CN105934487B - 包含聚氨基酸的化学机械抛光(cmp)组合物 - Google Patents

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Abstract

一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：(A)胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物，(B)聚氨基酸和/或其盐，和(M)水性介质。

Description

包含聚氨基酸的化学机械抛光(CMP)组合物
本发明基本上涉及一种化学机械抛光(CMP)组合物及其在抛光半导体工业的基材中的用途。本发明的CMP组合物包含聚氨基酸且显示出改进的抛光性能。
在半导体工业中，化学机械抛光(缩写为CMP)是用于制造先进光子、微机电和微电子材料及器件如半导体晶片中的公知技术。
在制造用于半导体工业中的材料和器件期间，使用CMP来使金属和/或氧化物表面平坦化。CMP利用化学和机械作用的相互作用来获得待抛光表面的平坦度。化学作用由化学组合物(也称为CMP组合物或CMP浆料)提供。机械作用通常由抛光垫实施，通常将抛光垫压在待抛光表面上并将其安装在移动压板上。压板的运动通常是直线的、旋转的或轨道式的。
在典型的CMP工艺步骤中，旋转晶片保持器使待抛光晶片与抛光垫接触。通常将CMP组合物施加至待抛光晶片和抛光垫之间。
在现有技术中，已知包含聚氨基酸的CMP组合物且描述于例如如下文献中。
JP2000-192015A公开了一种CMP抛光剂，其包含氧化铈颗粒、分散剂、可生物降解的表面活性剂和水。使用一种或多种选自聚合物分散剂、水溶性阴离子表面活性剂、水溶性非离子表面活性剂、水溶性阳离子表面活性剂和水溶性两性表面活性剂的化合物。可生物降解的表面活性剂的优选实例尤其包括：
-聚氨基酸，例如聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物和谷氨酸-赖氨酸共聚物及其衍生物，以及
-多糖，例如淀粉、脱乙酰壳多糖、藻酸、羧甲基纤维素、甲基纤维素、茁霉多糖、凝胶多糖及其衍生物。
本发明的一个目的是提供一种CMP组合物，其适于CMP浅沟道隔离介电基材的表面且显示出改善的抛光性能，特别是与氮化硅或多晶硅相比对二氧化硅具有高选择性，这表现在二氧化硅的高材料移除速率(MRR)与氮化硅或多晶硅的低MRR的组合方面。此外，寻求一种CMP组合物，其不含分散剂，储存稳定且即用于酸性至微碱性pH范围。
此外，提供了一种相应的CMP方法。
因此，发现了一种CMP组合物，其包含：
(A)胶态或烟雾状(fumed)无机颗粒或其混合物，
(B)聚氨基酸和/或其盐，和
(M)水性介质。
此外，本发明的上述目的通过一种制造半导体器件的方法实现，其包括在所述CMP组合物存在下抛光基材。
此外发现了本发明CMP组合物用于抛光半导体工业中所用的基材的用途，这实现了本发明的目的。
优选实施方案在权利要求和说明书中解释。应理解的是，优选实施方案的组合处于本发明的范围之内。
半导体器件可通过包括在本发明CMP组合物存在下CMP基材的方法制造。优选地，所述方法包括CMP介电基材，即介电常数小于6的基材。更优选地，所述方法包括CMP包含二氧化硅的基材，最优选CMP包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材，特别是CMP为浅沟道隔离(STI)器件或其部件的基材的二氧化硅层，例如CMP包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材的二氧化硅层。
如果所述方法包括CMP包含二氧化硅和氮化硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对氮化硅的选择性优选高于20:1，更优选高于35:1，最优选高于50:1，特别是高于70:1，例如高于90:1。
