研磨组成物及其使用方法技术

本公开涉及研磨组成物，其包括(1)至少一种磨料；(2)至少一种有机酸或其盐；(3)至少一种胺化合物；(4)至少一种氮化物去除速率降低剂；及(5)水性溶剂。及(5)水性溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】研磨组成物及其使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年3月26日提交的美国临时申请编号63/166,340的优先权，其全部内容在此通过引用并入。

技术介绍

[0003]半导体产业不断地通过制程及集成创新使组件进一步小型化，从而提高晶圆性能。化学机械研磨/平坦化(Chemical Mechanical Polishing/Planarization，CMP)是一项强大的技术，因为其使许多晶体管层次的复杂集成方案成为可能，从而促进晶圆密度的增加。
[0004]CMP是一种通过使用基于磨损的物理过程与基于表面的化学反应同时去除材料来平坦化/平面化晶圆表面的制程。一般而言，CMP制程涉及将CMP浆料(如，水性化学制剂)施加到晶圆表面上，同时使晶圆表面与研磨垫接触并相对于晶圆移动研磨垫。浆料通常包括磨料组份及溶解的化学组分，根据在CMP过程期间晶圆上用于与浆料及研磨垫相互作用的材料的不同(如，金属、金属氧化物、金属氮化物、介电材料，如氧化硅及氮化硅等)，对应的浆料有明显的差异。
[0005]钼是一种过渡金属，具有很低的化学反应性、高硬度、极佳的导电性、强耐磨性及高耐腐蚀性。钼还可以与其他元素形成杂多及合金化合物。就其在微电子产业中的用途而言，钼及其合金可用作互连、扩散阻挡层、光掩膜及塞填充材料。然而，由于其硬度和耐化学性，钼很难以高去除速率(removal rate，RR)及低缺陷率研磨，这对含钼基材的CMP是一个重大挑战。

