CN106574171B

CN106574171B - 锗的化学机械抛光

Info

Publication number: CN106574171B
Application number: CN201580045242.5A
Authority: CN
Inventors: 蔡智斌; 叶铭智; G.怀特纳; 吕龙岱
Original assignee: Cabot Microelectronics Corp
Current assignee: CMC Materials LLC
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: KR20170044156A; CN106574171A; JP6603309B2; TWI572687B; TW201608000A; WO2016028370A1; KR102444550B1; JP2017531311A; US20160053381A1

Abstract

描述了对锗进行平坦化/抛光的方法。所述方法包括以下步骤：利用包含氧化剂、颗粒状研磨剂、及锗蚀刻抑制剂的水性化学机械抛光(CMP)组合物研磨含锗的基板的表面。所述锗蚀刻抑制剂选自水溶性聚合物、具有非酸性侧链的氨基酸、双吡啶化合物、以及其中两种或更多种的组合。所述聚合物可为包含碱性氮基、酰胺基、或其组合的阳离子型或非离子型聚合物。

Description

锗的化学机械抛光

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月18日提交的美国专利申请14/308,587的优先权。该优先权申请的内容在此全文引入作为参考。

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，本发明涉及用于对锗进行CMP移除的方法。

背景技术

用于基板表面的CMP的组合物及方法是本领域所公知的。用于对各种基板(例如，集成电路制造中的半导体基板)进行化学机械抛光/平坦化的组合物(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、以及类似物。

在常规CMP技术中，将基板载具或抛光头安装在载具组件上并定位成与CMP设备中的抛光垫接触。该载具组件对该基板提供可控的压力，迫使该基板抵靠该抛光垫。使该垫与载具(带有其所连接的基板)相对于彼此移动。所述垫与基板的相对移动用以研磨基板的表面从而自该基板表面移除一部分材料，由此抛光该基板。典型地，通过抛光组合物的化学活性(例如，通过氧化剂、酸、碱、或者CMP组合物中所存在的其它添加剂)和/或悬浮于该抛光组合物中的研磨剂的机械活性来进一步辅助基板表面的抛光。典型的研磨剂材料包括二氧化硅(硅二氧化物)、铈氧化物、铝氧化物、锆氧化物、以及锡氧化物。

归因于锗相对于硅的较高的电子迁移率及空穴迁移率，锗在用于集成电路(IC)的先进金属氧化物半导体(MOS)晶体管结构中(例如在利用浅沟槽隔离(STI)技术的设计中)是有用的半导体材料。为了在当前的集成电路设计参数下制造可接受的MOS结构，需要在氧化条件下对锗进行平坦化。不幸地，锗氧化物是高度可溶的，导致在氧化剂(例如过氧化氢)的存在下的高的静态蚀刻速率(SER)。当使用包含过氧化氢或其它氧化剂的CMP组合物对锗进行平坦化时，所述高的SER进而产生凹陷问题(这可严重地限制了将锗用于先进IC设计的选择自由)。过去，已经对于将阳离子型表面活性剂作为锗蚀刻抑制剂进行了评估；然而，这样的材料在CMP期间产生起泡问题(这严重地限制了它们的实际实用性)。

本文所述的方法通过在CMP浆料中使用不会遭受阳离子型表面活性剂的起泡问题并且提供用于先进的锗IC应用的适宜的低粗糙度表面及最小凹陷的某些锗蚀刻抑制剂材料来解决与锗CMP相关的蚀刻及凹陷问题。

发明内容

描述了对锗进行平坦化/抛光的方法。所述方法包括利用水性CMP组合物来研磨含锗的基板的表面的步骤，所述水性CMP组合物包含氧化剂(例如，约0.5至约4重量百分数(重量％)的过氧化氢)、颗粒状研磨剂诸如胶态氧化硅(硅石，silica)(例如，浓度在约0.1至约5重量％、优选约0.5至约3重量％范围内)、以及锗蚀刻抑制剂。所述锗蚀刻抑制剂选自水溶性聚合物、具有非酸性侧链的氨基酸、双吡啶(bis-pyridine)化合物、以及其中两种或更多种的组合。

