KR20160018575A - 화학 기계적 연마 (cmp) 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (i) 원소 게르마늄 또는 (ii) Si1-xGex (이때 0.1 ≤ x < 1 임) 을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 연마를 위한 화학 기계적 연마 (CMP) 조성물 (Q) 의 용도로서, CMP 조성물 (Q) 가 본질적으로 하기로 이루어지고 CMP 조성물 (Q) 가 2 내지 6 의 pH 를 갖는 용도에 관한 것이다:
(A) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량% 의 양의 알루미늄 입자
(B) 하나 이상의 산화제
(M) 수성 매질 및
(N) 임의로 하나 이상의 pH 조절제.

Description

화학 기계적 연마 (CMP) 조성물 {A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING (CMP) COMPOSITION}
본 발명은 화학 기계적 연마 (또한 하기에서 CMP 로 약술됨) 분야에 있다. 더 구체적으로는 이는 게르마늄 포함 기판의 연마를 위한 CMP 조성물의 용도에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 화학 기계적 연마는 진보된 광자, 마이크로전자기계 및 마이크로전자 재료 및 소자, 예컨대 반도체 웨이퍼의 제작에 적용된 익히 공지된 기술이다.
반도체 산업에서 사용된 재료 및 소자의 제작 동안, CMP 는 평탄화 금속 및/또는 산화물 표면에서 사용된다. CMP 는 연마하고자 하는 표면의 평탄화를 달성하기 위한 화학적 및 기계적 작용의 상호작용을 이용한다. 화학적 작용은 또한 CMP 조성물 또는 CMP 슬러리로 나타내어지는 화학 조성물에 의해 제공된다. 일반적으로 기계적 작용은 전형적으로는 이동성 압반 (platen) 에 탑재되고 연마하고자 하는 표면에 가압되는 연마 패드에 의해 수행된다. 연마 작용 동안 압반이 이동된다. 압반의 이동은 일반적으로, 선형, 회전형 또는 궤도형이다.
전형적인 CMP 공정 단계에서, 회전되는 웨이퍼 홀더는 연마하고자 하는 웨이퍼를 연마 패드와 접촉시킨다. CMP 조성물은 일반적으로 연마하고자 하는 웨이퍼와 연마 패드 사이에 적용된다.
최신 기술에서, CMP 조성물이 산성 pH 를 갖고 금속 함유 표면의 연마에 사용되는 연마 입자 및 산화제를 포함하는 CMP 조성물의 존재 하의 CMP 공정은 공지되어 있고 예를 들어 하기 참조문헌에 기재되어 있다.
US 7,678,605 B2 는 칼코겐화물 (chalcogenide) 물질을 포함하는 하나 이상의 피쳐 (feature) 를 갖는 표면의 화학 기계적 평탄화를 위한 방법을 개시하고 있다. 개시된 연마 조성물은 연마 및 산화제를 포함한다.
US 7,915,071 B2 는 칼코겐화물 물질을 포함하는 하나 이상의 피쳐를 갖는 표면의 화학 기계적 평탄화 방법을 개시하고 있다. 개시된 연마 조성물은 양성 제타 전위 및 산화제를 갖는 표면-개질 연마제를 포함한다.
US 7,897,061 B2 는 상 변화 합금-함유 기판을 연마하기 위한 화학-기계적 연마 (CMP) 조성물을 개시한다. 상기 조성물은 약 3 중량% 이하의 양으로 미립자 연마 물질 및 하나 이상의 킬레이트제를 포함한다.
WO 2013/018015 는 무기 입자, 유기 입자 또는 이의 혼합물 또는 복합물을 포함하는 화학 기계적 연마 (CMP) 조성물의 존재 하에 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 물질의 화학 기계적 연마를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 개시하고 있다. 산화제 이외에 하나 이상의 유형의 유기 화합물이 포함된다.
WO 2013/018016 은 3.0 내지 5.5 범위의 pH 값을 갖는 화학 가계적 연마 (CMP) 조성물의 존재 하에 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 물질의 화학 기계적 연마를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 개시한다. 실리카 입자 이외에 산화제로서 과산화수소가 예에 포함된다.
US 5 922 091 A 는 2.5 중량% 의 Al2O3, H2O2 및 인산을 pH 조절제로서 포함하는 산성 수성 연마 슬러리를 개시하는데, 여기서 pH 값은 제 2 pH 조절제로서 KOH 를 사용해 2 의 pH 로 조절되어, Al-Si-Cu 합금, Al-Si 합금 및 Al-Cu 합금을 연마한다. 연마 슬러리 제형은 특히 반도체 기판에 침착된 금속성 박막의 화학 기계적 연무에서 유용하다.
본 발명의 목적 중 하나는 CMP 조성물의 용도를 제공하는 것이었다. 특히 CMP 조성물의 사용은 개선된 연마 성능, 특히 하기를 나타내는 것으로 생각된다:
(i) 바람직하게는 연마되는 기판, 예를 들어 원소 게르마늄의 높은 재료 제거율 (MRR: material removal rate),
(ii) 규소 이산화물에 대한 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 의 높은 선택성 (Ge 및/또는 Si1-xGex:SiO2 선택성)
(iii) 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 의 낮은 정전 에칭 속도 (SER: static etching rate),
(iv) (i), (ii), (iii) 의 조합.
또한, 안정한 제형 또는 분산액인 CMP 조성물의 사용이 목적된다.
본 발명의 추가 목적은 원소 게르마늄 또는 Si1-xGex (이때 0.1 ≤ x < 1) 을 포함하는 기판의 화학-기계적 연마에 적절한 CMP 공정을 제공하는 것이다.
