專利名稱：對包含多晶硅、氧化硅和氮化硅的基片進(jìn)行拋光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光組合物及其使用方法。更具體來說，本發(fā)明涉及用來在氧化硅和氮化硅的存在下，對包含多晶硅的基片進(jìn)行拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物。
背景技術(shù)：
在集成電路和其它電子器件的制造中，在半導(dǎo)體晶片的表面上沉積多層的導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和介電材料，或者將這些材料層從半導(dǎo)體晶片的表面除去?？梢允褂靡恍┏练e技術(shù)沉積導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和介電材料的薄層?，F(xiàn)代晶片加工中常用的沉積技術(shù)包括物理氣相沉積(PVD)(也稱為濺射)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)和電化學(xué)鍍覆(ECP)等。當(dāng)材料層被依次沉積和除去的時(shí)候，晶片最上層的表面變得不平。因?yàn)殡S后的半導(dǎo)體加工(例如鍍覆金屬)需要晶片具有平坦的表面，所以晶片需要平面化。平面化可用來除去不希望出現(xiàn)的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，團(tuán)聚材料，晶格破壞，劃痕和污染的層或材料?；瘜W(xué)機(jī)械平面化，即化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種用來對半導(dǎo)體晶片之類的基片進(jìn)行平面化的常用技術(shù)。在常規(guī)的CMP中，將晶片安裝在支架組件上，設(shè)置在與CMP設(shè)備中的拋光墊接觸的位置。所述支架組件為晶片提供可控制的壓力，將其壓向拋光墊。通過外界驅(qū)動(dòng)力使得拋光墊相對于晶片運(yùn)動(dòng)(例如轉(zhuǎn)動(dòng))。與此同時(shí)，在晶片和拋光墊之間提供拋光組合物(“漿液”)或者其它的拋光溶液。因此，通過拋光墊表面以及漿液的化學(xué)作用和機(jī)械作用，對晶片的表面進(jìn)行拋光使其成為平的。一種用來隔離半導(dǎo)體器件的元件的方法被稱作淺槽隔離(STI)工藝，其通常包括采用形成于硅基片上的氮化硅層，在氮化硅層中形成淺槽，沉積介電材料(例如氧化物)來填充所述槽。通常會(huì)在基片的頂部沉積過量的介電材料，以確保完全填充所述槽。然后使用化學(xué)機(jī)械平面化技術(shù)除去所述過量的介電材料層，露出所述氮化硅層。過去的器件設(shè)計(jì)側(cè)重于氧化硅/氮化硅的化學(xué)機(jī)械平面化選擇性(即，相對于氮化硅的去除速率，氧化硅的去除速率更高)。在這些器件設(shè)計(jì)中，氮化硅層作為化學(xué)機(jī)械平面化工藝的停止層。近來的一些器件設(shè)計(jì)需要用于化學(xué)機(jī)械平面化工藝的拋光組合物，該組合物為氧化硅和氮化硅中的至少一種提供優(yōu)于多晶硅的選擇性(即，相對于多晶硅的去除速率，氧化硅和氮化硅中的至少一種的去除速率更高)。Dysard等在美國專利申請公開第2007/0077865號(hào)中揭示了一種用于化學(xué)機(jī)械平面化工藝的拋光配方，此種配方提供對氧化硅和氮化硅中的至少一種相對于多晶硅的選擇性。Dysard等揭示了一種對基片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括(i)使得包含多晶硅以及選自氧化硅和氮化硅的材料的基片與化學(xué)機(jī)械拋光體系接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光體系包含(a)磨料，(b)液體載體，(c)以所述液體載體以及溶解或懸浮在其中的任意組分的重量為基準(zhǔn)，約I-IOOppm的HLB約等于或小于15的聚環(huán)氧乙烷/聚環(huán)氧丙烷共聚物，以及(d)拋光墊，(ii)使得所述拋光墊相對于所述基片運(yùn)動(dòng)，以及(iii)磨掉所述基片的至少一部分，從而拋光所述基片。Park等在美國專利第6，626，968號(hào)中揭示了另一種用于化學(xué)機(jī)械平面化工藝的拋光配方，此種配方提供氧化硅和氮化硅中的至少一種相對于多晶硅的選擇性。Park等揭示了一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，該組合物為漿液的形式，PH值為7-11，用來同時(shí)對包括氧化硅層和多晶硅層的表面進(jìn)行拋光，所述漿液主要由以下組分組成水；磨料顆粒，其選自二氧化硅(SiO2),氧化鋁(Al2O3), 二氧化鈰(CeO2),氧化錳(magania, Mn2O3)以及它們的混合物；以及約0. 001-5重量％的聚合物添加劑，其選自聚乙烯基甲基醚(PVME)，聚乙二醇(PEG)，聚氧乙烯03)月桂基醚(POLE)，聚丙酸(PPA)，聚丙烯酸(PAA)，聚醚二醇二醚 (PEGBE)，以及它們的混合物；其中，所述聚合物添加劑改進(jìn)了氧化硅層去除相對于多晶硅層去除的選擇性比。盡管如此，為了支持用于半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中器件設(shè)計(jì)的不斷變化的方面，人們?nèi)匀灰恢毙枰渲苹瘜W(xué)機(jī)械拋光組合物，以提供所希望的適合變化的設(shè)計(jì)要求的拋光性質(zhì)之間的平衡。