CN102199399B - 对包含多晶硅、氧化硅和氮化硅的基片进行抛光的方法 - Google Patents
对包含多晶硅、氧化硅和氮化硅的基片进行抛光的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102199399B CN102199399B CN201110072210.8A CN201110072210A CN102199399B CN 102199399 B CN102199399 B CN 102199399B CN 201110072210 A CN201110072210 A CN 201110072210A CN 102199399 B CN102199399 B CN 102199399B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polysilicon
- mechanical polishing
- chemical
- substrate
- silicon nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 134
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 85
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 title claims abstract description 84
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 5
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 title 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 175
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 62
- -1 sulfonate compound Chemical class 0.000 claims abstract description 46
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims abstract description 41
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 40
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 61
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 14
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical class NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 abstract description 11
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 abstract description 11
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 abstract description 10
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 abstract description 9
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 0 CP(*N(*N(*N(*CP(N)(O)=O)*P(O)(O)=O)*P(*)(O)=O)*(*)CP(*)(CO)=O)(O)=[U] Chemical compound CP(*N(*N(*N(*CP(N)(O)=O)*P(O)(O)=O)*P(*)(O)=O)*(*)CP(*)(CO)=O)(O)=[U] 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920002432 poly(vinyl methyl ether) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- CMCBDXRRFKYBDG-UHFFFAOYSA-N 1-dodecoxydodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCOCCCCCCCCCCCC CMCBDXRRFKYBDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- GXGJIOMUZAGVEH-UHFFFAOYSA-N Chamazulene Chemical group CCC1=CC=C(C)C2=CC=C(C)C2=C1 GXGJIOMUZAGVEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N Propionic acid Substances CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910001853 inorganic hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N metformin Chemical compound CN(C)C(=N)NC(N)=N XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基片,其中,所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅;提供一种化学机械抛光组合物,其包含以下组分作为初始组分:水;磨料;烷基芳基聚醚磺酸盐化合物,其中,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有疏水性部分以及非离子型无环亲水性部分,该疏水性部分包含与芳环连接的烷基,所述亲水性部分包含4-100个碳原子;以及式I所示的物质其中R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7各自是化学式为-(CH2)n-的桥连基团,n是选自1-10的整数;提供包括抛光表面的化学机械抛光垫;使得所述抛光表面相对于所述基片运动;将化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上;以及磨去所述基片的至少一部分,从而抛光所述基片;其中,从基片上除去至少一部分多晶硅;从所述基片上除去至少一部分的氧化硅和氮化硅。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光组合物及其使用方法。更具体来说,本发明涉及用来在氧化硅和氮化硅的存在下,对包含多晶硅的基片进行抛光的化学机械抛光组合物。