如果所述方法包括CMP包含二氧化硅和多晶硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对多晶硅的选择性优选高于50:1，更优选高于80:1，最优选高于100:1，特别是高于120:1，例如高于180:1。
二氧化硅对氮化硅的选择性以及二氧化硅对多晶硅的选择性可通过聚氨基酸(B)的种类和浓度和通过无机颗粒(A)的种类和通过设定其他参数如pH值而调节。
本发明的CMP组合物用于抛光半导体工业中所用的任何基材。所述CMP组合物优选用于抛光介电基材，即介电常数小于6的基材，更优选用于抛光包含二氧化硅的基材，最优选用于抛光包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材，特别是用于抛光为浅沟道隔离(STI)器件或其部件的基材的二氧化硅层，和例如用于抛光包含二氧化硅和氮化硅或多晶硅的基材的二氧化硅层。
如果本发明的CMP组合物用于抛光包含二氧化硅和氮化硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对氮化硅的选择性优选高于20:1，更优选高于35:1，最优选高于50:1，特别是高于70:1，例如高于90:1。
如果本发明的CMP组合物用于抛光包含二氧化硅和多晶硅的基材，则就材料移除速率而言的二氧化硅对多晶硅的选择性优选高于50:1，更优选高于80:1，最优选高于100:1，特别是高于120:1，例如高于180:1。
根据本发明，所述CMP组合物包含胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物(A)。
一般而言，胶态无机颗粒为通过湿沉淀法制备的无机颗粒；烟雾状无机颗粒通过在氧气存在下用氢气高温火焰水解例如金属氯化物前体(例如使用法)制备。
(A)可为:
-一种胶态无机颗粒，
-一种烟雾状无机颗粒，
-不同种类胶态和/或烟雾状无机颗粒的混合物。
一般而言，颗粒(A)可以以变化的量包含在内。优选地，以相应组合物的总重量计，(A)的量不超过10wt.％(“wt.％”表示“重量％”)，更优选不超过5wt.％，最优选不超过2wt.％，例如不超过0.75wt.％。优选地，以相应组合物的总重量计，(A)的量为至少0.005wt.％，更优选为至少0.01wt.％，最优选为至少0.05wt.％，例如至少0.1wt.％。
一般而言，可含有变化粒度分布的颗粒(A)。颗粒(A)的粒度分布可为单模或多模的。在多模粒度分布的情况下，通常优选为双模的。为了在本发明的CMP方法期间具有可容易再现的性能谱和可容易再现的条件，对(A)而言，优选单模粒度分布。最优选(A)具有单模粒度分布。
颗粒(A)的平均粒度可在宽范围内变化。平均粒度为(A)在水性介质(M)中的粒度分布的d50值，且可使用例如动态光散射(DLS)或静态光散射(SLS)法测量。这些和其他方法是本领域所公知的，参见例如Kuntzsch，Timo；Witnik，Uirike；Hollatz，Michael Stintz；Ripperger，Siegfried；Characterization of Slurries Used for Chem-ical-Mechanical Polishing(CMP)in the Semiconductor Industry；Chem.Eng.Technol；26(2003)，第12卷，第1235页。
对DLS而言，通常使用Horiba LB-550V(DLS，动态光散射测量，根据手册)或任何其他此类仪器。该技术在颗粒散射激光光源(λ＝650nm)时测量颗粒的流体动力学直径，其在与入射光成90°或173°的角度下检测。散射光强度的变化归因于颗粒在其运动穿过入射光束时的随机布朗运动且作为时间的函数监测。使用由仪器执行的作为延迟时间函数的自相关函数来提取衰变常数；较小的颗粒以较高的速度运动穿过入射光束且对应于较快的衰变。
这些衰变常数与颗粒的扩散系数Dt成比例，且用于根据Stokes-Einstein方程计算粒度：