该水溶性聚合物可为包含碱性氮基、酰胺基、或其组合的阳离子型或非离子型的聚合物。这些基团可为沿着聚合物骨架(例如，烃、酯、酰胺、或醚骨架)设置的取代基，这些基团可形成聚合物骨架的部分(例如，如在一些聚酰亚胺中那样的)，或者，这些基团可为前述两种情况。在一些实施方式中，该聚合物包含：碱性氮基，其选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、季氨基、以及其中两种或更多种的组合；和/或，碱性氮杂环基，诸如吡啶、咪唑、或者它们的季铵化形式。在一些其它实施方式中，该聚合物包含选自以下的酰胺基：-C(＝O)NH₂、-C(＝O)NHR、-C(＝O)NR₂、以及其中两种或更多种的组合，所述酰胺基典型地作为在烃(例如，“聚乙烯基”或“聚烯烃”)骨架上的取代基，例如，聚丙烯酰胺化合物，其中，各R独立地为烃部分(例如，低级烷基，诸如甲基、乙基、丙基等)。在又一其它实施方式中，该聚合物可包含酰胺基及碱性氮基。

带有-C(＝O)NH₂和/或-C(＝O)NHR酰胺基的聚丙烯酰胺类非离子型聚合物是用于本文所述组合物及方法中的优选的非离子型聚合物。这样的材料的非限制性实例包括聚丙烯酰胺(PAM)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)、PAM共聚物、以及类似物。

有用的阳离子型聚合物包括选自以下的一种或多种聚合物：聚卤化(二烯丙基二甲基铵)(诸如聚氯化(二烯丙基二甲基铵)(聚DADMAC))、聚卤化(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(诸如聚氯化(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(聚MADQUAT))、聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)(聚DEE)、以及类似物。在一些实施方式中，该阳离子型聚合物可包含酰胺基和碱性氮基这两者，例如，如在丙烯酰胺(AAm)和DADMAC的共聚物(诸如聚AAm-共-DADMAC)中那样的。在一些优选实施方式中，所述聚合物以在约10至约2000百万分率(ppm)范围内的浓度存在于CMP组合物中。

基于氨基酸的锗蚀刻抑制剂是具有非酸性侧链的氨基酸。在某些情况中，所述氨基酸优选具有碱性侧链、疏水性侧链，和/或，具有6或更高的等电点。这样的氨基酸的非限制性实例包括赖氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、以及N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸)(也称为三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine))。优选地，氨基酸以在约50至约5000ppm范围内的浓度存在于组合物中。

双吡啶型Ge蚀刻抑制剂是包含经由以下方式连接在一起的两个吡啶基团的化合物：经由共价键(即，联吡啶(bipyridyl)化合物)；或者，通过1～3个碳的连接基团。在一些实施方式中，Ge蚀刻抑制剂包含至少一种选自4,4'-三亚甲基二吡啶(dipyridine)、1,2-双(4-吡啶基)乙烷、2,2'-联吡啶、及1,2-双(2-吡啶基)乙烯的化合物。优选地，如果使用双吡啶化合物的话，则其以在约50至约5000ppm范围内的浓度存在于组合物中。

在一个实施方式中，颗粒状研磨剂(例如胶态氧化硅)以在约0.5至约3重量％范围内的浓度存在于CMP组合物中，而且，聚合物以约10至约1000ppm的浓度存在。在其它实施方式中，CMP组合物包含约0.5至约3重量％的研磨剂(例如胶态氧化硅)以及约50至约5000ppm的氨基酸。在又一其它实施方式中，CMP组合物包含约0.5至约3重量％的研磨剂(例如胶态氧化硅)、约10至约1000ppm的聚合物、以及约50至约5000ppm的氨基酸。

本文所述的方法适用于对Ge及Si_xGe_(1-x)(其中x＝约0.1至约0.9)材料进行平坦化并且提供令人惊奇的良好的锗移除速率，不会因锗蚀刻和低表面粗糙度而发生显著凹陷，不会在CMP工艺期间产生起泡问题。

附图说明

图1提供了这样的图，其比较了针对包含不同的聚合物型Ge蚀刻抑制剂化合物的CMP组合物观测得到的Ge的静态蚀刻速率(SER)。

图2提供了针对包含不同浓度的聚MADQUAT(ALCO 4773)的CMP组合物观测得的GeSER、以及Ge和硅氧化物(Ox)的移除速率、以及Ge/Ox的选择性的图。