또한, CMP 공정은 적용하기 쉽고 가능한 적은 단계를 필요로 하는 것으로 생각된다.
따라서, (i) 원소 게르마늄 또는 (ii) Si1-xGex (이때 0.1 ≤ x < 1) 을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 연마를 위한 화학 기계적 연마 (CMP) 조성물 (Q) 의 용도로서, CMP 조성물 (Q) 가 본질적으로 하기로 이루어지고 CMP 조성물이 2 내지 6 의 pH 를 갖는 용도가 밝혀졌다:
(A) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량% 의 양의 알루미늄 입자
(B) 하나 이상의 산화제
(M) 수성 매질 및
(N) 임의로 하나 이상의 pH 조절제.
또한, 반도체 산업에서 사용되는 기판 (S) 의 연마를 위한 CMP 조성물 (Q) 의 용도가 밝혀졌는데, 이는 본 발명의 목적을 충족시킨다.
또한, CMP 조성물 (Q) 의 존재 하에 기판의 화학-기계적 연마를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법이 밝혀졌는데, 이는 본 발명의 목적을 충족시킨다.
바람직한 구현예는 청구항 및 상세한 설명에 설명되어 있다. 바람직한 구현예의 조합은 본 발명의 범주 이내에 있음이 이해된다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 을 본질적으로 아래 기재된 바와 같은 성분 (A), (B), (M) 및 임의로 (N) 으로 이루어진다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는 첨가제를 함유하지 않아, 본 발명의 의미에서 첨가제 예컨대 킬레이트제, 부식 저해제 또는 계면활성제가 기재된 연마 성능을 달성하는데 필요하지 않음을 의미한다.
본 발명에 따른 사용된 CMP 조성물 (Q) 에 함유되는 성분 (A) 는 하나의 유형의 알루미늄 입자 또는 상이한 유형의 알루미늄 입자의 상이한 유형의 혼합물 또는 복합물일 수 있다.
복합 알루미늄 입자는 이들이 기계적, 화학적 또는 또다른 방식으로 서로 결합되는 방식으로 둘 이상의 유형의 알루미늄 입자를 포함하는 입자이다. 상기 복합 알루미늄 입자에 관한 예는 외부 스피어 (쉘) 에 하나의 유형의 알루미늄 입자 및 내부 스피어 (코어) 에 또다른 유형의 알루미늄 입자를 포함하는 코어-쉘 입자이다.
일반적으로 다양한 유형의 알루미늄 입자가 함유될 수 있다.
알루미늄 입자의 화학적 성질은 특별히 제한되지는 않는다. 알루미늄 입자는 동일한 화학적 성질이거나, 상이한 화학적 성질의 입자의 혼합물 또는 복합물일 수 있다. 규칙으로서, 동일한 화학적 성질의 알루미늄 입자가 바람직하다.
바람직한 것은 알루미늄 산화물, 알루미늄 히드록시드, 알루미늄 클로라이드 또는 이의 혼합물 또는 복합물이다. 더 바람직하게는 알파 알루미늄 산화물, 감마 알루미늄 산화물, 세타 알루미늄 산화물, 델타 알루미늄 산화물, 발연 알루미늄 산화물, 발열성 알루미늄 산화물, 알루미늄 히드록시드 또는 이의 혼합물 또는 복합물이다. 가장 바람직한 것은 세타 알루미늄 산화물, 델타 알루미늄 산화물, 발연 알루미늄 산화물 또는 이의 혼합물 또는 복합물, 특히 발연 알루미늄 산화물이다.
바람직하게는 알루미늄 입자는 85 중량% 이상 (중량% 는 "중량에 의한 백분율" 을 나타냄) 의 알루미늄 산화물 (Al2O3) 을 포함한다. 더 바람직하게는, 알루미늄 입자의 알루미늄 산화물의 양은 88 중량% 이상, 가장 바람직하게는 90 중량% 이상, 특히 바람직하게는 92 중량% 이상, 특히 95 중량% 이상, 예를 들어 98 중량% 이상, 99 중량% 이상, 또는 99.5 중량% 이상이다.
알루미늄 입자는 다양한 형상일 수 있다. 이에 따라, 알루미늄 입자는 하나의 또는 본질적으로 오로지 하나의 유형의 형상일 수 있다. 그러나, 또한 알루미늄 입자가 상이한 형상을 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 2 개의 유형의 상이하게 형상화된 알루미늄 입자가 존재할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 입자는 큐브의 형상, 모서리를 깎은 면을 갖는 큐브, 8면체, 20면체, 고치형, 혹형 또는 돌출된 또는 들어간 부분이 있거나 없는 구형의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는 이는 본질적으로 구형이고, 여기서 전형적으로 이는 돌출된 또는 들어간 부분을 갖는다.
알루미늄 입자의 DIN ISO 9277 에 따라 측정된 BET 표면은 넓은 범위 내에서 변화할 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄 입자의 BET 표면은 1 내지 500 m2/g 범위, 더 바람직하게는 5 내지 250 m2/g 범위, 가장 바람직하게는 10 내지 100 m2/g 범위, 특히 20 내지 90 m2/g 범위, 예를 들어 25 내지 85 m2/g 범위이다.
일반적으로, 알루미늄 입자는 다양한 입자 크기 분포로 함유될 수 있다. 알루미늄 입자의 입자 크기 분포는 단정형 또는 다정형일 수 있다. 다정형 입자 크기 분포의 경우, 2정형이 흔히 바람직하다. 본 발명의 CMP 공정 동안 쉽게 재현가능한 특성 프로파일 및 쉽게 재현가능한 조건을 갖기 위해, 단정형 입자 크기 분포가 바람직하다. 알루미늄 입자가 단정형 입자 크기 분포를 갖는 것이 가장 바람직하다.
