CN116457432A - 抛光组合物及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种抛光组合物包括阴离子磨料；pH调节剂；过渡金属催化剂；及氨基酸。一种抛光基材的方法包括以下步骤：将本文所述的抛光组合物施加至基材的表面，其中该表面包含钨或钼；及使垫与该基材的表面接触，并相对于该基材移动该垫。

Description

抛光组合物及其使用方法
相关申请案的交叉引用
本申请主张于2021年10月28日提申之美国临时申请序列号63/272,720的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
背景技术
半导体产业不断地通过制程及集成创新使器件进一步小型化，从而改善芯片性能。化学机械研磨/平坦化(CMP)是一项强大的技术，因为其使许多晶体管层次的复杂集成方案成为可能，从而促进芯片密度的增加。
钨及钼常用于形成与晶体管之源极及漏极的接触点。该等金属还可用作栅极接触点及金属层互连。因为其等非常靠近晶体管且特征尺寸小，所以此等金属之有效的CMP非常重要。
发明内容
提供此发明内容是为了介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的一些概念。此发明内容不旨在识别所请求保护主题之关键或必要特征，也不旨在用作限制所请求保护主题之辅助。
如本文所定义，除非另有说明，否则所表述之所有的百分比均应理解为相对于抛光组合物之总重量的重量百分比。
在一个方面中，本公开之特征在于一种抛光组合物，其包括(1)阴离子二氧化硅磨料，其中该阴离子磨料包含具式(I)：-Om-Si-(CH2)n-CH3(I)的端基，其中，m是1至3的整数；n是0到10的整数；该-(CH2)n-CH3基团经至少一个羧酸基团取代；(2)pH调节剂；(3)过渡金属催化剂；(4)氨基酸。该抛光组合物具有约1至约7的pH。
在另一个方面中，本公开之特征在于一种抛光基材的方法，其包括以下步骤：将本文所述的抛光组合物施加至基材的表面，其中该表面包含钨或钼；及使垫与该基材的表面接触，并相对于该基材移动该垫。
参考以下说明及所附的权利要求后，所请求保护主题之其他方面及优点将显而易见。
具体实施方式
随着多组件集成方案在半导体制造中的使用增加和尺寸缩小，市场需要能够有效地抛光包括钨及钼的基材并且最小化氧化硅(如，TEOS)、氮化硅、旋装膜(spin on films)(如，有机膜或无机膜)及多晶硅移除速率及对所有其它组分之选择性的CMP浆料。
本文公开的实施例概略而言有关于一种组合物及使用该组合物来抛光基材的方法，该基材包括至少钨(W)部分及/或钼(Mo)部分，及可包括其它材料，如TEOS或氮化硅。本文所公开的组合物可有效地移除钨及/或钼，同时使TEOS或氮化硅的移除速率最小化。
钨及钼被视为硬金属，在CMP过程中非常难以移除。确实，为移除钨膜，常于CMP浆料中添加金属催化剂，以便催化过氧化物的活化，其可增加钨的移除速率。然而，于CMP浆料中添加金属催化剂亦提供了不受控的金属移除、金属污染及/或缺陷形成之可能性，其全部可能导致缺陷或降低半导体器件使用期间的性能。因此，传统或较不先进的浆料可能出现无法接受的腐蚀、晶圆形貌、缺陷及/或对待抛光之多组分基材中一或多种组分的移除速率选择性。出人意料地，本公开之抛光组合物可相对于习用抛光组合物，以较少的金属催化剂添加量，提供钨及钼的高移除速率。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物包括阴离子二氧化硅磨料、pH调节剂、过渡金属催化剂及氨基酸。在一或多个实施例中，该抛光组合物可任选地包括含唑腐蚀抑制剂、螯合剂及/或氧化剂。在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括约0.1重量％至约50重量％的磨料、约0.0001重量％至约30重量％的pH调节剂、约0.0001重量％至约1重量％的过渡金属催化剂及约0.001重量％至约10重量％的氨基酸。在此实施例中，剩除的组分可包括溶剂(如，去离子水)，其范围可占该抛光组合物之约20重量％至约99重量％。在一或多个实施例中，该抛光组合物可进一步包括约0.0001重量％至约1重量％的含唑腐蚀抑制剂、约0.001重量％至约1重量％的螯合剂，及/或约0.001重量％至约5重量％的氧化剂。