图3提供了这样的图，其比较了针对包含不同氨基酸及吡啶Ge蚀刻抑制剂化合物的CMP组合物观测得的Ge的静态蚀刻速率(SER)。

具体实施方式

可用于本文所述方法中的CMP组合物包括在水性载剂中的锗蚀刻抑制剂(例如，水溶性的非离子型聚合物、水溶性的阳离子型聚合物、及氨基酸、双吡啶化合物、或者其中两种或更多种的组合)、氧化剂(例如，过氧化氢)、以及颗粒状研磨剂(例如，胶态氧化硅及类似物)。

可用于本文所述组合物及方法中的氧化剂包括，例如，过氧化氢、过硫酸铵、高锰酸钾、以及类似物。过氧化氢为优选的氧化剂。优选地，氧化剂(例如过氧化氢)在使用(即，稀释以用于抛光工艺)的位点处以在约0.1至约4重量％、更优选约0.5至约3.5重量％范围内的浓度存在于组合物中。

本文所用的术语“水溶性”是指溶解于水中或分散于水中以形成基本上清澈透明的分散体的聚合物。水溶性聚合物可为包含碱性氮基、酰胺基、或其组合的阳离子型或非离子型的聚合物。在一些实施方式中，该聚合物包含：碱性氮基，其选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、季氨基、以及其中两种或更多种的组合；和/或，碱性氮杂环基(诸如吡啶、咪唑、或者它们的季铵化形式)。在一些其它实施方式中，该聚合物包含选自以下的酰胺基：-C(＝O)NH₂、-C(＝O)NHR、-C(＝O)NR₂、以及其中两种或更多种的组合，所述酰胺基典型地作为在烃(例如，“聚乙烯基”或“聚烯烃”)骨架上的取代基，例如，聚丙烯酰胺化合物，其中，各R独立地为烃部分(例如，低级烷基，诸如甲基、乙基、丙基等)。在又一其它实施方式中，该聚合物可包含碳酰胺(carbonamide)基团及碱性氮基。

带有-C(＝O)NH₂和/或-C(＝O)NHR酰胺基的聚丙烯酰胺类非离子型聚合物是用于本文所述组合物及方法中的优选的非离子型水溶性聚合物。这样的材料的非限制性实例包括聚丙烯酰胺(PAM)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)、PAM共聚物、以及类似物。

可用作本文所述组合物及方法中的锗蚀刻抑制剂的阳离子型聚合物包括阳离子型单体的均聚物，例如，聚卤化(二烯丙基二甲基铵)(诸如聚氯化(二烯丙基二甲基铵)(聚DADMAC))、聚卤化(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(诸如聚氯化(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(聚MADQUAT))、以及类似物。此外，阳离子型聚合物可为阳离子型单体和非离子型单体(例如，丙烯酸烷基酯(alkylacrylate)、甲基丙烯酸烷基酯(alkylmethacrylate)、丙烯酰胺、苯乙烯等)的共聚物，诸如聚氯化(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基铵)(聚AAm-DADMAC)、以及聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)(聚DEE)。这样的阳离子型聚合物的一些其它非限制性实例包括聚乙烯亚胺、经乙氧基化的聚乙烯亚胺、聚卤化(二烯丙基二甲基铵)、聚(酰氨基胺)、聚氯化(甲基丙烯酰氧基乙基二甲基铵)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(乙烯基咪唑)、聚(乙烯基吡啶)、以及聚(乙烯基胺)。用于本发明CMP组合物中的优选的阳离子型聚合物为聚卤化(例如氯化)(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(也称为聚MADQUAT)，诸如ALCO 4773(其自Alco Chemical Inc.购得)。

可选择地，或者此外，该阳离子型聚合物可包含氮-杂芳基或经季铵化的氮-杂芳基，即，这样的杂芳族化合物——其包含至少一个在芳族环中的氮、任选地具有至少一个在所述环中的经烷基化以在杂芳基环上(例如，在所述环中的氮上)赋予形式正电荷(formalpositive charge)的氮原子。优选地，杂芳基通过碳-碳键(例如，如在经季铵化的聚(乙烯基吡啶)聚合物中那样)或碳-氮键(例如，如在经季铵化的聚(乙烯基咪唑)聚合物中那样)连接至聚合物骨架(直接至芳族环或者通过亚烷基间隔基团(例如，亚甲基(CH₂)或亚乙基(CH₂CH₂)基团))。通过抗衡阴离子(其可为例如卤根离子(例如，氯根离子)、硝酸根、甲基硫酸根、或者任意的阴离子组合)来平衡经季铵化的氮上的正电荷。在一些实施方式中，所述阳离子型聚合物包括以下物质、基本上由以下物质组成、或者由以下物质组成：聚(乙烯基-N-烷基吡啶鎓)聚合物，诸如，聚(2-乙烯基-N-烷基吡啶鎓)聚合物，聚(4-乙烯基-N-烷基吡啶鎓)聚合物，乙烯基-N-烷基吡啶鎓共聚物，聚(N1-乙烯基-N3-烷基咪唑鎓)聚合物，以及类似物。