其中假设悬浮颗粒(1)具有球形形态且(2)均匀分散(即不附聚)在水性介质(M)中。预期该关系式适用于含有低于1重量％固体的颗粒分散体，因为水性分散剂(M)的粘度无显著偏差，其中η＝0.96mPa·s(T＝22℃)。二氧化铈分散体(A)的粒度分布通常在塑料比色管中在0.1-1.0％固体浓度下测量，需要的话，用分散介质或超纯水进行稀释。
优选地，颗粒(A)的平均粒度为20-200nm，更优选为25-180nm，最优选为30-170nm，特别优选为40-160nm，特别为45-150nm，用动态光散射技术使用例如获自MalvernInstruments，Ltd.的高性能粒度分析仪(HPPS)或Horiba LB550的仪器测量。
根据DIN ISO 9277:2010-09测定的颗粒(A)的BET表面积可在宽范围内变化。优选地，颗粒(A)的BET表面积为1-500m2/g，更优选为5-250m2/g，最优选为10-100m2/g，特别为20-90m2/g，例如为25-85m2/g。
颗粒(A)可具有各种形状。颗粒(A)由此可具有一种或基本上仅一种形状。然而，颗粒(A)也可具有不同的形状。例如，可存在两种不同形状的颗粒(A)。例如，(A)可具有如下形状：立方体、具有斜边的立方体、八面体、二十面体、茧状物、结节和具有或不具有凸起或凹陷的球体。优选地，其基本上为球形，由此这些通常具有凸起或凹陷。
颗粒(A)的化学性质没有特别的限制。(A)可具有相同的化学性质或为不同化学性质颗粒的混合物。通常优选具有相同化学性质的颗粒(A)。一般而言，(A)可为：
-无机颗粒，例如金属、金属氧化物或碳化物，包括准金属、准金属氧化物或碳化物，或
-无机颗粒的混合物。
颗粒(A)为胶态或烟雾状无机颗粒或其混合物。其中，优选金属或准金属的氧化物和碳化物。更优选地，颗粒(A)为氧化铝、二氧化铈、氧化铜、氧化铁、氧化镍、氧化锰、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化锡、二氧化钛、碳化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆或其混合物或复合物。最优选地，颗粒(A)为氧化铝、二氧化铈、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或其混合物或复合物。特别地，(A)为二氧化铈。例如，(A)为胶态二氧化铈。
根据本发明，CMP组合物包含(B)聚氨基酸。
一般而言，聚氨基酸为主要的α-氨基酸的工业合成缩聚产物，其通过聚合相应的N-羧酸酐合成，或者为天然存在的氨基酸聚合物，例如聚谷氨酸。对于几乎所有标准的α-氨基酸而言，聚氨基酸可以以均聚物形式或以具有高达高分子量的不同氨基酸的共聚物形式商购获得。一般而言，多肽和蛋白质不计入聚氨基酸中。
一般而言，可使用任何聚氨基酸(B)。
根据本发明，聚氨基酸(B)可为均聚物或共聚物，其也一起简称为聚氨基酸(B)。后者可为例如嵌段共聚物或统计共聚物。均聚物或共聚物可具有各种结构，例如线性、支化、梳状、树枝状、缠绕状或交联状。优选地，聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物、谷氨酸-赖氨酸共聚物或其盐或混合物；更优选地，(B)为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸或其盐或混合物；最优选地，(B)为聚天冬氨酸、聚谷氨酸或其盐或混合物；特别地，(B)为聚天冬氨酸或其盐，例如聚天冬氨酸钠。
一般而言，聚氨基酸可具有宽范围的平均分子量Mw。聚氨基酸的平均分子量Mw优选为200-10000g/mol，更优选为400-6000g/mol，最优选为600-5000g/mol，特别优选为800-4000g/mol，其可例如通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