背景技术
在集成电路和其它电子器件的制造中,在半导体晶片的表面上沉积多层的导电材料、半导体材料和介电材料,或者将这些材料层从半导体晶片的表面除去。可以使用一些沉积技术沉积导电材料、半导体材料和介电材料的薄层。现代晶片加工中常用的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学镀覆(ECP)等。
当材料层被依次沉积和除去的时候,晶片最上层的表面变得不平。因为随后的半导体加工(例如镀覆金属)需要晶片具有平坦的表面,所以晶片需要平面化。平面化可用来除去不希望出现的表面形貌和表面缺陷,例如粗糙表面,团聚材料,晶格破坏,划痕和污染的层或材料。
化学机械平面化,即化学机械抛光(CMP)是一种用来对半导体晶片之类的基片进行平面化的常用技术。在常规的CMP中,将晶片安装在支架组件上,设置在与CMP设备中的抛光垫接触的位置。所述支架组件为晶片提供可控制的压力,将其压向抛光垫。通过外界驱动力使得抛光垫相对于晶片运动(例如转动)。与此同时,在晶片和抛光垫之间提供抛光组合物(“浆液”)或者其它的抛光溶液。因此,通过抛光垫表面以及浆液的化学作用和机械作用,对晶片的表面进行抛光使其成为平的。
一种用来隔离半导体器件的元件的方法被称作浅槽隔离(STI)工艺,其通常包括采用形成于硅基片上的氮化硅层,在氮化硅层中形成浅槽,沉积介电材料(例如氧化物)来填充所述槽。通常会在基片的顶部沉积过量的介电材料,以确保完全填充所述槽。然后使用化学机械平面化技术除去所述过量的介电材料层,露出所述氮化硅层。
过去的器件设计侧重于氧化硅/氮化硅的化学机械平面化选择性(即,相对于氮化硅的去除速率,氧化硅的去除速率更高)。在这些器件设计中,氮化硅层作为化学机械平面化工艺的停止层。
近来的一些器件设计需要用于化学机械平面化工艺的抛光组合物,该组合物为氧化硅和氮化硅中的至少一种提供优于多晶硅的选择性(即,相对于多晶硅的去除速率,氧化硅和氮化硅中的至少一种的去除速率更高)。
Dysard等在美国专利申请公开第2007/0077865号中揭示了一种用于化学机械平面化工艺的抛光配方,此种配方提供对氧化硅和氮化硅中的至少一种相对于多晶硅的选择性。Dysard等揭示了一种对基片进行化学机械抛光的方法,该方法包括:(i)使得包含多晶硅以及选自氧化硅和氮化硅的材料的基片与化学机械抛光体系接触,所述化学机械抛光体系包含:(a)磨料,(b)液体载体,(c)以所述液体载体以及溶解或悬浮在其中的任意组分的重量为基准,约1-100ppm的HLB约等于或小于15的聚环氧乙烷/聚环氧丙烷共聚物,以及(d)抛光垫,(ii)使得所述抛光垫相对于所述基片运动,以及(iii)磨掉所述基片的至少一部分,从而抛光所述基片。
Park等在美国专利第6,626,968号中揭示了另一种用于化学机械平面化工艺的抛光配方,此种配方提供氧化硅和氮化硅中的至少一种相对于多晶硅的选择性。Park等揭示了一种化学机械抛光组合物,该组合物为浆液的形式,pH值为7-11,用来同时对包括氧化硅层和多晶硅层的表面进行抛光,所述浆液主要由以下组分组成:水;磨料颗粒,其选自二氧化硅(SiO2),氧化铝(Al2O3),二氧化铈(CeO2),氧化锰(magania,Mn2O3)以及它们的混合物;以及约0.001-5重量%的聚合物添加剂,其选自聚乙烯基甲基醚(PVME),聚乙二醇(PEG),聚氧乙烯(23)月桂基醚(POLE),聚丙酸(PPA),聚丙烯酸(PAA),聚醚二醇二醚(PEGBE),以及它们的混合物;其中,所述聚合物添加剂改进了氧化硅层去除相对于多晶硅层去除的选择性比。
尽管如此,为了支持用于半导体制造***中器件设计的不断变化的方面,人们仍然一直需要配制化学机械抛光组合物,以提供所希望的适合变化的设计要求的抛光性质之间的平衡。例如,人们仍然需要具有以下性质的化学机械抛光组合物:该组合物显示特定的去除速率和去除选择性,相对于多晶硅,有利于除去氮化硅和氧化硅;并且相对于氮化硅,有利于除去氧化硅。
发明内容
本发明提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基片,其中,所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅;提供一种化学机械抛光组合物,其包含以下组分作为初始组分(优选主要由以下组分组成):水;磨料;烷基芳基聚醚磺酸盐化合物,其中,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有疏水性部分以及非离子型无环亲水性部分,该疏水性部分包含与芳环连接的烷基,所述亲水性部分包含4-100个碳原子;以及式I所示的物质
其中R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7各自是化学式为-(CH2)n-的桥连基团,n是选自1-10的整数;提供包括抛光表面的化学机械抛光垫;使得所述抛光表面相对于所述基片运动;将化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上;以及磨去所述基片的至少一部分,从而抛光所述基片;其中,从基片上除去至少一部分多晶硅;从所述基片上除去至少一部分的氧化硅和氮化硅。
本发明还提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基片,其中,所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅;提供一种化学机械抛光组合物,其包含以下组分作为初始组分(优选主要由以下组分组成):水;磨料;烷基芳基聚醚磺酸盐化合物,其中,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有疏水性部分以及非离子型无环亲水性部分,该疏水性部分包含与芳环连接的烷基,所述亲水性部分包含4-100个碳原子;以及式I所示的物质