在如本文所述的抛光方法中，在使用点处，所述聚合物优选以约10至约2000ppm、更优选约10至约1000ppm的浓度存在于CMP组合物中。

所述聚合物的分子量并无限制，但典型地，所述聚合物具有约5kDa或更高(例如，约10kDa或更高、约20kDa或更高、约30kDa或更高、约40kDa或更高、约50kDa或更高、或约60kDa或更高)的阳离子型聚合物重均分子量。抛光组合物优选包含具有约100kDa或更低(例如，约80kDa或更低、约70kDa或更低、约60kDa或更低、或约50kDa或更低)分子量的聚合物。优选地，抛光组合物包含具有约5kDa至约100kDa(例如，约10kDa至约80kDa、约10kDa至约70kDa、或约15kDa至约70kDa)分子量的聚合物。

可用作本文所述组合物及方法中的锗蚀刻抑制剂的氨基酸包括具有非酸性侧链的氨基酸。在一些优选实施方式中，所述氨基酸包含碱性侧链，诸如，赖氨酸、精氨酸和组氨酸。在其它实施方式中，所述氨基酸具有疏水性侧链(例如，丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯基甘氨酸)。在又一其它实施方式中，所述氨基酸选自具有6或更高的等电点的氨基酸(例如，赖氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、以及类似物)。优选地，所述氨基酸不包含含硫的侧链(例如，甲硫氨酸、半胱氨酸、或胱氨酸)。一些优选的氨基酸的实例包括，例如，赖氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸、β-丙氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、及缬氨酸。优选地，所述氨基酸以在约50至约5000ppm范围内的浓度存在于组合物中。

双吡啶型Ge蚀刻抑制剂是包含经由以下方式连接在一起的两个吡啶基团的化合物：经由共价键(即，联吡啶化合物)；或者，通过1～3个碳的连接基团，例如，式Pyr-R'-Pyr的化合物，其中Pyr为可经取代(例如，经烷基取代)或未经取代的吡啶基团。各Pyr独立地在吡啶环的2、3、或4位置处连接至R'。R'可为共价键(在该情况中，所述化合物是联吡啶化合物)、(CH₂)n、或CH＝CH，其中n为1、2、或3。当R'为CH＝CH时，Pyr基可以E或Z的定向(orientation)连接至CH＝CH。双吡啶型Ge蚀刻抑制剂的非限制性实例包括，例如，4,4'-三亚甲基二吡啶、1,2-双(4-吡啶基)乙烷、2,2'-联吡啶、1,2-双(2-吡啶基)乙烯、以及类似物。优选地，如果使用该双吡啶化合物的话，则其以在约50至约5000ppm范围内的浓度存在于组合物中。

颗粒状研磨剂可包括适用于半导体及集成电路材料的CMP中的任何研磨剂材料。这样的材料的实例包括，例如，氧化硅(硅石，silica)、氧化铈(铈土，ceria)、氧化锆(锆氧土，zirconia)、以及氧化钛(titania)。优选的颗粒状研磨剂是氧化硅(例如，胶态氧化硅)。优选地，颗粒状研磨剂具有约20至约200nm的平均粒径。优选的胶态氧化硅具有约60至约150nm(例如，约120nm)的平均粒径。优选地，研磨剂(例如，胶态氧化硅)在使用点处以约0.2至约3重量％(例如，约0.4至约2重量％)的浓度存在于CMP组合物中。胶态氧化硅颗粒可具有任何形状。在一些实施方式中，胶态氧化硅颗粒一般为球形、茧形、或者它们的组合。任选地，胶态氧化硅可在氧化硅颗粒的表面上包括额外的阳离子型材料(例如，季胺(quaternary amine))，从而给该表面赋予正的ζ电位。

