发现了一种含水抛光组合物，所述含水抛光组合物包含：(A)至少一种磨料颗粒，当其分散于不含组分(B)且pH值为3-9的含水介质中时带正电荷，如电泳迁移率所证实的那样；(B)至少一种选自线性和支化氧化烯均聚物和共聚物的水溶性聚合物；和(C)至少一种阴离子磷酸盐分散剂；以及一种使用所述含水抛光组合物以抛光用于电子、机械和光学器件的衬底材料的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种新型含水抛光组合物，其尤其适于抛光包含氧化硅电介质和多晶硅膜且任选包含氮化硅膜的半导体衬底。此外，本专利技术涉及一种抛光用于制造电子、机械和光学器件的衬底的新型方法，所述衬底材料包含氧化硅和多晶硅膜，且任选包含氮化硅膜。引用文献本申请所引文献通过引用全文引入。
技术介绍
化学机械平坦化或抛光(CMP)是获得集成电路(IC)器件局部和全局平坦度的主要方法。该技术通常采用含有磨料和其他添加剂的CMP组合物或淤浆作为在施加负载下处于旋转衬底表面与抛光垫之间的活性化学品。因此，CMP方法兼具物理过程如摩擦以及化学过程如氧化或螯合。不希望衬底材料由纯物理作用或纯化学作用而移除或抛光，而是希望二者的协同增效组合以获得快速均匀的移除。以此方式移除衬底材料直至获得所需的平坦度或者直至阻挡子层或停止层暴露。最终，获得平坦的无缺陷表面，其能通过后续的光刻、图案化、蚀刻和薄膜加工而进行合适的多层IC器件制造。 浅槽隔离(STI)为特定的CMP应用，其通常需要在图案化晶片衬底上相对于氮化硅选择性移除二氧化硅。在这种情况下，用电介质材料如二氧化硅过量填充经蚀刻的沟槽，使用氮化硅阻挡膜作为停止层抛光该电介质材料。在从阻挡膜清除二氧化硅且同时使暴露的氮化硅和沟槽氧化硅的移除最小化的情况下结束CMP方法。这要求CMP淤浆能实现二氧化硅材料移除速率MRR对氮化硅移除速率MRR的高相对比，该比值在本领域中也称为氧化物对氮化物的选择性。近年来，也将多晶硅膜用作为阻挡膜或电极材料(参见美国专利US6, 626，968B2)。因此，非常希望提供允许对包含氧化硅电介质材料和多晶硅膜的衬底进行全局平坦化的CMP淤浆和方法。这要求CMP淤浆具有高氧化物对多晶硅的选择性。甚至更希望提供允许对额外包含氮化硅膜的衬底进行全局平坦化的CMP淤浆和方法。在这种情况下，氧化物对氮化物的选择性不应过高，以避免在包含氧化硅、氮化硅和多晶硅区域的全局平坦化、异质、图案化表面中形成碟形缺陷和其他破坏及缺陷。然而，氣化娃对多晶娃的选择性也应闻。在STI应用中，氧化铈基CMP淤浆由于其能实现较高的氧化物对氮化物选择性而颇受关注，所述高氧化物对氮化物选择性归因于氧化铈对二氧化硅的高化学亲和力，这在本领域也称为氧化铺的化学齿化作用(toothaction)。尽管如此，必须借助“调节”该选择性的添加剂以改善氧化铈基CMP淤浆的氧化物对多晶娃的选择性。已进行了许多尝试以调节氧化铈基CMP淤浆的选择性。因此，Jae-DonLee 等在 Journal of the Electrochemical Society, 149 (8),G477-G481，2002中公开了具有不同亲水-亲脂平衡(HLB)值的非离子表面活性剂如聚氧化乙烯、氧化乙烯-氧化丙烯共聚物和氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯三嵌段共聚物对CMP期间的氧化物对多晶硅选择性的影响。然而，使用热解法二氧化硅作为磨料。P.ff.Carter 等在 Electrochemical and Solid-State Letters, 8 (8),G218-G221 (2005), Interfacial Reactivity between Ceria and Silicon Dioxide andSilicon Nitride Surfaces, Organic Additive Effects 中公开了谷氨酸、卩比唳甲酸、4_轻基苯甲酸、咪唑、乙酸、甲酸、3-羟基吡啶甲酸、邻氨基苯甲酸、卩比咯甲酸、环己烷甲酸、哌嗪、吡啶、2-苯基乙酸、苯甲酸、3-氨基苯酚、琥珀酸、甜菜碱、甘氨酸、脯氨酸、苯磺酸、吗啉、水杨酸、对苯二甲酸、苹果酸、异丙醇、柠檬酸和草酸对氧化物对氮化物的选择性的影响。 Y.N.Prasad 等在 Electrochemical and Solid-State Letters, 9(12),G337-G339 (2006), Role ofAmino-Acid Absorption on Silica and Silicon NitrideSurfaces during STI CMP中公开了脯氨酸和精氨酸的影响。Hyun-Goo Kang 等在 Journal of Material Research,第 22 卷第 3 期，2007 年，第777-787页公开了在浅槽隔离化学机械平坦化中，氧化铈淤浆中的磨料粒度和聚丙烯酸分子量对Si02/Si3N4膜移除选择性的影响。S.Kim 等在 Journal of Colloid and Interface Science, 319 (2008),第 48-52页中公开了用于化学机械抛光(CMP)的阴离子聚电解质的吸收行为。