一般而言，聚氨基酸(B)可以以变化的量包含在内。以相应组合物的总重量计，(B)的量优选不超过5wt.％，更优选不超过1wt.％，最优选不超过0.5wt.％，特别是不超过0.15wt.％，例如不超过0.08wt.％。以相应组合物的总重量计，(B)的量优选为至少0.0001wt.％，更优选为至少0.001wt.％，最优选为至少0.002wt.％，特别是至少0.006wt.％，例如至少0.01wt.％。
本发明的CMP组合物可进一步任选包含至少一种糖(C)，例如一种糖。根据本发明，所述糖可为其取代衍生物，例如卤素取代的衍生物。所述糖不为多糖，多糖为含有超过十个单糖单元的糖聚合物。优选地，所述糖为单糖、二糖、三糖、四糖、五糖、六糖、七糖、八糖或其氧化衍生物或还原衍生物或取代衍生物或混合物；更优选地，所述糖为葡萄糖、半乳糖、蔗糖或三氯蔗糖或其衍生物和立体异构体或混合物；最优选地，所述糖为半乳糖或三氯蔗糖或其衍生物和立体异构体或混合物；例如，所述糖为半乳糖。
存在的话，糖(C)可以以变化的量包含在内。以相应组合物的总重量计，(C)的量优选不超过4wt.％，更优选不超过1wt.％，最优选不超过0.5wt.％，例如不超过0.25wt.％。以相应组合物的总重量计，(C)的量优选为至少0.005wt.％，更优选为至少0.01wt.％，最优选为至少0.05wt.％，例如至少0.08wt.％。
本发明的CMP组合物可进一步任选包含至少一种腐蚀抑制剂(D)，例如两种腐蚀抑制剂。优选的腐蚀抑制剂为二唑、三唑、四唑及其衍生物，例如苯并三唑或甲苯基三唑。优选腐蚀抑制剂的其他实例为炔属醇，或胺与羧酸的含酰胺结构部分的盐或加合物。
存在的话，腐蚀抑制剂(D)可以以变化的量包含在内。以相应组合物的总重量计，(D)的量优选不超过10wt.％，更优选不超过5wt.％，最优选不超过2.5wt.％，例如不超过1.5wt.％。以相应组合物的总重量计，(D)的量优选为至少0.01wt.％，更优选至少0.1wt.％，最优选至少0.3wt.％，例如至少0.8wt.％。
本发明的CMP组合物可进一步任选包含至少一种氧化剂(E)，例如一种氧化剂。一般而言，氧化剂为能够氧化待抛光基材或其一个层的化合物。优选地，(E)为过(per)型氧化剂。更优选地，(E)为过氧化物、过硫酸盐、高氯酸盐、过溴酸盐、高碘酸盐、高锰酸盐或其衍生物。最优选地，(E)为过氧化物或过硫酸盐。特别地，(E)为过氧化物。例如，(E)为过氧化氢。
存在的话，氧化剂(E)可以以变化的量包含在内。以相应组合物的总重量计，(E)的量优选不超过20wt.％，更优选不超过10wt.％，最优选不超过5wt.％，例如不超过2wt.％。以相应组合物的总重量计，(E)的量优选为至少0.05wt.％，更优选至少0.1wt.％，最优选至少0.5wt.％，例如至少1wt.％。
本发明的CMP组合物可进一步任选包含至少一种配位剂(F)，例如一种配位剂。一般而言，配位剂为能够与待抛光基材或其一个层的离子配位的化合物。优选地，(F)为具有至少两个COOH基团的羧酸、含N羧酸、含N磺酸、含N硫酸、含N膦酸、含N磷酸或其盐。更优选地，(F)为具有至少两个COOH基团的羧酸、含N羧酸或其盐。最优选地，(F)为氨基酸或其盐。例如，(F)为甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、组氨酸或其盐。
存在的话，配位剂(F)可以以变化的量包含在内。以相应组合物的总重量计，(F)的量优选不超过20wt.％，更优选不超过10wt.％，最优选不超过5wt.％，例如不超过2wt.％。以相应组合物的总重量计，(F)的量优选为至少0.05wt.％，更优选至少0.1wt.％，最优选至少0.5wt.％，例如至少1wt.％。
本发明的CMP组合物可进一步任选包含至少一种生物杀伤剂(G)，例如一种生物杀伤剂。一般而言，生物杀伤剂为通过化学或生物学方式阻止任何有害生物、使其无害化或对其施加控制效果的化合物。优选地，(G)为季铵化合物、基于异噻唑啉酮的化合物、N-取代的重氮烯二氧化物或N'-羟基重氮烯氧化物盐。更优选地，(G)为N取代的重氮烯二氧化物或N'-羟基重氮烯氧化物盐。
