TWI431080B - 化學機械拋光之漿料組成物及拋光方法 - Google Patents

化學機械拋光之漿料組成物及拋光方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI431080B
TWI431080B TW099134930A TW99134930A TWI431080B TW I431080 B TWI431080 B TW I431080B TW 099134930 A TW099134930 A TW 099134930A TW 99134930 A TW99134930 A TW 99134930A TW I431080 B TWI431080 B TW I431080B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
slurry composition
polishing
layer
cmp
group
Prior art date
Application number
TW099134930A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201127923A (en
Inventor
Dong-Mok Shin
Eun-Mi Choi
Seung-Beom Cho
Original Assignee
Lg Chemical Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lg Chemical Ltd filed Critical Lg Chemical Ltd
Publication of TW201127923A publication Critical patent/TW201127923A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI431080B publication Critical patent/TWI431080B/zh

Links

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
    • H01L21/31—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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

化學機械拋光之漿料組成物及拋光方法
本發明係一種關於化學機械拋光(CMP)之漿料組成物與一種使用該漿料組成物之拋光方法，本發明尤指一種具優良選擇性之化學機械拋光漿料組成物，其中，該單晶體矽層或聚矽層具較低之拋光速率，而氧化矽層則具較高之拋光速率，及該拋光方法係使用該漿料組成物。
近來，淺溝隔離(Shallow Trench Isolation,STI)製程係用來電子式地分離半導體裝置，如DRAM或快閃記憶體。而該STI製程包含：一形成溝槽於矽晶片上之步驟，其中該拋光停止層係藉由刻蝕或光蝕刻法形成；以一絕緣材料，如氧化矽填充溝槽；以平坦化方式移除凸處(step height)，其中該凸處係因過剩之絕緣材料所導致。
平坦化製程之回焊、旋轉塗佈玻璃(SOG)、或回蝕(etchback)製程已為常見技術，然而卻無法滿足半導體裝置之高整合與高性能之趨勢，據此，該化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)製程已廣泛應用於平坦化製程。
而該CMP製程係以研磨微粒機械式地拋光晶片，且以漿料組成物中的化學物質進行化學性地拋光，而在提供包含許多化學成分之漿料組成物下，藉由晶片與拋光墊接觸，並相對磨動以進行拋光。
於CMP製程中，一絕緣材料如氧化矽，其係能被選擇式地磨除，而形成一刻槽，而該刻槽填有經磨除的絕緣薄膜。當拋光停止層之上層表面於拋光及平坦化製程中顯露，則應停止拋光，將晶片均勻地拋光，及維持元件之性能以及製程之可靠性，其中該製程係藉由過度拋光而使活化區(active region)與場區(field region)間之凸處最小化。
一般技術上，一拋光停止層係使用矽氮化物薄膜，然而，半導體裝置之線寬度漸窄，且近來積體晶片(Integrated Chip)(IC)具高密度整合性，該單晶體矽或聚矽所形成之薄膜即被重新審視作為拋光停止層，據此，一優良之拋光選擇性質為CMP漿料組成物所需，此即表示，該拋光停止層，如單晶體矽層或聚矽層，具低拋光速率，而氧化矽層具高拋光速率。
本發明之一目的係提供一種具優良拋光選擇性之化學機械拋光(CMP)之漿料組成物，其中，一拋光終止層，如單晶體矽層或聚矽層之拋光速率低，而氧化矽層之拋光速率高。
本發明之另一目的係提供一種使用CMP之漿料組成物之拋光方法。
本發明係有關於一種CMP之漿料組成物，包括一研磨微粒；一分散劑；一離子聚合物添加劑；以及一非離子聚合物添加劑，其中非離子聚合物添加劑包含一聚烯烴-聚乙二醇共聚物，而其聚烯烴-聚乙二醇共聚物包含至少兩個聚乙二醇重複單元，且其中至少一個重複單元為一側鏈。
此外，本發明亦提供一種拋光基板之方法，該方法係包含一使用CMP漿料拋光半導體基板目標層之拋光步驟。
根據本發明之具體實施的該CMP之漿料組成物與拋光方法將於本文中詳述。
根據本發明之具體實施，一化學機械拋光(CMP)之漿料組成物包括一研磨微粒；一分散劑；一離子聚合物添加劑；以及一非離子聚合物添加劑，其中非離子聚合物添加劑包含一聚烯烴-聚乙二醇共聚物，而其聚烯烴-聚乙二醇共聚物包含至少兩個聚乙二醇重複單元，且其中至少一個重複單元為一側鏈。
CMP之漿料組成物包含一研磨微粒、一分散劑、一離子聚合物添加劑、以及一具特殊結構之非離子聚合物添加劑，該漿料組成物對單晶體矽層或聚矽層具低拋光速率，而對氧化矽層具高拋光速率，據此，該CMP之漿料組成物具優良之拋光選擇性(例如：聚矽層與氧化矽層之拋光速率比為1：35或以上)。此外，當應用CMP之漿料組成物於如氧化矽層或其類似之目標層時，該目標層能依高拋光速率與高選擇性進行磨除。
