CN101875182A - 用来对基板进行化学机械抛光的方法 - Google Patents
用来对基板进行化学机械抛光的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101875182A CN101875182A CN2010101846936A CN201010184693A CN101875182A CN 101875182 A CN101875182 A CN 101875182A CN 2010101846936 A CN2010101846936 A CN 2010101846936A CN 201010184693 A CN201010184693 A CN 201010184693A CN 101875182 A CN101875182 A CN 101875182A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mechanical polishing
- chemical
- weight
- polishing compositions
- silica
- 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.)
- Granted
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 216
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 172
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 24
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 18
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 14
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 claims description 11
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical group [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 7
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 12
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- -1 (ethoxy) amino Chemical group 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 241000408939 Atalopedes campestris Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-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
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000983338 Solanum commersonii Osmotin-like protein OSML15 Proteins 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
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 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
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 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
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-O butylazanium Chemical compound CCCC[NH3+] HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 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
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- JROGBPMEKVAPEH-GXGBFOEMSA-N emetine dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.N1CCC2=CC(OC)=C(OC)C=C2[C@H]1C[C@H]1C[C@H]2C3=CC(OC)=C(OC)C=C3CCN2C[C@@H]1CC JROGBPMEKVAPEH-GXGBFOEMSA-N 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- BMVXCPBXGZKUPN-UHFFFAOYSA-O hexylazanium Chemical compound CCCCCC[NH3+] BMVXCPBXGZKUPN-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910001853 inorganic hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N metformin Chemical compound CN(C)C(=N)NC(N)=N XZWYZXLIPXDOLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DPBLXKKOBLCELK-UHFFFAOYSA-O pentylazanium Chemical compound CCCCC[NH3+] DPBLXKKOBLCELK-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical compound OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FJVZDOGVDJCCCR-UHFFFAOYSA-M potassium periodate Chemical compound [K+].[O-]I(=O)(=O)=O FJVZDOGVDJCCCR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical class [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 description 1
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-O propan-1-aminium Chemical compound CCC[NH3+] WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- CPOUUWYFNYIYLQ-UHFFFAOYSA-M tetra(propan-2-yl)azanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC(C)[N+](C(C)C)(C(C)C)C(C)C CPOUUWYFNYIYLQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JCJNUSDBRRKQPC-UHFFFAOYSA-M tetrahexylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCCCCC[N+](CCCCCC)(CCCCCC)CCCCCC JCJNUSDBRRKQPC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 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
