CN104845532A - 化学机械抛光组合物以及用于抑制多晶硅移除速率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了适用于抛光含氮化硅的基材同时抑制多晶硅从该基材移除的化学机械抛光(CMP)组合物。该组合物包含悬浮于含表面活性剂的酸性含水载体中的研磨剂颗粒，所述表面活性剂包括炔二醇、炔二醇乙氧基化物、或它们的组合。本发明还公开以该化学机械抛光组合物抛光半导体基材的方法。

Description

化学机械抛光组合物以及用于抑制多晶硅移除速率的方法
本申请是中国发明申请(发明名称：化学机械抛光组合物以及用于抑制多晶硅移除速率的方法，申请日：2010年6月18日；申请号：201080037234.3)的分案申请。
技术领域
本发明涉及化学机械抛光(CMP)组合物及方法。更具体地说，本发明涉及用于抛光半导体基材同时抑制多晶硅从该基材移除的方法。
背景技术
用于对基材表面进行化学机械抛光的组合物及方法是本领域公知的。用于半导体基材(例如集成电路)的表面的CMP的抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料及CMP组合物)典型地包含研磨剂、各种添加剂化合物等。
通常，CMP涉及表面的同时发生的化学研磨和机械研磨，例如，上覆第一层的研磨以暴露该第一层形成于其上的不在同一平面上(non-planar)的第二层的表面。一种这样的方法描述于Beyer等人的美国专利No.4,789,648中。简言之，Beyer等人公开了使用抛光垫和浆料以比第二层快的速率移除第一层直到材料的上覆第一层的表面变成与被覆盖的第二层的上表面共面的CMP方法。化学机械抛光的更详细的说明参见美国专利No.4,671,851、No.4,910,155和No.4,944,836。
在常规的CMP技术中，基材载体或抛光头安装在载体组件上且定位成与CMP装置中的抛光垫接触。载体组件向基材提供可控制的压力，迫使基材抵靠着抛光垫。该垫与载体及其附着的基材相对于彼此移动。该垫与基材的相对移动起到研磨基材的表面以从基材表面移除材料的一部分由此抛光基材的作用。基材表面的抛光典型地进一步借助于抛光组合物(例如，存在于CMP组合物中的氧化剂、酸、碱或其它添加剂)的化学活性和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂的机械活性。典型的研磨剂材料包括二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化锆和氧化锡。
例如，Neville等人的美国专利No.5,527,423描述了通过使金属层的表面与包含悬浮于含水介质中的高纯度金属氧化物细粒的抛光浆料接触来化学机械抛光金属层的方法。或者，可将研磨剂材料引入到抛光垫中。Cook等人的美国专利No.5,489,233公开了具有表面纹理或图案的抛光垫的用途，且Bruxvoort等人的美国专利No.5,958,794公开了固定研磨剂抛光垫。
半导体晶片典型地包括其上已形成多个晶体管的基材例如硅或砷化镓。通过将基材中的区域和基材上的层图案化，晶体管化学地和物理地连接至基材。晶体管和层通过主要由某形式的硅氧化物(SiO2)组成的层间电介质(ILD)分隔。晶体管通过使用公知的多级互连而互相连接。典型的多级互连由堆叠的薄膜组成，所述薄膜由以下材料中的一种或多种构成：钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、铝-铜(Al-Cu)、铝-硅(Al-Si)、铜(Cu)、钨(W)、掺杂多晶硅(poly-Si)、以及它们的各种组合。此外，晶体管或晶体管组常常通过使用填充有绝缘材料例如二氧化硅、氮化硅和/或多晶硅的沟槽而彼此隔离。