如本發明實施例之結果，本發明人發現由於CMP之漿料組成物包含具特殊結構之非離子聚合物添加劑，以及離子聚合物添加劑，該離子添加劑係具高分散穩定性、於拋光過程中以及具平坦化之製程具高拋光速率、，故其能以高拋光速率拋光一氧化矽層。
另外，由於CMP之漿料組成物能被均勻分散於拋光區域中，且單晶體矽層或聚矽層之表面特性能被均勻控制，故能減少其毀壞或侵蝕，而該毀壞與侵蝕與一現象有關，該現象為移除拋光面之必須區域，使其形成一凹面而導致半導體裝置之電子特性毀損。
同時，該離子聚合物添加劑為至少一者選自：一梳狀共聚物，該梳狀共聚物包含由離子聚合物衍生之主鏈與非離子聚合物衍生之支鏈；聚丙烯酸(polyacrylic acid)；聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)；及其混合物所組成之群組。該離子聚合物添加劑係能藉由附著於拋光終止層表面以降低拋光速率，據此，能達氧化矽層至拋光停止層之高度選擇性，而該拋光停止層如單晶體矽層或聚矽層。
此外，若以梳狀共聚物作為離子聚合物添加劑，則該由非離子聚合物所衍生之支鏈，能藉由附著於單晶體矽層或聚矽層表面而保護單晶體矽層或聚矽層，據此，以降低單晶體矽層或聚矽層之拋光速率。另一方面，由離子聚合物衍生之主鏈，如聚丙烯酸，因無法降低其氧化矽層之拋光速率，故能達到針對氧化矽層至單晶體矽層或聚矽層之高拋光選擇性。
再則，與同分子量之直鏈共聚物之主鏈相比，該梳狀共聚物具較短之主鏈，故能降低漿料組成物之聚集現象。據此，該梳狀共聚物即能避免微刮傷(micro-scratch)，而該刮傷係源於漿料累積於拋光墊中所產生之巨大分子所造成。於聚合物之每單位區域中，由於該梳狀共聚物由於具有支鏈，故其具有比直鏈狀共聚物較高之密度，使梳狀共聚物藉由薄薄地附著於聚矽層表面而有能效地降低單晶體矽層或聚矽層之拋光速率，並藉以改善拋光之選擇性。由於該梳狀共聚物可為離子聚合物添加劑，故其CMP之漿料組成物能達到針對氧化矽層至單晶體矽層或聚矽層之高拋光選擇性。
該梳狀共聚物為一梳狀之共聚物，其中包含丙烯酸酯(acrylate)、或甲基丙烯酸酯(methacrylate)重複單元、或一主鏈連接於以烯氧化物(alkylene oxide)為重複單元之支鏈，形成一梳狀之主鏈與支鏈。該梳狀共聚物除該主鏈與具丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯重複單元之支鏈，或一主鏈連接於烯氧化物重複單元之支鏈情況之外，該共聚物於無任何限制條限下，無法被使用，而該烯氧化物重複單元為聚乙烯氧化物或聚丙烯氧化物。
該梳狀共聚物亦為一包含至少一重複單元之共聚物，該重複單元係選自：聚丙烯酸(polyacrylic acid)、聚甲基丙烯酸酯(polymethacrylic acid)所組成之群組，以及該至少一重複單元選自包含：聚丙烯氧化物甲基丙烯酸(polypropylene oxide methacrylic acid)、聚丙烯氧化物丙烯酸(polypropylene oxide acrylic acid)、聚乙烯氧化物甲基丙烯酸(polyethylene oxide methacrylic acid)以及聚乙烯氧化物丙烯酸(polyethylene oxide acrylic acid)所組成之群組。
該梳狀共聚物包含一共聚物，而該共聚物由化學式1所示之單體與化學式2所示之單體共聚合備製，形成一具主鏈與支鏈之梳狀結構。
[化學式1]
於化學式1中，R1 係為一氫或甲基，R2 係為一C2-3烷基，R3 係為一氫或一C1-4烷基，m係為一2至100之整數，
[化學式2]
於化學式2中，R1 係為一氫或甲基。
該梳狀共聚物包含一含量為10至50 wt%之化學式1所示之單體。當該單體含量少於10 wt%，則極少梳狀共聚物含量會附著於單晶體矽層或聚矽層所形成之表層，據此，該組成物將降低其氧化矽層至單晶體矽層或聚矽層之拋光選擇性；而當該單體含量超過50 wt%，則該梳狀共聚物水溶性會降低，並引起研磨微粒聚集現象，據此，將降低欲拋光物體表面之拋光速率與拋光選擇性。
該梳狀共聚物之結構與製備方式於KR 10-0786948,KR 10-0786949,KR 10-0786950等解述，此外，於本領域中具有通常知識者能依文件所揭露而瞭解其內容。
該CMP之漿料組成物同時包含0.05至5 wt%含量之離子聚合物添加劑，此等之離子聚合物添加劑能控制單晶體矽層或聚矽層之拋光速率。當離子聚合物添加劑含量少於0.05 wt%，則單晶體矽層或聚矽層之拋光停止層之拋光速率將提昇，據此，該氧化矽層至單晶體矽層或聚矽層之拋光選擇性將降低；換句話說，當離子聚合物添加劑含量高於5 wt%，該拋光選擇性將因氧化矽層之低拋光速率特性而降低，且該漿料組成物之分散穩定性將因研磨微粒之聚集現象而降低。
該離子聚合物添加劑之重量平均分子量為1,000至500,000，當離子聚合物添加劑之重量平均分子量低於1,000情況下，則該拋光選擇性將因單晶體矽層或聚矽層之拋光速率增加而降低；而當其超過500,000，由於離子聚合物添加劑之水溶性於CMP之漿料組成物備製過程中降低，因此該研磨微粒將有聚集現象，據此，該目標層之拋光速率與拋光選擇性將降低。同時，該非離子聚合物添加劑，具一特殊結構，該非離子聚合物添加劑可為一聚烯烴-聚乙二醇(polyolefin-polyethylene glycol)共聚物，該共聚物包含至少二個聚乙二醇重複單元，其中至少一聚乙二醇重複單元形成一側鏈。該聚烯烴-聚乙二醇共聚物如化學式3或化學式4所示：
[化學式3]
[化學式4]
於化學式3與4中，1係為一4至100之整數，m係為一4至250整數，n係為一4至250整數，且o係為一4至250整數。
如化學式3或4所示之該聚烯烴-聚乙二醇共聚物為一非離子聚合物添加劑，於拋光過程中，具有潤濕劑之功能，並藉此協助CMP之漿料組成物於大範圍之晶圓(wafer)中能均勻溶解，故CMP之漿料組成物對待拋光物體之薄膜具有高拋光速率及能改善拋光之均勻度，致使目標層，如氧化矽層，過度拋光所造成之毀損現象降至最低，其中該CMP之漿料組成物包含如化學式3或4所示之聚烯烴-聚乙烯乙二醇共聚物，且該聚烯烴-聚乙烯乙二醇共聚物為一非離子聚合體添加劑。