其中R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7各自是化学式为-(CH2)n-的桥连基团,n是选自1-10的整数;提供包括抛光表面的化学机械抛光垫;使得所述抛光表面相对于所述基片运动;将化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上;以及磨去所述基片的至少一部分,从而抛光所述基片;其中,从基片上除去至少一部分多晶硅;从所述基片上除去至少一部分的氧化硅和氮化硅;所述化学机械抛光组合物显示抛光pH值为2-5。
本发明还提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法,该方法包括:提供基片,所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅;提供一种化学机械抛光组合物,其包含以下组分作为初始组分(优选主要由以下组分组成):水;磨料;烷基芳基聚醚磺酸盐化合物,其中,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有以下结构式
式中,R是支链的C6-10烷基;x为2-8;M选自H,Na,K,Li和NH4;以及二亚乙基三胺五(甲基膦酸);提供包括抛光表面的化学机械抛光垫;使得所述抛光表面相对于所述基片运动;将化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上;以及磨去所述基片的至少一部分,从而抛光所述基片;其中,从基片上除去至少一部分多晶硅;从所述基片上除去至少一部分的氧化硅和氮化硅;,所述化学机械抛光组合物显示用无机酸调节的抛光pH值为2-5。
具体实施方式
本发明的化学机械抛光方法可以用来对包含多晶硅以及氧化硅和氮化硅的基片进行抛光。本发明方法使用的化学机械抛光组合物包含多晶硅去除速率抑制量的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物,其与式I的物质结合使用。加入式I的物质有助于调节所述化学机械抛光组合物对氧化硅和氮化硅的去除速率选择性,同时对多晶硅去除速率的影响极小。具体来说,加入式I的物质与烷基芳基聚醚磺酸盐化合物结合使用,相对于氮化硅的去除速率提高了氧化硅的去除速率,同时对多晶硅的去除速率的影响极小。
本说明书和所附权利要求书中关于因将烷基芳基聚醚磺酸盐化合物与式I的物质结合起来加入所述化学机械抛光组合物中而造成去除速率抑制(去除速率的测量单位为/分钟)所用的术语″显著低″,表示多晶硅的去除速率低的程度≥50%。也就是说,当多晶硅的去除速率显著低的时候,满足以下表达式:
((A0-A)/A0)*100≥50
式中,A是本发明方法所用的包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物与式I的物质的组合的化学机械抛光组合物的多晶硅去除速率,单位为/分钟;A- 0是在只是化学机械抛光组合物中不含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以及式I的物质的相同条件下得到的多晶硅的去除速率,单位为/分钟。
在本说明书和所附权利要求书中关于因在化学机械抛光组合物中加入式I的物质而造成多晶硅的去除速率变化所用的术语″极小影响″(去除速率的测量单位为/分钟),表示多晶硅的去除速率的变化≤20%。也就是说,当向所述化学机械抛光组合物中加入式I的物质的时候,能够满足以下表达式,则对多晶硅去除速率影响极小:
((B0-B)的绝对值/B0)*100≤20
式中B是本发明方法所用的包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物与式I的物质组合的化学机械组合物的多晶硅去除速率,单位为/分钟;B0是在只是化学机械抛光组合物中不含式I的物质的相同条件下得到的多晶硅的去除速率,单位为/分钟。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物中使用的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物可以用通式R-SO3H表示,或者为盐的形式R-SO3 -,其中R包括疏水性部分和非离子型无环亲水性部分。在本文中,磺酸部分(即-SO3H)和磺酸盐部分(-SO3 -)可以互换使用。
所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物中的疏水性部分包括与芳环连接的烷基。具体来说,所述疏水性部分包括与芳环(优选苯环)连接的包含4-24个碳原子的烷基。较佳的是,所述疏水性部分包括与苯环连接的包含4-15个碳原子的烷基。更佳的是,所述疏水性部分包括与苯环连接的包含6-10个碳原子的烷基。所述与芳环连接的烷基可以是直链或支链。所述与芳环连接的烷基可以是饱和的或者不饱和的。最优选的是,所述与芳环连接的烷基是包含6-10个碳原子的支链饱和烷基。
所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物中的非离子型无环亲水性部分包含4-100个碳原子。较佳的是,所述非离子型无环亲水性部分包含6-50个碳原子。更佳的是,所述非离子型无环亲水性部分包含6-20个碳原子。所述非离子型无环亲水性部分可以是直链或者支链。所述非离子型无环亲水性部分可以是饱和的或者不饱和的。较佳的是,所述非离子型无环亲水性部分是饱和的或者不饱和的、直链聚氧化烯烃。最佳的是,所述非离子型无环亲水性部分是直链聚环氧乙烷。
所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物任选地以铵盐、钾盐、季铵盐、钠盐或锂盐的形式加入本发明方法所用的化学机械抛光组合物中。较佳的是,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以钠盐的形式加入本发明方法使用的化学机械抛光组合物中。
较佳的是,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有以下结构式
式中,R是支链的C6-10烷基;x为2=8;M选自H,Na,K,Li和NH4(更优选H和Na;最优选M是Na)。
对用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物使用的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物的量进行选择,以适合多晶硅去除速率/氧化硅和氮化硅中的至少一种的去除速率。使用的化学机械抛光组合物优选包含0.0001-1重量%的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物作为初始组分。更佳的是,使用的化学机械抛光组合物包含0.01-1重量%,更优选0.01-0.1重量%,最优选0.01-0.05重量%的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物作为初始组分。