在一或多个实施例中，本公开提供一种浓缩的抛光组合物，其可在使用前用水稀释最多2倍，或最多4倍，或最多6倍，或最多8倍，或最多10倍。在其他实施例中，本公开提供一种用在含钨或钼基材上的使用点(POU)抛光组合物，其包含上述的抛光组合物、水及任选地氧化剂。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括至少一种(如，二或三种)阴离子二氧化硅磨料。在一或多个实施例中，该至少一种阴离子二氧化硅磨料可包括一或多个(如，二或三个)具下式(I)的端基：
-Om-Si-(CH2)n-CH3 (I)，
其中，m是1至3的整数；n是0至10的整数；该-(CH2)n-CH3基团经至少一个(如，二、三或四个)羧酸基团取代。在一些实施例中，该羧基的取代可在该-(CH2)n-CH3基团的中间碳及/或末端碳上。在一些实施例中，该端基可为式(II)：
-Om-Si-(CH2)n-CH(3-p)Yp (II)，
其中，m是1至3的整数；n是0至10的整数；p是1至3的整数；及Y是羧酸基团。
在一或多个实施例中，该至少一种阴离子二氧化硅磨料具高纯度，且可具有小于约100ppm的醇、小于约100ppm的氨及小于约100十亿分率(ppb)的碱性阳离子，如钠阳离子。不希望受理论束缚，据信含羧酸基团的阴离子二氧化硅磨料可显著地减少欲达到对W及/或Mo足够的移除速率所需的过渡金属催化剂的量，及显著地减少在经由抛光组合物抛光的半导体基材上所形成的缺陷。
在一或多个实施例中，本文所述的磨料可具有至少约1nm(如，至少约5nm、至少约10nm、至少约20nm、至少约40nm、至少约50nm、至少约60nm、至少约80nm或至少约100nm)至最多约1000nm(如，最多约800nm、最多约600nm、最多约500nm、最多约400nm、最多约200nm或最多约150nm)的平均粒度。本文中所使用的平均粒度(MPS)系通过动态光散射技术测定。在一或多个实施例中，该磨料可为单一化学物种的颗粒(如，二氧化硅颗粒)，且该抛光组合物可不含两种或多种材料的复合物之磨料(如，嵌入陶瓷基质中的二氧化硅颗粒)。
在一或多个实施例中，该至少一种阴离子二氧化硅磨料的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.1重量％(如，至少约0.5重量％、至少约1重量％、至少约2重量％、至少约4重量％、至少约5重量％、至少约10重量％、至少约12重量％、至少约15重量％或至少约20重量％)至最多约50重量％(如，最多约45重量％、最多约40重量％、最多约35重量％、最多约30重量％、最多约25重量％、最多约20重量％、最多约15重量％、最多约12重量％、最多约10重量％或最多约5重量％)。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括至少一种(如，二或三种)pH调节剂(adjuster)或pH调节剂(adjusting agent)。在一些实施例中，该至少一种pH调节剂系选自于由下列所组成之群组：甲酸、乙酸、丙二酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、己二酸、丁二酸、乳酸、草酸、过乙酸、乙酸钾、苯氧乙酸、苯甲酸、硝酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、膦酸、盐酸、高碘酸、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯、氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、乙基三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、二甲基二丙基氢氧化铵、苯甲基三甲基氢氧化铵、三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵、氢氧化胆碱及其等之混合物。在一或多个实施例中，该pH调节剂是单羧酸、二羧酸或三羧酸。
