DE102010051045B4 - Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und damit zusammenhängende Verfahren - Google Patents

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Abstract

Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, die als ursprüngliche Komponenteneine erste Substanz gemäß der Formel Iworin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6und R7eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, eine zweite Substanz gemäß der Formel IIworin jede von R8, R9, R10, R11und R12aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11und R12zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist,ein Schleifmittel undWasser umfasst; und wobei die Zusammensetzung einen pH-Wert von 2 bis 4 aufweist.

Description

  • Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und damit zusammenhängende Verfahren
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und Verfahren zur Herstellung und Verwendung der Zusammensetzung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren zum Polieren eines Substrats, das ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst.
  • Grabenisolationsstrukturen (STI-Strukturen) werden verwendet, um Transistoren und Transistorkomponenten, wie z.B. Quelle (Source)-Senke (Drain)-Übergänge oder Kanalstopper, zu trennen. STI-Strukturen werden typischerweise durch Abscheiden einer Reihe von Dielektrikummaterialien auf einem Substrat und dann Polieren des Substrats zum Entfernen der überschüssigen Dielektrikummaterialien gebildet. Ein Beispiel einer herkömmlichen STI-Struktur umfasst das Abscheiden einer Siliziumnitridschicht auf einer auf einem Siliziumsubstrat gebildeten Oxidschicht, das Strukturieren und Ätzen des Substrats zur Bildung einer Strukturdefinition, das Abscheiden einer Siliziumoxidfüllung der Strukturdefinitionen, und das Polieren der Substratoberfläche zum Entfernen von überschüssigem Siliziumoxid zur Bildung einer Struktur. Die Siliziumnitridschicht wirkt als Barriereschicht, als eine Hartmaske während des Ätzens der Strukturen in dem Substrat und als Polierstopp während der anschließenden Polierverfahren. Solche STI-Herstellungsverfahren erfordern das Polieren der Siliziumoxidschicht zu der Siliziumnitridschicht mit einer minimalen Menge an entferntem Siliziumnitrid, um eine Beschädigung der darunter liegenden Materialien zu verhindern.
  • Der am häufigsten verwendete Ansatz zum Polieren von STI-Substraten ist ein Grabenisolationsverfahren mit chemisch-mechanischem Polieren (CMP-STI-Verfahren), bei dem drei getrennte Polierschritte mit drei verschiedenen Polieraufschlämmungen eingesetzt werden. Der erste Polierschritt nutzt typischerweise eine Aufschlämmung auf Siliziumdioxidbasis mit einem hohen Abrasionsniveau zur Entfernung einer Oxidmaterialmasse. Der zweite Polierschritt nutzt typischerweise eine Aufschlämmung auf Ceroxidbasis mit einer hohen Selektivität (z.B. > 15) für Siliziumoxid bezogen auf Siliziumnitrid. Anschließend wird ein dritter Polierschritt durchgeführt, nämlich ein Schwabbelschritt, um bei der Entfernung von Teilchen von der Waferoberfläche zu unterstützen. Der dritte Polierschritt kann einen Teil des Siliziumoxids und des Siliziumnitrids zur Korrektur der Topographie entfernen. Der dritte Polierschritt ist der letzte Schritt und demgemäß sind die Planarität und die Defektanzahl der Substratoberfläche nach diesem Schritt kritisch.
  • Mit kleiner werdenden Vorrichtungsgeometrien werden die Planaritätsanforderungen für STI-Verfahren strikter. Zusammen mit dem stets vorhandenen Kostendruck wenden sich mehr und mehr Chiphersteller anstelle von sehr viel teureren und zeitaufwändigeren Umkehrmaskierungs-STI-Herstellungsansätzen einem direkten CMP-STI-Polieren zu. Die entscheidenden Verfahrensleistungswerte für das CMP-STI sind die Grabenoxiddicke nach dem Polieren, die Nitriddicken im aktiven Bereich und die Dickenbereiche innerhalb eines Chips (WID) und innerhalb eines Wafers (WIW) für beide.