技术实现思路

[0006]提供
技术实现思路
是为了介绍以下在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
不旨在识别所要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在帮助限制所要求保护的主题的范围。
[0007]本公开是基于意外发现某些研磨组成物可在CMP过程期间相对于半导体基材中的其它材料(即，氮化硅)以受控的方式选择性地去除钼(Mo)及/或其合金，对Mo具有优异的耐腐蚀性及低静态蚀刻速率。
[0008]一方面，本公开的特征在于一种研磨组成物，其包括至少一种磨料；至少一种有机酸或其盐；至少一种胺化合物，该至少一种胺化合物包括胺基酸、具有6
‑
24个碳烷基链的烷基胺，或其的混合物；至少一种氮化物去除速率降低剂；及水性溶剂；其中该研磨组成物具有约2至约9的pH。
[0009]另一方面，本公开的特征在于一种方法，其包括(a)将本文所述的研磨组成物施加到一基材上，该基材表面上含有钼或其合金；及(b)使一垫与该基材的表面接触并相对于该基材移动该垫。
具体实施方式
[0010]本公开涉及研磨组成物及使用该研磨组成物来研磨半导体基材的方法。在一些实施例中，本公开涉及研磨组成物，其用于研磨包括至少一个含钼(Mo)金属及其合金的部分的基材。在一或多个实施例中，本公开涉及研磨组成物，其用于研磨包括至少一个含钼(Mo)金属及其合金的部分的基材且具有停在(即，实质上不去除)介电材料(如，氮化物，如氮化硅)上的能力。
[0011]在一或多个实施例中，本文所述的研磨组成物可包括至少一种磨料、至少一种有机酸或其盐、至少一种胺化合物、至少一种氮化物去除速率降低剂及水性溶剂。在一或多个实施例中，根据本公开的研磨组成物可包括重量百分比从约0.01％至约50％的至少一种磨料、重量百分比从约0.001％至约10％的至少一种有机酸、重量百分比从约0.001％至约5％的至少一种胺化合物、重量百分比从约0.001％至约10％的至少一种氮化物去除速率降低剂及剩余重量百分比(如，重量百分比从约30％至约99.99％)的水性溶剂(如，去离子水)。
[0012]在一或多个实施例中，本公开提供一种浓缩研磨组成物，其可在使用前用水稀释最多2倍，或最多4倍，或最多6倍，或最多8倍，或最多10倍，或最多15倍，或最多20倍。在其它实施例中，本公开提供一种使用点(point
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of
‑
use，POU)研磨组成物，其包含上述研磨组成物、水及任选地氧化剂。
[0013]在一或多个实施例中，一种POU研磨组成物可包括重量百分比从约0.01％至约25％的至少一种磨料、重量百分比从约0.001％至约1％的至少一种有机酸、重量百分比从约0.001％至约0.5％的至少一种胺化合物、重量百分比从约0.001％至约1％的至少一种氮化物去除速率降低剂及剩余重量百分比(如，从约65％至约99.99％)的水性溶剂(如，去离子水)。
[0014]在一或多个实施例中，一种浓缩研磨组成物可包括重量百分比从0.02％至约50％的至少一种磨料、重量百分比从约0.01％至约10％的至少一种有机酸、重量百分比从约0.01％至约5％的至少一种胺化合物、重量百分比从约0.01％至约10％的至少一种氮化物去除速率降低剂及剩余重量百分比(如，从约35％至约99.98％)的水性溶剂(如，去离子水)。
[0015]在一或多个实施例中，本文所述的研磨组成物可包含至少一种(如，二或三种)磨料。在一或多个实施例中，该至少一种磨料是选自于由阳离子磨料、实质上中性磨料及阴离子磨料所组成的群组。在一或多个实施例中，该至少一种磨料是选自于由下列所组成的群组：氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、其的共成形产物(即，氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铈或氧化锆的共成形产物)、涂布磨料、表面改性磨料，及其的混合物。在一些实施例中，该至少一种磨料不包括氧化铈。在一些实施例中，该至少一种磨料具有高纯度，且可具有小于约100ppm的醇、小于约100ppm的氨及小于约100ppb的碱阳离子如钠阳离子。以POU研磨组成物的总重量为基础，该磨料存在的量可从约0.01％至约12％(如，从约0.5％至约10％)或其任一个子范围。
[0016]在一或多个实施例中，该磨料是二氧化硅基磨料，如选自于由胶态二氧化硅、气相二氧化硅及其的混合物所组成的群组中的一种。在一或多个实施例中，该磨料可用有机基团及/或非硅质无机基团进行表面改性。例如，该阳离子磨料可包括式(I)的端基：
[0017]‑
O
m
‑
X
‑
(CH2)
n
‑
Y (I)，
[0018]其中m是从1至3的一整数；n是从1至10的一整数；X是Al、Si、Ti、Ce或Zr；及Y是阳离子胺基或硫醇基。作为另一个例子，该阴离子磨料可包括式(I)的端基：
[0019]‑
O
m
‑
X
‑
(CH2)
n
‑
Y (I)，
[0020]其中m是从1至3的一整数；n是从1至10的一整数；X是Al、Si、Ti、Ce或Zr；及Y是酸基。
[0021]在一或多个实施例中，本文所述的磨料可具有从至少约1nm(如，至少约5nm、至少约10nm、至少约20nm、至少约40nm、至少约50nm、至少约60nm、至少约80nm或至少约100nm)至最多约1000nm(如，最多约800本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种研磨组成物，包括：至少一种磨料；至少一种有机酸或其盐；至少一种胺化合物，所述至少一种胺化合物包括胺基酸和具有6
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24个碳烷基链的烷基胺，或其混合物；至少一种氮化物去除速率降低剂；及水性溶剂；其中所述研磨组成物具有约2至约9的pH。2.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种磨料是选自于由下列所组成的群组：氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆；氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铈或氧化锆的共成形产物；涂布磨料、表面改性磨料，及其的混合物。3.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种磨料的量为该组成物的重量的约0.01％至约50％。4.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种有机酸是选自于由下列所组成的群组：葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、羟乙酸、丙二酸、甲酸、草酸、乙酸、丙酸、过乙酸、丁二酸、乳酸、胺基乙酸、苯氧乙酸、二羟乙甘胺酸、缩二羟乙酸、甘油酸，及其的混合物。5.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种有机酸的量为该组成物的重量的约0.001％至约10％。6.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种胺化合物是选自于由下列所组成的群组：三(羟甲基)甲基甘胺酸、丙胺酸、组胺酸、缬胺酸、苯丙胺酸、脯胺酸、麸酰胺酸、天冬胺酸、麸胺酸、精胺酸、离胺酸、酪胺酸、丝胺酸、白胺酸、异白胺酸、甘胺酸、色胺酸、天冬酰胺酸、半胱胺酸、甲硫胺酸、天冬胺酸盐、麸胺酸盐、苏胺酸、牛磺酸、己胺、辛胺、癸胺、十二烷胺、十四烷胺、十六烷胺、十八烷胺，及其的混合物。7.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种胺化合物的量为所述组成物的重量的约0.001％至约5％。8.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种氮化物去除速率降低剂包括：疏水部分，包括C6至C
40
烃基；及亲水部分，包括至少一个选自于由下列所组成的群组的基团：亚磺酸酯基团、硫酸酯基团、磺酸酯基团、羧酸酯基团、磷酸酯基团及膦酸酯基团；且所述疏水部分与所述亲水部分之间相隔0至10个环氧烷基团。9.如权利要求8所述的研磨组成物，其中，所述疏水部分包括C
12
至C
32
烃基。10.如权利要求8所述的研磨组成物，其中，所述亲水部分包括磷酸酯基团或膦酸酯基团。11.如权利要求8所述的研磨组成物，其中，所述至少一种氮化物去除速率降低剂的所述疏水部分与所述亲水部分之间相隔零个环氧烷基团。12.如权利要求1所述的研磨组成物，其中，所述至少一种氮化物去除速率降低剂是选自于由下列所组成的群组：磷酸月桂酯、磷酸肉豆蔻酯、磷酸鲸蜡酯、磷酸硬脂酯、十八烷基膦酸、磷酸油酯、磷酸山嵛酯、硫酸十八烷基酯、磷酸三十二烷基酯、油醇聚醚
‑3‑
磷酸酯、油
醇聚醚
‑
10
‑
磷酸酯、1,4
‑
苯二膦酸、十二烷基膦酸、癸基膦酸、己基膦酸、辛基膦酸、苯基膦酸、1,8
‑
辛基二膦酸、2,3,4,5,6
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：成庆民，胡斌，K，
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：