在一或多个实施例中，该至少一种pH调节剂的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.0001重量％(如，至少约0.0005重量％、至少约0.001重量％、至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.05重量％、至少约0.1重量％、至少约0.5重量％、至少约1重量％、至少约2重量％、至少约4重量％、至少约5重量％、至少约6重量％或至少约8重量％)至最多约30重量％(如，最多约25重量％、最多约20重量％、最多约15重量％、最多约10重量％、最多约9重量％、最多约8重量％、最多约7重量％、最多约6重量％、最多约5重量％、最多约4重量％、最多约3重量％、最多约2重量％、最多约1重量％、最多约0.5重量％、最多约0.2重量％或最多约0.1重量％)。
在一或多个实施例中，该抛光组合物的pH值可在至少约1(如，至少约1.5、至少约2、至少约2.5、至少约3、至少约3.5、至少约4、至少约4.5或至少约5)至最多约7(如，最多约6.5、最多约6、最多约5.5、最多约5、最多约4.5或最多约4)之范围内。在该抛光组合物系设计用于移除钨或钼之实施例中，不希望受理论束缚，据信pH值低于1的抛光组合物会令人无法接受地增加金属的腐蚀，而pH值高于7的抛光组合物会显著地增加W及Mo的腐蚀。为了获得所需的pH，可调整本文所述的抛光组合物中之成分的相对浓度。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括至少一种(如，二或三种)过渡金属催化剂。在一些实施例中，该过渡金属催化剂包括一或多种选自于由下列所组成之群组之金属盐：Ag、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及V之金属盐，及其等之混合物。合适的过渡金属催化剂之例子包括硫酸铁(III)、硝酸铁(III)、氯化铁(III)、草酸铁(III)、三(草酸根)铁酸(III)钾、六氰基铁酸(III)铵、六氰基铁酸(III)钾、柠檬酸铁(III)、柠檬酸铁(III)铵、草酸铁(III)铵三水合物、硝酸铁(III)或其水合物、柠檬酸铁(III)三元一水合物(iron(III)citrate tribasic monohydrate)、乙酰丙酮铁(III)、乙二胺四乙酸铁(III)钠盐水合物、硫酸锰(II)、硝酸锰(II)、氯化锰(II)、草酸锰(II)、三(草酸根)锰酸(II)钾、六氰锰酸(II)铵、六氰锰酸(II)钾、柠檬酸锰(II)，柠檬酸锰(II)铵、草酸锰(II)铵三水合物、硝酸锰(II)或其水合物、柠檬酸锰(II)三元一水合物(manganese(II)citrate tribasic monohydrate)、乙酰丙酮锰(II)、乙二胺四乙酸锰(II)二钠盐水合物及高锰酸钾。
在一或多个实施例中，该过渡金属催化剂的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.0001重量％(如，至少约0.0002重量％、至少约0.0005重量％、至少约0.001重量％、至少约0.002重量％、至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.1重量％、至少约0.2重量％或至少约0.5重量％)至最多约1重量％(如，最多约0.8重量％、最多约0.6重量％、最多约0.5重量％、最多约0.4重量％、最多约0.2重量％、最多约0.1重量％、最多约0.05重量％、最多约0.02重量％、最多约0.01重量％或最多约0.005重量％)。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可任选地包括至少一种(如，二或三种)氨基酸。合适的氨基酸之例子包括氨基乙酸、甘氨酸、二羟乙基甘氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、丙胺酸、组胺酸、缬胺酸、苯丙胺酸、脯胺酸、谷氨酰胺、天冬胺酸、谷胺酸、精胺酸、赖胺酸及酪胺酸。在一些实施例中，假如本文所述的抛光组合物包括氨基酸及pH调节剂(或其它酸性材料，如螯合剂)，则该氨基酸不同于该pH调节剂(或该其它酸性材料)。不希望受理论束缚，据信氨基酸可显著地减少经过抛光组合物抛光之半导体基材的腐蚀及表面粗糙度。