該聚烯烴-聚乙二醇共聚物包含一疏水端與親水端，其中，該疏水端為一聚烯烴重複單元，而該親水端為一聚乙二醇重複單元。該聚烯烴之重複單元較佳為無限制，且該聚烯烴係選自分子量100至2,000之聚乙烯或聚乙烯-丙烯，假使該聚烯烴重複單元為一包含分子量100至2,000之聚乙烯或聚乙烯-丙烯共聚物之疏水端，故聚乙二醇之分散力以及於液態CMP之漿料組成物之聚烯烴-聚乙二醇於晶圓中的滲透力能因此而提昇。而假使，該聚烯烴重複單元之分子量少於100，則該外加之非離子聚合物添加劑變無足夠之作用，倘若該聚烯烴重複單元之分子量超過2,000，則漿料組成物之水溶特性將會降低，且該漿料組成物將無法成為較佳之拋光劑。
該CMP之漿料組成物包含一含量0.0001至0.5 wt%之非離子聚合物添加劑，而該非離子聚合物添加劑之含量能依拋光速率或拋光選擇性而有不同調配，倘若該非離子聚合物添加劑含量少於0.0001 wt%，則該目標層將無法達到較佳之拋光選擇性，而若該非離子聚合物添加劑含量超過0.5 wt%，則該絕緣層(insulating layer)之拋光速率將快速降低，且該CMP漿料組成物將無法成為較佳之拋光劑。
為了增加非離子聚合物添加劑之溶解度，該CMP漿料組成物能進一步包含十二烷基苯磺酸(dodecyl benzensulphate,DBSA)、十二烷基硫酸鹽(dodecyl sulphate)、或其鹽類(salt)。
該CMP漿料組成物包含一研磨微粒，用以機械式地拋光目標層，而該研磨微粒能為一使用方便之研磨微粒，如金屬氧化物微粒(metal oxide particle)、有機微粒(organic particle)、或有機-無機微粒(organic-inorganic particle)。
舉例來說，該金屬氧化物微粒能為一矽化矽微粒(silica particle)、氧化鈰微粒(ceria particle)、氧化鋯(zirconia particle)、二氧化鈦微粒(titania particle)等、或包含至少兩種材料之混合物，此外該金屬氧化物微粒能為任一微粒，其中該微粒能以任何方法備製，例如燻製法(smoking method)或溶膠-凝膠製法(sol-gel method)，但不限於此。
而該舉例之有機微粒為苯乙烯聚合物微粒(styrene polymer particle)，如聚苯乙烯(polystyrene)或苯乙烯(styrene)共聚物；丙烯酸系聚合物(acrylic polymer)微粒，如聚甲基丙烯酸(polymethacrylate)、丙烯酸共聚物(acrylate copolymer)、或甲基丙烯酸共聚物(methacrylate copolymer)；聚乙烯微粒(polyvinyl particle)；聚醯胺微粒(polyamide particle)；聚碳酸微粒(polycarbonate particle)；聚醯亞胺(polyimide)微粒，或其類似，但不限於此。一選自上述舉例之單一聚合物微粒或一核心-外殼球體微粒，能被無限使用，此外，該聚合物微粒可由任一聚合方法備製，如乳化聚合作用(emulsifying polymerization)或懸浮聚合作用(suspension polymerization)，可作為有機粒子。
該研磨微粒亦能為一無機-有機複合物微粒，其能以混合有機材料加以備製，而該有機材料如該聚合物，而該無機材料如該金屬氧化物。
而在考慮其拋光速率、待拋光目標層所需之拋光速度或適當之表面保護情況下，以氧化鈰(CeO2 )為其拋光微粒為較佳之選擇。
此外，考慮待拋光目標層之合適的拋光速率以及於漿料組成物真分散穩定性情況下，該研磨微粒能具有10至500 nm之平均粒徑，倘若研磨微粒粒徑太小，則用於目標層之研磨微粒，其拋光速度將減少，換言之，當微粒過大，則將降低該研磨微粒之分散穩定性。
該研磨微粒於CMP漿料組成物之含量為0.001至5 wt%，或較佳為0.05至2 wt%，假若研磨微粒含量過少，則將降低目標層之拋光速率，但若研磨微粒含量過剩，則於漿料組成物中，該研磨微粒之分散穩定性將減少。
同時，該CMP之漿料組成物能進一步包含一研磨微粒之分散劑，以改善該研磨微粒之拋光效率。該分散劑能為一非離子聚合物分散劑或陰離子聚合物分散劑，該陰離子聚合物分散劑可為聚乙烯醇(polyvinylalcohol(PVA))、乙二醇(ethyleneglycol(EG))、甘油(glycerin)、聚乙二醇(polyethyeneglycol(PEG))、聚丙二醇(polypropyleneglycol(PPG))或聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidon(PVP)，而該陰離子聚合物分散劑能為聚丙烯酸(polyacrylic acid)、聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)、聚丙烯酸銨(ammonium polyacrylate)、聚甲基丙烯銨(ammonium polymethacrylate)或聚丙烯馬來酸(polyacrylic maleic acid)，然而該非離子聚合物分散劑及該陰離子聚合物分散劑不限於此。
該CMP之漿料組成物，其中該研磨微粒為100重量份時，該分散劑之含量為0.1至100重量份，若該分散劑之含量少於0.1重量份，則於漿料轉換時，該分散力之降低將導致研磨微粒快速的調製，據此，漿料中之研磨微粒將難以均勻混合。此外，若含量超過100重量份時，則使具緩衝研磨微粒周圍之該分散劑聚合層變厚，據此，該研磨微粒之表面難以與拋光表層接觸，且該拋光速率亦將降低。
該CMP漿料組成物之pH調整為4至8為佳，如於混合研磨微粒及分散劑於水中後，再加入pH調整劑進行pH調整。
而該pH調整劑可為一鹼性pH調整劑，如氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、或碳酸鈉，或酸性pH調整劑，如氫氯酸、硝酸、硫酸、磷酸、蟻酸、或醋酸，假若，以該強酸或強鹼為pH調整劑，則需將該pH調整劑以去離子水稀釋後使用，以避免漿料困局部的pH的改變而發生聚集現象。