存在的话，生物杀伤剂(G)可以以变化的量包含在内。存在的话，则(G)的量以相应组合物的总重量计优选不超过0.5wt.％，更优选不超过0.1wt.％，最优选不超过0.05wt.％，特别是不超过0.02wt.％，例如不超过0.008wt.％。存在的话，则(G)的量以相应组合物的总重量计优选为至少0.0001wt.％，更优选至少0.0005wt.％，最优选至少0.001wt.％，特别是至少0.003wt.％，例如至少0.006wt.％。
根据本发明，所述CMP组合物包含水性介质(M)。(M)可为一种水性介质或不同种类水性介质的混合物。
一般而言，水性介质(M)可为任何含有水的介质。水性介质(M)优选为水与可与水混溶的有机溶剂(例如醇，优选C1-C3醇，或亚烷基二醇衍生物)的混合物。更优选地，水性介质(M)为水。最优选地，水性介质(M)为去离子水。
如果除(M)之外的组分的量总计占所述CMP组合物重量的x％，则(M)的量占CMP组合物重量的(100-x)％。
本发明CMP组合物的性能(例如稳定性和抛光性能)可分别取决于相应组合物的pH值。优选地，所用组合物或本发明组合物的pH值分别为3-11，更优选为3.5-9，最优选为3.8-8.5，特别优选为4-8，例如为4.2-7.8。
需要的话，本发明的CMP组合物还可分别包含各种其他添加剂，包括但不限于pH调节剂、稳定剂等。所述其他添加剂例如为通常用于CMP组合物中且因此为本领域技术人员所已知的那些添加剂。该添加可例如稳定分散体，或改善抛光性能或不同层之间的选择性。
存在的话，所述添加剂可以以变化的量包含在内。以相应组合物的总重量计，所述添加剂的量优选不超过10wt.％，更优选不超过1wt.％，最优选不超过0.1wt.％，例如不超过0.01wt.％。以相应组合物的总重量计，所述添加剂的量优选为至少0.0001wt.％，更优选至少0.001wt.％，最优选至少0.01wt.％，例如至少0.1wt.％。
就本发明而言，不含分散剂意指以组合物的总重量计，所述组合物不包含或包含少于50ppm的水溶性阴离子表面活性剂、水溶性非离子表面活性剂、水溶性阳离子表面活性剂和水溶性两性表面活性剂，例如聚丙烯酸。
本发明CMP组合物的实例为：
E1：
(A)烟雾状无机颗粒，
(B)聚氨基酸，和
(M)水性介质。
E2：
(A)胶态无机颗粒，
(B)聚氨基酸，和
(M)水性介质。
E3：
(A)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.008-1.8wt.％的胶态二氧化铈颗粒，
(B)聚氨基酸，和
(M)水性介质。
E4：
(A)胶态或烟雾状二氧化铈颗粒或其混合物，其中二氧化铈颗粒的平均粒度为20-200nm，通过动态光散射技术测定，
(B)聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物、谷氨酸-赖氨酸共聚物或其盐或混合物，
(M)水。
E5：
(A)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.008-1.8wt.％的胶态二氧化铈颗粒，
(B)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.001-2.5wt.％的聚天冬氨酸，和
(M)水性介质。
E6：
(A)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.008-1.8wt.％的胶态二氧化铈颗粒，
(B)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.001-2.5wt.％的聚天冬氨酸，和
(C)糖，
(M)水性介质。
E7：
(A)胶态或烟雾状二氧化铈颗粒或其混合物，其中二氧化铈颗粒的平均粒度为20-200nm，通过动态光散射技术测定，
(B)聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物、谷氨酸-赖氨酸共聚物或其盐或混合物，