알루미늄 입자의 평균 입자 크기는 넓은 범위 내에서 변화할 수 있다. 평균 입자 크기는 수성 매질 (M) 에서 알루미늄 입자의 입자 크기 분포의 d50 값이고, 정전 광 산란 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 이후, d50 값은 알루미늄 입자가 본질적으로 구형이라는 가정 하에 계산된다. 평균 입자 크기 분포의 너비는 입자 크기 분포 곡선이 입자 총계에 대해 50% 높이를 가로지르는 두 교차점 사이의 거리 (x-축의 단위로 주어짐) 이고, 여기서 최대 입자 총계의 높이는 100% 높이로 표준화된다.
바람직하게는, 알루미늄 이자의 평균 입자 크기는 정전 광 산란 기술에 의해 측정된 바로서 1 내지 500 nm 범위, 더 바람직하게는 5 내지 300 nm 범위, 가장 바람직하게는 10 내지 200 nm 범위, 특히 20 내지 150 nm 범위, 예를 들어 25 내지 120 nm 범위이다.
예를 들어 동일한 형상 및/또는 BET 범위 및/또는 입자 크기 분포를 갖는 상이한 화학적 성질의 알루미늄 입자가 함유되는 것이 가능하다. 또한 예를 들어 형상 및/또는 BET 범위 및/또는 입자 크기 분포가 상이한 동일한 화학적 성질의 알루미늄 입자가 함유되는 것이 가능하다. 균일한 또는 본질적으로 균일한 알루미늄 입자, 즉 동일한 화학적 성질, 상기 열거된 범위의 BET 범위 및 입자 크기 분포의 알루미늄 입자가 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 사용된 CMP 조성물 (Q) 에서 (A) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 3 중량% 이하, 더 바람직하게는 2.6 중량% 이하, 가장 바람직하게는 2.2 중량% 이하, 특히 2.0 중량% 이하이다. 바람직하게는, (A) 의 양은 사용된 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.02 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.03 중량% 이상, 특히 0.04 중량% 이상이다. 예를 들어, (A) 의 양은 0.05 중량% 내지 2.1 중량% 범위일 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 조성물에 특히 매우 적합한 알루미늄 산화물 나노입자는 3 내지 5 의 pH 범위에서 안정하다. 더 정확하게는 이는 pH 3 내지 5 범위의 양성 제타 전위를 갖는 알루미늄 산화물 나노입자를 포함한다.
일반적으로 알루미늄 입자는 당업자에 일반적으로 공지된 상이한 제조 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 전형적으로, 발연 알루미늄 입자는 예를 들어 Aerosil® 공정을 사용한 산소의 존재 하의 수소에 의한 알루미늄-(III)-클로라이드의 고온 연소 가수분해에 의해 제조된다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 의 추가 성분 (B) 는 하나 이상의 산화제, 즉 하나의 유형의 산화제 또는 상이한 유형의 산화제의 혼합물이다. 일반적으로, 산화제는 연마하고자 하는 기판 또는 표면 또는 이의 층 중 어느 하나를 산화시킬 수 있는 화합물이다. 일반적으로, 임의의 산화제가 사용될 수 있다.
바람직하게는 성분 (B) 는 1 또는 2 개의 유형의 산화제, 더 바람직하게는 하나의 유형의 산화제이다. 바람직하게는, 성분 (B) 는 과산화제-유형 산화제 (per-type oxidizer) 예컨대 유기 또는 무기 과산화제-유형 산화제 또는 과산화제-유형 산화제의 혼합물, 가장 바람직하게는 하나의 과산화제-유형 산화제이다. 더 바람직하게는, (B) 는 무기 과산화제-유형 산화제, 특히 퍼옥시드, 퍼술페이트, 퍼클로레이트, 퍼브로메이트, 퍼요오데이트, 퍼망가네이트, 이의 유도체 또는 이의 둘 이상의 혼합물이다. 가장 바람직하게는 (B) 는 퍼옥시드 또는 퍼술페이트이다. 특히, (B) 는 퍼옥시드이다. 특히, (B) 는 수소 과산화물이다.
성분 (B) 는 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 바람직하게는, (B) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이하, 더 바람직하게는 10 중량% 이하, 가장 바람직하게는 5 중량% 이하, 특히 3.0 중량% 이하이다. 바람직하게는, (B) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.08 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.1 중량% 이상, 특히 0.2 중량% 이상, 예컨대 0.3 내지 1.5 중량% 이다. 수소 과산화물이 산화제 (B) 로서 사용되는 경우, (B) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1 중량% 내지 4 중량%, 더 바람직하게는 0.2 중량% 내지 3 중량%, 예를 들어 0.5 중량% 내지 1.0 중량% 이다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 의 추가 성분 (M) 은 수성 매질이다. (M) 은 하나의 유형의 수성 매질 또는 상이한 유형의 수성 매질의 혼합물일 수 있다.
일반적으로, 수성 매질 (M) 은 물을 함유하는 임의의 매질일 수 있다. 바람직하게는, 수성 매질 (M) 은 물 및 물과 혼화성인 유기 용매 (예를 들어, 알코올, 바람직하게는 C1 내지 C3 알코올, 또는 알킬렌 글리콜 유도체) 의 혼합물이다. 더 바람직하게는, 수성 매질 (M) 은 물이다. 가장 바람직하게는, 수성 매질 (M) 은 탈이온수이다.
(M) 이외의 성분의 양은 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 중 총 y 중량% 인 경우, (M) 의 양은 상기 CMP 조성물의 (100-y) 중량% 이다.