在一或多个实施例中，该氨基酸的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.001重量％(如，至少约0.002重量％、至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.1重量％、至少约0.2重量％或至少约0.5重量％)至最多约10重量％(如，最多约8重量％、最多约6重量％、最多约5重量％、最多约4重量％、最多约2重量％、最多约1重量％、最多约0.5重量％、最多约0.2重量％、最多约0.1重量％或最多约0.05重量％)。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可任选地包括至少一种(如，二或三种)含唑腐蚀抑制剂。在一些实施例中，该至少一种含唑腐蚀抑制剂系选自于由下列所组成之群组：经取代或未经取代的三唑、经取代或未经取代的四唑、经取代或未经取代的苯并三唑、经取代或未经取代的吡唑及经取代或未经取代的咪唑。在一些实施例中，合适的取代基包括卤基(如，F、Cl、Br或I)、氨基、芳基或任选地经芳基取代的C1-C6烷基。在一或多个实施例中，该含唑腐蚀抑制剂可选自于由下列所组成之群组：1,2,4-三唑、1,2,3-三唑、四唑、苯并三唑、甲苯基三唑、甲基苯并三唑(如，1-甲基苯并三唑、4-甲基苯并三唑及5-甲基苯并三唑)、乙基苯并三唑(如，1-乙基苯并三唑)、丙基苯并三唑(如，1-丙基苯并三唑)、丁基苯并三唑(如，1-丁基苯并三唑及5-丁基苯并三唑)、戊基苯并三唑(如，1-戊基苯并三唑)、己基苯并三唑(如，1-己基苯并三唑及5-己基苯并三唑)、二甲基苯并三唑(如，5,6-二甲基苯并三唑)、氯苯并三唑(如，5-氯苯并三唑)、二氯苯并三唑(如，5,6-二氯苯并三唑)、氯甲基苯并三唑(如，1-(氯甲基)-1-H-苯并三唑)、氯乙基苯并三唑、苯基苯并三唑、苯甲基苯并三唑、氨基三唑、氨基苯并咪唑、氨基四唑及其等之混合物。在一或多个实施例中，该抛光组合物可包括苯并三唑及苯并三唑衍生物(如，经取代的苯并三唑)。不希望受理论束缚，据信含唑腐蚀抑制剂(如上述那些)可显著地降低或最小化半导体基材中铜的移除速率。
在一或多个实施例中，该含唑腐蚀抑制剂的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.0001重量％(如，至少约0.0002重量％、至少约0.0005重量％、至少约0.001重量％、至少约0.002重量％、至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.1重量％、至少约0.2重量％或至少约0.5重量％)至最多约1重量％(如，最多约0.8重量％、最多约0.6重量％、最多约0.5重量％、最多约0.4重量％、最多约0.2重量％、最多约0.1重量％、最多约0.05重量％、最多约0.02重量％、最多约0.01重量％或最多约0.005重量％)。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可任选地包括至少一种(如，二或三种)螯合剂。在一些实施例中，该至少一种任选的螯合剂可为含氨基羧酸(如，多氨基多羧酸)或膦酸。在一些实施例中，该螯合剂系选自于由下列所组成之群组：乙二胺四乙酸、亚氨基二乙酸、N-羟乙基-乙二胺三乙酸、次氮基三乙酸、二乙三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、三乙四胺六乙酸、二氨基环己烷四乙酸、次氮基三亚甲基膦酸(nitrilotrimethylphosphonic acid)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、1-羟基亚乙基-1,1,-二膦酸、二乙三胺五(亚甲基膦酸)、羟基亚乙基二膦酸、2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、六亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、双(六亚甲基)三胺膦酸、氨基乙酸及其等之组合。在一些实施例中，如果本文所述的抛光组合物包括螯合剂及pH调节剂(或其他酸性材料，如氨基酸)，则该螯合剂不同于该pH调节剂(或该其他酸性材料)。不希望受理论束缚，据信在本文所述的抛光组合物中包含螯合剂(如上述那些)可显著地减少或最小化在半导体基材上观察到的缺陷(如，铜晶圆表面上的缺陷)。
