JP2023506487A - 低酸化物トレンチディッシングシャロートレンチアイソレーション化学的機械平坦化研磨 - Google Patents
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Abstract
Description
セリア被覆無機酸化物粒子;
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤;
水系溶媒;及び
任意に
殺生物剤;及び
pH調整剤;
を含むSTI CMP研磨組成物が提供され、
前記組成物は、2~12、3~10、3.5~9、又は4~7のpHを有し;
酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量は、1,000~1,000,000、好ましくは1,200~100,000、より好ましくは1,500~15,000である。
セリア被覆無機酸化物粒子;
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせから選択される酸化物トレンチディッシング低減剤;
水系溶媒;及び
任意に
殺生物剤;及び
pH調整剤;
を含むSTI CMP研磨組成物が提供され、
前記組成物は、2~12、3~10、3.5~9、又は4~8のpHを有し;
酸化物トレンチディッシング低減剤の分子量は、1,000~1,000,000、好ましくは1,200~100,000、より好ましくは1,500~15,000である。
以下に示す例において、以下に示す手順及び実験条件でCMP実験を行った。
セリア被覆シリカ:約100ナノメートル(nm)の粒子径を有する研磨剤として使用され、このようなセリア被覆シリカ粒子は、約20ナノメートル(nm)~約500ナノメートル(nm)の範囲の粒子径を有することができる。
Å又はA:オングストローム(s)-長さの単位
膜は、Creative Design Engeering社(20565 Alves Dr.,Cupertino,CA,95014)製のResMap CDE,モデル168を使用して測定した。ResMapツールは、4点プローブのシート抵抗ツールである。膜の5mmエッジエクスクルージョンで49点の直径スキャンを行った。
CMPツールは、Applied Materials社(3050 Boweres Avenue,Santa Clara,California,95054)製の200mm Mirra、又は300mm Reflexionを使用した。DOW社(451 Bellevue Rd.,Newark,DE 19713)によって供給されたIC1000パッドは、ブランケット及びパターン付きウェーハの検討のために、プラテン1上で使用された。
研磨実験は、PECVD又はLECVD又はHD TEOSウェーハを用いて行った。これらのブランケットウェーハは、Silicon Valley Microelectronics社(2985 Kifer Rd.,Santa,CA 95051)から購入した。
ブランケットウェーハの検討では、酸化物ブランケットウェーハ、及びSiNブランケットウェーハを基準条件で研磨した。工具基準条件は、テーブル速度が87rpm、ヘッド速度が93rpm、膜圧力が3.0psi、スラリー流量が200ml/minであった。
実施例1において、研磨組成物は表1に示すように調製された。pHは、組成物に対して約5.35であった。
実施例2において、研磨組成物は表2に示すように調製された。STI CMP研磨組成物のpH値は、5.35である。
実施例3において、研磨組成物は表3に示すように調製された。記載の研磨組成物において、0.2重量%のセリア被覆シリカは、標準試料及び3つの試験試料全てにおいて研磨剤として使用された。pHは、それぞれの組成物に対して約5.35であった。
実施例4において、膜除去速度、酸化物トレンチ損失速度、及び酸化物トレンチディッシング速度に対するpH条件の効果は、5,000の分子量を有する0.1重量%のPMAA及び研磨剤として0.2重量%のセリア被覆シリカを使用する組成物で試験された。
実施例5において、試験は、5,000、15,000及び100,000の異なる分子量を有するPMAAで行われた。組成物は、0.1重量%のPMAA及び研磨剤として0.2重量%のセリア被覆シリカを含んだ。組成物のpHは、5.35であった。
実施例6において、2つの化学添加剤である、ポリアクリル酸アンモニウム塩(PAAAS)対PMAAについて、酸化物研磨組成物性能に及ぼす影響を比較した。
Claims (22)
- セリア被覆無機酸化物粒子;
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤;
水系溶媒;及び
任意に
殺生物剤;及び
pH調整剤;
を含む化学的機械研磨組成物であって、
前記組成物は3~10のpHを有し;及び
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
- 前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、セリア被覆ジルコニア粒子及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
(a)R1、R2、及びR4が水素であり、R3がメチルである場合のポリ(メタクリル酸);
前記水系溶媒は、脱イオン(DI)水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、請求項1に記載の化学的機械研磨組成物。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;及び
酸性のpH条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;又はアルカリ性のpH条件では水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記pH調整剤
のうち少なくとも1つを更に含む、請求項1に記載の化学的機械研磨組成物。 - 前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなり;
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、1,200~100,000の分子量を有し、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;
前記水系溶媒は、脱イオン(DI)水であり;及び
前記化学的機械研磨組成物は3.5~9のpHを有する、請求項1に記載の化学的機械研磨組成物。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子;
1,500~15,000の分子量を有し、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤;
脱イオン(DI)水;
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み;
前記化学的機械研磨組成物は4~7のpHを有する、請求項1に記載の化学的機械研磨組成物。 - セリア被覆コロイダルシリカ、1,200~100,000の分子量を有するポリ(メタクリル酸)、脱イオン(DI)水を含み、前記化学的機械研磨組成物は3.5~9のpHを有する、請求項1に記載の化学的機械研磨組成物。
- 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ;
1,200~100,000の分子量を有するポリ(メタクリル酸);
脱イオン(DI)水;
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み;
前記化学的機械研磨組成物は4~7のpHを有する、請求項1に記載の化学的機械研磨組成物。 - 酸化ケイ素膜を含む少なくとも1つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨(CMP)方法であって、
前記半導体基板を提供すること;
研磨パッドを提供すること;
前記化学的機械研磨(CMP)組成物を提供することであって、前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆無機酸化物粒子;
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤;
水系溶媒;及び
任意に
殺生物剤;及び
pH調整剤;
を含み、
前記組成物は3~9のpHを有し;及び
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