수성 매질 (M) 은 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 에 다양한 양으로 함유될 수 있다. 바람직하게는 (M) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 99.8 중량% 이하, 더 바람직하게는 99.6 중량% 이하, 가장 바람직하게는 99 중량% 이하, 특히 바람직하게는 98 중량% 이하, 특히 97 중량% 이하, 예를 들어 95 중량% 이하이다. 바람직하게는, (M) 의 양은 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 60 중량% 이상, 더 바람직하게는 70 중량% 이상, 가장 바람직하게는 80 중량% 이상, 특히 바람직하게는 85 중량% 이상, 특히 90 중량% 이상, 예를 들어 93 중량% 이상이다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 의 특성, 예컨대 안정성 및 연마 성능은 상응하는 조성물의 pH 에 가변적일 수 있다.
사용된 조성물 (Q) 의 pH 값은 본 발명에 따르면 6 이하, 더 바람직하게는 5.8 이하, 가장 바람직하게는 5.5 이하, 특히 바람직하게는 5.4 이하, 특히 가장 바람직하게는 5.3 이하, 특히 5.2 이하이다. 사용된 조성물 (Q) 의 pH 값은 본 발명에 따라 2 이상, 더 바람직하게는 2.2 이상, 가장 바람직하게는 2.5 이상, 특히 바람직하게는 2.7 이상, 특히 가장 바람직하게는 2.8 이상, 특히 2.9 이상이다. 본 발명에 따라 사용된 조성물 (Q) 의 pH 값은 바람직하게는 2 내지 6, 더 바람직하게는 2.2 내지 5.8, 가장 바람직하게는 2.5 내지 5.5, 특히 바람직하게는 2.7 내지 5.4, 특히 가장 바람직하게는 2.8 내지 5.3, 특히 2.9 내지 5.2, 예를 들어 3 내지 5 이다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는 또한 임의로는 하나 이상의 pH 조절제 (N) 을 CMP 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 0 내지 2 중량% 의 양으로 함유할 수 있다. pH 조절제 (N) 은 성분 (A), (B) 및 (M) 과 상이하다. 일반적으로, pH 조절제 (N) 은 필요한 값으로 조절된 이의 pH 값을 갖도록 CMP 조성물 (Q) 에 첨가되는 화합물이다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는 하나 이상의 pH 조절제 (N) 을 함유한다. 바람직한 pH 조절제는 무기 산, 카르복시산, 아민 염기, 알칼리 히드록시드, 암모늄 히드록시드, 예컨대 테트라알킬암모늄 히드록시드이다. 특히, pH 조절제 (N) 은 질산, 황산, 암모니아, 나트륨 히드록시드 또는 칼륨 히드록시드이다. 예를 들어, pH 조절제 (N) 은 칼륨 히드록시드 또는 질산이다.
존재하는 경우, pH 조절제 (N) 은 다양한 양으로 함유될 수 있다. 존재하는 경우, (N) 의 양은 바람직하게는 CMP 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 2 중량% 이하, 더 바람직하게는 1 중량% 이하, 가장 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 특히 0.1 중량% 이하, 예를 들어 0.05 중량% 이하이다. 존재하는 경우, (N) 의 양은 바람직하게는 본 발명에 따라 사용된 상응하는 조성물 (Q) 의 총 중량을 기준으로 0.0005 중량% 이상, 더 바람직하게는 0.005 중량% 이상, 가장 바람직하게는 0.025 중량% 이상, 특히 0.1 중량% 이상, 예를 들어 0.4 중량% 이상이다.
바람직한 본 발명에 따라 사용된 조성물 Q 는 본질적으로 하기로 이루어진다:
(A1) 알루미늄 산화물 입자,
(B1) 무기 과산화물
(M1) 수성 매질
(A2) 발연 알루미늄 산화물 입자,
(B2) 수소 과산화물
(N2) pH 조절제
(M2) 물
(A3) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량% 의 양의 알루미늄 산화물 입자,
(B3) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량% 의 양의 수소 과산화물,
(M3) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 90 내지 99.8 중량% 의 양의 물,
(N3) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 2 중량% 의 양의 하나의 pH 조절제,
(A4) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.03 내지 2.1 중량% 의 양의 발연 알루미늄 산화물 입자,
(B4) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 1.5 중량% 의 양의 수소 과산화물,
(M4) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 95.4 내지 99.4 중량% 의 양의 물,
(N4) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.07 내지 1 중량% 의 양의 하나의 pH 조절제,
(A5) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 1.8 중량% 의 양의 발연 알루미늄 산화물 입자,
(B5) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 1 중량% 의 양의 수소 과산화물,
(M5) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 96.7 내지 99.4 중량% 의 양의 물,
(N5) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.5 중량% 의 양의 하나의 pH 조절제.
반도체 소자는 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있고, 상기 공정은 CMP 조성물 (Q) 의 존재 하에 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 물질 (0.1 ≤ x < 1) 의 화학 기계적 연마를 포함하고, 바람직하게는 상기 공정은 CMP 조성물 (Q) 의 존재 하에 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 의 화학 기계적 연마를 포함한다.
일반적으로, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있는 반도체 소자는 특별히 제한되지는 않는다. 따라서, 반도체 소자는 반도체 재료, 예를 들어 규소, 게르마늄, 및 III-V 물질을 포함하는 전자 부품일 수 있다. 반도체 소자는 웨이퍼 상에 제조 및 상호연결된 소자 다수로 이루어지는 집적 회로 (IC) 로서 제조되는 것 또는 단일 개별 소자로서 제조되는 것일 수 있다. 반도체 소자는 2 개의 말단 소자 예를 들어 다이오드, 3 개의 말단 소자 예를 들어 쌍극성 트랜지스터, 4 개의 말단 소자 예를 들어 홀 (Hall) 효과 센서 또는 다중-말단 소자일 수 있다. 바람직하게는, 상기 반도체 소자는 다중-말단 소자이다. 다중-말단 소자는 집적 회로로서 논리 소자 및 무작위 접근 메모리 (RAM), 읽기 전용 메모리 (ROM) 및 상 변화 무작위 접근 메모리 (PCRAM) 으로서 마이크로프로세서 또는 메모리 소자일 수 있다. 바람직하게는 상기 반도체 소자는 다중-말단 논리 소자이다. 특히 상기 반도체 소자는 집적 회로 또는 마이크로프로세서이다.
