接触，从而防止电路的短路。
[0006]普遍地用于STI的电介质薄膜是氮化硅(例如，SiN)、氧化硅(例如，TEOS：原硅酸四乙酯)、多晶硅(P
‑
Si)、碳氮化硅(例如，SiCN)，以及低
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k/超
‑
低k电介质薄膜(例如，SiCOH)。随着在45nm的高
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k金属栅极技术和在22nm芯片生产的FinFET技术的引入，SiN、TEOS、SiCN和P
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Si薄膜开始更常被使用并且用于FEOL的更多应用中。此外，在后段制程(BEOL)中，因为惯常的阻隔材料(例如，Ta/TaN或Ti/TiN)的电阻率已被显示不能有效地缩小用于先进的10nm下制造节点，这些阻隔材料可由电介质(诸如SiN、TEOS、SiCN和P
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Si)代替用于各种不同的BEOL材料堆叠体。因此，对于FEOL和BEOL这两者，这些电介质薄膜可被使用作为蚀刻停止层、覆盖材料、间隔材料、附加衬垫、扩散/钝化阻隔、硬掩模和/或停止层。
[0007]一般而言，电介质薄膜在先进的半导体制造中被更慷慨地使用。从CMP观点，结合电介质的这些集成的大部分需要可在这些薄膜上工作/抛光和/或停止的抛光组合物(浆料)，诸如可移除SiN但不移除(停止)TEOS/P
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Si的浆料或者可移除TEOS/p
‑
Si但不移除(停
止)SiN的浆料。

技术实现思路

[0008]本公开涉及稳定的含水浆料，其可任选地抛光各种不同的材料(例如，氧化物(诸如氧化硅))，同时在氮化硅以及相关的硅和氮基薄膜(像SiCN(硅碳氮化硅))上达到非常低的抛光/去除率。例如，所述抛光组合物可以相对高的材料去除率(MRR)抛光氧化硅(例如，SiO2)并且停止在氮化硅(例如，SiN)或相关薄膜上或以非常低的速率抛光氮化硅(例如，SiN)或相关薄膜。例如，可由本文所描述的抛光组合物移除的氧化硅包括选自于下列的氧化硅：TEOS、热氧化物(TOX)(例如，由裸硅的高压釜诱导的氧化所引起)、由等离子体增强PVD沉积(例如，高密度等离子体或高纵横比等离子体)所形成的氧化硅、由CVD沉积与后等离子体表面固化所形成的氧化硅、碳掺杂的氧化硅(SiOC)，以及由氧化物前体的液体施加继而光或热诱导的固化所形成的氧化硅。在一些例子中，在高MRR下要被移除的标靶薄膜可以是金属或金属氧化物或金属氮化物而不是氧化硅电介质。金属、金属氧化物和金属氮化物的常见实例包括对于金属的铜、钴、钌、铝、钛、钨和钽，对于金属氧化物的氧化铪、氧化钛、氧化铝、氧化锆和氧化钽，以及钌、铝、钛、钨和钽的氮化物。在这种情况下，停止/低去除率薄膜可仍然是氮化硅薄膜并且因此可利用来自本公开的含有氮化物去除率降低剂的抛光组合物以实现所需的选择性。
[0009]更特别地，本公开涉及包括磨料、氮化物去除率降低剂、酸或碱、水以及任选地凹陷降低剂(dishing reducing agent)(例如，阴离子凹陷剂)的抛光组合物。本文所描述的抛光组合物的pH可在2至6.5的范围或，更特别地，在2至4.5的范围。本公开的组合物可被稀释(例如，在使用点)以形成抛光组合物而在性能上没有任何恶化。本公开还讨论用于使用上述的抛光组合物抛光半导体基材的方法。
[0010]在一个方面，本文公开的具体实施方式涉及一种抛光组合物，其包括至少一种磨料、至少一种氮化物去除率降低剂、酸或碱，以及水。所述氮化物去除率降低剂包括含有C
12
至C
40
烃基团的疏水部分以及含有至少一种选自于由亚磺酸基(sulfinite group)、硫酸基、磺酸基、羧基、磷酸基团和膦酸基团组成的组的基团的亲水部分；其中所述疏水部分和所述亲水部分被0至10个环氧烷基团分开。所述抛光组合物具有约2至约6.5的pH。