通过Chow等人的美国专利No.4789648中所公开的方法，已经对用于形成互连的常规技术进行了改进，该专利涉及用于生产在基底上的共平面的多层金属/绝缘体膜的方法。这一已经获得广泛关注并产生多层互连的技术使用化学机械抛光，以在器件制造的各阶段期间使金属层或薄膜的表面平坦化。
虽然许多已知的CMP浆料组合物适合用于有限的用途，但是，常规的CMP浆料组合物往往表现出不能接受的抛光速率和相应的对晶片制造中所用的绝缘体材料的选择性水平。此外，已知的抛光浆料往往产生对在下面的膜的差的膜移除特性或者产生有害的膜腐蚀，这导致了差的生产率。
Chen等人共同拥有的美国专利申请第11/374,238号描述了用于抛光氮化硅基材的具有1至6的pH值的新型抛光组合物，其包含研磨剂和某些酸性组分(例如，丙二酸及氨基羧酸的组合；锡酸盐；尿酸；苯乙酸；或丙二酸、氨基羧酸及硫酸盐的组合)。
Dysard等人共同拥有的美国专利申请第11/448,205号描述了用于抛光氮化硅基材的具有酸性pH值且包含至少一种具有1-4.5的pKa值的添加剂的新型抛光组合物。
随着用于集成电路器件的技术的发展，传统材料正以新的且不同的方式使用以达到先进集成电路所需的性能水平。具体地说，以不同组合形式使用氮化硅、氧化硅及多晶硅以实现新的且甚至更复杂的器件构造。通常，结构复杂性及性能特征随不同应用而变化。在一些情况下，适用于有效移除基材的一种组分(如氮化硅)的条件能够非所期望地导致另一种组分(如多晶硅)的过度移除。
因此，仍需要这样的CMP组合物及方法，其用以实现对用于许多IC器件应用的氮化硅、氧化硅或钨的可接受的移除速率，并同时抑制多晶硅的移除。本发明提供这样的经改善的抛光方法及组合物。本发明的这些和其它优点以及额外的发明特征将从本文中所提供的本发明的描述明晰。
发明内容
本发明提供了可用于对半导体基材进行选择性抛光以从该基材表面移除组分(例如氮化硅、氧化硅或钨)同时抑制多晶硅移除的CMP组合物。本发明的CMP组合物包含悬浮于含有包含炔二醇和/或炔二醇乙氧基化物(优选炔二醇)的表面活性剂的酸性含水载体中的研磨剂颗粒。在优选的实施方案中，本发明的CMP组合物包含0.01至15重量％的悬浮于含有10至10000ppm表面活性剂的酸性含水载体中的研磨剂颗粒。在一些优选的实施方案中，研磨剂颗粒包括胶态二氧化硅。优选地，酸性含水载体具有不超过6(例如1至4、或2至3)的pH值。表面活性剂优选以20-1000ppm的量存在。如果需要的话，本发明组合物可包含其它添加剂材料，例如，羧酸材料(如丙二酸和/或甘氨酸)和/或有机或无机盐(如硫酸钾)。例如，该组合物可包含10至100000ppm(0.001至10重量％)的至少一种羧酸材料。该CMP组合物还可包含用于CMP组合物的其它常见的添加剂材料，例如杀生物剂、粘度调节剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、有机聚合物、其它表面活性剂、氧化剂、电子转移剂等，它们的许多实例是CMP领域中公知的。
在另一方面中，本发明提供了抛光基材以优先于多晶硅移除诸如氮化硅、氧化硅或钨的组分的方法。该方法包括用本发明的CMP组合物研磨基材表面，优选地，在过氧化氢的存在下。例如，该研磨可通过如下进行：使基材表面接触抛光垫及CMP组合物，和使抛光垫与基材之间发生相对运动，同时保持CMP组合物的一部分与在垫和基材之间的表面接触一段足以从表面磨除氮化硅的时间。
相比于使用不含炔二醇或炔二醇乙氧基化物表面活性剂的基本上相同的配制物得到的结果，本发明的CMP组合物提供了氮化硅、氧化硅或钨的有效的移除速率同时出人意料地抑制了多晶硅的移除。
本发明涉及以下内容：