本发明化学机械抛光方法使用的化学机械抛光组合物包含式I的物质作为初始组分:
其中R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7各自是化学式为-(CH2)n-的桥连基团,n是选自1-10的整数。较佳的是,对于各个R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7,n是独立地选自1-4的整数。更佳的是,对于各个R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7,n是独立地选自2-4的整数。最佳的是,所述式I的物质是下式所示的二亚甲基三胺五(甲基膦酸):
任选地,式I的物质中的一个或多个氮可以季氮的形式提供,氮呈现正电荷。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物包含0.001-1重量%的式I的物质作为初始组分。在一些优选的应用中,所述化学机械抛光组合物包含0.001-0.2重量%,更优选0.008-0.03重量%,最优选0.009-0.015重量%的式I的物质作为初始组分。
本发明的化学机械抛光法中使用的化学机械抛光组合物中包含的水优选是去离子水和蒸馏水中的至少一种,以限制附带的杂质。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含0.1-40重量%、优选5-25重量%的磨料。使用的磨料的平均粒度优选≤100nm;更优选为10-100nm;最优选为25-60nm。
适合用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物的磨料包括:例如无机氧化物、无机氢氧化物、无机氢氧氧化物(inorganic hydroxideoxide)、金属硼化物、金属碳化物、金属氮化物、聚合物颗粒、以及包含至少一种上述物质的混合物。合适的无机氧化物包括:例如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化锰(MnO2)、氧化钛(TiO2),或者包含至少一种上述氧化物的组合。如果需要,也可使用这些无机氧化物的改性形式,例如有机聚合物涂覆的无机氧化物颗粒和无机涂覆的颗粒。合适的金属碳化物、硼化物和氮化物包括:例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅(SiCN)、碳化硼、碳化钨、碳化锆、硼化铝、碳化钽、碳化钛、或包含上述金属碳化物、硼化物和氮化物中的至少一种的组合。
优选用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物的磨料是胶体二氧化硅。较佳的是,所述胶体二氧化硅包括以下的至少一种:热解二氧化硅,沉淀二氧化硅和附聚二氧化硅。较佳的是,使用的胶体二氧化硅的平均粒度≤100nm,更优选为10-100nm,最优选为25-60nm;所述胶体二氧化硅的含量占化学机械抛光组合物的0.1-40重量%,优选1-30重量%;最优选15-25重量%。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物任选还包含选自分散剂、表面活性剂、缓冲剂、消泡剂和杀生物剂的另外的添加剂。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物的pH值≤5,优选为2-4,更优选为2-3。所用的化学机械抛光组合物可以包含无机和有机pH调节剂。任选地,所述pH调节剂选自无机酸(例如硝酸、硫酸、盐酸和磷酸)。
在本发明的化学机械抛光方法中抛光的基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅。
所述基片中的多晶硅可以是本领域已知的任何合适的多晶硅材料。所述多晶硅可以是任何合适的相,可以是无定形的,晶体的,或者它们的组合。
如果基片中存在氧化硅,则氧化硅可以是本领域已知的任何合适的氧化硅材料;例如硼磷硅酸盐玻璃(BPSG),等离子体蚀刻的原硅酸四乙酯(PETEOS),热氧化物(thermal oxide),未掺杂的硅酸盐玻璃,高密度等离子体(HDP)氧化物。
基片中如果存在氮化硅的话,氮化硅可以是本领域已知的任何合适的氮化硅材料,例如Si3N4。
本发明化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光垫可以是本领域已知的任何合适的抛光垫。所述化学机械抛光垫可以任选地选自织造抛光垫和非织造抛光垫。所述化学机械抛光垫可以由具有各种密度、硬度、厚度、可压缩性和模量的任何合适的聚合物制造。根据需要,所述化学机械抛光垫可以是有凹槽和穿孔的。
在本发明的化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光组合物中包含的与式I的物质结合使用的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物优选以大于抑制氧化硅和氮化硅中的至少一种的去除速率的差示速率抑制多晶硅的去除速率(测量单位为埃/分钟,/分钟)。如果我们将膜X的去除速率的相对改进(ΔX)定义为ΔX=(X0-X)/X0,其中X0表示在抛光组合物中不加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质的情况下,使用该抛光组合物得到膜X的去除速率;X表示在抛光组合物中加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质的情况下,使用该抛光组合物得到膜X的去除速率,测量单位为/分钟。在本发明方法中使用的化学机械抛光组合物中包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质,优选满足下式中的至少一式:在实施例所示的抛光条件下测得,(i)Δ多晶硅>Δ氧化硅,(ii)Δ多晶硅>ΔSi3N4。例如,如果在实施例所示的条件下抛光,不含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质的组合物提供以下对照去除速率:多晶硅的/分钟,二氧化硅和氮化硅的X0为500/分钟;如果在抛光组合物中加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以及式I的物质,将多晶硅的去除速率减小到/分钟,则所述二氧化硅和氮化硅中的至少一种的去除速率必须/分钟。