除此之外，該CMP漿料組成物可進一步以包含水或是一種包含水之含水溶劑為媒介，以溶解或分散組成物中剩餘之成份，據此，該CMP漿料組成物包含0.001至5 wt%之該研磨微粒；0.05至5 wt%之該離子聚合物添加劑；0.0001至0.5 wt%之非離子聚合物添加劑；0.1至100重量份之分散劑，基於100重量份之該研磨微粒；以及pH調整劑與水為剩餘之含量。
根據本發明其他實施例，其提供一種拋光方法，係包括以CMP漿料組成物於半導體基板上之待拋光目標層之拋光步驟。當目標層以CMP漿料組成物拋光時，該氧化矽層至單晶體矽層或聚矽層之拋光速率將提昇，且該半導體亦能被均勻的拋光。該待拋光之目標層可為一氧化矽層。
更佳地，以單晶體矽層或聚矽層為拋光停止層下，該拋光方法可為將氧化矽層拋光或或平坦化之方法，如該拋光方法係包含形成單晶體矽層或聚矽層圖樣於半導體基板之步驟；於半導體基板上形成之單晶體矽層或聚矽層圖樣一氧化矽層；以及拋光該氧化矽層以顯露該單晶體矽層或聚矽層。
同時，該拋光方法係能應用於半導體裝置之淺溝隔離(STI)製程(其中該氧化矽層為一待拋光目標層，用以形成一嵌入於溝槽之分離層，以界定半導體裝置場區)，以及一形成半導體裝置內層介電質(ILD)之步驟。
本發明提供一具優良拋光選擇性之CMP漿料組成物，其中該單晶體矽層或聚矽層之拋光速率較低，而氧化矽層之拋光速率較高，此外，本發明亦提供一以CMP漿料組成物拋光之方法。
本發明以下述實施例進一步詳述，然而，該實施例於本發明任何情況下，皆不解釋為限制其申請專利範圍。
<實施例1至9>
製備CMP之漿料組成物
氧化鈰係一研磨劑(LG Chem Ltd)，聚丙烯酸(polyacrylic acid)或聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)(LG Chem Ltd)係為一分散劑，而聚丙烯酸(3k及7k: LG Chem Ltd,250k: BASF)或一離子聚合物添加劑及一非離子聚合物添加劑(Mitsui chemicals)則用以測試該聚丙烯氧化物甲基丙烯酸-聚丙烯酸共聚物之選擇性。將上述成份依表1所示含量於水中混合，並將該組成物pH以氨水(ammonia)校正pH至6。
1.　於表1中，PMMA係聚甲基丙烯酸(poly methacrylic acid)，PAA係聚丙烯酸(polyacrylic acid)，PPOMA係聚丙烯氧化物甲基丙烯酸-聚丙烯共聚物(polypropylene oxide methacrylic acid-polyacrylic copolymer)，且3K，5K，7K，及250K係根據3,000，5,000，7,000，及250,000相對之重量平均分子量。
2. M-02,M-03,M-05,及M-08如表2所示
於表2中，PE係聚乙烯(polyethylene)，PEG係聚乙二醇(polyethylene glycol)，以及Mn表數平均分子量。
M-02、M-03、M-08係為一共聚物，係包含一聚乙烯主鏈，與三個聚乙二醇支鏈連接，且具一如化學式3所示之化學結構，M-05係為一共聚物，係包含一聚乙烯主鏈與兩個聚乙二醇支鏈連接，且具一如化學式4所示之化學結構。
<比較例1至6>
製備CMP之漿料組成物
氧化鈰係為一研磨劑(LG Chem Ltd)，聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)(LG Chem Ltd)係為一分散劑，而聚丙烯酸(polyacrylic acid)或聚丙烯氧化物甲基丙烯酸-聚丙烯酸共聚物(polypropylene oxide mehtacrylic acid-polyacrylic acid copolymer)係為一離子聚合物添加劑，且非離子聚合物添加劑混合於水中至100 wt%之組成物，該含量如表3所述。此外，組成物pH以氨水校正至pH6。
表3：比較例1至6之組成物
於表3中，Surfynol465係乙氧化-2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇(Ethoxylated-2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol)(Air Products and Chemicals,Inc.)。
<測試實施例>
實施例1至9與比較例1至6之CMP漿料組成物之拋光速率
測試實施例1：聚矽層之拋光
8英吋SiO2 晶片具6000之澱積物，其中該澱積物由HDP形成，以及具8000澱積物之8英吋Si晶片，其中該澱積物由HDP形成，將上述晶片以表1及表3之該CMP漿料組成物拋光1小時，而該拋光條件如下述：
[拋光條件]
拋光儀器：Doosan DND UNIPLA210 8-英吋
Pad：IC1000/SubalV Stacked(Rodel)
研磨盤速度：24rpm
輸送速度(carrier speed): 90rpm
壓力；4psi
漿料流速：200ml/min
該氧化矽層及聚矽層之厚度，於拋光前後以Nanospec 6100儀器(Nanometrics)測量，且該計算該拋光速率(拋光速率：/min)。由每層之計算之拋光速率中，亦計算每一CMP漿料組成物之矽氧化層至聚矽層之拋光選擇性，該拋光選擇性如表4所示。
據表4結果，當該CMP漿料組成物包含一提高拋光選擇性之非離子聚合物添加劑，及一應用於拋光流程之離子聚合物，而該聚矽層與氧化矽層之拋光速率比為至少1：35。

Claims (23)