[0011]在另一个方面，本文公开的具体实施方式涉及一种包括下列的抛光组合物：至少一种磨料；至少一种包括疏水部分和亲水部分的氮化物去除率降低剂；酸或碱；以及水；其中所述抛光组合物具有约2至约6.5的pH；并且在抛光包括至少氮化硅图案的图案化晶圆期间，所述抛光组合物具有至少约3:1的氧化硅去除率比氮化硅去除率的比率，其中所述氮化硅图案覆盖有至少氧化硅(以及任选地其他材料，诸如金属或电介质)。
[0012]在又另一个方面，本文公开的具体实施方式涉及一种包括下列的抛光组合物：至少一种磨料；至少一种包括疏水部分和亲水部分的氮化物去除率降低剂；酸或碱；以及水；其中所述抛光组合物具有约2至约6.5的pH；其中当用所述抛光组合物抛光包括覆盖有至少氧化硅的至少氮化硅图案的图案化晶圆时，小于约1000埃的氧化硅凹陷发生，其中所述抛光暴露所述图案化晶圆上的所述氮化硅图案。
[0013]在又另一个方面，本文公开的具体实施方式涉及一种包括下列的抛光组合物：至少一种磨料；至少一种包括疏水部分和亲水部分的氮化物去除率降低剂；酸或碱；以及水；
其中所述抛光组合物具有约2至约6.5的pH；其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光组合物，包括：至少一种磨料；至少一种氮化物去除率降低剂，包含：含有C
12
至C
40
烃基团的疏水部分；含有至少一种基团的亲水部分，所述至少一种基团选自于由亚磺酸基、硫酸基、羧基、磷酸基团和膦酸基团组成的组；和其中，所述疏水部分和所述亲水部分被0个环氧烷基团分开；酸的混合物，所述酸的混合物包含氨基酸；以及水；其中，所述抛光组合物不含盐和阴离子聚合物，并且所述抛光组合物具有2至6.5的pH。2.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所述氨基酸为氨基乙酸、甘氨酸、N
‑
二甘氨酸、三甲基甘氨酸、丙氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯基丙氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸或酪氨酸。3.如权利要求1或2所述的抛光组合物，其中，所述酸的混合物进一步包含选自由以下组成的组的酸：甲酸、乙酸、丙二酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、己二酸、琥珀酸、乳酸、草酸、羟基乙叉二膦酸、2
‑
膦基丁烷
‑
1,2,4
‑
三羧酸、氨基三甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸、双(六亚甲基)三胺膦酸、过乙酸、乙酸钾、苯氧基乙酸、二甘醇酸、甘油酸、苯甲酸、硝酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、膦酸、盐酸、过碘酸及其混合物。4.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所述抛光组合物包括占所述抛光组合物的0.01wt％至10wt％的量的所述酸的混合物。5.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所述疏水部分含有C
16
至C
22
烃基团。6.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所述亲水部分含有磷酸基团或膦酸基团。7.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所述至少一种氮化物去除率降低剂选自由以下组成的组：月桂醇磷酸酯、肉豆蔻醇磷酸酯、硬脂酰磷酸酯、磷酸正十八酯、油醇磷酸酯、磷酸二十二烷基酯、十八烷基硫酸酯、三十二烷基磷酸酯以及其混合物。8.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所述抛光组合物包括至少两种或至少三种氮化物去除率降低剂。9.如权利要求1所述的抛光组合物，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：富士胶片电子材料美国有限公司，
类型：发明
国别省市：