일반적으로, 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 은 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 의 임의의 유형, 형태 또는 형상일 수 있다. 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 은 바람직하게는 층 및/또는 과성장 (overgrowth) 의 형상을 갖는다. 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 이 층 및/또는 과성장의 형상을 갖는 경우, 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 함량은 바람직하게는 상응하는 층 및/또는 과성장의 90 중량% 초과, 더 바람직하게는 95 중량% 초과, 가장 바람직하게는 98 중량% 초과, 특히 99 중량% 초과, 예를 들어 99.9 중량% 초과이다. 일반적으로, 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 은 상이한 방식으로 제조 또는 수득될 수 있다. 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 은 바람직하게는 다른 기판들 사이의 트렌치 (trench) 에 충전 또는 성장되고, 더 바람직하게는 규소 이산화물, 규소, 또는 반도체 산업에서 사용된 기타 격리 (isolating) 및 반도성 물질 사이의 트렌치에 충전 또는 성장되고, 가장 바람직하게는 STI (shallow-trench isolation, 쉘로우-트렌치 격리) 규소 이산화물 사이의 트렌치에 충전 또는 성장되고, 특히 선택적 에피택셜 (epitaxial) 성장 공정에서 STI 규소 이산화물 사이의 트렌치에서 성장된다. 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 이 STI 규소 이산화물 사이의 트렌치에 충전 또는 성장되는 경우, 상기 트렌치의 깊이는 바람직하게는 20 내지 500 nm, 더 바람직하게는 150 내지 400 nm, 가장 바람직하게는 250 내지 350 nm, 특히 280 내지 320 nm 이다. 또다른 구현예에서, 이러한 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 이 규소 이산화물, 규소, 또는 반도체 산업에서 사용된 기타 격리 및 반도성 물질 사이의 트렌치에 충전 또는 성장되는 경우, 상기 트렌치의 깊이는 바람직하게는 5 내지 100 nm, 더 바람직하게는 8 내지 50 nm, 가장 바람직하게는 10 내지 35 nm, 특히 15 내지 25 nm 이다.
원소 게르마늄은 이의 화학적 원소 형태의 게르마늄이고, 바람직하게는 상응하는 합금의 90 중량% 미만의 게르마늄의 함량을 갖는 게르마늄 합금 또는 게르마늄 염을 포함하지 않는다.
상기 Si1-xGex 물질 (이때 0.1 ≤ x < 1 임) 은 0.1 ≤ x < 1 인 임의의 유형, 형태 또는 형상의 Si1-xGex 물질일 수 있다. 일반적으로, x 는 0.1 ≤ x < 1 의 범위의 임의의 값일 수 있다. 바람직하게는, x 는 0.1 ≤ x < 0.8 범위이고, 더 바람직하게는 x 는 0.1 ≤ x < 0.5 범위이고, 가장 바람직하게는 x 는 0.1 ≤ x < 0.3 범위이고, 예를 들어 x 는 0.2 이다. 상기 Si1-xGex 물질은 바람직하게는 Si1-xGex 층, 더 바람직하게는 스트레인-완화 Si1-xGex 층이다. 이러한 스트레인-완화 Si1-xGex 층은 본원에서 참조 인용되는 US 2008/0265375 A1 의 단락 [0006] 에 기재된 것일 수 있다.
본 본 발명의 방법이 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 및 규소 이산화물을 포함하는 기판의 화학 기계적 연마를 포함하는 경우, 재료 제거율과 관련하여 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 대 규소 이산화물의 선택성은 바람직하게는 10:1 초과, 더 바람직하게는 20:1 초과, 가장 바람직하게는 30:1 초과, 특히 50:1 초과, 특히 75:1 초과, 예를 들어 100:1 초과이다. 이러한 선택성은 예를 들어 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 의 화합물 (A) 의 유형 및 농도에 의해 및 pH 값과 같은 기타 매개변수의 설정에 의해 조절될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 물질 (이때 0.1 ≤ x < 1 임) 을 포함하는 기판의 화학-기계적 연마, 바람직하게는 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 층 및/또는 과성장을 포함하는 기판의 화학-기계적 연마를 위한 것이다. 상기 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 층 및/또는 과성장의 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 함량은 바람직하게는 상응하는 층 및/또는 과성장의 90 중량% 초과, 더 바람직하게는 95 중량% 초과, 가장 바람직하게는 98 중량% 초과, 특히 99 중량% 초과, 예를 들어 99.9 중량% 초과이다. 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 층 및/또는 과성장은 상이한 방식으로, 바람직하게는 다른 기판 사이의 트렌치에 충전 또는 성장에 의해, 더 바람직하게는 규소 이산화물, 규소 또는 반도체 산업에서 사용된 기타 격리 및 반도성 물질 사이의 트렌치에 충전 또는 성장에 의해, 가장 바람직하게는 STI (쉘로우-트렌치 격리) 규소 이산화물 사이의 트렌치에 충전 또는 성장에 의해, 특히 선택적 에피택셜 성장 공정에서 STI 규소 이산화물 사이의 트렌치에서 성장에 의해 수득될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 가 원소 게르마늄 및 규소 이산화물을 포함하는 기판의 연마에 사용되는 경우, 재료 제거율과 관련하여 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 대 규소 이산화물의 선택성은 바람직하게는 10:1 초과, 더 바람직하게는 20:1 초과, 가장 바람직하게는 30:1 초과, 특히 50:1 초과, 특히 75:1 초과, 예를 들어 100:1 초과이다.