  1. 一種化學機械拋光(CMP)之漿料組成物，包括：一研磨微粒；一分散劑；一離子聚合物添加劑；以及一非離子聚合物添加劑，該非離子聚合物添加劑包含一聚烯烴-聚乙二醇共聚物，而該聚烯烴-聚乙二醇共聚物包含至少兩個聚乙二醇重複單元，且其中至少一個重複單元為一側鏈。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中，該離子聚合物添加劑係為至少一選自由：一梳狀共聚物；一聚丙烯酸；以及一聚甲基丙烯酸所組成之群組，而該梳狀共聚物包含一衍生自離子聚合物之主鏈，及一衍生自非離子聚合物之側鏈。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之CMP之漿料組成物，其中該梳狀共聚物包含一主鏈及一支鏈，該支鏈係連接於該主鏈，以形成一梳狀共聚物，該主鏈由一丙烯酸酯重複單元或一甲基丙烯酸酯重複單元所組成，而該支鏈由一烯氧化物重複單元所組成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之CMP之漿料組成物，其中該梳狀聚合物之備製係由化學式1單體與化學式2單體聚合而成，以形成一主鏈與支鏈之梳狀結構：[化學式1] 於化學式1中，R1 係為一氫或甲基，R2 係為一C2-3烷基，R3 係為一氫或一C1-4烷基，m係為一2至100之整數，[化學式2] 於化學式2中，R1 係為一氫或甲基。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該離子聚合物添加劑係含量為0.05-5 wt%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該離子聚合物添加劑之重量平均分子量係為1,000至500,000。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該聚烯烴-聚乙二醇共聚物係為如化學式3或化學式4所示之化合物：[化學式3] [化學式4] 於化學式3及4中，1係為一4至100之整數，m係為一4至250整數，n係為一4至250整數，且o係為一4至250整數。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該聚烯烴-聚乙二醇共聚物之聚烯烴為一具分子量100至2,000之聚乙烯或聚乙烯-丙烯共聚物。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該非離子聚合物添加劑含量為0.0001至5 wt%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該聚矽層：該氧化矽層之拋光速率比為1：35或以上。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該研磨微粒包含一金屬氧化物微粒，該金屬氧化物微粒包括至少一選自：氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯與二氧化鈦之群組；一有機微粒，該有機微粒包括至少一選自：苯乙烯聚合物、丙烯酸系聚合物、聚氯乙烯、聚醯胺、聚碳酸酯及聚醯亞胺之群組；以及一有機-無機複合物微粒，該有機-無機複合物微粒包含金屬氧化物及有機微粒。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該研磨微粒具有10 nm至500 nm之平均粒徑。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該研磨微粒含量為0.001至5 wt%。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該分散劑係包含；非離子聚合物分散劑，其包括至少一選自：聚乙烯醇(polyvinylalcohol(PVA))、乙二醇(ethyleneglycol(EG))、甘油(glycerin)、聚乙二醇(polyethyeneglycol(PEG))、聚丙二醇(polypropyleneglycol(PPG))及聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidon(PVP))所組成之群組；或一非離子聚合物分散劑，其包括至少一選自：聚丙烯酸(polyacrylic acid)、聚丙烯酸銨(ammonium polyacrylate)、聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)、聚甲基丙烯酸銨(ammonium polymethacrylate)及聚丙烯馬來酸(polyacrylic maleic acid)所組成之群組。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中相對於100重量份該研磨微粒，該分散劑之含量為0.1至100重量份。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該組成物更進一步包括一pH調整劑。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之CMP之漿料組成物，其中該pH調整劑包括：一鹼性pH調整劑，該鹼性調整劑包含至少一選自：氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉、及碳酸鈉所組成之群組；或一酸性pH調整劑，該酸性調整劑包含至少一選自：氫氯酸、硝酸、硫酸、磷酸、蟻酸、及醋酸所組成之群組。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該組成物具pH4-8。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之CMP之漿料組成物，其中該組成物包括：0.001至5%wt之該研磨微粒；0.05至5%wt之該離子聚合物添加劑；0.0001至0.5%wt之該非離子聚合物添加劑；0.1至100重量份之該分散劑，基於100重量份之研磨微粒；以及pH校正劑與水佔剩餘之含量。
  20. 一種拋光方法，包括一步驟：以申請專利範圍第1至19項任一項之CMP之漿料組成物拋光半導體基板之待拋光目標層。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之拋光方法，其中該目標層為一氧化矽層。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之拋光方法，其包括步驟：於半導體基板上形成一單晶體矽層或一聚矽層圖案；於該半導體基板上之單晶體矽層或聚矽層圖案上，形成一氧化矽層；以及將該氧化矽層拋光，並顯露該單晶體矽層或聚矽層。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之拋光方法，其中該拋光之氧化矽層界定一半導體裝置之場區，且該拋光方法係能應用於半導體裝置之淺溝隔離製程。