  • Ein Ansatz, die Anforderungen zu erfüllen, die ein direktes CMP-STI-Polieren stellt, ist von Prabhu et al. im US-Patent 7,063,597 B2 veröffentlicht worden. Prabhu et al. lehren ein Verfahren zum Verarbeiten eines Substrats, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, das eine Dielektrikummaterialmasse umfasst, die auf einem strukturierten Dielektrikummaterial in einer Menge angeordnet ist, die ausreichend ist, um Strukturdefinitionen des strukturierten Dielektrikummaterials zu füllen, Polieren des Substrats mit einer ersten Polierzusammensetzung und einem schleifmittelfreien Poliergegenstand, bis die Dielektrikummaterialmasse im Wesentlichen entfernt worden ist, und Polieren des Substrats mit einer zweiten Polierzusammensetzung und einem Poliergegenstand mit fixiertem Schleifmittel, um die restliche Dielektrikummaterialmasse zu entfernen und das strukturierte Dielektrikummaterial zwischen den Strukturdefinitionen freizulegen. Weiterer relevanter Stand der Technik ist DE 600 34 474 T2 (Poliersystem und Verfahren zum Polieren eines Substrates).
  • Nichtsdestotrotz gibt es nach wie vor einen Bedarf für Zusammensetzungen und Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren (CMP-Zusammensetzungen und -Verfahren), die abstimmbar sind und das Entfernen sowohl von Siliziumoxid als auch von Siliziumnitrid zur Verwendung in dem letzten Schritt des CMP-STI-Verfahrens mit drei Schritten erleichtern.
  • In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren bereitgestellt, die als ursprüngliche Komponenten eine erste Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0003
    worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, eine zweite Substanz gemäß der Formel II
    Figure DE102010051045B4_0004
    worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, ein Schleifmittel und Wasser umfasst; und wobei die Zusammensetzung einen pH-Wert von 2 bis 4 aufweist.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren bereitgestellt, umfassend: Bereitstellen einer ersten Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0005
    worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, Bereitstellen einer zweiten Substanz gemäß der Formel II
    Figure DE102010051045B4_0006
    worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, Bereitstellen eines Schleifmittels, Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen der ersten Substanz, der zweiten Substanz, des Schleifmittels und des Wassers zur Bildung einer Aufschlämmung und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zu der Aufschlämmung zum Einstellen des pH-Werts der Aufschlämmung auf 2 bis 4.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats bereitgestellt, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, Bereitstellen mindestens einer von einer ersten Substanz und einer zweiten Substanz, wobei die erste Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0007
    ist, worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, und wobei die zweite Substanz gemäß der Formel II
    Figure DE102010051045B4_0008
    ist, worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, Bereitstellen eines Schleifmittels, Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen (a) mindestens einer der ersten Substanz und der zweiten Substanz, (b) des Schleifmittels und (c) des Wassers zur Bildung einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zum Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf 2 bis 4, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Aufbringen der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, wobei mindestens ein Teil des Siliziumoxidmaterials und des Siliziumnitridmaterials von dem Substrat entfernt wird.
  • Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung ist zum Polieren eines Substrats geeignet, das ein Siliziumoxidmaterial (z.B. TEOS) und ein Siliziumnitridmaterial (z.B. Si3N4) umfasst. Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung ist besonders in dem dritten Polierschritt eines CMP-STI-Verfahrens mit drei Schritten geeignet, bei dem eine Planarisierung der Oberfläche und eine Minimierung der Defektanzahl entscheidend sind.
  • Durch die einzigartige Formulierung der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung kann die Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren durch Variieren der Konzentrationen der ersten Substanz und der zweiten Substanz, die der Zusammensetzung als ursprüngliche Komponenten zugesetzt werden, maßgeschneidert werden. Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung weist eine Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,2 bis 5,0 auf, die maßgeschneidert werden kann. Vorzugsweise ist die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung so formuliert, dass sie eine Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,5 bis 2,0, mehr bevorzugt von 0,75 bis 1,5, noch mehr bevorzugt von 0,8 bis 1,2 und insbesondere von 0,9 bis 1,2 aufweist.
  • Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung enthält als eine ursprüngliche Komponente eine erste Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0009
    worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel-(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist. Vorzugsweise ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 unabhängig aus 1 bis 4 ausgewählt ist. Mehr bevorzugt ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 unabhängig aus 2 bis 4 ausgewählt ist. Insbesondere ist die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure), welche die folgende Formel
    Figure DE102010051045B4_0010
    hat.
  • Gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist.
  • Es wurde festgestellt, dass das Hinzufügen der ersten Substanz als eine ursprüngliche Komponente der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung dahingehend wirkt, die Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit zu erhöhen, während sie einen minimalen Einfluss auf die Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren bei sauren pH-Werten hat. Durch selektives Hinzufügen der ersten Substanz als eine ursprüngliche Komponente der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung kann die Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren so maßgeschneidert werden, dass sie für spezifische Polieranwendungen geeignet ist.
  • Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung umfasst als eine ursprüngliche Komponente 0,001 bis 1 Gew.-% der ersten Substanz. Die Menge der in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren verwendeten ersten Substanz wird so ausgewählt, dass die Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate relativ zu der Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate maßgeschneidert wird. In einigen bevorzugten Anwendungen umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als eine ursprüngliche Komponente 0,001 bis 0,2 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,008 bis 0,03 Gew.-%, insbesondere 0,009 bis 0,015 Gew.-% der ersten Substanz.
  • Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung enthält als eine ursprüngliche Komponente auch eine zweite Substanz gemäß der Formel II
    Figure DE102010051045B4_0011
    worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist (z.B. N,N,N',N'-Tetramethyl-N'',N''diethylguanidinium). Vorzugsweise ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer Propylgruppe und einer Butylgruppe ausgewählt. Mehr bevorzugt ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe und einer Ethylgruppe ausgewählt. Insbesondere ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Methylgruppe und die zweite Substanz ist Tetramethylguanidin. Gegebenenfalls ist eine oder sind mehrere von R8, R9, R10,R11 und R12 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei die Alkylgruppe eine halogenierte Alkylgruppe ist, wie z.B. eine vollständig oder teilweise halogenierte Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl- oder tert-Butylgruppe. Gegebenenfalls können zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 kombiniert sein, so dass eine gesättigte oder ungesättigte Ringstruktur gebildet wird (z.B. 1-Methyl-7-n-propyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-enium). Gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist.
  • Es wurde festgestellt, dass das Hinzufügen der zweiten Substanz als eine ursprüngliche Komponente der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung dahingehend wirkt, die Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate zu erhöhen, während es die Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren bei sauren pH-Werten vermindert. Durch selektives Hinzufügen der zweiten Substanz in Kombination mit der ersten Substanz als ursprüngliche Komponenten der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung können die Siliziumoxid- und Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeiten bzw. -raten der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren so maßgeschneidert werden, dass sie für spezifische Polieranwendungen geeignet sind.
  • Die Menge der in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren verwendeten zweiten Substanz wird so ausgewählt, dass die Siliziumoxid- und Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeiten bzw. -raten maßgeschneidert werden. Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise als eine ursprüngliche Komponente 0,001 bis 5 Gew.-% der zweiten Substanz. Mehr bevorzugt umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als ursprüngliche Komponente 0,01 bis 1 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.%, insbesondere 0,02 bis 0,06 Gew.-% der zweiten Substanz.
  • Die Menge des in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendeten Schleifmittels kann so ausgewählt werden, dass die Siliziumoxid- und Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeiten bzw. -raten maßgeschneidert werden. Eine Erhöhung der Schleifmittelkonzentration in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren wirkt dahingehend, dass die Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate und die Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate erhöht werden. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren so formuliert, dass sie eine ausreichende Konzentration von Schleifmittel enthält, so dass eine Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min und eine Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min erreicht werden.