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
- B24B37/0056—Control means for lapping machines or devices taking regard of the pH-value of lapping agents
-
- 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
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
- B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
一种用来对基板进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供一种基板，所述基板包含二氧化硅；提供一种化学机械抛光组合物，该化学机械抛光组合物包含：水，磨料；式(I)所示的双季阳离子；以及任选的季烷基铵化合物；提供化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处建立动态接触；以及在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫上；所述化学机械抛光组合物的pH为2-6；所述化学机械抛光组合物的二氧化硅去除速率至少为1,500/分钟。
Description
技术领域
本发明一般涉及化学机械抛光领域。具体来说，本发明涉及一种用来对半导体材料进行化学机械抛光的方法，更具体来说，本发明涉及一种用于化学机械抛光工艺、用以除去氧化硅的方法。
背景技术
芯片制造商采用多个化学机械抛光步骤对晶片进行平面化，以制造平坦的基板表面。这些平坦的表面有助于制造多级集成电路，同时不会由于在不均匀的基板上施加电介质而导致有害的扭曲。
所述化学机械抛光工艺通常以连续的两步进行，以改进抛光性能。首先，抛光工艺使用特别设计的“第一步”浆液快速除去铜之类的互连金属。在初始除铜步骤之后，使用“第二步”浆液除去阻挡层。通常第二步浆液具有选择性，能够在除去阻挡材料的同时，不会由于使互连金属“形成凹陷”而对互连结构的物理结构或者电性质造成负面影响。将阻挡层的去除速率与金属互连或介电层的去除速率之比称作选择性比。在本说明书中，去除速率表示每分钟厚度变化，例如埃/分钟。
在除去阻挡层之后，浆液通常会除去下方覆盖的层，例如含氧化硅的材料。在本发明中，含氧化硅的材料包括源自硅烷的材料，例如原硅酸四乙酯(TEOS)，以及除了SiCO或SiOC以外的其它用来制造半导体的含氧化硅的涂料。不幸的是，能够以快速的去除速率除去含氧化硅的材料的浆液也容易以令人无法接受的去除速率除去下方的掩模层、覆盖层、减反射涂层和电介质，特别是低k和超低k的电介质。这些下方的层的不受控制的去除对集成电路最终的性能会带来不利影响。
在一些低k电介质和超低k集成方案中，在电介质顶上沉积覆盖材料以保护电介质免受机械破坏。然后在覆盖层上方，利用掩模层例如TEOS限定出集成电路中电介质或互连金属的区域，具体做法是以图案化蚀刻法除去掩模层。进行蚀刻之后，阻挡层覆盖着基板，然后金属层(例如铜)填充了沟道或通孔。为了进行有效的CMP，这些半导体集成电路方案通常需要选择性地除去掩模层(例如TEOS掩模层)，同时对金属互连造成的侵蚀凹陷程度较低，使底部覆盖层的去除最小化。但是，对于一些集成方案，优选还要除去下方的覆盖层，在低k电介质上停止。
因为TEOS之类的含氧化硅的层的介电常数高于所述低k和超低k材料，优选使得这些TEOS层尽可能的薄，以保持晶片的低的有效介电常数。但是，因为较厚的TEOS层会改进CMP集成工艺的工艺控制，所以所选择的最终厚度代表了这两种相互竞争的功能之间的折衷结果。此种折衷带来的“厚的”TEOS层需要抛光组合物能够进行高效的掩模去除步骤，同时互连金属的去除速率受到控制。
总之，这些半导体集成方案需要以高效的去除速率除去含氧化硅的层，同时在下方的覆盖层或电介质处停止。基于以上考虑，需要提供一种抛光组合物，该组合物能够以受控的程度进行含氧化硅层的去除。另外，人们一直希望在除去含氧化硅层(例如TEOS掩模层)的时候减少缺陷。
另外，因为半导体制造商依赖于不同的集成方案和低k/超低k材料，因此半导体消费者对CMP浆液有不同的需求。这些不同的集成方案使得非常难以配制一种通用的抛光溶液。因此，如果能够调节含氧化硅的层、覆盖层以及金属互连(例如铜)的去除速率，以满足多种集成方案，也是有利的。
Liu等人在美国专利第7,018,560号中揭示了一种用来除去氧化硅的抛光组合物。Liu等人揭示了一种水性抛光组合物，该组合物包含：用来限制互连金属去除的腐蚀抑制剂；酸性pH；磨粒；以及由下式所示的离子形成的含有机组分的铵盐
其中R1，R2，R3和R4是原子团，R1是碳链长度为2-15个碳原子的未取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基，所述含有机组分的铵盐具有一定的浓度，可以在至少一种小于21.7千帕的抛光压力下加快二氧化硅的去除，同时减缓选自以下的至少一个涂层的去除：SiC，SiCN，Si3N4和SiCO。
但是人们仍然需要一种能够选择性地去除氧化硅的化学机械抛光(CMP)组合物。
发明内容
在本发明的第一个方面，提供一种用来对基板进行化学机械抛光的方法，其包括：提供一种基板，所述基板包含二氧化硅；提供一种化学机械抛光组合物，该化学机械抛光组合物包含：水，0.1重量％-30重量％的平均粒度≤100纳米的磨料；0.005重量％-0.5重量％的式(I)所示的双季阳离子(diquaternary cation)(I)：
其中各个X独立地选自N和P；R1是碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和的任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基；以及0-0.1重量％的季烷基铵化合物；提供化学机械抛光垫；以0.1-5psi的向下作用力，在化学机械抛光垫和基板之间的界面处形成动态接触；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将化学机械抛光组合物分配在该化学机械抛光垫上；其中所述化学机械抛光组合物的pH为2-6；其中所述化学机械抛光组合物的二氧化硅去除速率至少为
分钟。
在本发明的另一个方面，提供一种用来对基板进行化学机械抛光的方法，其包括：提供一种基板，所述基板包含沉积在Si3N4上的二氧化硅；提供一种化学机械抛光组合物，该化学机械抛光组合物包含：水，1重量％-5重量％的平均粒度为20-30纳米的胶态氧化硅磨料；0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子(I)
其中各个X是N；其中R1是C2-C6烷基；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自C2-C6烷基；0.005重量％-0.055重量％的选自氢氧化四乙基铵和氢氧化四丁基铵的季烷基铵化合物；提供化学机械抛光垫；在0.1-5psi的向下作用力之下，在化学机械抛光垫和基板之间的界面处形成动态接触；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫上；其中，所述化学机械抛光组合物的pH为3-4；所述二氧化硅和氮化硅与化学机械抛光组合物接触；所述化学机械抛光组合物实现的二氧化硅去除速率至少为
分钟；其中所述二氧化硅和氮化硅与所述化学机械抛光组合物接触；所述化学机械抛光组合物获得的二氧化硅∶氮化硅的选择性至少为5∶1。