TW099134930A 2009-10-13 2010-10-13 化學機械拋光之漿料組成物及拋光方法 TWI431080B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090097048 2009-10-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201127923A TW201127923A (en) 2011-08-16
TWI431080B true TWI431080B (zh) 2014-03-21

Family

ID=43900784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099134930A TWI431080B (zh) 2009-10-13 2010-10-13 化學機械拋光之漿料組成物及拋光方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8822339B2 (zh)
EP (1) EP2489714B1 (zh)
JP (1) JP5568641B2 (zh)
KR (1) KR101178236B1 (zh)
CN (1) CN102648265B (zh)
TW (1) TWI431080B (zh)
WO (1) WO2011049318A2 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5333571B2 (ja) * 2010-12-24 2013-11-06 日立化成株式会社 研磨液及びこの研磨液を用いた基板の研磨方法
KR101529603B1 (ko) * 2012-05-10 2015-06-17 주식회사 엘지화학 빗 형상 공중합체의 제조 방법
JP6139975B2 (ja) * 2013-05-15 2017-05-31 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US8906252B1 (en) * 2013-05-21 2014-12-09 Cabot Microelelctronics Corporation CMP compositions selective for oxide and nitride with high removal rate and low defectivity
US9165489B2 (en) * 2013-05-21 2015-10-20 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions selective for oxide over polysilicon and nitride with high removal rate and low defectivity
EP2826827B1 (en) * 2013-07-18 2019-06-12 Basf Se CMP composition comprising abrasive particles containing ceria
US9340706B2 (en) * 2013-10-10 2016-05-17 Cabot Microelectronics Corporation Mixed abrasive polishing compositions
KR102110613B1 (ko) * 2013-11-07 2020-05-14 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리용 첨가제 및 이를 포함하는 슬러리 조성물
US9401104B2 (en) 2014-05-05 2016-07-26 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition for edge roll-off improvement
TWI530557B (zh) * 2014-05-29 2016-04-21 卡博特微電子公司 具高移除速率及低缺陷率之對氧化物與多晶矽及氮化物具有選擇性的ｃｍｐ組合物
US9422455B2 (en) * 2014-12-12 2016-08-23 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions exhibiting reduced dishing in STI wafer polishing
CN105778774A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
US9593261B2 (en) * 2015-02-04 2017-03-14 Asahi Glass Company, Limited Polishing agent, polishing method, and liquid additive for polishing
JP6586799B2 (ja) * 2015-07-07 2019-10-09 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法
KR102463863B1 (ko) * 2015-07-20 2022-11-04 삼성전자주식회사 연마용 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
CN107949615B (zh) * 2015-09-09 2023-08-04 株式会社力森诺科 研磨液、研磨液套剂和基体的研磨方法