  • Das Schleifmittel, das zur Verwendung in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, umfasst z.B. anorganische Oxide, anorganische Hydroxide, anorganische Hydroxidoxide, Metallboride, Metallcarbide, Metallnitride, Polymerteilchen und Gemische, die mindestens eines der vorstehend genannten Materialien umfassen. Geeignete anorganische Oxide umfassen z.B. Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Zirkoniumoxid (ZrO2), Ceroxid (CeO2), Manganoxid (MnO2), Titanoxid (TiO2) oder Kombinationen, die mindestens eines der vorstehend genannten Oxide umfassen. Modifizierte Formen dieser anorganischen Oxide, wie z.B. mit organischem Polymer beschichtete anorganische Oxidteilchen und anorganisch beschichtete Teilchen, können gegebenenfalls ebenso verwendet werden. Geeignete Metallcarbide, -boride und -nitride umfassen z.B. Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbonitrid (SiCN), Borcarbid, Wolframcarbid, Zirkoniumcarbid, Aluminiumborid, Tantalcarbid, Titancarbid oder Kombinationen, die mindestens eines der vorstehend genannten Metallcarbide, -boride und -nitride umfassen. Vorzugsweise ist das Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel. Ein kolloidales Siliziumdioxidschleifmittel, das zur Verwendung in dem vorliegenden Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren geeignet ist, enthält mindestens eines von gefälltem Siliziumdioxid und agglomeriertem Siliziumdioxid.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren verwendete Schleifmittel ein kolloidales Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ≤ 100 nm. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen weist das kolloidale Siliziumdioxid eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 100 nm auf. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen weist das kolloidale Siliziumdioxid eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 50 nm auf. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen weist das kolloidale Siliziumdioxid eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 40 nm auf. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen weist das kolloidale Siliziumdioxid eine durchschnittliche Teilchengröße von 1 bis 30 nm auf. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen weist das kolloidale Siliziumdioxid eine durchschnittliche Teilchengröße von 20 bis 30 nm auf.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren 1 bis 40 Gew.-% Schleifmittel. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen enthält die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren 1 bis 25 Gew.-% Schleifmittel. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen enthält die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren 1 bis 10 Gew.-% Schleifmittel. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen enthält die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren 1 bis 5 Gew.-% Schleifmittel.
  • In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 25 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-% kolloidales Siliziumdioxid-Schleifmittel, wobei das kolloidale Siliziumdioxid-Schleifmittel eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 100 nm, vorzugsweise 1 bis 100 nm, mehr bevorzugt 1 bis 50 nm, noch mehr bevorzugt 1 bis 40 nm, noch mehr bevorzugt 1 bis 30 nm, insbesondere 20 bis 30 nm aufweist.
  • Das in der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendete Wasser ist vorzugsweise mindestens eines von entionisiert und destilliert, um zufällig vorliegende Verunreinigungen zu begrenzen.
  • Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung weist einen pH-Wert von 2 bis 4, insbesondere von 2 bis 3 auf. Die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren kann ein anorganisches pH-Einstellmittel umfassen. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das pH-Einstellmittel aus einer anorganischen Säure (z.B. Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure und Phosphorsäure) und einer anorganischen Base (z.B. Kaliumhydroxid) ausgewählt. In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen ist das pH-Einstellmittel mindestens eines von Salpetersäure (HNO3) und Kaliumhydroxid (KOH). In einigen Aspekten dieser Ausführungsformen ist das pH-Einstellmittel Phosphorsäure.
  • Gegebenenfalls umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung als ursprüngliche Komponenten 0,001 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,001 bis 0,2 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,008 bis 0,03 Gew.-%, insbesondere 0,009 bis 0,015 Gew.-%) der ersten Substanz, 0,001 bis 5 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,02 bis 0,06 Gew.-%) der zweiten Substanz, 1 bis 40 Gew.-% (vorzugsweise 1 bis 25 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-%) Schleifmittel und Wasser, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren so formuliert ist, dass sie eine Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min, eine Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min und eine Selektivität von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,2 bis 4,0 (vorzugsweise von 0,5 bis 2,0, mehr bevorzugt von 0,75 bis 1,5, noch mehr bevorzugt von 0,8 bis 1,2, insbesondere von 0,9 bis 1,1) bei einem pH-Wert von 2 bis 4 (insbesondere 2 bis 3) aufweist, wobei vorzugsweise die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure) ist und die zweite Substanz Tetramethylguanidin ist.
  • Die in dem Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung verwendete Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren umfasst gegebenenfalls ferner zusätzliche Additive, die aus Dispergiermitteln, grenzflächenaktiven Mitteln, Puffermitteln, Schaumdämpfern und Bioziden ausgewählt sind.