CMP 조성물의 제조 방법은 일반적으로 공지된다. 이러한 방법은 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 의 제조에 적용될 수 있다. 이는 수성 매질 (M), 바람직하게는 물에 상기 기재된 성분 (A) 및 (B) 를 조합, 예를 들어 분산 또는 용해시키고, 임의로는 산, 염기, 완충제 또는 pH 조절제를 첨가하는 것을 통해 pH 값을 조절하는 것에 의해 수행될 수 있다. 이러한 목적의 경우, 통상적 및 표준 혼합 공정 및 혼합 장치 예컨대 진탕 용기, 고전단 임펠러, 초음파 혼합기, 균질화기 노즐 또는 역류 혼합기가 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는 바람직하게는 수성 매질 (M) 에 알루미늄 입자를 분산시키고 산화제 (B) 를 용해시키고 pH 값을 2 내지 6 으로 조절하여 제조된다.
연마 공정은 일반적으로 공지되어 있고, 집적 회로를 갖는 웨이퍼의 제작에서 CMP 에 통상 사용되는 조건 하에 장비 및 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 연마 공정이 수행될 수 있는 장비에 대한 제한은 없다.
업계에 공지된 바와 같이, CMP 공정에 전형적인 장비는 연마 패트로 피복된 압반의 회전으로 이루어진다. 또한 궤도형 연마기가 사용되고 있다. 웨이퍼는 캐리어 또는 척 (chuck) 에 탑재된다. 가공되는 웨이퍼의 측면은 연마 패드 (단일 측면 연마 공정) 를 향한다. 고정 고리는 수평 위치에 웨이퍼를 고정시킨다.
캐리어 아래에, 큰 직경 압반은 또한 일반적으로 수평으로 위치되고, 연마되는 웨이퍼의 것에 평행한 표면을 제시한다. 압반 상의 연마 패드는 평탄화 공정 동안 웨이퍼 표면과 접촉된다.
물질 손실을 산출하기 위해, 웨이퍼는 연마 패드 상에 가압된다. 캐리어 및 압반 모두는 일반적으로 캐리어 및 압반으로부터 수직으로 연장된 이의 각각의 축 주변에 회전을 야기한다. 회전 캐리어 축은 회전하는 압반에 대한 위치가 고정되어 유지될 수 있거나 압반에 대해 수평으로 오갈 수 있다. 캐리어의 회전 방향은 전형적으로 반드시 그래야 하는 것은 아니긴 하지만 압반과 동일하다. 캐리어 및 압반에 대한 회전 속도는 일반적으로 반드시 그래야 하는 것은 아니긴 하지만, 상이한 값으로 설정된다. 본 발명의 CMP 공정 동안, CMP 조성물 (Q) 는 일반적으로 연속 스트림 또는 적가 방식으로 연마 패드에 적용된다. 통상적으로, 압반의 온도는 10 내지 70 ℃ 의 온도로 설정된다.
웨이퍼 상의 로드는 예를 들어 흔히 백 필름 (backing film) 으로 불리는 연질 패드로 피복된 강철로 만들어진 평판에 의해 적용될 수 있다. 더 진보된 장비가 사용되는 경우 공기 또는 질소 압력에 의해 로딩된 가요성 막은 웨이퍼를 패드에 가압시킨다. 상기 막 캐리어는 경질 연마 패드가 사용될 때 낮은 하달력 공정 (low down force process) 에 바람직한데, 이는 웨이퍼에 대한 하달 압력 분포가 경질 압반 디자인을 갖는 캐리어의 것에 비해 더 균일하기 때문이다. 웨이퍼 상의 압력 분포를 조절하는 옵션을 갖는 캐리어가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이는 일반적으로 서로 독립적으로 특정 정도로 로딩될 수 있는 상이한 챔버 다수를 사용해 디자인된다.
추가 상세한 사항에 대해서는 WO 2004/063301 A1, 특히 페이지 16, 단락 [0036] 내지 페이지 18, 단락 [0040] 과 함께 도 2 가 참조된다.
본 발명의 CMP 공정에 의해, 우수한 기능을 갖는 유전체 층을 포함하는 집적 회로를 갖는 웨이퍼가 수득될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는 즉시 사용가능한 슬러리로서 CMP 공정에서 사용될 수 있고, 이는 긴 저장 수명을 갖고, 긴 기간에 걸쳐 안정한 입자 크기 분포를 나타낸다. 따라서, 이는 취급 및 저장하기 쉽다. 이는 특히 높은 게르마늄 및/또는 Si1-xGex MRR 및 높은 Ge 및/또는 Si1-xGex:SiO2 선택성의 조합 및/또는 높은 게르마늄 및/또는 Si1-xGex MRR 및 낮은 게르마늄 및/또는 Si1-xGex SER 의 조합에 관해, 우수한 연마 성능을 나타낸다.
특히, 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 는, 층 및/또는 과성장의 형상을 갖고 상응하는 층 및/또는 과성장의 98 중량% 초과의 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 함량을 갖는 STI (쉘로우-트렌치 격리) 규소 이산화물 또는 원소 게르마늄 또는 Si1-xGex 사이의 트렌치에서 성장된 원소 게르마늄을 포함하는 기판의 연마에 사용될 수 있다.