例如，人們?nèi)匀恍枰哂幸韵滦再|(zhì)的化學(xué)機(jī)械拋光組合物該組合物顯示特定的去除速率和去除選擇性，相對于多晶硅，有利于除去氮化硅和氧化硅；并且相對于氮化硅， 有利于除去氧化硅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用來對基片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括提供基片， 其中，所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅；提供一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含以下組分作為初始組分(優(yōu)選主要由以下組分組成)水；磨料；烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物， 其中，所述烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物具有疏水性部分以及非離子型無環(huán)親水性部分，該疏水性部分包含與芳環(huán)連接的烷基，所述親水性部分包含4-100個(gè)碳原子；以及式I所示的物質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種用來對基片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括提供基片，其中，所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅；提供一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含以下物質(zhì)作為初始組分水；磨料；烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物，其中，所述烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物具有疏水性部分以及非離子型無環(huán)親水性部分，該疏水性部分包含與芳環(huán)連接的烷基，所述親水性部分包含4-100個(gè)碳原子；以及式I所示的物質(zhì)
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氧化硅/多晶硅去除速率選擇性彡5 1。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在以下操作條件下，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氧化硅去除速率>500人/分鐘臺(tái)板轉(zhuǎn)速93轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速87轉(zhuǎn)/分鐘，化學(xué)機(jī)械拋光組合物的流速200毫升/分鐘，在200毫米的拋光機(jī)上施加3psi的標(biāo)稱向下作用力；所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包含具有聚合物空心微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸漬的非織造子墊。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多晶硅是無定形多晶硅，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氧化硅/無定形多晶硅去除速率選擇性>5 1。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多晶硅是晶體多晶硅，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氧化硅/晶體多晶硅去除速率選擇性> 10 1。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氮化硅/多晶硅去除速率選擇性彡5 1。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在以下操作條件下，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氮化硅去除速率t500A /分鐘臺(tái)板轉(zhuǎn)速93轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速87轉(zhuǎn)/分鐘，化學(xué)機(jī)械拋光組合物的流速200毫升/分鐘，在200毫米的拋光機(jī)上施加3psi的標(biāo)稱向下作用力；所述化學(xué)機(jī)械拋光墊包含具有聚合物空心微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸漬的非織造子墊。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述多晶硅是無定形多晶硅，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氮化硅/無定形多晶硅去除速率選擇性> 5 1。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述多晶硅是晶體多晶硅，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物顯示的氮化硅/晶體多晶硅去除速率選擇性> 10 1。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物具有以下結(jié)構(gòu)式
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用來對基片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括提供基片，其中，所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅；提供一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含以下組分作為初始組分水；磨料；烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物，其中，所述烷基芳基聚醚磺酸鹽化合物具有疏水性部分以及非離子型無環(huán)親水性部分，該疏水性部分包含與芳環(huán)連接的烷基，所述親水性部分包含4-100個(gè)碳原子；以及式I所示的物質(zhì)其中R1，R2，R3，R4，R5，R6和R7各自是化學(xué)式為-(CH2)n-的橋連基團(tuán)，n是選自1-10的整數(shù)；提供包括拋光表面的化學(xué)機(jī)械拋光墊；使得所述拋光表面相對于所述基片運(yùn)動(dòng)；將化學(xué)機(jī)械拋光組合物分配在所述拋光表面上；以及磨去所述基片的至少一部分，從而拋光所述基片；其中，從基片上除去至少一部分多晶硅；從所述基片上除去至少一部分的氧化硅和氮化硅。
文檔編號(hào)H01L21/3105GK102199399SQ201110072210
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者G·張, K-A·K·雷迪, 劉振東, 郭毅 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司