本发明的CMP组合物可具有任何pH，但优选具有在约1.5至约9(例如，约2至约5)范围内的pH。如化学领域的普通技术人员所公知的，可通过包含缓冲材料来实现和/或维持组合物的pH。

本发明的抛光组合物还可任选地包含适宜量的一种或多种通常包含在抛光组合物中的其它添加剂材料，诸如金属络合剂、分散剂、腐蚀抑制剂、粘度调节剂、杀生物剂、无机盐、以及类似物。例如，该组合物可包含：杀生物剂，诸如KATHON、KORDEK、或NEOLONE杀生物剂；络合剂，诸如乙酸、吡啶甲酸、酒石酸、亚氨基二乙酸、苯甲酸、次氨基三乙酸(NTA)等；和/或，腐蚀抑制剂，诸如苯并三唑(BTA)、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、5-氨基四唑、3-氨基-1,2,4-三唑、苯基膦酸、甲基膦酸；以及类似物。

水性载剂可为任何水性溶剂，例如，水、含水甲醇、含水乙醇、它们的组合、以及类似物。优选地，水性载剂主要包含去离子水。

用于本文所述方法中的抛光组合物可通过任何适宜的技术制备，其中的许多是本领域技术人员已知的。该抛光组合物可以间歇或连续方法制得。一般而言，该抛光组合物可通过将其组分以任意顺序组合来制备。本文所用的术语“组分”包括单独的成分(例如，研磨剂、聚合物、氨基酸、缓冲剂等)、以及成分的任何组合。例如，可将研磨剂分散于水中，与蚀刻抑制剂组分组合，并且，通过能够将组分结合到抛光组合物中的任意方法进行混合。典型地，直到组合物准备用于CMP工艺时才将氧化剂添加至抛光组合物。例如，可在刚好要开始抛光之前方才添加氧化剂。可进一步地在任何适宜的时刻根据需要通过添加酸、碱、或缓冲剂来调节pH。

本发明的抛光组合物还可作为浓缩物提供，该浓缩物意图在使用之前以适量的水性溶剂(例如水)进行稀释。在这样的实施方式中，抛光组合物浓缩物可以如下的量包含分散或溶解在水性溶剂中的各种组分，所述量使得在用适量的水性溶剂稀释所述浓缩物时，所述抛光组合物的各组分将以在对于使用是合适的范围内的量存在于所述抛光组合物中。

与不包含蚀刻抑制剂材料的相似CMP浆料配制物相比，本发明的组合物及方法令人惊讶地提供了低的表面粗糙度以及SER的显著降低(例如，在SER方面，降低80％或更多)。

优选地，使用化学机械抛光设备来实现本发明的CMP方法。典型地，CMP设备包括：平台(platen)，当使用时，该平台运动且具有由轨道、线性和/或圆周运动所产生的速度；抛光垫，其接触该平台且在运动时相对于该平台移动；以及载具，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板。该基板的抛光通过如下发生：将该基板放置成与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板移动，从而磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。

以下实施例进一步说明本发明的某些方面，但当然不应将其理解为以任何方式限制本发明的范围。如在此以及在以下实施例和权利要求书中所使用的，以百万分率(ppm)或重量百分数(重量％)表示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，而且，其是基于使用点的。

实施例1

该实施例说明了所选择的阳离子型和非离子型的聚合物对Ge SER及移除速率的影响。

利用包含约2重量％胶态氧化硅、2重量％过氧化氢、及100ppm浓度的不同聚合物添加剂的水性CMP浆料(在约2.3的pH)来平坦化具有(100)优选取向(preferredorientation)的Ge毯覆式晶片。评估Ge移除速率(RR)及静态蚀刻速率(SER)。平坦化是在标牌为POLI 500的抛光机上使用标牌为IC1010的抛光垫在以下条件下完成的：约60rpm的平台速度、约63rpm的载具速度、约1.5psi的下压力、以及约100mL/分钟的浆料流速；抛光时间为60秒。通过将晶片在存在有氧化剂的35℃及45℃浆料中浸渍两分钟来测定SER。

在一个评估中，测定不同聚合物对Ge SER的影响。浆料的特性以及SER值描述于表1中，而且，SER结果提供于图1中，报道为经归一化(normalized)的SER，作为使用不包含任何聚合物添加剂的浆料所获得的SER的百分数。针对不包含任何蚀刻抑制剂组分的组合物，将所述经归一化的SER设为100％。