SG11201803362VA (en) * 2015-10-23 2018-05-30 Nitta Haas Inc Polishing composition
EP3475375B1 (en) * 2016-06-22 2023-11-15 CMC Materials, Inc. Polishing composition comprising an amine-containing surfactant
WO2018142516A1 (ja) * 2017-02-01 2018-08-09 日立化成株式会社 研磨液、研磨液セット及び研磨方法
CN107353833B (zh) * 2017-07-24 2020-05-12 包头天骄清美稀土抛光粉有限公司 高选择性浅槽隔离化学机械抛光浆料的制备工艺
KR102210251B1 (ko) * 2017-11-10 2021-02-01 삼성에스디아이 주식회사 유기막 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
WO2019181487A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 富士フイルム株式会社 研磨液および化学的機械的研磨方法
CN108838745B (zh) * 2018-06-27 2019-08-13 大连理工大学 一种钇铝石榴石晶体的高效化学机械抛光方法
KR102279324B1 (ko) * 2018-12-21 2021-07-21 주식회사 케이씨텍 연마 슬러리 조성물
PL3931891T3 (pl) * 2019-02-26 2023-09-25 Byk-Chemie Gmbh Kompozycja zawierająca kopolimer grzebieniowy
JP7267893B2 (ja) * 2019-03-27 2023-05-02 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
EP3792327A1 (en) * 2019-09-11 2021-03-17 Fujimi Incorporated Polishing composition, polishing method and method for manufacturing semiconductor substrate
KR102358134B1 (ko) * 2021-07-08 2022-02-08 영창케미칼 주식회사 표면 결함수 및 헤이즈 저감용 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물 및 그를 이용한 최종 연마 방법
CN117683457A (zh) * 2023-11-22 2024-03-12 华中科技大学 一种用于晶圆沟道填充的复合浆料、制备方法及应用

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4092011B2 (ja) 1998-04-10 2008-05-28 花王株式会社 研磨液組成物
JP4123685B2 (ja) * 2000-05-18 2008-07-23 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体
US6821897B2 (en) * 2001-12-05 2004-11-23 Cabot Microelectronics Corporation Method for copper CMP using polymeric complexing agents
CN100377310C (zh) * 2003-01-31 2008-03-26 日立化成工业株式会社 Cmp研磨剂以及研磨方法
JP2004335897A (ja) 2003-05-09 2004-11-25 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体
EP1670047B1 (en) 2003-09-30 2010-04-07 Fujimi Incorporated Polishing composition and polishing method
US7303993B2 (en) 2004-07-01 2007-12-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing compositions and methods relating thereto
KR100611064B1 (ko) 2004-07-15 2006-08-10 삼성전자주식회사 화학 기계적 연마 공정용 슬러리 조성물, 상기 슬러리조성물을 이용한 화학 기계적 연마 방법 및 상기 방법을이용한 게이트 패턴의 형성 방법
KR100786950B1 (ko) 2004-12-29 2007-12-17 주식회사 엘지화학 Ｃｍｐ 슬러리용 보조제
CN100588698C (zh) 2005-01-26 2010-02-10 Lg化学株式会社 氧化铈研磨剂以及包含该研磨剂的浆料
US20070077865A1 (en) 2005-10-04 2007-04-05 Cabot Microelectronics Corporation Method for controlling polysilicon removal
KR100786948B1 (ko) 2005-12-08 2007-12-17 주식회사 엘지화학 연마 선택비 조절제 및 이를 함유한 ｃｍｐ 슬러리
KR100786949B1 (ko) 2005-12-08 2007-12-17 주식회사 엘지화학 연마 선택도 조절 보조제 및 이를 함유한 ｃｍｐ 슬러리
KR100750191B1 (ko) * 2005-12-22 2007-08-17 삼성전자주식회사 슬러리 조성물, 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법 및상기 방법을 이용한 비 휘발성 메모리 소자의 제조 방법