  • Vorzugsweise umfasst die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung als ursprüngliche Komponenten Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure) als die erste Substanz und Tetramethylguanidin als die zweite Substanz.
  • Das Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung umfasst: Bereitstellen einer ersten Substanz gemäß der Formel I, worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist (vorzugsweise ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 unabhängig aus 1 bis 4 ausgewählt ist, mehr bevorzugt ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 unabhängig aus 2 bis 4 ausgewählt ist, insbesondere ist die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure)) (gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist), Bereitstellen einer zweiten Substanz gemäß der Formel II, worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist (z.B. N,N,N',N'-Tetramethyl-N'', N''-diethylguanidinium) (vorzugsweise ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer Propylgruppe und einer Butylgruppe ausgewählt, mehr bevorzugt ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe und einer Ethylgruppe ausgewählt, insbesondere ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Methylgruppe und die zweite Substanz ist Tetramethylguanidin) (gegebenenfalls ist eine oder sind mehrere von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei die Alkylgruppe eine halogenierte Alkylgruppe ist, wie z.B. eine vollständig oder teilweise halogenierte Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl- oder tert-Butylgruppe) (gegebenenfalls können zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 kombiniert sein, so dass eine gesättigte oder ungesättigte Ringstruktur gebildet wird (z.B. 1-Methyl-7-n-propyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-enium)) (gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist), Bereitstellen eines Schleifmittels, Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen der ersten Substanz, der zweiten Substanz, des Schleifmittels und des Wassers zur Bildung einer Aufschlämmung und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zu der Aufschlämmung zum Einstellen des pH-Werts der Aufschlämmung auf 2 bis 4 (insbesondere 2 bis 3). Die verwendeten pH-Einstellmittel umfassen vorzugsweise anorganische pH-Einstellmittel. Beispielsweise kann das pH-Einstellmittel aus einer anorganischen Säure (z.B. Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure und Phosphorsäure) und einer anorganischen Base (z.B. Kaliumhydroxid) ausgewählt sein. Vorzugsweise ist das pH-Einstellmittel mindestens eines von Salpetersäure (HNO3) und Kaliumhydroxid (KOH).
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung des chemisch-mechanischen Polierens eines Substrats umfasst: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Aufbringen der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, wobei mindestens ein Teil des Siliziumoxidmaterials und des Siliziumnitridmaterials von dem Substrat entfernt wird.
  • Vorzugsweise ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung des chemisch-mechanischen Polierens des Substrats, das ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung bevorzugt so formuliert, dass eine Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,2 bis 4,0 vorliegt. Mehr bevorzugt ist die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung so formuliert, dass eine Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,5 bis 2,0, noch mehr bevorzugt von 0,75 bis 1,5, noch mehr bevorzugt von 0,8 bis 1,2, insbesondere von 0,9 bis 1,2 vorliegt.
  • Vorzugsweise ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung des chemisch-mechanischen Polierens des Substrats, das ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung bevorzugt so formuliert, dass sie eine Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min und eine Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min aufweist.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren der vorliegenden Erfindung das Ausüben einer Nennkraft, die das Substrat und das chemisch-mechanische Polierkissen zusammenpresst (d.h. ein Polierkissendruck). Vorzugsweise beträgt der Polierkissendruck 3 bis 35 kPa. Mehr bevorzugt beträgt der Polierkissendruck 10 bis 30 kPa. Insbesondere beträgt der Polierkissendruck 17 bis 25 kPa.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung des chemisch-mechanischen Polierens eines Substrats: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, Bereitstellen mindestens einer von einer ersten Substanz und einer zweiten Substanz (vorzugsweise Bereitstellen sowohl einer ersten Substanz als auch einer zweiten Substanz), wobei die erste Substanz gemäß der Formel I ist, worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist (vorzugsweise ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 unabhängig aus 1 bis 4 ausgewählt ist, mehr bevorzugt ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 unabhängig aus 2 bis 4 ausgewählt ist, insbesondere ist die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure)) (gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist), und wobei die zweite Substanz gemäß der Formel II ist, worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist (z.B. N,N,N',N'-Tetramethyl-N'', N''-diethylguanidinium) (vorzugsweise ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer Propylgruppe und einer Butylgruppe ausgewählt, mehr bevorzugt ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe und einer Ethylgruppe ausgewählt, insbesondere ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Methylgruppe und die zweite Substanz ist Tetramethylguanidin) (gegebenenfalls ist eine oder sind mehrere von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei die Alkylgruppe eine halogenierte Alkylgruppe ist, wie z.B. eine vollständig oder teilweise halogenierte Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl- oder tert-Butylgruppe) (gegebenenfalls können zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 kombiniert sein, so dass eine gesättigte oder ungesättigte Ringstruktur gebildet wird (z.B. 1-Methyl-7-n-propyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-enium)) (gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist), Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen (a) mindestens einer der ersten Substanz und der zweiten Substanz, (b) des Schleifmittels und (c) des Wassers zur Bildung einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zum Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf 2 bis 4, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Aufbringen der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, wobei mindestens ein Teil des Siliziumoxidmaterials und des Siliziumnitridmaterials von dem Substrat entfernt wird, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,2 bis 4,0 (mehr bevorzugt von 0,5 bis 2,0, noch mehr bevorzugt von 0,75 bis 1,5, noch mehr bevorzugt von 0,8 bis 1,2, insbesondere von 0,9 bis 1,2) aufweist, eine Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min aufweist, eine Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min aufweist, und zwar bei einer Plattengeschwindigkeit von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägergeschwindigkeit von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min und einer Nennandruckkraft von 20,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät, wobei das chemisch-mechanische Polierkissen eine poromere Polyurethan-Polierschicht umfasst, die auf einem Filzsubstrat aufgebracht ist (z.B. Politex™-Polierkissen, die von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich sind).
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung des chemisch-mechanischen Polierens eines Substrats: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, Bereitstellen mindestens einer von einer ersten Substanz und einer zweiten Substanz (vorzugsweise Bereitstellen sowohl einer ersten Substanz als auch einer zweiten Substanz), wobei die erste Substanz gemäß der Formel I ist, worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist (vorzugsweise ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 unabhängig aus 1 bis 4 ausgewählt ist, mehr bevorzugt ist n eine ganze Zahl, die für jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 unabhängig aus 2 bis 4 ausgewählt ist, insbesondere ist die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure)) (gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist), wobei die zweite Substanz gemäß der Formel II ist, worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist (z.B. N,N,N',N'-Tetramethyl-N'', N''-diethylguanidinium) (vorzugsweise ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer Propylgruppe undeinerButylgruppe ausgewählt, mehr bevorzugt ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 unabhängig aus einer Methylgruppe und einer Ethylgruppe ausgewählt, insbesondere ist jede von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Methylgruppe und die zweite Substanz ist Tetramethylguanidin) (gegebenenfalls ist eine oder sind mehrere von R8, R9, R10, R11 und R12 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei die Alkylgruppe eine halogenierte Alkylgruppe ist, wie z.B. eine vollständig oder teilweise halogenierte Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl- oder tert-Butylgruppe) (gegebenenfalls können zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 kombiniert sein, so dass eine gesättigte oder ungesättigte Ringstruktur gebildet wird (z.B. 1-Methyl-7-n-propyl-1 ,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-enium)) (gegebenenfalls kann oder können eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist), Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen (a) mindestens einer der ersten Substanz und der zweiten Substanz, (b) des Schleifmittels und (c) des Wassers zur Bildung einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zum Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf 2 bis 4, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Aufbringen der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, wobei mindestens ein Teil des Siliziumoxidmaterials und des Siliziumnitridmaterials von dem Substrat entfernt wird, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren als ursprüngliche Komponenten 0,001 bis 1 Gew.-% (vorzugsweise 0,001 bis 0,2 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,008 bis 0,03 Gew.%, insbesondere 0,009 bis 0,015 Gew.-%) der ersten Substanz, 0,001 bis 5 Gew.-% (vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,02 bis 0,06 Gew.-%) der zweiten Substanz, 1 bis 40 Gew.-% (vorzugsweise 1 bis 25 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-%) Schleifmittel und Wasser umfasst, wobei die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren so formuliert ist, dass sie eine Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min, eine Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate von 400 bis 1100 A/min und eine Selektivität von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,2 bis 4,0 (vorzugsweise von 0,5 bis 2,0, mehr bevorzugt von 0,75 bis 1,5, noch mehr bevorzugt von 0,8 bis 1,2, insbesondere von 0,9 bis 1,2) bei einem pH-Wert von 2 bis 4 (insbesondere 2 bis 3) aufweist (wobei insbesondere die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure) ist und die zweite Substanz Tetramethylguanidin ist), und zwar bei einer Plattengeschwindigkeit von 93 Umdrehungen pro Minute, einer Trägergeschwindigkeit von 87 Umdrehungen pro Minute, einer Flussrate der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren von 200 ml/min und einer Nennandruckkraft von 20,7 kPa auf einem 200 mm-Poliergerät, wobei das chemisch-mechanische Polierkissen eine poromere Polyurethan-Polierschicht umfasst, die auf einem Filzsubstrat aufgebracht ist (z.B. Politex™-Polierkissen, die von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich sind).