在本发明的另一个方面，提供一种用来对基板进行化学机械抛光的方法，其包括：提供一种基板，所述基板包含沉积在Si3N4上的二氧化硅；提供一种化学机械抛光组合物，该化学机械抛光组合物包含：水，1重量％-5重量％的平均粒度为20-30纳米的胶态氧化硅磨料；0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子(I)
其中各个X是N；其中R1是-(CH2)6-基团；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地为-(CH2)3CH3-基团；0.005重量％-0.055重量％的选自氢氧化四乙基铵和氢氧化四丁基铵的季烷基铵化合物；提供化学机械抛光垫；在0.1-5psi的向下作用力之下，在化学机械抛光垫和基板之间的界面处形成动态接触；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫上；其中，所述化学机械抛光组合物的pH为3-4；所述二氧化硅和氮化硅与化学机械抛光组合物接触；在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物实现的二氧化硅去除速率至少为
分钟：平台转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物流速200毫升/分钟，标称向下作用力为3psi，使用200毫米抛光机，所述化学机械抛光垫包括聚氨酯抛光层和聚氨酯浸渍的无纺织物子垫，所述抛光层包含聚合物空心微粒；其中所述二氧化硅和氮化硅与所述化学机械抛光组合物接触；所述化学机械抛光组合物获得的二氧化硅∶氮化硅的选择性至少为5∶1。
具体实施方式
本发明化学机械抛光方法中使用的化学机械抛光组合物的具体配方的选择是提供目标二氧化硅去除速率的关键。
适合在本发明的化学机械抛光方法中用来进行化学机械抛光的基板包括其上沉积有二氧化硅的半导体基板。较佳的是，所述基板包括沉积在SiC，SiCN，Si3N4，SiCO和多晶硅中的至少一种之上的二氧化硅。最佳的是，所述基板包括沉积在Si3N4上的二氧化硅。
适合用于本发明的化学机械抛光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、无机氢氧化氧化物(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)、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良形式，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。所述磨料优选是胶体氧化硅磨料。适合用于本发明的化学机械抛光法的胶体二氧化硅磨料包含热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅和团聚二氧化硅中的至少一种。
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的磨料的平均粒度优选≤100nm；更优选为1-100nm。在本发明的一些实施方式中，所述磨料是胶体氧化硅，平均粒度≤100nm，优选为1-100nm，更优选为10-40nm，更优选为10-30nm，最优选为20-30nm。
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的磨料的含量优选为0.1重量％-30重量％，更优选为0.1重量％-20重量％，更优选为1重量％-20重量％，更优选为1重量％-10重量％，最优选为1重量％-5重量％。
较佳的是，本发明方法中使用的化学机械抛光组合物包含平均粒度为1-50纳米的胶态氧化硅磨料。更佳的是，本发明方法中使用的化学机械抛光组合物包含1重量％-5重量％的平均粒度为1-50纳米的胶态氧化硅磨料。最佳的是，本发明方法中使用的化学机械抛光组合物包含1重量％-5重量％的平均粒度为20-30纳米的胶态氧化硅磨料。
较佳的是，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包含0.005重量％-0.5重量％，更优选0.005重量％-0.1重量％，更优选0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子：
其中各个X独立地选自N和P，优选各个X是N；其中R1是碳链长度为1-15个碳原子、优选2-6个碳原子的饱和的或不饱和的、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自碳链长度为1-15个碳原子、优选2-6个碳原子的饱和或不饱和的、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基。最优选的是，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包含0.005重量％-0.1重量％；更优选0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子，其中各个X是N；R1是-(CH2)6-基团；其中R2S，R3，R4，R5，R6和R7各自是-(CH2)3CH3基团。通过加入式(I)的双季阳离子，加快了二氧化硅去除速率。较佳的是，通过加入双季阳离子还能够减慢选自SiC，SiCN，Si3N4，SiCO和多晶硅的至少一种材料的去除速率。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物任选还包含0-0.1重量％；更优选0.005重量％-0.075重量％；更优选0.005重量％-0.055重量％的季化合物。优选的季铵化合物包括氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四异丙基铵、氢氧化四环丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化四异丁基铵、氢氧化四叔丁基铵、氢氧化四仲丁基铵、氢氧化四环丁基铵、氢氧化四戊基铵、氢氧化四环戊基铵、氢氧化四己基铵、氢氧化四环己基铵以及它们的混合物。最优选地季铵化合物包括氢氧化四乙基铵(TEAH)，氢氧化四甲基铵(TMAH)和氢氧化四丁基铵(TBAH)。
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任选还包含选自分散剂、表面活性剂、缓冲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法的化学机械抛光组合物任选不含腐蚀抑制剂。在说明书和所附权利要求书中，术语″不含腐蚀抑制剂″表示所述化学机械抛光组合物不含苯并三唑；1，2，3-苯并三唑；5，6-二甲基-1，2，3-苯并三唑；1-(1，2-二羧基乙基)苯并三唑；1-[N，N-双(羟乙基)氨基甲基]苯并三唑；或者1-(羟基甲基)苯并三唑。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物不含氧化剂。在说明书和所附权利要求书中，″不含氧化剂″表示所述化学机械抛光组合物不含诸如过氧化氢、过硫酸盐(例如单过硫酸铵，连二过硫酸钾)以及高碘酸盐(例如高碘酸钾)氧化剂。
用于本发明的化学机械抛光法中的化学机械抛光组合物，能够在2至6的pH范围内提供功效。较佳的是，所用的化学机械抛光组合物能够在3-5的pH范围内提供功效。最佳的是，所用的化学机械抛光组合物能够在3-4的pH范围内提供功效。适用于调节本发明的化学机械抛光组合物的pH的酸包括例如：磷酸、硝酸、硫酸和盐酸。适用于调节本发明的化学机械抛光组合物的pH的碱包括例如氢氧化铵和氢氧化钾。
在抛光条件下，用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物的二氧化硅去除速率超过其Si3N4去除速率。较佳的是，所用的化学机械抛光组合物在抛光条件下实现的二氧化硅∶Si3N4去除速率选择性≥5∶1。更优选的是，所用的化学机械抛光组合物的二氧化硅∶Si3N4去除速率选择性≥6∶1。
较佳的是，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二氧化硅去除速率≥
分钟；更优选
分钟；最优选≥
分钟。