较佳的是,在本发明的化学机械抛光方法中,包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质的化学机械抛光组合物所显示的对多晶硅的抛光去除速率显著低于不含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以及式I的物质在相同条件下获得的多晶硅的去除速率。较佳的是,通过在本发明的方法使用的化学机械抛光组合物中加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质,得到的对多晶硅去除速率的抑制≥50%;更优选≥60%;最优选≥80%(即,去除速率抑制=((A0-A)/A0)*100)),在实施例所示的抛光条件下测得。通常,通过在本发明的方法中使用的化学机械抛光组合物中加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质,获得的多晶硅去除速率抑制≤200%。
较佳的是,在实施例所示的抛光条件下测得,用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物显示对多晶硅的去除速率抑制≥50%,更优选≥60%,最优选≥80%(即,去除速率抑制=((A0-A)/A0)*100));显示对氧化硅和氮化硅中的至少一种的去除速率变化<30%;更优选≤20%;最优选≤10%(即去除速率变化=(((C0-C)的绝对值)/C0)*100,其中C是包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以及式I的物质的本发明方法使用的化学机械抛光组合物的氧化硅或氮化硅去除速率,单位为/分钟;C0是在只是化学机械抛光组合物中不含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质的相同条件下获得的氧化硅或氮化硅的去除速率,在实施例所列的抛光条件下测得。
较佳的是,在本发明的化学机械抛光方法中,使用包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以及式I的物质的化学机械抛光组合物显示的氧化硅相对于氮化硅的去除速率显著高于在不存在式I的物质的相同条件下获得的氧化硅相对于氮化硅的去除速率。较佳的是,通过在本发明方法使用的化学机械抛光组合物中加入式I的物质获得的氧化硅去除速率相对于氮化硅的提高≥50%;更优选≥75%;最优选≥100%(即去除速率提高((r0-r)/r0)*100));其中r0是(氧化硅去除速率/氮化硅去除速率)使用包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物以及式I的物质的本发明化学机械抛光组合物获得的;r是(氧化硅去除速率/氮化硅去除速率)在化学机械抛光组合物中不含式I的物质,在相同条件下获得的,以上结果在实施例所述的抛光条件下测定。
较佳的是,在实施例所示的抛光条件下测得,本发明的化学机械抛光方法可以在以下条件下用来抛光基片:氮化硅去除速率/分钟,优选/分钟,更优选/分钟,最优选/分钟;氮化硅/无定形多晶硅去除速率选择性≥5∶1,优选≥6∶1,更优选≥7∶1(即,氮化硅的去除速率:无定形多晶硅的去除速率),在实施例所示的抛光条件下测得;氮化硅相对于晶体多晶硅的去除速率选择性≥25∶1;优选≥40∶1;更优选≥50∶1(即氮化硅去除速率:晶体多晶硅去除速率),在实施例所述的抛光条件下测得。
较佳的是,在实施例所示的抛光条件下测得,本发明的化学机械抛光方法可以在以下条件下用来抛光基片:氧化硅去除速率/分钟,优选/分钟,更优选/分钟;氧化硅/无定形多晶硅选择性≥5∶1,优选≥8∶1,更优选≥10∶1(即,氧化硅的去除速率:无定形多晶硅的去除速率),在实施例所示的抛光条件下测得;氧化硅相对于晶体多晶硅的去除速率选择性≥25∶1;优选≥50∶1;更优选≥60∶1(即氧化硅去除速率:晶体多晶硅去除速率),在实施例所述的抛光条件下测得。
较佳的是,本发明的化学机械抛光方法可以在以下条件下用来抛光基片:氮化硅去除速率/分钟,优选/分钟,更优选/分钟,最优选/分钟;氮化硅相对于无定形多晶硅的去除速率选择性≥5∶1,优选≥6∶1,更优选≥7∶1(即氮化硅去除速率:无定形多晶硅的去除速率);氮化硅相对于晶体多晶硅的去除速率选择性≥25∶1;优选≥40∶1;更优选≥50∶1(即氮化硅去除速率:晶体多晶硅的去除速率);氧化硅去除速率 /分钟,优选/分钟,更优选/分钟;氧化硅相对于无定形多晶硅的选择性≥5∶1,优选≥8∶1,更优选≥10∶1(即,氧化硅的去除速率:无定形多晶硅的去除速率);氧化硅相对于晶体多晶硅的去除速率选择性≥25∶1;优选≥50∶1;更优选≥60∶1(即氧化硅的去除速率:晶体多晶硅的去除速率),在实施例所示的抛光条件下测得。
较佳的是,本发明的化学机械抛光方法同时提供了氧化硅和氮化硅相对于多晶硅的选择性抛光(即除去)(即,显示相对于多晶硅的去除速率氧化硅和氮化硅的去除速率都更高,在实施例所述的抛光条件下测得)。用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物中包含的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和式I的物质的量可以进行选择,以适合多晶硅的去除速率/氮化硅和氧化硅中的至少一种的去除速率,以及还适合氧化硅/氮化硅的去除速率。
本发明化学机械抛光方法中采用的化学机械抛光组合物使得可以在低的标称抛光垫压力下操作,例如该压力可以为3-35kPa。所述低的标称抛光垫压力可以通过减少划痕以及其它不希望出现的抛光缺陷而改进抛光性能,并将对脆性材料造成的破坏减至最小。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施方式。
实施例1
化学机械抛光组合物
测试的化学机械抛光组合物(CMPC)如表1所述。所述化学机械抛光组合物A是比较配方,不包括在本发明所要求的范围之内。
表1
г用于实施例的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物如下式所示
я式I使用的物质是二亚乙基三胺五(甲基膦酸)
£实施例中使用的磨料是的KlebosolPL1598B25胶体二氧化硅(AZ电子材料公司(AZ Electronic Materials)制造和购自陶氏化学公司(The DowChemical Company))。
¥根据需要,使用HNO3或KOH调节组合物的pH值。
实施例2
抛光测试:
使用200毫米的敷层晶片对表1中的化学机械抛光组合物A、1和2进行测试,具体来说,使用的敷层晶片是(A)TEOS电介质晶片;(B)Si3N4电介质晶片,以及(C)无定形多晶硅电介质晶片和(D)晶体多晶硅电介质晶片。在实施例中使用应用材料(Applied Materials)MirraCMP抛光平台使用抛光垫抛光所有的敷层晶片,所述抛光垫包含具有聚合物空心微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫(即购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)的IC1010TM抛光垫)。用于所有实施例的抛光条件包括:台板转速93rpm;支架转速87rpm;抛光介质流速200ml/min,向下压力为20.7psi。表2中列出了各个抛光实验的去除速率。注意通过抛光之前和之后的膜厚度计算去除速率。具体来说,使用购自KLA-Tencor的SpectraFX 200光学薄膜度量***测定去除速率。
表2
实施例2
抛光测试:
使用200毫米的敷层晶片对表1中所述的化学机械抛光组合物3进行测试,具体来说,使用的敷层晶片是(A)TEOS电介质晶片;(B)Si3N4电介质晶片,以及(C)无定形多晶硅电介质晶片。在实施例中使用StrasbaughnSpireTM CMP***型号6EC旋转型抛光平台使用抛光垫抛光所有的敷层晶片,所述抛光垫包含具有聚合物空心微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫(即购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm andHaas Electronic Materials CMP Inc.)的IC1010TM抛光垫)。用于所有实施例的抛光条件包括:台板转速93rpm;支架转速87rpm;抛光介质流速200ml/min,向下压力为20.7psi。表3中列出了各个抛光实验的去除速率。注意通过抛光之前和之后的膜厚度计算去除速率。具体来说,使用购自KLA-Tencor的SpectraFX 200光学薄膜度量***测定去除速率。
表3
Claims (10)
1.一种用来对基片进行化学机械抛光的方法,该方法包括:
提供基片,其中,所述基片包含多晶硅、氧化硅和氮化硅;
提供一种化学机械抛光组合物,其由以下物质作为初始组分组成:水;磨料;烷基芳基聚醚磺酸盐化合物,其中,所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有以下结构式:
其中R是支链的C6-10烷基;x为2-8;M选自H,Na,K,Li和NH4;式I所示的物质
其中R1,R2,R3,R4,R5,R6和R7各自是化学式为-(CH2)n-的桥连基团,n是选自1-4的整数;以及任选的pH调节剂,所述pH调节剂是无机酸;
提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;
使得所述抛光表面相对于所述基片运动;
将所述化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上;以及,
磨去基片的至少一部分,从而抛光所述基片;
其中,从基片上除去至少一部分多晶硅;从基片上除去至少一部分的氧化硅和氮化硅。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述化学机械抛光组合物显示的氧化硅/多晶硅去除速率选择性≥5:1。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述多晶硅是无定形多晶硅,所述化学机械抛光组合物显示的氧化硅/无定形多晶硅去除速率选择性≥5:1。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述多晶硅是晶体多晶硅,所述化学机械抛光组合物显示的氧化硅/晶体多晶硅去除速率选择性≥10:1。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述化学机械抛光组合物显示的氮化硅/多晶硅去除速率选择性≥5:1。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述多晶硅是无定形多晶硅,所述化学机械抛光组合物显示的氮化硅/无定形多晶硅去除速率选择性≥5:1。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述多晶硅是晶体多晶硅,所述化学机械抛光组合物显示的氮化硅/晶体多晶硅去除速率选择性≥10:1。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,式I的物质是二亚乙基三胺五(甲基膦酸)。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/724,685 US8491808B2 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Method of polishing a substrate comprising polysilicon, silicon oxide and silicon nitride |
US12/724,685 | 2010-03-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102199399A CN102199399A (zh) | 2011-09-28 |
CN102199399B true CN102199399B (zh) | 2014-04-02 |
Family
ID=44558416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110072210.8A Expired - Fee Related CN102199399B (zh) | 2010-03-16 | 2011-03-16 | 对包含多晶硅、氧化硅和氮化硅的基片进行抛光的方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8491808B2 (zh) |
JP (1) | JP5957777B2 (zh) |
KR (1) | KR101672811B1 (zh) |
CN (1) | CN102199399B (zh) |
DE (1) | DE102011013981A1 (zh) |
FR (1) | FR2957548B1 (zh) |