KR101245502B1 (ko) 2006-01-31 2013-03-25 히타치가세이가부시끼가이샤 절연막 연마용 ｃｍｐ 연마제, 연마 방법, 상기 연마 방법으로 연마된 반도체 전자 부품
JP5180185B2 (ja) 2006-03-31 2013-04-10 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 改良された平坦化のためのポリマー抑制剤
US7445847B2 (en) 2006-05-25 2008-11-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad
CN101077961B (zh) 2006-05-26 2011-11-09 安集微电子（上海）有限公司 用于精细表面平整处理的抛光液及其使用方法
CN101130665A (zh) 2006-08-25 2008-02-27 安集微电子（上海）有限公司 用于抛光低介电材料的抛光液
WO2008029537A1 (fr) 2006-09-08 2008-03-13 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Procédé de production d'un tampon à polir
TWI402335B (zh) 2006-09-08 2013-07-21 Kao Corp 研磨液組合物
KR100829594B1 (ko) 2006-10-10 2008-05-14 삼성전자주식회사 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 반도체메모리 소자의 제조 방법
JP2008221353A (ja) 2007-03-09 2008-09-25 Ricoh Co Ltd 研磨具及びその製造方法
KR101396853B1 (ko) 2007-07-06 2014-05-20 삼성전자주식회사 실리콘 질화물 연마용 슬러리 조성물, 이를 이용한 실리콘질화막의 연마 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
KR101202720B1 (ko) 2008-02-29 2012-11-19 주식회사 엘지화학 화학적 기계적 연마용 수계 슬러리 조성물 및 화학적 기계적 연마 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN102648265A (zh) 2012-08-22
CN102648265B (zh) 2014-12-10
EP2489714A2 (en) 2012-08-22
KR20110040721A (ko) 2011-04-20
JP2013507786A (ja) 2013-03-04
US20120270399A1 (en) 2012-10-25
WO2011049318A3 (ko) 2011-09-01
KR101178236B1 (ko) 2012-08-29
EP2489714B1 (en) 2015-08-12
EP2489714A4 (en) 2014-08-13
JP5568641B2 (ja) 2014-08-06
US8822339B2 (en) 2014-09-02
TW201127923A (en) 2011-08-16
WO2011049318A2 (ko) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI431080B (zh) 化學機械拋光之漿料組成物及拋光方法
KR102239037B1 (ko) 높은 제거율 및 낮은 결함성으로 산화물 및 질화물에 대해 선택적인 cmp 조성물
JP5016220B2 (ja) 窒化ケイ素上の二酸化ケイ素をケミカルメカニカル研磨するための多工程法
US8157877B2 (en) Chemical mechanical polishing aqueous dispersion, chemical mechanical polishing method, and kit for preparing chemical mechanical polishing aqueous dispersion
US9487675B2 (en) Chemical mechanical polishing composition comprising polyvinyl phosphonic acid and its derivatives
US9157012B2 (en) Process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing of borophosphosilicate glass (BPSG) material in the presence of a CMP composition comprising anionic phosphate or phosphonate
TWI646184B (zh) 具有經改良穩定性及經改良拋光特性之選擇性氮化物淤漿
KR100674927B1 (ko) Ｃｍｐ용 슬러리 조성물 및 그 제조 방법과 이들을 이용한기판 연마 방법
JP6595510B2 (ja) 高い除去速度と低欠陥性を有する、ポリシリコン及び窒化物を上回り酸化物に対して選択的なｃｍｐ組成物
KR101180401B1 (ko) 화학적 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 연마방법
TWI826878B (zh) 用於高拓樸選擇性的自停止性拋光組合物與方法
KR20240063973A (ko) 유전체의 cmp에 사용하기 위한 고분자량 중합체를 함유하는 실리카계 슬러리 조성물