1.适用于抛光含氮化硅的基材同时抑制多晶硅从该基材移除的化学机械抛光组合物，该组合物包含0.01至15重量％的悬浮于含有10至10000ppm表面活性剂的含水载体中的研磨剂颗粒，所述表面活性剂包括炔二醇、炔二醇乙氧基化物、或它们的组合。
2.条目1的组合物，其中，该含水载体具有最高达10的pH。
3.条目1的组合物，其中，该含水载体具有1-4的pH。
4.条目1的组合物，其中，该研磨剂颗粒包括胶态二氧化硅。
5.条目1的组合物，进一步包含10至100000ppm的至少一种含羧酸的添加剂。
6.条目5的组合物，其中，该至少一种含羧酸的添加剂包括丙二酸、甘氨酸、或它们的组合。
7.条目1的组合物，其中，该表面活性剂以20-1000ppm的浓度存在。
8.条目1的组合物，其中，该表面活性剂包括式(I)的炔二醇化合物和/或每摩尔炔二醇化合物包含1-40摩尔的亚乙基氧单元的式(I)炔二醇化合物的乙氧基化物，
式(I)：
其中
R1及R2各自独立地为H或甲基；且
R3及R4各自独立地为C1至C22烷基。
9.条目1的组合物，进一步包含有机或无机盐添加剂。
10.条目9的组合物，其中，该盐添加剂包括硫酸钾。
11.抛光半导体基材以从该基材表面优先于多晶硅移除氮化硅的方法，该方法包括用CMP组合物研磨含氮化硅及多晶硅的基材的表面，该CMP组合物包含0.01至15重量％的悬浮于含有10至10000ppm表面活性剂的含水载体中的研磨剂颗粒，所述表面活性剂包括炔二醇、炔二醇乙氧基化物、或它们的组合。
12.条目11的方法，其中，该抛光在过氧化氢的存在下进行。
13.条目11的方法，其中，该CMP组合物中的表面活性剂包括式(I)的炔二醇化合物和/或每摩尔炔二醇化合物包含1-40摩尔的亚乙基氧单元的式(I)炔二醇化合物的乙氧基化物，
式(I)：
其中
R1及R2各自独立地为H或甲基；且
R3及R4各自独立地为C1至C22烷基。
14.条目11的方法，其中，该研磨通过如下进行：
(a)使所述基材的表面接触抛光垫及所述CMP组合物；和
(b)使所述抛光垫与所述基材之间发生相对运动，同时保持所述CMP组合物的一部分与在所述垫和所述基材之间的所述表面接触一段足以从所述表面磨除氮化硅的时间。
15.条目11的方法，其中，该组合物进一步包含10至100000ppm的至少一种含羧酸的添加剂。
16.条目15的方法，其中，该至少一种含羧酸的添加剂包括丙二酸、甘氨酸、或它们的组合。
17.条目11的方法，其中，该组合物进一步包含有机或无机盐添加剂。
18.条目17的方法，其中，该盐添加剂包括硫酸钾。
19.条目11的方法，其中，该含水载体具有最高达10的pH。
20.条目19的方法，其中，该含水载体具有1-4的pH。
附图说明
图1说明了可用于本发明组合物及方法的两种炔二醇表面活性剂的结构，以及对比用炔单醇表面活性剂的结构。
图2显示了通过用本发明组合物抛光多晶硅毯覆晶片而获得的多晶硅移除相对于表面活性剂浓度的图。
图3显示了通过用本发明组合物(实施例D)及三种对比组合物(实施例A、实施例B和实施例C)抛光所示材料的毯覆晶片而获得的对TEOS-SiO2(TS)、氮化硅(SN)、钨(W)及多晶硅(PS)的移除速率相对于表面活性剂浓度的柱状图。
图4显示了相比于使用不含炔二醇型表面活性剂的CMP组合物而获得的结果，通过使用含有不同表面活性剂材料的CMP组合物抛光多晶硅毯覆晶片而获得的多晶硅移除速率抑制百分数的柱状图。
具体实施方式
本发明的CMP组合物包含悬浮于含表面活性剂的酸性含水载体中的研磨剂颗粒，该表面活性剂包含炔二醇和/或炔二醇乙氧基化物。
优选的炔二醇表面活性剂包括式(I)的炔二醇化合物或每摩尔炔二醇化合物包含1-40摩尔(优选4-30摩尔)的亚乙基氧单元的该炔二醇化合物的乙氧基化物。