较佳的是，用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含：水；0.1重量％-30重量％，优选0.1重量％-20重量％，更优选1重量％-20重量％，更优选1重量％-10重量％，最优选1重量％-5重量％的平均粒度≤100nm，优选1-100nm，更优选10-40nm，更优选10-30nm，最优选20-30nm的磨料；0.005重量％-0.5重量％，优选0.005重量％-0.1重量％，更优选0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子：
其中各个X独立地选自N和P，优选各个X是N；R1是碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和的、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基，优选R1是C2-C6烷基；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和的、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基，优选R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自C2-C6烷基；以及0-0.1重量％，优选0.005重量％-0.075重量％，更优选0.005重量％-0.055重量％的季烷基铵化合物；所述化学机械抛光组合物的二氧化硅去除速率≥
分钟；优选
分钟；更优选≥
分钟。
本发明的化学机械抛光方法包括：提供基板，所述基板包含二氧化硅；优选包含二氧化硅以及SiC，SiCN，Si3N4，SiCO和多晶硅中的至少一种；最优选包含沉积在氮化硅上的二氧化硅；提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含：水；0.1重量％-30重量％，优选0.1重量％-20重量％，更优选1重量％-20重量％，更优选1重量％-10重量％，最优选1重量％-5重量％的平均粒度≤100nm，优选1-100nm，更优选10-40nm，更优选10-30nm，最优选20-30nm的磨料；0.005重量％-0.5重量％，优选0.005重量％-0.1重量％，更优选0.02重量％-0.06重量％的式(I)的双季阳离子：
其中各个X独立地选自N和P，优选各个X是N；R1是碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和的、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基，优选R1是C2-C6烷基；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基，优选R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自C2-C6烷基；以及0-0.1重量％，优选0.005重量％-0.075重量％，更优选0.005重量％-0.055重量％的季烷基铵化合物；提供化学机械抛光垫；以0.1-5psi、优选0.1-3psi的向下作用力，在化学机械抛光垫和基板之间的界面处形成动态接触；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将化学机械抛光组合物分配在该化学机械抛光垫上；其中所述化学机械抛光组合物的pH为2-6，优选为3-5，最优选为3-4；其中二氧化硅和氮化硅与所述化学机械抛光组合物接触；所述化学机械抛光组合物的二氧化硅去除速率≥分钟，优选
分钟，更优选≥
分钟。较佳的是，所用的化学机械抛光组合物实现的二氧化硅∶氮化硅的选择性≥5∶1，更优选≥6∶1。较佳的是，用于所述化学机械抛光组合物的磨料是胶态氧化硅，所用的化学机械抛光组合物在以下工艺条件下的二氧化硅去除速率至少为
分钟，更优选至少为
分钟，最优选至少为
分钟：平台转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物流速200毫升/分钟，标称向下作用力为3psi，使用200毫米抛光机(例如Strasbaugh Model 6EC抛光机)，所述化学机械抛光垫包括聚氨酯抛光层和聚氨酯浸渍的无纺织物子垫，所述抛光层包含聚合物空心微粒(例如购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)的IC1010A2抛光垫)。
较佳的是，本发明的化学机械抛光方法包括：提供基板，所述基板包含二氧化硅和氮化硅，优选沉积在氮化硅上的二氧化硅；提供化学机械抛光组合物，所述组合物包含：水，1重量％-5重量％的平均粒度为20-30纳米的胶态氧化硅磨料；0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子(I)
其中各个X是N；R1是C4-C10烷基；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7独立地选自C2-C6烷基；以及0-0.1重量％，优选0.005重量％-0.075重量％，更优选0.005重量％-0.055重量％的季烷基铵化合物；提供化学机械抛光垫；以0.1-5psi、优选0.1-3psi的向下作用力，在化学机械抛光垫和基板之间的界面处形成动态接触；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将化学机械抛光组合物分配在该化学机械抛光垫上；其中所述化学机械抛光组合物的pH为2-6，优选为3-5，最优选为3-4；其中二氧化硅和氮化硅与所述化学机械抛光组合物接触；所用的化学机械抛光组合物实现的二氧化硅∶氮化硅的选择性≥5∶1，更优选≥6∶1。较佳的是，用于本发明化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物的磨料是胶态氧化硅，所用的化学机械抛光组合物在以下工艺条件下的二氧化硅去除速率至少为
分钟，更优选至少为分钟，最优选为
分钟：平台转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物流速200毫升/分钟，标称向下作用力为3psi，使用200毫米抛光机(例如Strasbaugh Model 6EC抛光机)，所述化学机械抛光垫包括聚氨酯抛光层和聚氨酯浸渍的无纺织物子垫，所述抛光层包含聚合物空心微粒(例如购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)的IC1010A2抛光垫)。
较佳的是，本发明的化学机械抛光方法包括：提供基板，所述基板包含二氧化硅和氮化硅，优选沉积在氮化硅上的二氧化硅；提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含：水，1重量％-5重量％的平均粒度为20-30纳米的胶态氧化硅磨料；0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子(I)
其中各个X是N；R1是-(CH2)6-基团；其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自为-(CH2)3CH3基团；以及0.005重量％-0.055重量％的季烷基铵化合物，选自氢氧化四乙基铵和氢氧化四丁基铵；提供化学机械抛光垫；以0.1-3psi的向下作用力，在化学机械抛光垫和基板之间的界面处形成动态接触；在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将化学机械抛光组合物分配在该化学机械抛光垫上；其中所述化学机械抛光组合物的pH为3-4；其中二氧化硅和氮化硅与所述化学机械抛光组合物接触；所用的化学机械抛光组合物实现的二氧化硅∶氮化硅的选择性≥5∶1，更优选≥6∶1。较佳的是，用于本发明化学机械抛光方法的化学机械抛光组合物的磨料是胶态氧化硅，所用的化学机械抛光组合物在以下工艺条件下的二氧化硅去除速率至少为
分钟，更优选至少为
分钟，最优选至少为
