抛光组合物及其使用方法技术

一种抛光组合物包括阴离子磨料；pH调节剂；过渡金属催化剂；及氨基酸。一种抛光基材的方法包括以下步骤：将本文所述的抛光组合物施加至基材的表面，其中该表面包含钨或钼；及使垫与该基材的表面接触，并相对于该基材移动该垫。垫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抛光组合物及其使用方法
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请主张于2021年10月28日提申之美国临时申请序列号63/272,720的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术介绍

[0003]半导体产业不断地通过制程及集成创新使器件进一步小型化，从而改善芯片性能。化学机械研磨/平坦化(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，从而促进芯片密度的增加。
[0004]钨及钼常用于形成与晶体管之源极及漏极的接触点。该等金属还可用作栅极接触点及金属层互连。因为其等非常靠近晶体管且特征尺寸小，所以此等金属之有效的CMP非常重要。

技术实现思路

[0005]提供此
技术实现思路
是为了介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的一些概念。此
技术实现思路
不旨在识别所请求保护主题之关键或必要特征，也不旨在用作限制所请求保护主题之辅助。
[0006]如本文所定义，除非另有说明，否则所表述之所有的百分比均应理解为相对于抛光组合物之总重量的重量百分比。
[0007]在一个方面中，本公开之特征在于一种抛光组合物，其包括(1)阴离子二氧化硅磨料，其中该阴离子磨料包含具式(I)：
‑
O
m
‑
Si
‑
(CH2)
n
‑
CH3(I)的端基，其中，m是1至3的整数；n是0到10的整数；该
‑
(CH2)
n
‑
CH3基团经至少一个羧酸基团取代；(2)pH调节剂；(3)过渡金属催化剂；(4)氨基酸。该抛光组合物具有约1至约7的pH。
[0008]在另一个方面中，本公开之特征在于一种抛光基材的方法，其包括以下步骤：将本文所述的抛光组合物施加至基材的表面，其中该表面包含钨或钼；及使垫与该基材的表面接触，并相对于该基材移动该垫。
[0009]参考以下说明及所附的权利要求后，所请求保护主题之其他方面及优点将显而易见。
具体实施方式
[0010]随着多组件集成方案在半导体制造中的使用增加和尺寸缩小，市场需要能够有效地抛光包括钨及钼的基材并且最小化氧化硅(如，TEOS)、氮化硅、旋装膜(spin on films)(如，有机膜或无机膜)及多晶硅移除速率及对所有其它组分之选择性的CMP浆料。
[0011]本文公开的实施例概略而言有关于一种组合物及使用该组合物来抛光基材的方法，该基材包括至少钨(W)部分及/或钼(Mo)部分，及可包括其它材料，如TEOS或氮化硅。本文所公开的组合物可有效地移除钨及/或钼，同时使TEOS或氮化硅的移除速率最小化。
[0012]钨及钼被视为硬金属，在CMP过程中非常难以移除。确实，为移除钨膜，常于CMP浆
料中添加金属催化剂，以便催化过氧化物的活化，其可增加钨的移除速率。然而，于CMP浆料中添加金属催化剂亦提供了不受控的金属移除、金属污染及/或缺陷形成之可能性，其全部可能导致缺陷或降低半导体器件使用期间的性能。因此，传统或较不先进的浆料可能出现无法接受的腐蚀、晶圆形貌、缺陷及/或对待抛光之多组分基材中一或多种组分的移除速率选择性。出人意料地，本公开之抛光组合物可相对于习用抛光组合物，以较少的金属催化剂添加量，提供钨及钼的高移除速率。
[0013]在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物包括阴离子二氧化硅磨料、pH调节剂、过渡金属催化剂及氨基酸。在一或多个实施例中，该抛光组合物可任选地包括含唑腐蚀抑制剂、螯合剂及/或氧化剂。在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括约0.1重量％至约50重量％的磨料、约0.0001重量％至约30重量％的pH调节剂、约0.0001重量％至约1重量％的过渡金属催化剂及约0.001重量％至约10重量％的氨基酸。在此实施例中，剩除的组分可包括溶剂(如，去离子水)，其范围可占该抛光组合物之约20重量％至约99重量％。在一或多个实施例中，该抛光组合物可进一步包括约0.0001重量％至约1重量％的含唑腐蚀抑制剂、约0.001重量％至约1重量％的螯合剂，及/或约0.001重量％至约5重量％的氧化剂。
[0014]在一或多个实施例中，本公开提供一种浓缩的抛光组合物，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。在其他实施例中，本公开提供一种用在含钨或钼基材上的使用点(POU)抛光组合物，其包含上述的抛光组合物、水及任选地氧化剂。
[0015]在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括至少一种(如，二或三种)阴离子二氧化硅磨料。在一或多个实施例中，该至少一种阴离子二氧化硅磨料可包括一或多个(如，二或三个)具下式(I)的端基：