式(I)：
其中，R1及R2各自独立地为H或甲基，且R3及R4各自独立地为C1至C22烷基(例如直链或支链烷基)。在一些优选实施方案中，R1和R2均为甲基。优选地，R3和R4中的至少之一为支链脂族烃部分(例如2-甲基丙基)。本文中所用的术语“乙氧基化物”是指这样的式(I)化合物，其中，式(I)的OH基团中的一个或两个由(CH2CH2O)n-CH2H2OH基团(其中“n”为0或更大)代替，而且，对于该化合物中的每个乙氧基化物链，每摩尔二醇化合物的总EO摩尔数为(n+1)之和。在一些优选实施方案中，表面活性剂包括炔二醇化合物而非炔二醇乙氧基化物。
图1说明了可用于本发明组合物及方法的式(I)的市售的牌的炔二醇表面活性剂的两个实例(即，可得自Air Products and Chemicals,Inc.的2,4,7,9-四甲基癸-5-炔-4,7-二醇(104)及2,4,7-三甲基十八-5-炔-4,7-二醇(DF110D))以及对比用炔单醇表面活性剂(即3,5-二甲基己-1-炔-3-醇(61))。另一适宜的含炔二醇的表面活性剂为2,5,8,11-四甲基十二-6-炔-5,8-二醇(124)。适宜的含乙氧基化炔二醇化合物的表面活性剂的非限制性实例包括440(每摩尔二醇以3.5摩尔EO进行乙氧基化的2,4,7,9-四甲基癸-5-炔-4,7-二醇)、465(每摩尔二醇以10摩尔EO进行乙氧基化的2,4,7,9-四甲基癸-5-炔-4,7-二醇)、485(每摩尔二醇以30摩尔EO进行乙氧基化的2,4,7,9-四甲基癸-5-炔-4,7-二醇)；及604(每摩尔二醇以4摩尔EO进行乙氧基化的2,5,8,11-四甲基十二-6-炔-5,8-二醇)。
任何适宜的研磨剂颗粒均可用于本发明的CMP组合物及方法。本文中所用的术语“研磨剂”和“研磨剂颗粒”可互换使用，其是指能够研磨包含半导体材料及用于制造IC器件的一种或多种其它材料(如金属、介电材料等)的基材晶片表面的颗粒状材料。这样的研磨剂的非限制性实例包括二氧化硅(硅石)、氧化铝(矾土)、二氧化钛(氧化钛)、二氧化铈(铈土)、锆氧化物(氧化锆)等。胶态二氧化硅为优选的研磨剂。研磨剂优选以0.01-15重量百分数(重量％)(例如0.05-8重量％或0.1-5重量％)的浓度存于抛光组合物中。在一些优选实施方案中，研磨剂包括具有1nm-500nm(更优选10nm-200nm)的平均粒径的胶态二氧化硅颗粒，所述平均粒径通过本领域公知的激光光散射技术测定。
合意的是，研磨剂悬浮于抛光组合物中，更具体地悬浮于抛光组合物的含水载体组分中。当研磨剂悬浮于抛光组合物中时，研磨剂优选是胶体稳定的。术语“胶体”是指研磨剂颗粒在液体载体中的悬浮体。“胶体稳定性”是指该悬浮液随时间的保持性。在本发明的上下文中，若出现如下情形便认为研磨剂悬浮液是胶体稳定的：当将二氧化硅置于100ml量筒中且让其无扰动地静置两小时的时间时，量筒的底部50ml中的颗粒浓度([B]，以g/ml为单位)与量筒的顶部50ml中的颗粒浓度([T]，以g/ml为单位)之间的差值除以研磨剂组合物中的颗粒总浓度([C]，以g/ml为单位)小于或等于0.5(即，([B]-[T])/[C]≤0.5)。合意的是，([B]-[T])/[C]的值小于或等于0.3，且优选小于或等于0.1。
如本文中和所附权利要求中所使用的，术语“胶态二氧化硅”是指通过Si(OH)4的缩聚制备的二氧化硅。前体Si(OH)4可例如通过高纯度烷氧基硅烷的水解或通过硅酸盐水溶液的酸化获得。这样的胶态二氧化硅可根据美国专利5,230,833制备，或者可作为任何各种市售产品(例如，Fuso PL-1、PL-2和PL-3产品，Nalco 1050、2327和2329产品，以及可得自DuPont、Bayer、AppliedResearch、Nissan Chemical和Clariant的其它类似产品)获得。