表1

如从图1所明晰的，所述聚合物均提供Ge SER的在约84至94％范围内的惊人降低。

在另一评估中，评估包含2重量％的市售胶态氧化硅(茧形颗粒，初级粒径为约30至35nm，次级粒径为约70nm，经阳离子表面改性)、2重量％的过氧化氢、以及0至1000ppm的聚MADQUAT的浆料的Ge移除速率及SER。此外，评估所述浆料的PETEOS硅氧化物移除速率、以及Ge:Ox(Ge移除相对于硅氧化物移除)的选择性。平坦化是在标牌为POLI 500的抛光机上使用标牌为IC1010的抛光垫在以下条件下完成的：约60rpm的平台速度、约63rpm的载具速度、约1.5psi的下压力、及约100mL/分钟的浆料流速；抛光时间为60秒。通过将晶片在存在有氧化剂的35℃及45℃浆料中浸渍两分钟来测定SER。结果显示于图2中。

图2的结果显示：在约100ppm聚合物浓度后，聚MADQUAT的影响变得稳定(leveloff)，而且，在100-1000ppm的聚合物浓度下，存在Ge移除相对于氧化物移除的大于12的显著的选择性。

实施例2

该实施例说明了不同的氨基酸及吡啶化合物对Ge SER的影响。

利用包含2重量％的市售胶态氧化硅(茧形颗粒，初级粒径为约30至35nm，次级粒径为约70nm，经阳离子表面改性)、2重量％的过氧化氢、以及不同的氨基酸及吡啶添加剂(即，1000ppm的赖氨酸、D,L-甲硫氨酸、精氨酸、组氨酸和4,4'-三亚甲基二吡啶；以及100ppm的甘氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸和N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸(也称为三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)))的CMP浆料来平坦化具有(100)优选取向的Ge毯覆式晶片。平坦化是在标牌为POLI 500的抛光机上使用标牌为IC1010的抛光垫在以下条件下完成的：约60rpm的平台速度、约63rpm的载具速度、约1.5psi的下压力、及约100mL/分钟的浆料流速；抛光时间为60秒。通过将晶片在存在有氧化剂的35℃及45℃浆料中浸渍两分钟来测定SER。SER结果提供在图3中，报道为经归一化的SER，作为使用不包含任何聚合物添加剂的浆料所获得的SER的百分数。

图3中的数据清楚地显示：具有非酸性侧链的氨基酸和吡啶化合物提供了Ge SER的显著降低。诸如天冬氨酸及谷氨酸的酸性氨基酸是无效的，而甲硫氨酸及苯基甘氨酸提供了SER的一些抑制，但明显不如其它非酸性氨基酸有效。据报告，赖氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸、β-丙氨酸和缬氨酸均具有6或更高的等电点pI，而酸性氨基酸甲硫氨酸、苯基甘氨酸则具有小于6的pI。因此，在一些实施方式中，优选的氨基酸型Ge蚀刻抑制剂具有6或更高的等电点。

实施例3

该实施例说明了赖氨酸、精氨酸和聚MADQUAT对Ge移除(RR)及GeSER的影响。

利用水性CMP浆料(包含：胶态氧化硅；过氧化氢；以及，聚MADQUAT(ALCO 4773)、赖氨酸和精氨酸的各种组合)(在约2.3的pH下)来平坦化具有(100)优选取向的Ge毯覆式晶片。评估Ge移除速率(RR)及静态蚀刻速率(SER)。平坦化是在标牌为POLI 500的抛光机上使用标牌为IC1010的抛光垫在以下条件下完成的：约60rpm的平台速度、约63rpm的载具速度、约1.5psi的下压力、及约100mL/分钟的浆料流速；抛光时间为60秒。通过将晶片在存在有氧化剂的35℃及45℃浆料中浸渍两分钟来测定SER。表2提供了对所使用的胶态氧化硅材料和氧化硅浓度、氨基酸及其浓度、聚合物浓度、及过氧化氢浓度、以及所观测到的锗的SER和RR的概述。优选的目标SER和RR分别为/分钟和/分钟。

表2

*PS＝经阳离子表面改性的胶态氧化硅的标称初级粒径，单位为nm

如自表2中的数据所明晰的，氨基酸+聚MADQUAT的组合总体上提供了在/分钟的优选范围内或者极接近该优选范围的SER值，同时还使Ge移除速率维持在200至/分钟的期望目标范围内。