이의 성분의 양이 최소 아래로 유지되기 때문에, 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 및 본 발명에 따른 CMP 공정은 비용-효율적 방식으로 사용 또는 적용될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물 (Q) 가 첨가제를 함유하지 않는다는 사실은 또한 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물의 간략화된 제조 방법을 산출한다.
실시예 및 비교예
pH 값은 pH 전극을 사용하여 측정되었다 (Schott, blue line, pH 0-14 / -5...100 ℃ / 3 mol/L 나트륨 클로라이드).
Ge-cSER (게르마늄 층의 냉각 정전 에칭율) 은 25 ℃ 에서 5 분 동안 상응하는 조성물에 1x1 인치 게르마늄 쿠폰을 침지시키고, 침지 이전 및 이후에 질량 손실을 측정하여 측정되었다.
Ge-hSER (게르마늄 층의 가열 정전 에칭율) 은 60 ℃ 에서 5 분 동안 상응하는 조성물에 1x1 인치 게르마늄 쿠폰을 침지시키고, 침지 이전 및 이후에 질량의 손실을 측정하여 측정되었다.
실시예에서 사용된 알루미늄 입자 (A1.1)
성분 (A) 인 알루미늄 산화물 입자는 예를 들어 Aeroxide®Alu 65 (Evonik Industries AG) 유형이고, 이는 88 nm 의 전형적 입자 크기 d50 및 65 m2/g 의 전형적 표면적을 갖는 발연 알루미늄 산화물 입자이다. 그러나, 다른 알루미늄 산화물 입자 예컨대 Nyacol's colloidal alumina AL20DW 가 또한 사용될 수 있다.
비교예에서 사용된 실리카 입자 (S)
실리카 입자 (S) 는 예를 들어 85 nm 의 전형적 입자 크기, 35 m2/g 의 표면적 및 2.5-3.0 의 조절 이전의 pH 를 갖는 Nyacol Nexil 125A 콜로이드성 실리카 입자이다. 그러나, 유사한 결과는 기타 콜로이드성 실리카 입자 예를 들어 FUSO PL-3 에 의해 수득될 수 있다.
정전 광 산란 기술을 사용한 입자 크기 분포의 d50 값의 측정을 위한 일반적 과정
표준 정전 (SLS) 광 산란 기술을 사용하여 입자 크기 측정이 수행되었다. 샘플을 통과해 나가는 633 nm 레이저의 산란광으로부터 회절 패턴이 기록되었다. 회절 패턴의 세기는 이론적으로 계산된 패턴과 비교되어, 이론적 크기 분포를 산출하였다. 반복되는 공정에서 이론적 입자 크기 분포는 바뀌어지고, 산출된 이론적 회절 패턴 (Mie 이론) 은 실험 패턴과 비교된다. 반복되는 공정은 이론적 회절 패턴이 실험 패턴과 매칭될 때까지 지속된다.
실험에서, 시판되는 Malvern Mastersizer 2000 은 자동희석 샘플러를 사용해 이용되었다. 전형적으로 샘플은 측정 이전에 팩터 100 으로 물에 의해 희석되었다. 하기 매개변수가 측정을 위한 기초로서 사용되었다:
알루미나 굴절도: 1,76, 실리카 굴절도 1,59, 흡수 값: 0,0001, 점도: 1.03 mm2/s.
CMP 실험을 위한 일반적 과정
전기영동 이동도를 측정하기 위해 Malvern 사제의 표준 Zetasizer Nano device 가 사용되었다. 이동성을 측정하기 전에 10 mmol/l KCl 용액을 사용해 500 의 팩터로 샘플을 희석하였다. 측정을 23 ℃ 에서 수행하였다.
벤치탑 연마기에 대한 평가를 위해, 하기 매개변수가 선택되었다:
Powerpro 5000 Buehler. DF = 40 N, 테이블 속도 200 rpm, 캐리어 속도 150 rpm, 슬러리 흐름 20 ml/ min, 20 s 컨디셔닝, 3 min 연마 시간, IC1000 pad, 다이아몬드 컨디셔너 (3M).
패드는 새로운 유형의 CMP 조성물이 CMP 에 사용되기 전에 수 회의 스위프 (sweep) 에 의해 컨디셔닝된다. 제거율의 측정을 위하여 3 개 이상의 웨이퍼를 연마하고 이러한 실험으로부터 얻어진 데이터를 평균냈다.
각각의 CMP 조성물을 국소 공급 스테이션에서 교반하였다.
CMP 조성물에 의해 연마된 2 인치 디스크에 대한 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 재료 제거율 (Ge 및/또는 Si1-xGex -MRR) 은 Sartorius LA310 S 스케일을 사용하여 CMP 이전 및 이후에 코팅된 웨이퍼 또는 블랭켓 디스크 (blanket disc) 의 중량 차이에 의해 측정되었다. 중량의 차이는 연마된 물질의 밀도 (원소 게르마늄의 경우 5.323 g/cm3) 및 밀도 (Si0.5Ge0.5 의 경우 3.827 g/cm3) 및 표면적이 공지되어 있으므로 필름 두께의 차이로 전환될 수 있다. 연마 시간으로 필름 두께의 차이를 나누어, 재료 제거율의 값을 산출한다.
CMP 조성물에 의해 연마된 2 인치 디스크에 대한 규소 산화물 재료 제거율 (산화물 MRR) 은 Sartorius LA310S 스케일을 사용하여 CMP 이전 및 이후에 코팅된 웨이퍼 또는 블랭켓 디스크의 중량 차이에 의해 측정되었다. 중량 차이는 연마된 물질의 밀도 (규소 산화물의 경우 2.648 g/cm3) 및 표면적이 공지되어 있으므로 필름 두께의 차이로 전환될 수 있다. 연마 시간으로 필름 두께의 차이를 나누는 것은 재료 제거율의 값을 산출한다.