分钟：平台转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物流速200毫升/分钟，标称向下作用力为3psi，使用200毫米抛光机(例如Strasbaugh Model 6EC抛光机)，所述化学机械抛光垫包括聚氨酯抛光层和聚氨酯浸渍的无纺织物子垫，所述抛光层包含聚合物空心微粒(例如购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMPInc.)的IC1010A2抛光垫)。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施方式。
比较例C1-C4和实施例A1-A20
化学机械抛光组合物的制备
用于抛光实施例PC1-PC4和PA1-PA20的化学机械抛光组合物(分别为化学抛光组合物C 1-C4和A1-A20)是通过以表1所示的量混合组分，同时如本文所述用磷酸或硝酸将组合物的pH调节到表1所列的最终pH而制备的。
表1
| 实施例# | 磨料*(重量％) | HMB(重量％) | HBHMAH(重量％) | TBAH(重量％) | TEAH(重量％) | H3PO4HNO3 | pH |
| C1 | 4 | -- | -- | -- | -- | HNO3 | 4 |
| C2 | 4 | -- | -- | 0.085 | -- | H3PO4 | 2.6 |
| C3 | 4 | -- | -- | 0.085 | -- | H3PO4 | 3 |
| C4 | 4 | -- | -- | 0.085 | -- | HNO3 | 3.4 |
| A1 | 4 | -- | 0.015 | -- | -- | H3PO4 | 4 |
| 实施例# | 磨料*(重量％) | HMB(重量％) | HBHMAH(重量％) | TBAH(重量％) | TEAH(重量％) | H3PO4HNO3 | pH |
| A2 | 4 | -- | 0.025 | -- | -- | H3PO4 | 4 |
| A3 | 4 | -- | 0.035 | -- | -- | H3PO4 | 4 |
| A4 | 4 | -- | 0.050 | -- | -- | H3PO4 | 4 |
| A5 | 4 | -- | 0.025 | -- | -- | HNO3 | 3.5 |
| A6 | 4 | 0.033 | -- | -- | -- | H3PO4 | 4 |
| A7 | 4 | 0.033 | -- | -- | -- | HNO3 | 4 |
| A8 | 4 | 0.066 | -- | -- | -- | H3PO4 | 4 |
| A9 | 4 | 0.033 | -- | -- | -- | H3PO4 | 3.5 |
| A10 | 4 | -- | 0.01 | -- | -- | HNO3 | 4 |
| A11 | 4 | -- | 0.025 | -- | -- | HNO3 | 4 |
| A12 | 4 | -- | 0.050 | -- | -- | HNO3 | 4 |
| A13 | 4 | -- | 0.010 | -- | -- | HNO3 | 3.4 |
| A14 | 4 | -- | 0.025 | -- | -- | HNO3 | 3.4 |
| A15 | 4 | -- | 0.050 | -- | -- | HNO3 | 3.4 |
| A16 | 4 | -- | 0.025 | 0.025 | -- | HNO3 | 3.6 |
| A17 | 4 | -- | 0.025 | 0.050 | -- | HNO3 | 3.6 |
| A18 | 4 | -- | 0.025 | -- | 0.025 | HNO3 | 3.6 |
| A19 | 4 | -- | 0.035 | 0.035 | -- | HNO3 | 3.6 |
| A20 | 6 | -- | 0.035 | 0.035 | -- | HNO3 | 3.6 |
磨料：AZ电子材料公司(AZ Electronic Materials)生产的KlebosolTMPL1598-B25浆液
HMB：购自西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.)的溴化六烃季铵(西格玛级)：
HBHMAH：购自西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.)的二氢氧化六丁基六亚甲基二铵(普鲁姆级(Purum grade))：
TBAH：购自萨凯姆有限公司(Sachem，Inc.)的氢氧化四丁基铵：
TEAH：购自萨凯姆有限公司(Sachem，Inc.)的氢氧化四乙基铵：
比较例PC2-PC3以及实施例PA1-PA9和PA16-PA20
化学机械抛光试验
使用根据比较例C2-C3以及实施例A1-A9和实施例A16-A20制备的化学机械抛光组合物进行二氧化硅去除速率抛光测试。具体来说，测定了表1所示化学机械抛光组合物C2-C3，A1-A9和A16-A20各自的二氧化硅去除速率。在8英寸的空白晶片(blanket wafer)上进行这些二氧化硅去除速率试验，所述晶片包括位于硅基板上的二氧化硅膜，所述试验使用StrasbaughModel 6EC抛光机和IC1010TM聚氨酯抛光垫(购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司)，试验时使用20.7kPa的向下作用力，化学机械抛光组合物的流速为200毫升/分钟，台板转速93rpm，支架转速87rpm。通过使用JordanValley JVX-5200T度量装置测定抛光之前和之后的膜厚度，确定二氧化硅去除速率。二氧化硅去除速率试验的结果列于表2。
表2
比较例PC1以及实施例PA10，PA12-13和PA15
化学机械抛光试验
使用根据比较例C1以及实施例A10、A12-13和实施例A15制备的化学机械抛光组合物进行二氧化硅去除速率抛光测试。具体来说，测定表1所列化学机械抛光组合物C1以及A10、A12-13和A15各自的二氧化硅去除速率。在8英寸的空白晶片上进行这些二氧化硅去除速率试验，所述晶片包括位于硅基板上的二氧化硅膜，所述试验使用应用材料有限公司(Applied Materials，Inc.)的Mirra 200mm抛光机和IC1010TM聚氨酯抛光垫(购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司)，试验时使用20.7kPa的向下作用力，化学机械抛光组合物的流速为200毫升/分钟，台板转速93rpm，支架转速87rpm。通过使用Jordan Valley JVX-5200T度量装置测定抛光之前和之后的膜厚度，确定二氧化硅去除速率。二氧化硅去除速率试验的结果列于表3。
表3
比较例SC4和实施例SA11&SA14
化学机械抛光试验
使用比较例C4和实施例A11和A14制备的化学机械抛光组合物进行二氧化硅∶氮化硅选择性抛光测试。具体来说，测定了表1所示化学机械抛光组合物C4，A11和A14各自的二氧化硅去除速率和氮化硅去除速率。
在8英寸的空白晶片上进行这些二氧化硅去除速率试验，所述晶片包括位于硅基板上的二氧化硅膜，所述试验使用应用材料有限公司(AppliedMaterials，Inc.)的Mirra 200mm抛光机和IC1010TM聚氨酯抛光垫(购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司)，试验时使用20.7kPa的向下作用力，化学机械抛光组合物的流速为200毫升/分钟，台板转速93rpm，支架转速87rpm。通过使用Jordan Valley JVX-5200T度量装置测定抛光之前和之后的膜厚度，确定二氧化硅去除速率。二氧化硅去除速率试验的结果列于表4。
在8英寸的空白晶片上进行这些氮化硅去除速率试验，所述晶片包括位于硅基板上的Si3N4膜，所述试验使用应用材料有限公司(AppliedMaterials，Inc.)的Mirra 200mm抛光机和IC1010TM聚氨酯抛光垫(购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司)，试验条件与上文关于二氧化硅膜晶片的条件相同。通过使用Jordan Valley JVX-5200T度量装置测定抛光之前和之后的膜厚度，确定Si3N4去除速率。Si3N4去除速率试验的结果列于表4。