将本文中引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)特此通过参考引入，其参考程度如同每一篇参考文献被单独地和具体地说明以通过参考引入且在本文中被全部地阐述一样。

在描述本发明的范围中(尤其是在下列权利要求的范围中)使用术语“一个(种)(a,an)”和“所述(该，the)”以及类似指示物将被解释为涵盖单数和复数两者，除非在本文中另外说明或与上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”将被解释为开放式术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另外说明。术语“由...构成(consisting of)”和“由...组成(consists of)”将被解释为封闭式术语，其分别将任何组合物或方法限定为给定的权利要求或说明书部分中所列出的特定的组分或步骤。此外，由于其开放性的缘故，术语“包含(包括)”宽泛地涵盖：“基本上由特定的组分或步骤组成”或者“由特定的组分或步骤组成”的组合物及方法，以及，包含除了在给定的权利要求或说明书部分中所列出的那些以外的其它组分或步骤的组合物及方法。本文中数值范围的列举仅仅意图用作单独提及落在该范围内的每个独立值的简写方法，除非在本文中另外说明，且在说明书中引入每个独立的值，就如同其在本文中被单独地列举一样。通过测量而获得的所有数值(例如，重量、浓度、物理尺寸、移除速率、流速等)不应被解释为绝对精确的数值，且应被视作涵盖了本领域中常用测量技术的已知限度内的值，不论是否明确地陈述了术语“约”。本文中描述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非在本文中另外说明或与上下文明显矛盾。本文中提供的任何和所有实例、或示例性语言(如，“例如”)的使用仅用来更好地说明本发明的某些方面，而不是对本发明的范围加以限制，除非另外说明。本说明书中没有语言应被解释为将任何非要求保护的要素指明为对于本发明的实践所必需的。

本文中描述了本发明的优选实施方式，包括本发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。在阅读上述描述后，那些优选实施方式的变型对于本领域普通技术人员可变得明晰。本发明人希望熟练技术人员在适当时采用这样的变型，且本发明人意图让本发明用不同于本文中具体描述的方式进行实践。因此，本发明包括如由适用的法律所允许的附于此的权利要求书中所叙述的主题的所有变型和等同物。此外，上述要素的以其所有可能的变型的任何组合被本发明所涵盖，除非在本文中另外说明或相反与上下文明显矛盾。

Claims

1.对锗进行抛光的方法，包括利用包含氧化剂、颗粒状研磨剂、及锗蚀刻抑制剂的水性化学机械抛光(CMP)组合物来研磨含锗的基板的表面的步骤，所述锗蚀刻抑制剂为氨基酸与阳离子型聚合物的组合，所述氨基酸选自赖氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸、β-丙氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、及缬氨酸，且所述阳离子型聚合物选自聚氯化(二烯丙基二甲基铵)(聚DADMAC)、聚氯化(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵)(聚MADQUAT)、聚(二甲基胺-共-表氯醇-共-乙二胺)(聚DEE)、以及丙烯酰胺与DADMAC的共聚物。

2.权利要求1的方法，其中，所述CMP组合物包含式Pyr-R'-Pyr的双吡啶化合物，其中，各Pyr独立地为在吡啶基的2、3、或4位置处连接至R'的吡啶基；R'为共价键、(CH₂)n、或CH＝CH；以及n为1、2、或3。

3.权利要求2的方法，其中，所述双吡啶化合物包含选自以下的至少一种化合物：4,4'-三亚甲基二吡啶、1,2-双(4-吡啶基)乙烷、2,2'-联吡啶、以及1,2-双(2-吡啶基)乙烯。

4.权利要求1-3中任一项的方法，其中，所述氨基酸以在50至5000ppm范围内的浓度存在于所述组合物中。

5.权利要求1-3中任一项的方法，其中，所述阳离子型聚合物以在10至2000ppm范围内的浓度存在于所述CMP组合物中。

6.权利要求2-3中任一项的方法，其中，所述双吡啶化合物以在50至5000ppm范围内的浓度存在于该组合物中。

7.权利要求1-3中任一项的方法，其中，所述颗粒状研磨剂包含浓度在0.5至3.5重量％范围内的胶态氧化硅。

8.权利要求1-3中任一项的方法，其中，所述氧化剂包含浓度在0.5至4重量％范围内的过氧化氢。