前記半導体基板の前記少なくとも1つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させること;及び
前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも1つの表面を研磨すること;
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長(CVD)、プラズマCVD(PECVD)、高密度蒸着CVD(HDP)、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択される、半導体基板の化学的機械研磨方法。 - 前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、セリア被覆ジルコニア粒子及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
(a)R1、R2、及びR4が水素であり、R3がメチルである場合のポリ(メタクリル酸);
前記水系溶媒は、脱イオン(DI)水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、請求項8に記載の方法。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;及び
酸性のpH条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;又はアルカリ性のpH条件では水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記pH調整剤
のうち少なくとも1つを更に含む、請求項8に記載の方法。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子;
1,200~100,000の分子量を有し、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤;及び
脱イオン(DI)水
を含む、請求項8に記載の方法。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子;
1,500~15,000の分子量を有し、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤;
脱イオン(DI)水;
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み;
前記化学的機械研磨組成物は4~7のpHを有する、請求項8に記載の方法。 - 前記化学的機械研磨組成物が、セリア被覆コロイダルシリカ、1,200~100,000の分子量を有するポリ(メタクリル酸)、及び脱イオン(DI)水を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記化学的機械研磨組成物が、
セリア被覆コロイダルシリカ;
1,500~15,000の分子量を有するポリ(メタクリル酸);
脱イオン(DI)水;
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;
硝酸又は水酸化アンモニウムを含み;
前記化学的機械研磨組成物は4~7のpHを有する、請求項8に記載の方法。 - 前記酸化ケイ素膜は、SiO2膜であり;
少なくとも1つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み;及び
酸化ケイ素:窒化ケイ素の除去選択性は、10よりも大きい、請求項8に記載の方法。 - 酸化ケイ素膜を含む少なくとも1つの表面を有する半導体基板の化学的機械研磨(CMP)システムであって、
a.前記半導体基板;
b.セリア被覆無機酸化物粒子;
有機酸ポリマー、そのエステル誘導体、その塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物トレンチディッシング低減剤;
水系溶媒;及び
任意に
殺生物剤;及び
pH調整剤;
を含む前記化学的機械研磨組成物(CMP)であって、
前記組成物は3.5~9のpHを有し;
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、以下に示す一般的な分子構造を有し、
c.研磨パッド;
を含み、
前記酸化ケイ素膜は、化学気相成長(CVD)、プラズマCVD(PECVD)、高密度蒸着CVD(HDP)、又はスピンオン酸化膜からなる群から選択され、前記酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも1つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させる、半導体基板の化学的機械研磨システム。 - 前記セリア被覆無機酸化物粒子は、セリア被覆コロイダルシリカ粒子、セリア被覆高純度コロイダルシリカ粒子、セリア被覆アルミナ粒子、セリア被覆チタニア粒子、セリア被覆ジルコニア粒子及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;
前記酸化物トレンチディッシング低減剤は、
(a)R1、R2、及びR4が水素であり、R3がメチルである場合のポリ(メタクリル酸);
前記水系溶媒は、脱イオン(DI)水、蒸留水、及びアルコール性有機水系溶媒からなる群から選択される、請求項16に記載のシステム。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;及び
酸性のpH条件では硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され;又はアルカリ性のpH条件では水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、有機第四級アンモニウムヒドロキシド化合物、有機アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記pH調整剤
のうち少なくとも1つを更に含む、請求項16に記載のシステム。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子;
1,200~100,000の分子量を有し、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、前記酸化物トレンチディッシング低減剤;及び
脱イオン(DI)水
を含む、請求項16に記載のシステム。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ、セリア被覆高純度コロイダルシリカ、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記セリア被覆無機酸化物粒子;
1,500~15,000の分子量を有し、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)の塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される前記酸化物トレンチディッシング低減剤;
脱イオン(DI)水;
5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する前記殺生物剤;
硝酸又は水酸化アンモニウム
を含み;
前記化学的機械研磨組成物は4~7のpHを有する、請求項16に記載のシステム。 - 前記化学的機械研磨組成物は、
セリア被覆コロイダルシリカ;1,500~15,000の分子量を有するポリ(メタクリル酸);5-クロロ-2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を有する殺生物剤;硝酸又は水酸化アンモニウム;脱イオン(DI)水を含み;前記化学的機械研磨組成物は4~7のpHを有する、請求項16に記載のシステム。 - 前記酸化ケイ素膜は、SiO2膜であり;
少なくとも1つの表面を更に有する前記半導体基板は、窒化ケイ素膜を含み、窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも1つの表面に、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物を接触させ;及び
酸化ケイ素膜を含む前記少なくとも1つの表面及び窒化ケイ素膜を含む前記少なくとも1つの表面を、前記研磨パッド及び前記化学的機械研磨組成物で研磨する場合、酸化ケイ素:窒化ケイ素の除去選択性は、10よりも大きい、請求項16に記載のシステム。
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