在一或多个实施例中，该螯合剂的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.001重量％(如，至少约0.002重量％、至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.1重量％、至少约0.2重量％或至少约0.5重量％)至最多约1重量％(如，最多约0.8重量％、最多约0.6重量％、最多约0.5重量％、最多约0.4重量％、最多约0.2重量％、最多约0.1重量％、最多约0.05重量％、最多约0.02重量％、最多约0.01重量％或最多约0.005重量％)。
在将浓缩的浆料稀释形成POU浆料时，可添加任选的氧化剂(或氧化剂)。该氧化剂可选自于由下列所组成之群组：过氧化氢、正高碘酸、偏高碘酸、二中高碘酸、二正高碘酸、高碘酸铵、高碘酸钾、高碘酸钠、过硫酸铵、碘酸、碘酸盐、高氯酸、高氯酸盐、羟胺及羟胺盐，以及其等之任一组合。在一或多个实施例中，该氧化剂可为过氧化氢。
在一或多个实施例中，该氧化剂的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.001重量％(如，至少约0.002重量％、至少约0.004重量％、至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.025重量％、至少约0.05重量％、至少约0.075重量％、至少约0.1重量％、至少约0.5重量％、至少约1重量％或至少约2重量％)至最多约5重量％(如，最多约4.5重量％、最多约4重量％、最多约3.5重量％、最多约3重量％、最多约2.5重量％、最多约2重量％、最多约1.5重量％、最多约1重量％、最多约0.5重量％或最多约0.1重量％)。在一些实施例中，不希望受理论束缚，据信该氧化剂可帮助移除含硬掩膜之基材中的硬掩膜材料。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可包括溶剂(如，主要溶剂)，如水。在一些实施例中，该溶剂(如，水)的量占本文所述的抛光组合物之至少约20重量％(如，至少约25重量％、至少约30重量％、至少约35重量％、至少约40重量％、至少约45重量％、至少约50重量％、至少约55重量％、至少约60重量％、至少约65重量％、至少约70重量％、至少约75重量％、至少约80重量％、至少约85重量％、至少约90重量％、至少约92重量％、至少约94重量％、至少约95重量％或至少约97重量％)至最多约99重量％(如，最多约98重量％、最多约96重量％、最多约94重量％、最多约92重量％、最多约90重量％、最多约85重量％、最多约80重量％、最多约75重量％、最多约70重量％或最多约65重量％)。
在一或多个实施例中，在本公开之抛光组合物(如，POU或浓缩的抛光组合物)中可使用任选的第二溶剂(如，有机溶剂)，其可以帮助诸如含唑腐蚀抑制剂之组分的溶解。在一或多个实施例中，该第二溶剂可包括一或多种醇类、烷撑二醇类或烷撑二醇醚类。在一或多个实施例中，该第二溶剂包括一或多种选自于由下列所组成之群组之溶剂：乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇丙醚、二甲基亚砜及乙二醇。
在一或多个实施例中，该第二溶剂的量占本文所述的抛光组合物之至少约0.0025重量％(如，至少约0.005重量％、至少约0.01重量％、至少约0.02重量％、至少约0.05重量％、至少约0.1重量％、至少约0.2重量％、至少约0.4重量％、至少约0.5重量％、至少约0.6重量％、至少约0.8重量％或至少约1重量％)至最多约5重量％(如、最多约4重量％、最多约3重量％、最多约2重量％、最多约1重量％、最多约0.8重量％、最多约0.6重量％、最多约0.5重量％或最多约0.1重量％)。