含水载体优选包含水(例如去离子水)，基本上由水(例如去离子水)组成、或由水(例如去离子水)组成，其含有以足以提供酸性pH、优选不超过pH6(例如1-4的pH)的浓度溶于其中的酸性物质。所述酸性物质可以为酸或缓冲材料(例如酸、酸性盐、或者酸与盐的混合物)。适用于CMP组合物中的酸和缓冲材料为本领域公知的。任选地，含水载体可包括水溶性有机材料或可与水混溶的有机材料，例如醇、二醇等。
此外，含水载体可包括通常包含于CMP组合物中的其它功能性材料，例如，羧酸材料、羧酸盐、无机盐、腐蚀抑制剂、杀生物剂、粘度调节剂、螯合剂等，它们的许多实例是CMP领域中公知的。
在一些优选实施方案中，CMP组合物包含以基于组合物总重量计的0.001-10重量％(10ppm-100000ppm，例如100-5000ppm、或500-2000ppm)的浓度存在于含水载体中的羧酸材料。
适宜的羧酸材料的非限制性实例包括一元羧酸(例如，苯甲酸、苯乙酸、1-萘甲酸、2-萘甲酸、羟基乙酸、甲酸、乳酸、扁桃酸等)、多元羧酸(例如，草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、柠檬酸、马来酸、富马酸、天冬氨酸、谷氨酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、衣康酸等)、以及氨基酸(例如甘氨酸)。
本发明的组合物及方法提供在宽的pH值、研磨剂浓度及表面活性剂浓度范围内的可用的氮化硅移除速率，同时出人意料地抑制多晶硅的移除。在一些特别优选的实施方案中，当在过氧化氢(1重量％)存在下，使用D100抛光垫(Cabot Microelectronics Corporation,Aurora,IL)在台式(table-top)CMP抛光机上以2磅/平方英寸(psi)的下压力、115转/分钟(rpm)的压板速度、60rpm的载体速度及125毫升/分钟(mL/min)的抛光浆料流速抛光氮化硅毯覆晶片时，氮化硅移除速率为250埃/分钟或更大。令人惊讶的是，在相同条件下通过抛光多晶硅晶片而获得的多晶硅移除速率通常不超过氮化硅移除速率的80％、往往不超过氮化硅移除速率的70％、或不超过氮化硅移除速率的60％。典型地，使用本发明CMP组合物获得的多晶硅移除速率将比使用基本上与本发明组合物相同但不含炔二醇或炔二醇乙氧基化物表面活性剂的CMP组合物获得的多晶硅移除速率低至少10％(优选低至少20％、30％、40％或50％)。
任选地，本发明抛光组合物可以包含一种或多种氧化剂(例如，以使得半导体表面的组分(如金属组分)氧化)。适用于本发明的抛光组合物及方法的氧化剂包括，但不限于，过氧化氢、过硫酸盐(例如，单过硫酸铵、二过硫酸铵、单过硫酸钾和二过硫酸钾)、高碘酸盐(例如，高碘酸钾)、其盐、以及上述物质中的两种或更多种的组合。优选地，氧化剂以足以使存在于半导体晶片中的一种或多种选定的金属或半导体材料氧化的量添加至组合物中，所述量在半导体CMP领域中是公知的。
本发明抛光组合物可以通过任何合适的技术制备，其中的许多是本领域技术人员已知的。该抛光组合物能够以间歇或者连续工艺制备。通常，该抛光组合物可以通过按任意顺序组合其各组分而制备。本文中所用的术语“组分”包括单独成分(例如，研磨剂、表面活性剂、酸、碱、缓冲剂、氧化剂等)以及各成分的任何组合。例如，可以将研磨剂分散在水中，而且可以加入表面活性剂及任何其它添加剂材料，并且以能够将这些组分引入到抛光组合物中的任何方法将其混合。典型地，当使用氧化剂时，直到该组合物准备好用于CMP工艺时才向抛光组合物中加入氧化剂，例如，可以刚好在开始抛光之前加入氧化剂。根据需要，可以在任何适当的时刻通过加入酸或碱来进一步调节pH值。