(C)糖，其中(C)为单糖、二糖、三糖、四糖、五糖、六糖、七糖、八糖或其氧化衍生物或还原衍生物或取代衍生物或混合物，
(M)水。
E8：
(A)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.008-1.8wt.％的胶态二氧化铈颗粒，其中颗粒(A)的平均粒度为35-180nm，通过动态光散射技术测定，(B)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.001-2.5wt.％的聚天冬氨酸，和
(C)以相应CMP组合物的总重量计，其量为0.008-3wt.％的糖，和
(M)水性介质。
制备CMP组合物的方法通常是已知的。这些方法可用于制备本发明的CMP组合物。这可通过如下操作进行：将上述组分(A)、(B)和任选组分(C)-(G)分散或溶解在水性介质(M)(优选为水)中，且任选通过添加酸、碱、缓冲剂或pH调节剂而调节pH值。为此，可使用常规和标准混合方法及混合装置，例如有搅拌釜、高剪切高速搅拌机、超声混合器、均化喷嘴或逆流混合器。
本发明的CMP组合物优选通过将颗粒(A)分散于水性介质(C)中，将聚氨基酸(B)和任选的其他添加剂分散和/或溶解在水性介质(M)中而制备。
抛光方法是公知的且可在制造具有集成电路的晶片中通常用于CMP的条件下使用某些方法和设备进行。对可用于实施抛光方法的设备没有限制。
如本领域所已知的那样，用于CMP方法的典型设备由覆盖有抛光垫的旋转压板组成。还使用轨道式抛光器。将晶片安装在载体或卡盘上。晶片的加工面面向抛光垫(单面抛光方法)。保持环将晶片固定在水平位置。
在载体下方，通常还使较大直径的压板水平定位，并提供与待抛光晶片表面平行的表面。在平坦化方法期间，压板上的抛光垫与晶片表面接触。
为了产生材料损失，将晶片压在抛光垫上。通常使载体和压板均围绕其自该载体和压板垂直延伸的相应轴旋转。旋转的载体轴可相对于旋转的压板保持固定就位，或可相对于压板水平振动。载体的旋转方向通常(但并非必须)与压板的旋转方向相同。载体和压板的旋转速度通常(但并非必须)设置为不同值。在本发明的CMP方法期间，通常将本发明的CMP组合物以连续流形式或以逐滴方式施加至抛光垫上。压板温度通常设置为10-70℃的温度。
晶片上的负载可由覆盖有例如软垫(通常称为背衬膜)的钢制平板施加。如果使用更先进的设备，则用负载有空气或氮气压的柔性膜将晶片压在抛光垫上。因为晶片上的向下压力分布比使用硬压板设计的载体更均匀，因此当使用硬抛光垫时，该膜载体是低下压力方法所优选的。根据本发明，也可使用具有控制晶片上的压力分布的选项的载体。其通常设计成具有多个可在一定程度上彼此独立地负载的不同室。
其他细节参考WO2004/063301A1，特别是第16页第[0036]段至第18页第[0040]段以及图2。
借助本发明的CMP方法和/或使用本发明的CMP组合物，可获得具有优异功能性的具有含介电层的集成电路的晶片。
本发明的CMP组合物可作为即用型浆料用于CMP方法中，其具有长贮存期限且显示出长期稳定的粒度分布。因此，其易于处理和储存。其显示出优异的抛光性能，特别是就二氧化硅的高材料移除速率(MRR)与氮化硅或多晶硅的低MRR的组合而言。由于本发明CMP组合物的组分的量保持少至最小值，因此其可以以成本有效的方式分别使用。
实施例和对比实施例
下文描述了CMP实验的一般程序。
200mm SiO2晶片的标准CMP方法：
Strasbaugh nSpire(型号6EC)，ViPRR浮动保持环载体；
向下压力： 2.0psi(138毫巴)；
背面压力： 0.5psi(34.5毫巴)；
保持环压力： 2.5psi(172毫巴)；
抛光台/载体速度： 95/85rpm；
浆料流动速率： 200ml/分钟；
抛光时间： 60秒；
垫调节： 当场，4.0磅(18N)；
抛光垫： 于Suba 4堆叠垫上的IC1000A2，xy k或k开槽
(R&H)；
背衬膜： Strasbaugh，DF200(136个孔)；
调节圆板： 3M S60；