在一或多个实施例中，本文所述的抛光组合物可基本上不含一或多种某些成分，如有机溶剂、pH调节剂(如，二或三羧酸)、季铵化合物(如，盐类或氢氧化物)、胺、碱性碱(如，碱性氢氧化物)、含氟化合物(如，氟化物化合物或氟化化合物(如，聚合物/表面活性剂))、含硅化合物，如硅烷(如，烷氧基硅烷或无机硅酸盐)、亚胺(如，脒，如1,8-二氮杂二环[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)及1,5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN))、盐类(如，卤化物盐或金属盐)、聚合物(如，阳离子或阴离子聚合物)、表面活性剂(如，阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂)、塑化剂、氧化剂(如，H2O2或高碘酸)、腐蚀抑制剂(如，唑或非唑腐蚀抑制剂)、电解质(如，聚电解质)及/或某些磨料(如，聚合物磨料、氧化铈磨料、非离子磨料、表面改性磨料、陶瓷磨料复合物或带负/正电荷磨料)。该抛光组合物中可排除的卤化物盐包括碱金属卤化物(如，卤化钠或卤化钾)或卤化铵(如，氯化铵)，且可为氟化物、氯化物、溴化物或碘化物。如本文所用，抛光组合物中“基本上不含”的成分，是指不是有意添加到该抛光组合物中的成分。在一些实施例中，本文所述的抛光组合物可具有最多约1000ppm(如，最多约500ppm、最多约250ppm、最多约100ppm、最多约50ppm、最多约10ppm或最多约1ppm)之一或多种上述该抛光组合物中基本上不含的成分。在一些实施例中，本文所述的抛光组合物可完全不含上述成分中之一或多种。
本公开还考虑一种使用上述抛光组合物中任一种(如，浓缩物或POU浆料)之方法。对于浓缩物，该方法可包含以下步骤：将该浓缩物稀释以形成POU浆料(如，稀释至少二倍)，然后使至少部分地包含W及/或Mo的表面与该POU浆料接触。在一些实施例中，可在该稀释之前、之后或期间，于该浆料中添加氧化剂。对于该POU浆料，该方法包含使该至少部分地包含W及/或Mo的表面与该浆料接触的步骤。
在一或多个实施例中，本公开之特征在于一种抛光方法，其可包括将根据本公开之抛光组合物施加至基材(如，晶圆)上，该基材的表面上具有至少钨或钼；及使垫与该基材之该表面接触，并相对于该基材移动该垫。在一些实施例中，当该基材包括氧化硅、氮化硅、钨及/或钼中之至少一或多个时，上述方法可在无明显腐蚀或不希望的移除速率选择性之情况下，有效地移除W及/或Mo。在一些实施例中，本文所述的抛光组合物及方法可具有对W或Mo的移除速率为至少约(如，至少约/>至少约/> 至少约至少约/>或至少约/>)至最多约/>(如，最多约最多约/>最多约/>最多约/> 或最多约/>)。在一些实施例中，本文所述的抛光组合物及方法可具有W或Mo移除速率对TEOS或SiN移除速率的比(即，W/TEOS、Mo/TEOS、W/SiN或Mo/SiN)从至少约2：1(如，至少约3：1、至少约4：1、至少约5：1、至少约6：1、至少约8：1、至少约10：1、至少约15：1或至少约20：1)至最多约50：1(如，最多约45：1、最多约40：1、最多约35：1、最多约30：1、最多约25：1、最多约20：1、最多约15：1或最多约10：1)。
应注意，本文中所述的术语“氧化硅”明确旨在包括未掺杂及掺杂形式的氧化硅。例如，在一或多个实施例中，该氧化硅可掺杂有至少一种选自碳、氮(对于氧化硅)、氧、氢或任何其他已知用于氧化硅的掺杂物之掺杂物。氧化硅膜类型之一些例子包括TEOS(正硅酸四乙酯)、SiOC、SiOCN、SiOCH、SiOH及SiON。
在一或多个实施例中，使用本文所述的抛光组合物之方法可进一步包括通过一或多个步骤，用经过该抛光组合物处理的基材生产半导体器件。例如，可进行光蚀刻、离子植入、干/湿式蚀刻、等离子体蚀刻、沉积(如，PVD、CVD、ALD、ECD)、晶圆安装、模切、封装及测试，用经过本文所述的抛光组合物处理的基材生产半导体器件。
下面的具体范例将被解释为仅仅是说明性的，而不以任何方式限制本公开的其余部分。无需进一步详细说明，相信本领域技术人员可以根据本文的描述充分利用本发明。
范例
抛光是在200mm晶圆上，使用AMAT Mirra CMP抛光机、Fujibo软垫、1.5psi的下压力及100至400mL/min之间的浆料流速进行。在以下范例之抛光组合物中所使用的组分及其等的量总结于表1中。