TW (1) | TWI500750B (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8492277B2 (en) * | 2010-03-16 | 2013-07-23 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc | Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride |
US8496843B2 (en) * | 2010-03-16 | 2013-07-30 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride |
KR101894712B1 (ko) * | 2010-09-08 | 2018-09-04 | 바스프 에스이 | 산화규소 유전체 필름 및 폴리실리콘 및/또는 질화규소 필름을 함유하는 기판의 화학적 기계적 연마 방법 |
KR101340551B1 (ko) * | 2010-12-31 | 2013-12-11 | 제일모직주식회사 | 질화규소를 선택적으로 연마하는 cmp 슬러리 조성물 |
US9303187B2 (en) * | 2013-07-22 | 2016-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Compositions and methods for CMP of silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon materials |
CN107030583A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-08-11 | 天津华海清科机电科技有限公司 | 硅衬底片抛光方法和装置 |
US20190085205A1 (en) * | 2017-09-15 | 2019-03-21 | Cabot Microelectronics Corporation | NITRIDE INHIBITORS FOR HIGH SELECTIVITY OF TiN-SiN CMP APPLICATIONS |
CN109971356A (zh) | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 安集微电子(上海)有限公司 | 一种化学机械抛光液 |
JP7120846B2 (ja) * | 2018-08-10 | 2022-08-17 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物及びその製造方法並びに研磨方法並びに基板の製造方法 |
US10759970B2 (en) * | 2018-12-19 | 2020-09-01 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions and methods of using same |
US10763119B2 (en) * | 2018-12-19 | 2020-09-01 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions and methods of using same |
US11680186B2 (en) | 2020-11-06 | 2023-06-20 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions and methods of using same |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3457107A (en) * | 1965-07-20 | 1969-07-22 | Diversey Corp | Method and composition for chemically polishing metals |
US4283321A (en) | 1979-10-03 | 1981-08-11 | Gaf Corporation | Alkyl aryl ethyleneoxy sulfonate surfactants for vinyl acetate polymerization |
KR100378180B1 (ko) * | 2000-05-22 | 2003-03-29 | 삼성전자주식회사 | 화학기계적 연마 공정용 슬러리 및 이를 이용한 반도체소자의 제조방법 |
US6743683B2 (en) * | 2001-12-04 | 2004-06-01 | Intel Corporation | Polysilicon opening polish |
US7201647B2 (en) * | 2002-06-07 | 2007-04-10 | Praxair Technology, Inc. | Subpad having robust, sealed edges |
US7018560B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-03-28 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Composition for polishing semiconductor layers |
US7247566B2 (en) * | 2003-10-23 | 2007-07-24 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | CMP method for copper, tungsten, titanium, polysilicon, and other substrates using organosulfonic acids as oxidizers |
KR100795364B1 (ko) * | 2004-02-10 | 2008-01-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 기판용 세정액 조성물, 이를 이용한 세정 방법 및도전성 구조물의 제조 방법 |
JP2005347737A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-12-15 | Nissan Chem Ind Ltd | シリコンウェハー用研磨組成物 |
KR100591719B1 (ko) * | 2004-11-09 | 2006-06-22 | 삼성전자주식회사 | 에피텍셜 콘택 플러그 제조방법, 그 제조 방법을 이용한반도체 장치 제조 방법 및 그 제조 방법을 이용한 더블스택형 트랜지스터 제조 방법 |