使用测得的二氧化硅和氮化硅去除速率，计算表1所列的化学机械抛光组合物C4，A11和A14的二氧化硅∶氮化硅选择性(即二氧化硅去除速率除以氮化硅去除速率)。计算得到的选择性列于表4。
表4
Claims (7)
1.一种用来对基板进行化学机械抛光的方法，该方法包括：
提供基板，所述基板包含二氧化硅；
提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含：水，0.1重量％-30重量％的平均粒度≤100纳米的磨料；0.005重量％-0.5重量％的式(I)所示的双季阳离子：
其中各个X独立地选自N和P；
其中R1是碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基；
其中R2，R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自碳链长度为1-15个碳原子的饱和或不饱和、任选取代的芳基、烷基、芳烷基或烷芳基；
0-0.1重量％的季烷基铵化合物；
提供化学机械抛光垫；
以0.1-5psi的向下作用力在化学机械抛光垫和基板之间的界面处建立动态接触；以及
在所述化学机械抛光垫和基板之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光组合物分配在所述化学机械抛光垫上；
其中所述化学机械抛光组合物的pH为2-6；所述化学机械抛光组合物的二氧化硅去除速率至少为1,500
分钟。
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是不含腐蚀抑制剂的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨料是胶态二氧化硅，在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物达到的二氧化硅去除速率至少为1500
分钟：台板转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物的流速200毫升/分钟，施加3psi的标称向下作用力，使用200毫米的抛光机，所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的无纺织物子垫。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板还包含SiC，SiCN，Si3N4，SiCO和多晶硅中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板还包含Si3N4；所述磨料是胶态二氧化硅，在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物达到的二氧化硅去除速率至少为1500分钟：台板转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物的流速200毫升/分钟，施加3psi的标称向下作用力，使用200毫米的抛光机，所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的无纺织物子垫。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供的基板包含沉积在氮化硅上的二氧化硅；所述化学机械抛光组合物包含：水；1重量％-5重量％的胶态二氧化硅磨料，其平均粒度为20-30nm；0.02重量％-0.06重量％的式(I)所示的双季阳离子以及0.005重量％-0.055重量％的选自氢氧化四乙基铵和氢氧化四丁基铵的季烷基铵化合物；其中施加的向下作用力为0.1-3psi；所提供的化学机械抛光组合物的pH为3-4；所述二氧化硅和氮化硅与所述化学机械抛光组合物接触；所述化学机械抛光组合物实现的二氧化硅：氮化硅选择性至少为5∶1。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物达到的二氧化硅去除速率至少为1500
分钟：台板转速93转/分钟，支架转速87转/分钟，化学机械抛光组合物的流速200毫升/分钟，施加3psi的标称向下作用力，使用200毫米的抛光机，所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的无纺织物子垫。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/432,021 US8119529B2 (en) | 2009-04-29 | 2009-04-29 | Method for chemical mechanical polishing a substrate |
| US12/432,021 | 2009-04-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101875182A true CN101875182A (zh) | 2010-11-03 |
| CN101875182B CN101875182B (zh) | 2012-12-05 |
Family
ID=42813883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101846936A Active CN101875182B (zh) | 2009-04-29 | 2010-04-28 | 用来对基板进行化学机械抛光的方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8119529B2 (zh) |
| JP (2) | JP2010267960A (zh) |
| KR (1) | KR101698008B1 (zh) |
| CN (1) | CN101875182B (zh) |
| DE (1) | DE102010018423B4 (zh) |
| FR (1) | FR2944986B1 (zh) |
| TW (1) | TWI506127B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103084971A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 使用可调抛光制剂的抛光方法 |
| CN103084972A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 一种抛光基材的方法 |
| CN106625031A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 化学机械抛光方法 |
| CN114258421A (zh) * | 2019-06-17 | 2022-03-29 | Cmc材料株式会社 | 化学机械抛光组合物、清洗组合物、化学机械抛光方法和清洗方法 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| 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 |
| US8491808B2 (en) * | 2010-03-16 | 2013-07-23 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method of polishing a substrate comprising polysilicon, silicon oxide and silicon nitride |