表1
组分 占该组合物之重量％
pH调节剂(碱) 0.005–1
硝酸铁(III) 0.001–0.1(若有使用)
氨基酸 0.001–0.5(若有使用)
磨料(二氧化硅) 0.1–5
氧化剂 0.1–5
溶剂(DI水) 75-99
pH 2-6
范例1
以下表2显示使用包括羧酸改性二氧化硅或磺酸改性二氧化硅及各位准的硝酸铁催化剂之抛光组合物抛光覆盖晶圆时，对TEOS、CVD-SiN、W及Mo之移除速率。该抛光组合物之所有其它组分相同，包括使用二羧酸作为pH调节剂。
表2
结果出人意料的显示出，使用羧酸改性磨料容许使用比常规使用的少的硝酸铁催化剂。具体地，为了在批次抛光应用中达到足够的W/Mo移除速率，通常会使用600ppm硝酸铁催化剂的添加量。然而，以上表2显示出，当使用该羧酸改性磨料时，600ppm硝酸铁催化剂的添加量完全地清除了晶圆(这是不希望的)，然而仅100ppm或200ppm的硝酸铁催化剂即能够达到足够批次抛光应用之适当的W/Mo移除速率。很重要地，据信硝酸铁催化剂可能会形成抛光后残留的缺陷，因此大量减少包括羧酸改性磨料之抛光组合物中所使用之硝酸铁催化剂的量，可减少在经抛光的基材上产生的缺陷。值得注意地，使用磺酸改性磨料显示出对W/Mo移除速率的增加少很多。因此，W/Mo移除速率的提高不仅仅是使用阴离子磨料的结果。
范例2
以下表3显示使用包括羧酸改性二氧化硅或磺酸改性二氧化硅及各位准的硝酸铁催化剂之抛光组合物抛光覆盖晶圆时，对TEOS、CVD-SiN及W之移除速率。该抛光组合物之所有其它组分相同，包括使用单羧酸作为该pH调节剂。在下列配方之任一个中没有包括氨基酸。
表3
结果出人意料地显示出，在铁催化剂之存在下，相较于使用该磺酸改性磨料，使用该羧酸改性磨料大幅地增加钨的移除速率。值得注意地，一般认为铁催化剂在多齿螯合剂(如，二羧酸)的存在下最有效，因为该螯合剂会帮助溶解该催化剂并调节其与氧化剂之交互作用，以有效地控制活性氧物种的产生。然而，即使是在单羧酸之存在下，该羧酸改性磨料出人意料地显示出钨移除速率提高，表明磨料本身可作为用于金属催化剂的多齿螯合剂。磺酸不具有与羧酸相同的螯合能力，因此钨移除速率没有显示出相同的增加。
尽管以上仅详细描述了几个范例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在该范例实施例中可以进行许多修改而不会实质上背离本发明。因此，所有这些修改旨在包括在以下权利要求中界定的本公开之范围内。

Claims (19)

1.一种抛光组合物，其包含：
阴离子二氧化硅磨料，其中，所述阴离子磨料包含具下式(I)之端基：
-Om-Si-(CH2)n-CH3(I)，
其中，m是1至3的整数；n是0至10的整数；所述-(CH2)n-CH3基团经至少一个羧酸基团取代；
pH调节剂；
过渡金属催化剂；及
氨基酸；
其中，所述抛光组合物具有约1至约7的pH。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述阴离子二氧化硅磨料的量占所述组合物的约0.01重量％至约50重量％。
3.如权利要求1所述的组合物，其中，所述pH调节剂系选自于由下列所组成之群组：甲酸、乙酸、丙二酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、己二酸、丁二酸、乳酸、草酸、过乙酸、乙酸钾、苯氧乙酸、苯甲酸、硝酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、膦酸、盐酸、高碘酸、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯、氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、乙基三甲基氢氧化铵、二乙基二甲基氢氧化铵、二甲基二丙基氢氧化铵、苯甲基三甲基氢氧化铵、三(2-羟乙基)甲基氢氧化铵、氢氧化胆碱，及其混合物。
4.如权利要求1所述的组合物，其中，所述pH调节剂的量占所述组合物的约0.0001重量％至约30重量％。