通过3次清扫来调节垫，随后使用新型浆料进行CMP。浆料在当地供应站搅拌。
(半)透明无图形(blanket)晶片的标准分析程序：
使用Filmmetrics F50通过光学膜厚测量法测定移除。测量各晶片CMP前后的49点直径扫描(除去5mm边缘)。对用F50测量的晶片上的各点，由CMP前后的膜厚之差计算膜厚损失。由49点直径扫描所得数据的平均值给出总移除，标准偏差给出(非)均一性。
对于移除速率，使用总材料移除与主要抛光步骤的时间的商。
用于CMP实验的标准膜：
SiO2膜： PE TEOS；
Si3N4膜： PE CVD或LP CVD
多晶Si膜： 掺杂；
制备浆料的标准程序：
制备聚天冬氨酸盐的水溶液。在搅拌下向该溶液中添加胶态二氧化铈颗粒(30％储备溶液)。添加糖，即半乳糖或三氯蔗糖的水溶液(10％储备溶液)。
通过向所述浆料中添加氨水溶液(0.1％)或HNO3(0.1％)调节pH。pH值用pH组合电极(Schott，blue line 22pH)测量。可添加余量的水来调节浓度。用于实施例中的无机颗粒(A)
使用具有60nm(使用BET表面积测量法测定)平均初级粒度且具有99nm(借助Horiba仪器使用动态光散射技术测定)平均次级粒度(d50值)的胶态二氧化铈颗粒(例如Rhodia HC60)。
使用分子量为2000-3000g/mol的聚天冬氨酸的钠盐，其可例如以DS100由Lanxess商购获得。
表1：实施例1-7和对比实施例V1-V4的CMP组合物、其在使用这些组合物的CMP方法中的pH值及其MRR(材料移除速率)和选择性数据，其中水性介质(M)为去离子水(wt.％＝重量％；polySi＝多晶硅)
本发明实施例1-7的CMP组合物在分散体稳定性、氧化硅对氮化硅的选择性以及氧化硅对多晶硅的选择性方面显示出改善的性能。通过使用本发明的CMP组合物，对氧化硅对多晶硅的选择性而言，选择性可提高至多16倍，对氧化硅对氮化硅的选择性而言，可提高至多10倍。通过改变化合物(B)和(C)的量，选择性可在宽范围内调节。

Claims (12)

1.一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：
(A)胶态二氧化铈颗粒，
(B)聚氨基酸和/或其盐，
(C)糖，其为半乳糖、蔗糖、三氯蔗糖或其衍生物和立体异构体或混合物，
和
(M)水性介质。
2.如权利要求1的CMP组合物，其中颗粒(A)的平均粒度为20-200nm，通过动态光散射技术测定。
3.如权利要求1的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物、谷氨酸-赖氨酸共聚物或其盐或混合物。
4.如权利要求2的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸、天冬氨酸-谷氨酸共聚物、天冬氨酸-赖氨酸共聚物、谷氨酸-赖氨酸共聚物或其盐或混合物。
5.如权利要求1的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸和/或其盐。
6.如权利要求2的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸和/或其盐。
7.如权利要求3的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸和/或其盐。
8.如权利要求4的CMP组合物，其中聚氨基酸(B)为聚天冬氨酸和/或其盐。
9.如权利要求1-8中任一项的CMP组合物，其中所述组合物的pH值为4-9。
10.一种制造半导体器件的方法，包括在如权利要求1-9中任一项所定义的CMP组合物存在下化学机械抛光基材。
11.如权利要求1-9中任一项所定义的CMP组合物用于化学机械抛光半导体工业中所用的基材的用途。
12.如权利要求11的用途，其中所述基材包含：
(i)二氧化硅，和
(ii)氮化硅或多晶硅。
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