本发明抛光组合物也可以浓缩物的形式提供，该浓缩物打算在使用之前用适量的含水溶剂(例如水)稀释。在这样的实施方案中，该抛光组合物浓缩物可以包含分散或溶解在含水溶剂中的各种组分，这些组分的量使得在用适量的含水溶剂稀释该浓缩物时，抛光组合物中的每一组分在该抛光组合物中的存在量处于使用所需的适当范围内。
本发明还提供了对氮化硅基材进行化学机械抛光的方法。该方法包括使用如本文所述的本发明抛光组合物研磨含氮化硅和多晶硅的基材的表面。
本发明抛光组合物可用于抛光任何适宜基材，且尤其适用于抛光含氮化硅、氧化硅、钨及多晶硅的基材。
本发明抛光组合物特别适于与化学机械抛光装置结合使用。典型地，该CMP装置包括：压板，其在使用时处于运动中并且具有由轨道、线性和/或圆周运动所产生的速度；抛光垫，其保持与该压板接触且在运动时相对于该压板移动；以及夹持器，其固持待通过与该抛光垫的表面接触并相对于该抛光垫的表面移动而抛光的基材。该基材的抛光通过如下发生：将该基材放置成与该抛光垫和本发明的抛光组合物接触且随后使该抛光垫相对于该基材移动以磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
可使用任何合适的抛光垫(例如，抛光表面)以本发明的抛光组合物对基材进行平坦化或抛光。合适的抛光垫包括，例如，编织及非编织抛光垫、有槽或无槽垫、多孔或无孔垫等。而且，合适的抛光垫可包含具有不同密度、硬度、厚度、压缩性、压缩时的回弹能力和压缩模量的任何合适的聚合物。合适的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成(coformed)产物、以及它们的混合物。
合意的是，该CMP装置进一步包括原位抛光终点检测系统，其中的许多是本领域中已知的。通过分析从工件表面反射的光或其它辐射来检查和监控抛光过程的技术是本领域中已知的。这样的方法描述于例如Sandhu等人的美国专利No.5,196,353、Lustig等人的美国专利No.5,433,651、Tang的美国专利No.5,949,927和Birang等人的美国专利No.5,964,643中。合意的是，对于正被抛光的工件的抛光过程的进展的检查或监控使得能够确定抛光终点，即，确定何时终止对特定工件的抛光过程。
以下实施例进一步说明本发明，但当然不应解释为以任何方式限制本发明的范围。如本文及以下实施例及权利要求书中所使用的，以百万分率(ppm)报道的浓度是基于所关注的活性组分的重量除以组合物的重量(例如，毫克组分/千克组合物)。
实施例1
该实施例说明了炔二醇表面活性剂浓度对多晶硅移除速率的影响。
使用包含0-500ppm的104炔二醇表面活性剂的几种抛光组合物来分别地对类似的多晶硅毯覆晶片(1.6平方英寸)进行化学机械抛光。每种抛光组合物还含有在pH为2.3且包含1600ppm甘氨酸、270ppm丙二酸及560ppm硫酸钾的含水载体中的4.8重量％胶态二氧化硅(具有40nm的平均粒径)。在以下抛光条件下，使用D100抛光垫在小型台式(bench-top)抛光机上进行抛光(每种CMP组合物中加入1重量％的过氧化氢)：2psi的下压力、115rpm的压板速度、60rpm的载体速度及125mL/min的浆料供给速度。图2中绘出了多晶硅移除速率相对于表面活性剂浓度的图。如图2中所示，在不存在表面活性剂的情况下，多晶硅移除速率为而且，在100ppm-500ppm的表面活性剂浓度下，降至的稳定速率。
实施例2
该实施例说明了相比于不含炔二醇表面活性剂的组合物，本发明抛光组合物对移除氮化硅(SN)、TEOS-SiO2(TS)、钨(W)及多晶硅(PS)的效力。