| US8232208B2 (en) | 2010-06-15 | 2012-07-31 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Stabilized chemical mechanical polishing composition and method of polishing a substrate |
| US8568610B2 (en) | 2010-09-20 | 2013-10-29 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Stabilized, concentratable chemical mechanical polishing composition and method of polishing a substrate |
| US8865013B2 (en) * | 2011-08-15 | 2014-10-21 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method for chemical mechanical polishing tungsten |
| US9303188B2 (en) | 2014-03-11 | 2016-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition for tungsten CMP |
| US9238754B2 (en) | 2014-03-11 | 2016-01-19 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition for tungsten CMP |
| US9303189B2 (en) | 2014-03-11 | 2016-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition for tungsten CMP |
| US9309442B2 (en) | 2014-03-21 | 2016-04-12 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition for tungsten buffing |
| US9127187B1 (en) | 2014-03-24 | 2015-09-08 | Cabot Microelectronics Corporation | Mixed abrasive tungsten CMP composition |
| US9303190B2 (en) | 2014-03-24 | 2016-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Mixed abrasive tungsten CMP composition |
| US9293339B1 (en) * | 2015-09-24 | 2016-03-22 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method of polishing semiconductor substrate |
| US9534148B1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-01-03 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Method of polishing semiconductor substrate |
| US9803108B1 (en) | 2016-10-19 | 2017-10-31 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Aqueous compositions of stabilized aminosilane group containing silica particles |
| US9783702B1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-10-10 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc. | Aqueous compositions of low abrasive silica particles |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040060502A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | University Of Florida | High selectivity and high planarity dielectric polishing |
| CN1837322A (zh) * | 2005-03-09 | 2006-09-27 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 用来化学机械抛光薄膜和介电材料的组合物和方法 |
| CN101166604A (zh) * | 2005-02-18 | 2008-04-23 | 尼欧派德技术公司 | 用于化学机械平整化的定制抛光垫和制造方法及其应用 |
| CN101191036A (zh) * | 2006-11-27 | 2008-06-04 | 第一毛织株式会社 | 一种用于化学机械抛光的淤浆组合物及其前体组合物 |
| CN101208399A (zh) * | 2005-06-29 | 2008-06-25 | 英特尔公司 | 用于铝的化学机械抛光的浆液 |
| CN101240147A (zh) * | 2006-12-21 | 2008-08-13 | 杜邦纳米材料气体产品有限公司 | 用于铜的化学机械平坦化的组合物 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3551168A (en) * | 1966-08-01 | 1970-12-29 | Armour Ind Chem Co | Protective polish |
| KR20020086949A (ko) * | 2000-04-11 | 2002-11-20 | 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 | 실리콘 옥사이드의 선택적 제거를 위한 시스템 |
| US7704125B2 (en) * | 2003-03-24 | 2010-04-27 | Nexplanar Corporation | Customized polishing pads for CMP and methods of fabrication and use thereof |
| US7018560B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-03-28 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Composition for polishing semiconductor layers |
| EP1566420A1 (en) * | 2004-01-23 | 2005-08-24 | JSR Corporation | Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method |
| US7842192B2 (en) * | 2006-02-08 | 2010-11-30 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Multi-component barrier polishing solution |
| US20080220610A1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-09-11 | Cabot Microelectronics Corporation | Silicon oxide polishing method utilizing colloidal silica |