  • Beispiele
  • Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren
  • Die getesteten Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren (CMPC's) wurden durch Vereinigen der Komponenten in den Mengen, wie sie in der Tabelle 1 angegeben sind, und Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzungen auf den in der Tabelle 1 angegebenen pH-Endwert mit Salpetersäure oder Kaliumhydroxid hergestellt. Tabelle 1
    CMPC 1. Substanz¥ (Gew.-%) 2. SubstanzΓ (Gew.-%) SchleifmittelL (Gew.-%) pH-Endwert
    1 0 0,02 4 3,0
    2 0 0,03 4 3,0
    3 0 0,04 4 3,0
    4 0 0,05 4 3,0
    5 0 0,1 4 3,0
    6 0 0,03 6 3,0
    7 0 0,05 6 3,0
    8 0,01 0 6 2,5
    9 0,01 0,05 6 2,5
    10 0,01 0,05 4 2,5

    ¥ die verwendete 1. Substanz war Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure), die von Aldrich erhältlich ist.
    Γ die verwendete 2. Substanz war Tetramethylguanidin, das von Aldrich erhältlich ist. L Das in den Beispielen verwendete Schleifmittel war Klebosol® PL 1598B25 kolloidales Siliziumdioxid, das von AZ Electronic Materials hergestellt wird.
  • Poliertests
  • Die in der Tabelle 1 beschriebenen Zusammensetzungen zum chemisch-mechanischen Polieren wurden unter Verwendung von unstrukturierten 200 mm-Wafern getestet, insbesondere von TEOS-Dielektrikumwafern und Siliziumnitridwafern. Zum Polieren aller unstrukturierten Wafer in den Beispielen wurde ein Applied Materials AMAT Mirra® 200 mm-Poliergerät unter Verwendung eines poromeren Politex™ HI Embossed Polyurethans, das auf einem Filzsubstrat aufgebracht war und mit einem Kreuzmuster geprägt war (von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich), verwendet. Die in allen Beispielen verwendeten Polierbedingungen umfassten eine Plattengeschwindigkeit von 93 U/min, eine Trägergeschwindigkeit von 87 U/min mit einer Poliermedium-Flussrate von 200 ml/min und einer Andruckkraft von 20,7 kPa. Die Entfernungsgeschwindigkeiten bzw. -raten für jedes der Polierexperimente sind in der Tabelle 2 angegeben. Es sollte beachtet werden, dass die Entfernungsgeschwindigkeiten bzw. -raten aus der Filmdicke auf den unstrukturierten Wafern vor und nach dem Polieren berechnet worden sind. Insbesondere wurden die Entfernungsgeschwindigkeiten bzw. -raten für die TEOS-Wafer und die Siliziumnitridwafer unter Verwendung eines von KLA-Tencor erhältlichen optischen SpectraFX 200 Dünnfilmmesssystems bestimmt. Tabelle 2
    CMPC TEOS-Entfemungsgeschwindigkeit bzw. -rate (Å/min) Siliziumnitrid-Entfernungsgeschwindigkeit bzw. -rate (A/min) TEOS/Si3N4-Selektivität
    1 511 671 0,76
    2 675 398 1,70 .