5.如权利要求1所述的组合物，其中，所述过渡金属催化剂包含一或多种选自于由下列所组成之群组之金属盐：Ag、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及V之金属盐，及其混合物。
6.如权利要求1所述的组合物，其中，所述过渡金属催化剂包含硫酸铁(III)、硝酸铁(III)、氯化铁(III)、草酸铁(III)、三(草酸根)铁酸(III)钾、六氰基铁酸(III)铵、六氰基铁酸(III)钾、柠檬酸铁(III)、柠檬酸铁(III)铵、草酸铁(III)铵三水合物、硝酸铁(III)或其水合物、柠檬酸铁(III)三元一水合物、乙酰丙酮铁(III)、乙二胺四乙酸铁(III)钠盐水合物、硫酸锰(II)、硝酸锰(II)、氯化锰(II)、草酸锰(II)、三(草酸根)锰酸(II)钾、六氰锰酸(II)铵、六氰锰酸(II)钾、柠檬酸锰(II)、柠檬酸锰(II)铵、草酸锰(II)铵三水合物、硝酸锰(II)或其水合物、柠檬酸锰(II)三元一水合物、乙酰丙酮锰(II)、乙二胺四乙酸锰(II)二钠盐水合物或高锰酸钾。
7.如权利要求1所述的组合物，其中，所述过渡金属催化剂的量占所述组合物的约0.0001重量％至约1重量％。
8.如权利要求1所述的组合物，其中，所述氨基酸包含氨基乙酸、甘氨酸、二羟乙基甘氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、丙氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬胺酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸或酪氨酸。
9.如权利要求1所述的组合物，其中，所述氨基酸的量占所述组合物的约0.001重量％至约10重量％。
10.如权利要求1所述的抛光组合物，其进一步包含：
螯合剂，其选自于由下列所组成之群组：乙二胺四乙酸、亚氨基二乙酸、N-羟乙基-乙二胺三乙酸、次氮基三乙酸、二乙三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、三乙四胺六乙酸、二氨基环己烷四乙酸、次氮基三亚甲基膦酸、乙二胺四(亚甲基膦酸)、1-羟基亚乙基-1,1,-二膦酸、二乙三胺五(亚甲基膦酸)、羟基亚乙基二膦酸、2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、六亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、双(六亚甲基)三胺膦酸、氨基乙酸，及其组合。
11.如权利要求10所述的抛光组合物，其中，所述螯合剂的量占所述组合物的约0.001重量％至约1重量％。
12.如权利要求1所述的抛光组合物，其进一步包含氧化剂，其选自于由下列所组成之群组：过氧化氢、正高碘酸、偏高碘酸、二中高碘酸、二正高碘酸、高碘酸铵、高碘酸钾、高碘酸钠、过硫酸铵、碘酸、碘酸盐、高氯酸、高氯酸盐、羟胺及羟胺盐，及其混合物。
13.如权利要求12所述的抛光组合物，其中，所述氧化剂的量占所述组合物的约0.001重量％至约5重量％。
14.如权利要求1所述的抛光组合物，其进一步包含含唑腐蚀抑制剂，其选自于由下列所组成之群组：三唑、四唑、苯并三唑、甲苯基三唑、1,2,4-三唑、乙基苯并三唑、丙基苯并三唑、丁基苯并三唑、戊基苯并三唑、己基苯并三唑、二甲基苯并三唑、氯苯并三唑、二氯苯并三唑、氯甲基苯并三唑、氯乙基苯并三唑、苯基苯并三唑、苯甲基苯并三唑、氨基三唑、氨基苯并咪唑、吡唑、咪唑、氨基四唑，及其混合物。
15.如权利要求14所述的抛光组合物，其中，所述含唑腐蚀抑制剂的量占所述组合物的约0.0001重量％至约1重量％。
16.如权利要求1所述的组合物，其进一步包含水。
17.如权利要求16所述的组合物，其中，所述水的量占所述组合物的约20重量％至约99重量％。
18.一种方法，其包含：
将如权利要求1所述的抛光组合物施加至基材的表面，其中，所述表面包含钨或钼；及
使垫与所述基材接触，并相对于所述基材移动所述垫。
19.如权利要求18所述的方法，其进一步包含用经过所述抛光组合物处理的所述基材生产半导体器件。
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