[0016]‑
O
m
‑
Si
‑
(CH2)
n
‑
CH3ꢀꢀꢀ
(I)，
[0017]其中，m是1至3的整数；n是0至10的整数；该
‑
(CH2)
n
‑
CH3基团经至少一个(如，二、三或四个)羧酸基团取代。在一些实施例中，该羧基的取代可在该
‑
(CH2)
n
‑
CH3基团的中间碳及/或末端碳上。在一些实施例中，该端基可为式(II)：
[0018]‑
O
m
‑
Si
‑
(CH2)
n
‑
CH
(3
‑
p)
Yp
ꢀꢀꢀ
(II)，
[0019]其中，m是1至3的整数；n是0至10的整数；p是1至3的整数；及Y是羧酸基团。
[0020]在一或多个实施例中，该至少一种阴离子二氧化硅磨料具高纯度，且可具有小于约100ppm的醇、小于约100ppm的氨及小于约100十亿分率(ppb)的碱性阳离子，如钠阳离子。不希望受理论束缚，据信含羧酸基团的阴离子二氧化硅磨料可显著地减少欲达到对W及/或Mo足够的移除速率所需的过渡金属催化剂的量，及显著地减少在经由抛光组合物抛光的半导体基材上所形成的缺陷。
[0021]在一或多个实施例中，本文所述的磨料可具有至少约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800nm、最多约600nm、最多约500nm、最多约400nm、最多约200nm或最多约150nm)的平均粒度。本文中所使用的平均粒度(MPS)系通过动态光散射技术测定。在一或多个实施例中，该磨料可为单一化学物种的颗粒(如，二氧化硅颗粒)，且该抛光组合物可不含两种或多种材料的复合物之磨料(如，嵌入陶瓷基质中的二氧化硅颗粒)。
[0022]在一或多个实施例中，该至少一种阴离子二氧化硅磨料的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.1重量％(如，至少约0.5重量％、至少约1重量％、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】1.一种抛光组合物，其包含：阴离子二氧化硅磨料，其中，所述阴离子磨料包含具下式(I)之端基：
‑
O
m
‑
Si
‑
(CH2)
n
‑
CH3(I)，其中，m是1至3的整数；n是0至10的整数；所述
‑
(CH2)
n
‑
CH3基团经至少一个羧酸基团取代；pH调节剂；过渡金属催化剂；及氨基酸；其中，所述抛光组合物具有约1至约7的pH。2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述阴离子二氧化硅磨料的量占所述组合物的约0.01重量％至约50重量％。3.如权利要求1所述的组合物，其中，所述pH调节剂系选自于由下列所组成之群组：甲酸、乙酸、丙二酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、己二酸、丁二酸、乳酸、草酸、过乙酸、乙酸钾、苯氧乙酸、苯甲酸、硝酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、膦酸、盐酸、高碘酸、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯、氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、乙基三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、二甲基二丙基氢氧化铵、苯甲基三甲基氢氧化铵、三(2
‑
羟乙基)甲基氢氧化铵、氢氧化胆碱，及其混合物。4.如权利要求1所述的组合物，其中，所述pH调节剂的量占所述组合物的约0.0001重量％至约30重量％。5.如权利要求1所述的组合物，其中，所述过渡金属催化剂包含一或多种选自于由下列所组成之群组之金属盐：Ag、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及V之金属盐，及其混合物。6.如权利要求1所述的组合物，其中，所述过渡金属催化剂包含硫酸铁(III)、硝酸铁(III)、氯化铁(III)、草酸铁(III)、三(草酸根)铁酸(III)钾、六氰基铁酸(III)铵、六氰基铁酸(III)钾、柠檬酸铁(III)、柠檬酸铁(III)铵、草酸铁(III)铵三水合物、硝酸铁(III)或其水合物、柠檬酸铁(III)三元一水合物、乙酰丙酮铁(III)、乙二胺四乙酸铁(III)钠盐水合物、硫酸锰(II)、硝酸锰(II)、氯化锰(II)、草酸锰(II)、三(草酸根)锰酸(II)钾、六氰锰酸(II)铵、六氰锰酸(II)钾、柠檬酸锰(II)、柠檬酸锰(II)铵、草酸锰(II)铵三水合物、硝酸锰(II)或其水合物、柠檬酸锰(II)三元一水合物、乙酰丙酮锰(II)、乙二胺四乙酸锰(II)二钠盐水合物或高锰酸钾。7.如权利要求1所述的组合物，其中，所述过渡金属催化剂的量占所述组合物的约0.0001重量％至约1重量％。8.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
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：