CN102201338B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN102201338B
CN102201338B CN2011100722061A CN201110072206A CN102201338B CN 102201338 B CN102201338 B CN 102201338B CN 2011100722061 A CN2011100722061 A CN 2011100722061A CN 201110072206 A CN201110072206 A CN 201110072206A CN 102201338 B CN102201338 B CN 102201338B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polysilicon
mechanical polishing
chemical
polishing compositions
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.)
Active
Application number
CN2011100722061A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102201338A (zh
Inventor
郭毅
刘振东
K-A·K·雷迪
G·张
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Original Assignee
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
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 Rohm and Haas Electronic Materials LLC filed Critical Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Publication of CN102201338A publication Critical patent/CN102201338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102201338B publication Critical patent/CN102201338B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01L21/302—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
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (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以及氧化硅和氮化硅中的至少一种；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包含具有与芳环连接的烷基的疏水性部分，以及包含4-100个碳原子的非离子型无环亲水性部分；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；使得抛光表面相对于基片运动；将所述化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上；磨去所述基片的至少一部分，从而对所述基片进行抛光；其中，从基片上除去至少一部分多晶硅；从基片上除去氧化硅和氮化硅中的至少一种的至少一部分。

Description

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
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中的至少一种的存在下，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，在氮化硅层中形成了浅槽，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，此种配方提供对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系统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：该组合物显示提供特定的去除速率和去除速率选择性，相对于多晶硅，有利于除去氮化硅和氧化硅中的至少一种。
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以及氧化硅和氮化硅中的至少一种；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包含具有与芳环连接的烷基的疏水性部分，以及包含4-100个碳原子的非离子型无环亲水性部分；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；使得抛光表面相对于基片运动；将所述化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上；磨去所述基片的至少一部分，从而对所述基片进行抛光；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中的至少一种。
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以及氧化硅和氮化硅中的至少一种；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包含具有与芳环连接的烷基的疏水性部分，以及包含4-100个碳原子的非离子型无环亲水性部分；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；使得抛光表面相对于基片运动；将所述化学机械抛光组合物分配在所述抛光表面上；磨去所述基片的至少一部分，从而对所述基片进行抛光；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中的至少一种；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，其中，所述基片包含多晶硅以及氧化硅和氮化硅中的至少一种；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
Figure BSA00000458631800041
式中，R是支链的C6-10烷基；x为2-8；M选自H，Na，K，Li和NH4；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，从基片上除去了至少一部分多晶硅；从所述基片上除去了至少一部分的氧化硅和氮化硅中的至少一种；其中，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中的至少一种的基片进行抛光。用于本发明方法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，其对氧化硅和氮化硅中的至少一种的去除速率具有减小的影响。
本说明书和权利要求书中关于因将烷基芳基聚醚磺酸盐化合物加入所述化学机械抛光组合物中而造成多晶硅去除速率抑制(去除速率的测量单位为
Figure BSA00000458631800042
/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表示本发明方法中所用的包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物的化学机械抛光组合物的多晶硅的去除速率，单位为
Figure BSA00000458631800043
/分钟；A0是在只是所述化学机械抛光组合物中不含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物的相同条件下获得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
Figure BSA00000458631800051
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径≤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与氧化硅和氮化硅中的至少一种组合的多晶硅。
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，
Figure BSA00000458631800071
/分钟)。如果我们将膜X的去除速率的相对抑制(ΔX)定义为ΔX＝(X0-X)/X0，其中X0表示在抛光组合物不加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物的情况下，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
Figure BSA00000458631800072
/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，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的组合物提供以下对照去除速率：多晶硅的
Figure BSA00000458631800073
/分钟，二氧化硅和氮化硅的X0为
Figure BSA00000458631800074
/分钟；如果向抛光组合物中加入烷基芳基聚醚磺酸盐化合物，将多晶硅的去除速率减小到
Figure BSA00000458631800081
/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
Figure BSA00000458631800082
/分钟。
希望的是，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的化学机械抛光组合物所显示的对多晶硅抛光去除速率显著小于在不含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物、相同条件下获得的多晶硅去除速率。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，得到的对多晶硅去除速率的抑制≥50％；更优选≥60％；最优选≥70％(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，获得的多晶硅去除速率抑制≤200％。
希望的是，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抛光去除速率抑制≥50％，更优选≥60％，最优选≥70％(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抛光去除速率变化＜50％；更优选≤25％；(即，去除速率变化＝(((B0-B)的绝对值)/B0)*100)，其中B是包含烷基芳基聚醚磺酸盐化合物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
Figure BSA00000458631800083
/分钟；B0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。
希望的是，本发明的化学机械抛光组合物可以在以下条件下用来抛光基片：氮化硅去除速率
Figure BSA00000458631800084
/分钟，优选
Figure BSA00000458631800085
/分钟，更优选
Figure BSA00000458631800086
分钟，最优选
Figure BSA00000458631800087
/分钟，在实施例所示的抛光条件下测得；氮化硅/无定形多晶硅选择性≥5∶1，优选≥6∶1，更优选≥8∶1(即，氮化硅去除速率：无定形多晶硅去除速率)，在实施例所示的抛光条件下测得；氮化硅/晶体多晶硅选择性≥10∶1，优选≥15∶1，更优选≥20∶1(即，氮化硅去除速率：晶体多晶硅去除速率)，在实施例所示的抛光条件下测得。
希望的是，本发明的化学机械抛光组合物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
Figure BSA000004586318000810
分钟，最优选
Figure BSA000004586318000811
/分钟，在实施例所示的抛光条件下测得；氧化硅/无定形多晶硅选择性≥5∶1，优选≥6∶1，更优选≥7∶1(即，氮化硅去除速率：无定形多晶硅去除速率)，在实施例所示的抛光条件下测得；氧化硅/晶体多晶硅选择性≥10∶1，优选≥15∶1，更优选≥18∶1(即，氮化硅去除速率：晶体多晶硅去除速率)，在实施例所示的抛光条件下测得。
希望的是，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)。
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
Figure BSA00000458631800091
г用于实施例的烷基芳基聚醚磺酸盐化合物如下式所示
Figure BSA00000458631800092
式中n＝2；M是Na(具体来说，是购自陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany)的
Figure BSA00000458631800093
X200)。
￡实施例中使用的磨料是AZ电子材料公司(AZ Electronic Materials)制造和购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)的
Figure BSA00000458631800094
PL1598B25胶体二氧化硅。
￥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)
Figure BSA00000458631800101
CMP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(Rohmand 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光学薄膜度量系统测定去除速率。
表2