    3 720 305 2,36
    4 818 285 2,87
    5 722 166 4,35
    6 727 457 1,59
    7 822 323 2,55
    8 202 727 0,28
    9 837 612 1,37
    10 668 560 1,19

Claims (9)

  1. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, die als ursprüngliche Komponenten eine erste Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0012
    worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, eine zweite Substanz gemäß der Formel II
    Figure DE102010051045B4_0013
    worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, ein Schleifmittel und Wasser umfasst; und wobei die Zusammensetzung einen pH-Wert von 2 bis 4 aufweist.
  2. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1, wobei die Aufschlämmung zum chemisch-mechanischen Polieren als ursprüngliche Komponenten 0,001 bis 1 Gew.-% der ersten Substanz, 0,001 bis 5 Gew.-% der zweiten Substanz, 1 bis 40 Gew.-% Schleifmittel und Wasser umfasst.
  3. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1, wobei die erste Substanz Diethylentriaminpentakis(methylphosphonsäure) und die zweite Substanz Tetramethylguanidin ist.
  4. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 3, wobei das Schleifmittel kolloidales Siliziumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 50 nm ist.
  5. Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1, die ferner ein zusätzliches Additiv umfasst, das aus einem Dispergiermittel, einem grenzflächenaktiven Mittel, einem Puffermittel, einem Schaumdämpfer und Bioziden ausgewählt ist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren, umfassend: Bereitstellen einer ersten Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0014
    worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, Bereitstellen einer zweiten Substanz gemäß der Formel II
    Figure DE102010051045B4_0015
    worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, Bereitstellen eines Schleifmittels, Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen der ersten Substanz, der zweiten Substanz, des Schleifmittels und des Wassers zur Bildung einer Aufschlämmung und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zu der Aufschlämmung zum Einstellen des pH-Werts der Aufschlämmung auf 2 bis 4.
  7. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren eines Substrats, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat ein Siliziumoxidmaterial und ein Siliziumnitridmaterial umfasst, Bereitstellen mindestens einer von einer ersten Substanz und einer zweiten Substanz, wobei die erste Substanz gemäß der Formel I
    Figure DE102010051045B4_0016
    ist, worin jede von R1, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 eine Verbrückungsgruppe mit der Formel -(CH2)n- ist, wobei n eine ganze Zahl ist, die aus 1 bis 10 ausgewählt ist, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der ersten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, und wobei die zweite Substanz gemäß der
    Figure DE102010051045B4_0017
    ist, worin jede von R8, R9, R10, R11 und R12 aus Wasserstoff und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei gegebenenfalls zwei oder mehr von R8, R9, R10, R11 und R12 zu einer Ringstruktur kombiniert sind, und wobei gegebenenfalls eines oder mehrere der Stickstoffatome in der zweiten Substanz in einer quaternären Form vorliegen kann oder können, wobei das Stickstoffatom eine positive Ladung aufweist, Bereitstellen eines Schleifmittels, Bereitstellen von Wasser, Bereitstellen eines pH-Einstellmittels, Vereinigen (a) mindestens einer der ersten Substanz und der zweiten Substanz, (b) des Schleifmittels und (c) des Wassers zur Bildung einer Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren und Hinzufügen des pH-Einstellmittels zum Einstellen des pH-Werts der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf 2 bis 4, Bereitstellen eines chemisch-mechanischen Polierkissens, Erzeugen eines dynamischen Kontakts an einer Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat und Aufbringen der Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren auf das chemisch-mechanische Polierkissen an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem chemisch-mechanischen Polierkissen und dem Substrat, wobei mindestens ein Teil des Siliziumoxidmaterials und des Siliziumnitridmaterials von dem Substrat entfernt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Selektivität der Entfernungsgeschwindigkeit von Siliziumoxid zu Siliziumnitrid von 0,2 bis 4,0 aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Zusammensetzung zum chemisch-mechanischen Polieren eine Siliziumoxid-Entfernungsgeschwindigkeit von 400 bis 1100 A/min und eine Siliziumnitrid-Entfemungsgeschwindigkeit von 400 bis 1100 A/min aufweist.
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