S.V.Babu 等在 Electrochemical and Sol id-State Letters, 7(12),G327-G330(2004), Slurry Additive Effects on the Suppression of Silicon NitrideRemoval during CMP中研究了精氨酸、赖氨酸、脯氨酸、N-甲基甘氨酸、丙氨酸、甘氨酸、批啶甲酸、N, N- 二甲基甘氨酸、3-氨基丁酸和异烟酸的影响。Jae-Dong Lee 等在 Journal of the Electrochemical Society,149 (8),G477-G481,2002, Effects of Nonionic Surfactants on Oxide-To-Polysi I iconSelectivity during Chemical Mechanical Polishing 中公开了表面活性剂如聚氧化乙烯(PEO)和氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯三嵌段共聚物对选择性的影响。然而，并未提及氧化物对氮化物的选择性。美国专利US5, 738，800、US6, 042，741、US6, 132，637 和 US6, 218，305B 公开了氧化铈基CMP淤浆，其包含络合剂，如苹果酸、酒石酸、葡糖酸、柠檬酸、邻二羟基苯甲酸和多羟基苯甲酸、邻苯二甲酸、焦儿茶酚、焦掊酚、掊酸、单宁酸及其盐。此外，所述氧化铈基CMP淤浆包含阴离子、阳离子、两性或非离子表面活性剂。其声称该氧化铈基CMP淤浆具有高氧化物对氮化物选择性。美国专利US5, 759，917、US6, 689，692B1 和 US6, 984，588B2 公开了氧化铈基 CMP 淤浆，其包含羧酸，如乙酸、己二酸、丁酸、癸酸、己酸、辛酸、柠檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、富马酸、乳酸、月桂酸、苹果酸、马来酸、丙二酸、肉豆蘧酸、草酸、棕榈酸、邻苯二甲酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、琥珀酸、酒石酸、戊酸、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、2-[2-(2_甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸、聚乙二醇二(羧甲基)醚及其衍生物和盐。此外，所述氧化铈基CMP淤浆包含水溶性有机和无机盐，如硝酸盐、磷酸盐和硫酸盐。其声称该氧化铈基CMP淤浆优先于氮化硅层地抛光氧化硅过填充物。美国专利US6，299，659B1公开了一种氧化铈基CMP淤浆，其中用硅烷、钛酸酯、锆酸酯、铝和磷酸盐偶联剂处理磨料颗粒以改善氧化物对氮化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.08 US 61/380,7191.一种含水抛光组合物，所述含水抛光组合物包含: (A)至少一种磨料颗粒，当其分散于不含组分(C)且pH值为3-9的含水介质中时带正电荷，如电泳迁移率所证实的那样； (B)至少一种选自线性和支化氧化烯均聚物和共聚物的水溶性聚合物；和 (C)至少一种阴离子磷酸盐分散剂。2.根据权利要求1的含水抛光组合物，其特征在于磨料颗粒(A)包含氧化铈或由氧化铈构成。3.根据权利要求1或2的含水抛光组合物，其特征在于其包含0.005-10重量％的磨料颗粒(A)，基于所述抛光组合物的总重量。4.根据权利要求1-3中任一项的含水抛光组合物，其特征在于线性和支化氧化烯均聚物和共聚物(B)选自氧化乙烯和氧化丙烯的均聚物及共聚物。5.根据权利要求4的含水抛光组合物，其特征在于其包含聚乙二醇PEG作为氧化乙烯均聚物⑶。6.根据权利要求1-5中任一项的含水抛光组合物，其特征在于阴离子磷酸盐分散剂(C)选自水溶性缩合磷酸盐。7.根据权利要求6的含水抛光组合物，其特征在于水溶性缩合磷酸盐(C)选自如下 组: 通式I的偏磷酸盐:[rn (Po3) η] ( ) 以及通式II和III的聚磷酸盐:M+nPn03n+i (II)M+H2PnOari (III) 其中M为铵、钠和钾且指数η为2-10，000。8.根据权利要求1-7中任一项的含水抛光组合物，其特征在于其包含至少一种不同于组分㈧、⑶和(C)的pH调节剂或缓冲剂(E)。9.根据权利要求1-8中任一项的含水抛光组合物，其特征在于其包含至少一种不同于组分㈧、⑶和(C)的功能组分⑶。10.根据权利要求9的含水抛光组合物，其特征在于功能组分⑶选自如下组:不同于颗粒(A)的有机、无机和有机-无机混杂磨料颗粒、具有最低临界溶解温度LCS...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·李，JJ·初，S·S·文卡塔拉曼，W·L·W·基乌，H·W·平德尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：
国别省市：
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