使用含有1000ppm的104炔二醇表面活性剂、在pH为2.3且包含1600ppm甘氨酸、270ppm丙二酸及560ppm硫酸钾的含水载体中的4.8重量％胶态二氧化硅(具有40nm的平均粒径)的本发明组合物来分别地对TEOS、氮化硅钨及多晶硅的毯覆晶片进行化学机械抛光。在以下抛光条件下，使用D100抛光垫在小型台式抛光机上进行抛光(CMP组合物中加入2重量％的过氧化氢)：3.5psi的下压力、60rpm的压板速度、65rpm的载体速度及150mL/min的浆料供给速度。出于对比目的，相同类型的晶片使用包含相同配制物但不含炔二醇的三种对比组合物进行抛光。实施例A不包含表面活性剂。实施例B使用与实施例A相同但仅包含0.5重量％过氧化氢的CMP组合物。实施例C包含代替炔二醇的1000ppm的L7280非离子型表面活性剂(烷氧基化的七甲基三硅氧烷表面活性剂)。
对于所评估的每种类型的晶片和每种组合物，图3中绘出了所观测到的移除速率相对于表面活性剂浓度的图。如图3中所示，实施例D(本发明组合物)提供了与实施例A和实施例B相当的良好的对氮化硅、W及TEOS的移除速率，但是，相比于实施例A和实施例B，对多晶硅的移除速率明显降低。相反地，实施例C(包含L7280)抑制了多晶硅的移除，但是，也明显且不期望地抑制了氮化硅、钨及TEOS的移除。
实施例3
该实施例说明了不同表面活性剂对抑制多晶硅移除的影响。
使用包含1000ppm的不同表面活性剂的几种抛光组合物来分别地对类似的多晶硅毯覆晶片(1.6平方英寸)进行化学机械抛光。每种抛光组合物还含有在pH为2.3且包含1600ppm甘氨酸、270ppm丙二酸及560ppm硫酸钾的含水载体中的4.8重量％胶态二氧化硅(具有20nm的平均粒径)。在以下抛光条件下，使用D100抛光垫在小型台式抛光机上进行抛光(每种CMP组合物中加入1重量％的过氧化氢)：2psi的下压力、115rpm的压板转速、60rpm的载体速度及125mL/min的浆料供给速度。所评估的表面活性剂为104、440、485、61(对比用炔单醇)、DF110D、604、及CO890(烷基酚乙氧基化物对比用表面活性剂)。图4中绘出了使用每种表面活性剂浓度获得的对多晶硅移除速率抑制的百分数。所述抑制通过对使用表面活性剂所得到的速率与不存在表面活性剂的情况下所得到的速率进行对比而确定。如图4中所示，使用本发明组合物获得了10％-50％或更高的多晶硅移除速率抑制，然而，CO890未提供抑制且61提供了小于10％的抑制。

Claims (7)

1.用于抛光含氮化硅的基材同时抑制多晶硅从该基材移除的化学机械抛光组合物，该组合物包含0.01至15重量％的悬浮于含有10至10000ppm表面活性剂的含水载体中的研磨剂颗粒、以及有机或无机盐添加剂，所述表面活性剂包括炔二醇、炔二醇乙氧基化物、或它们的组合，其中该含水载体具有1-4的pH。
2.权利要求1的组合物，其中，该研磨剂颗粒包括胶态二氧化硅。
3.权利要求1的组合物，进一步包含10至100000ppm的至少一种含羧酸的添加剂。
4.权利要求3的组合物，其中，该至少一种含羧酸的添加剂包括丙二酸、甘氨酸、或它们的组合。
5.权利要求1的组合物，其中，该表面活性剂以20-1000ppm的浓度存在。
6.权利要求1的组合物，其中，该表面活性剂包括式(I)的炔二醇化合物和/或每摩尔炔二醇化合物包含1-40摩尔的亚乙基氧单元的式(I)炔二醇化合物的乙氧基化物，
式(I)：
其中
R1及R2各自独立地为H或甲基；且
R3及R4各自独立地为C1至C22烷基。
7.权利要求1的组合物，其中，该盐添加剂包括硫酸钾。
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