Claims (18)

1.一种用来对基板进行化学机械抛光的方法，该方法包括:
提供基片，其中，所述基片包含多晶硅以及氧化硅和氮化硅中的至少一种;
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和任选的pH调节剂，其中，所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物具有以下结构式
Figure FDA00003090373400011
式中R是支链的C6-10烷基;n是2-8;M选自H,Na,K,Li和NH4，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;从基片上除去氧化硅和氮化硅的至少一种的至少一部分，所述烷基芳基聚醚磺酸盐化合物抑制多晶硅的去除速率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基片在氧化硅的存在下包含多晶硅，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。
3.如权利要求2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显示的氧化硅去除速率≥/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,在200毫米的抛光机上施加3psi的标称向下作用力，所述化学机械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。
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，所述基片在氮化硅的存在下包含多晶硅，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。
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显示的氮化硅去除速率≥
Figure FDA00003090373400022
/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,在200毫米的抛光机上施加3psi的标称向下作用力，所述化学机械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。
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，所述化学机械抛光组合物由以下物质作为初始组分组成:水;0.1-40重量％磨料;0.01-1重量％烷基芳基聚醚磺酸盐化合物和任选的pH调节剂，其中，所述磨料是胶体二氧化硅磨料。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基片在氧化硅的存在下包含多晶硅，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。
12.如权利要求11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显示的氧化硅去除速率≥
Figure FDA00003090373400021
/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,在200毫米的抛光机上施加3psi的标称向下作用力，所述化学机械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。
13.如权利要求12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。
14.如权利要求12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。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基片在氮化硅的存在下包含多晶硅，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。
16.如权利要求15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显示的氮化硅去除速率≥
Figure FDA00003090373400031
/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,在200毫米的抛光机上施加3psi的标称向下作用力，所述化学机械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。
17.如权利要求16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。
18.如权利要求17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氮化硅/晶体多晶硅去除速率选择性≥10:1。
CN2011100722061A 2010-03-16 2011-03-16 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 Active CN102201338B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/724,990 US8496843B2 (en) 2010-03-16 2010-03-16 Method of polishing a substrate comprising polysilicon and at least one of silicon oxide and silicon nitride
US12/724,990 2010-03-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102201338A CN102201338A (zh) 2011-09-28
CN102201338B true CN102201338B (zh) 2013-10-02

Family

ID=44558417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100722061A Active CN102201338B (zh) 2010-03-16 2011-03-16 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

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8496843B2 (zh)
JP (1) JP5957778B2 (zh)
KR (1) KR101672816B1 (zh)
CN (1) CN102201338B (zh)
DE (1) DE102011013979A1 (zh)
FR (1) FR2957549B1 (zh)
TW (1) TWI496878B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
DE102010028461B4 (de) * 2010-04-30 2014-07-10 Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg Einebnung eines Materialsystems in einem Halbleiterbauelement unter Anwendung eines nicht-selektiven in-situ zubereiteten Schleifmittels
US8440094B1 (en) * 2011-10-27 2013-05-14 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of polishing a substrate
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

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2115192A (en) * 1936-06-20 1938-04-26 Rohm & Haas Aryloxy polyalkylene ether sulphonates
US4091014A (en) * 1976-12-01 1978-05-23 Texaco Development Corporation Process for making ether sulfonates
JPS5657802A (en) * 1979-10-03 1981-05-20 Gen Aniline & Film Corp Aqueous emulsion* surfactant and manufacture
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
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
JP2008117807A (ja) * 2006-10-31 2008-05-22 Fujimi Inc 研磨用組成物及び研磨方法
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
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
FR2957549B1 (fr) 2015-08-21
TWI496878B (zh) 2015-08-21
KR101672816B1 (ko) 2016-11-04
US8496843B2 (en) 2013-07-30
DE102011013979A1 (de) 2014-02-13
JP2011205097A (ja) 2011-10-13
CN102201338A (zh) 2011-09-28
TW201144418A (en) 2011-12-16
US20110230050A1 (en) 2011-09-22
JP5957778B2 (ja) 2016-07-27
KR20110104444A (ko) 2011-09-22
FR2957549A1 (fr) 2011-09-23

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
KR101718788B1 (ko) 화학 기계 연마 조성물 및 관련 방법
KR101603361B1 (ko) 화학적-기계적 연마 조성물 및 그 제조 및 사용 방법
JP5861906B2 (ja) 酸化ケイ素除去を増大させるように適合した研磨組成物で基体を化学機械研磨する方法
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
US8513126B2 (en) Slurry composition having tunable dielectric polishing selectivity and method of polishing a substrate
CN110283532B (zh) 具有增强缺陷抑制的抛光组合物和抛光衬底方法
TW202104524A (zh) 具有增強的缺陷抑制並且在酸性環境中優先於二氧化矽選擇性地拋光氮化矽之化學機械拋光組成物及方法
US11274230B1 (en) Polishing composition and method of polishing a substrate having enhanced defect inhibition
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

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