| JP5322455B2 (ja) * | 2007-02-26 | 2013-10-23 | 富士フイルム株式会社 | 研磨液及び研磨方法 |
| JP5285866B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2013-09-11 | 富士フイルム株式会社 | 研磨液 |
| JP2009081200A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Fujifilm Corp | 研磨液 |
-
2009
- 2009-04-29 US US12/432,021 patent/US8119529B2/en active Active
-
2010
- 2010-04-12 TW TW099111244A patent/TWI506127B/zh active
- 2010-04-23 KR KR1020100038080A patent/KR101698008B1/ko active IP Right Grant
- 2010-04-27 JP JP2010101763A patent/JP2010267960A/ja active Pending
- 2010-04-27 DE DE102010018423.3A patent/DE102010018423B4/de active Active
- 2010-04-28 FR FR1053259A patent/FR2944986B1/fr active Active
- 2010-04-28 CN CN2010101846936A patent/CN101875182B/zh active Active
-
2015
- 2015-05-13 JP JP2015098130A patent/JP6128161B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040060502A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | University Of Florida | High selectivity and high planarity dielectric polishing |
| CN101166604A (zh) * | 2005-02-18 | 2008-04-23 | 尼欧派德技术公司 | 用于化学机械平整化的定制抛光垫和制造方法及其应用 |
| CN1837322A (zh) * | 2005-03-09 | 2006-09-27 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 用来化学机械抛光薄膜和介电材料的组合物和方法 |
| CN101208399A (zh) * | 2005-06-29 | 2008-06-25 | 英特尔公司 | 用于铝的化学机械抛光的浆液 |
| CN101191036A (zh) * | 2006-11-27 | 2008-06-04 | 第一毛织株式会社 | 一种用于化学机械抛光的淤浆组合物及其前体组合物 |
| CN101240147A (zh) * | 2006-12-21 | 2008-08-13 | 杜邦纳米材料气体产品有限公司 | 用于铜的化学机械平坦化的组合物 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103084971A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 使用可调抛光制剂的抛光方法 |
| CN103084972A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 一种抛光基材的方法 |
| CN103084971B (zh) * | 2011-10-27 | 2016-01-27 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 使用可调抛光制剂的抛光方法 |
| CN103084972B (zh) * | 2011-10-27 | 2016-02-10 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 一种抛光基材的方法 |
| CN106625031A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 | 化学机械抛光方法 |
| CN114258421A (zh) * | 2019-06-17 | 2022-03-29 | Cmc材料株式会社 | 化学机械抛光组合物、清洗组合物、化学机械抛光方法和清洗方法 |
| TWI783236B (zh) * | 2019-06-17 | 2022-11-11 | 日商Ｃｍｃ材料股份有限公司 | 化學機械研磨組合物、清洗組合物、化學機械研磨方法及清洗方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100118945A (ko) | 2010-11-08 |
| TWI506127B (zh) | 2015-11-01 |
| FR2944986B1 (fr) | 2015-08-21 |
| CN101875182B (zh) | 2012-12-05 |
| JP6128161B2 (ja) | 2017-05-17 |
| JP2015188093A (ja) | 2015-10-29 |
| JP2010267960A (ja) | 2010-11-25 |
| KR101698008B1 (ko) | 2017-01-19 |
| DE102010018423B4 (de) | 2021-06-17 |
| US20100279507A1 (en) | 2010-11-04 |
| TW201043685A (en) | 2010-12-16 |
| DE102010018423A1 (de) | 2010-11-04 |
| US8119529B2 (en) | 2012-02-21 |
| FR2944986A1 (fr) | 2010-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| 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 | |
| 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 | |
| CN103042464B (zh) | 用于化学机械抛光钨的方法 | |
| US8492277B2 (en) | Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride | |
| CN102559063B (zh) | 具有可调介电抛光选择性的浆料组合物及抛光基材的方法 | |
| US8568610B2 (en) | Stabilized, concentratable chemical mechanical polishing composition and method of polishing a substrate | |
| US8444728B2 (en) | Stabilized chemical mechanical polishing composition and method of polishing a substrate | |
| US8496843B2 (en) | Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride | |
| TWI518157B (zh) | 具有可調介電質研磨選擇性之漿液組成物及研磨基板之方法 |
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 |