US7790618B2 (en) | 2004-12-22 | 2010-09-07 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Selective slurry for chemical mechanical polishing |
US20070077865A1 (en) | 2005-10-04 | 2007-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Method for controlling polysilicon removal |
US8017524B2 (en) * | 2008-05-23 | 2011-09-13 | Cabot Microelectronics Corporation | Stable, high rate silicon slurry |
JP5441362B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2014-03-12 | 富士フイルム株式会社 | 研磨液及び研磨方法 |
JP5467804B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2014-04-09 | 富士フイルム株式会社 | 窒化ケイ素用研磨液及び研磨方法 |
US8119529B2 (en) * | 2009-04-29 | 2012-02-21 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method for chemical mechanical polishing a substrate |
US8492277B2 (en) * | 2010-03-16 | 2013-07-23 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc | Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride |
US8496843B2 (en) * | 2010-03-16 | 2013-07-30 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride |
-
2010
- 2010-03-16 US US12/724,685 patent/US8491808B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-03-10 JP JP2011052897A patent/JP5957777B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-03-14 TW TW100108481A patent/TWI500750B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-03-15 DE DE102011013981.8A patent/DE102011013981A1/de not_active Withdrawn
- 2011-03-15 KR KR1020110022824A patent/KR101672811B1/ko active IP Right Grant
- 2011-03-16 FR FR1152170A patent/FR2957548B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2011-03-16 CN CN201110072210.8A patent/CN102199399B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110230048A1 (en) | 2011-09-22 |
TWI500750B (zh) | 2015-09-21 |
US8491808B2 (en) | 2013-07-23 |
TW201139636A (en) | 2011-11-16 |
FR2957548B1 (fr) | 2015-07-03 |
CN102199399A (zh) | 2011-09-28 |
KR101672811B1 (ko) | 2016-11-04 |
KR20110104443A (ko) | 2011-09-22 |
DE102011013981A1 (de) | 2014-02-13 |
FR2957548A1 (fr) | 2011-09-23 |
JP5957777B2 (ja) | 2016-07-27 |
JP2011205096A (ja) | 2011-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102199399B (zh) | 对包含多晶硅、氧化硅和氮化硅的基片进行抛光的方法 | |
CN102201337B (zh) | 对包含多晶硅以及氧化硅和氮化硅中的至少一种的基片进行抛光的方法 | |
CN101875182B (zh) | 用来对基板进行化学机械抛光的方法 | |
KR101718788B1 (ko) | 화학 기계 연마 조성물 및 관련 방법 | |
US8431490B2 (en) | Method of chemical mechanical polishing a substrate with polishing composition adapted to enhance silicon oxide removal | |
US8513126B2 (en) | Slurry composition having tunable dielectric polishing selectivity and method of polishing a substrate | |
CN102201338B (zh) | 对包含多晶硅以及氧化硅和氮化硅中的至少一种的基片抛光的方法 | |
CN111471400A (zh) | 用于抛光介电衬底的具有稳定的磨料颗粒的化学机械抛光组合物 | |
TW202026390A (zh) | 拋光二氧化矽多於氮化矽之化學機械拋光組成物及方法 | |
TW202212529A (zh) | 研磨劑及研磨方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140402 Termination date: 20200316 |