연마하고자 하는 대상: 원소 게르마늄 및/또는 Si1-xGex 웨이퍼
슬러리 제조를 위한 표준 과정:
성분 (A) 및 (B) 는 - 각각 표 1 에 나타낸 양으로 - 탈이온수에 분산 또는 용해되었다. pH 는 암모니아 수용액 (0.1 % - 10 %), 10% KOH 용액 또는 HNO3 (0.1 % - 10 %) 을 슬러리에 첨가하여 조절된다. pH 값은 pH 복합 전극 (Schott, blue line 22 pH) 에 의해 측정된다.
표 1, 표 2 및 표 3 에 열거된 성분을 함유하는 수성 분산액을 제조하여, 실시예 1 내지 8 및 비교예 V1 내지 V3 의 CMP 조성물을 제공하였다.
실시예 1 내지 8 및 비교예 V1 내지 V3 의 CMP 조성물의 제형 및 연마 성능 데이터가 아래 표 1, 표 2 및 표 3 에 주어져있다:
표 1: 실시예 1 및 비교예 V1 내지 V3 의 CMP 조성물, 이러한 조성물을 사용한 2" 비구조화 게르마늄 웨이퍼 (unstructured germanium wafer) 의 화학-기계적 연마의 공정에서 이의 pH 값, Ge-hSER 데이터 및 이의 Ge-MRR 데이터, 여기서 CMP 조성물의 수성 매질 (M) 은 탈이온수임. 성분 (A), (B), (F) 의 양은 상응하는 CMP 조성물의 중량에 의한 중량 백분율 (중량%) 로 명시된다. (M) 이외의 성분의 양이 CMP 조성물 중 총 y 중량% 인 경우, (M) 의 양은 CMP 조성물 중 (100-y) 중량% 이다.
Figure pct00001
표 2: 실시예 2 내지 5 의 알루미늄 입자의 다양한 양을 갖는 CMP 조성물, 이러한 조성물을 사용한 2" 비구조화 게르마늄 웨이퍼의 화학-기계적 연마 공정에서 이의 pH 값, 이의 Ge-MRR 데이터, 여기서 CMP 조성물의 수성 매질 (M) 은 탈이온수임. 성분 (A) 및 (B) 의 양은 상응하는 CMP 조성물의 중량에 의한 중량 백분율 (중량%) 로 명시된다. (M) 이외의 성분의 양이 CMP 조성물 중 총 y 중량% 인 경우, (M) 의 양은 CMP 조성물 중 (100-y) 중량% 이다.
Figure pct00002
표 3: 상이한 pH 값을 갖는 실시예 1 및 실시예 6 내지 8 의 CMP 조성물, 이러한 조성물을 사용한 2" 비구조화 게르마늄 웨이퍼의 화학-기계적 연마 공정에서 이의 Ge-hSER 데이터 및 이의 Ge-MRR 데이터, 여기서 CMP 조성물의 수성 매질 (M) 은 탈이온수임. 성분 (A) 및 (B) 의 양은 상응하는 CMP 조성물의 중량에 의한 중량 백분율 (중량%) 로 명시된다. (M) 이외의 성분의 양이 CMP 조성물 중 총 y 중량% 인 경우, (M) 의 양은 CMP 조성물 중 (100-y) 중량% 이다.
Figure pct00003
본 발명에 따른 실시예 1 내지 8 은 첨가제를 함유하지 않았다. 이러한 CMP 조성물의 예를 사용한 본 발명의 CMP 공정은 개선된 연마 성능을 나타낸다. 놀랍게도, 낮은 알루미늄 입자 농도를 갖고 추가 첨가제 예를 들어 착화제를 갖지 않는 본 발명에 따라 사용된 CMP 조성물은 산성 수성 매질에서 매우 높은 Ge-MRR 을 산출한다.

Claims (11)

  1. (i) 원소 게르마늄 또는 (ii) Si1-xGex (이때 0.1 ≤ x < 1 임) 을 포함하는 기판 (S) 의 화학 기계적 연마를 위한 화학 기계적 연마 (CMP) 조성물 (Q) 의 용도로서, CMP 조성물 (Q) 가 본질적으로 하기로 이루어지고 CMP 조성물 (Q) 가 2 내지 6 의 pH 를 갖는 용도:
    (A) CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량% 의 양의 알루미늄 입자
    (B) 하나 이상의 산화제
    (M) 수성 매질 및
    (N) 임의로 하나 이상의 pH 조절제.
  2. 제 1 항에 있어서, 알루미늄 입자가 발연 알루미늄 산화물을 포함하는 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 알루미늄 입자가 95 중량% 이상의 알루미늄 산화물 (Al2O3) 을 포함하는 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 입자의 비표면적 (BET) 이 20 내지 90 m2/g 범위인 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 입자의 입자 직경 d50 이 5 내지 200 nm 범위인 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제가 과산화물을 포함하는 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제의 양이 CMP 조성물의 총 중량을 기준으로 0.2 내지 3 중량% 인 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화제가 수소 과산화물인 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, pH 값이 3 내지 5 범위인 CMP 조성물 (Q) 의 용도.
  10. 제 1 항에 있어서, 원소 게르마늄이 STI (shallow-trench isolation, 쉘로우-트렌치 격리) 규소 이산화물 사이의 트렌치에서 성장되는 용도.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 정의된 CMP 조성물 (Q) 의 존재 하에, 하기를 포함하는 반도체 산업에서 사용되는 기판 (S) 을 화학 기계적 연마하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법:
    (i) 원소 게르마늄 또는
    (ii) Si1-xGex (이때 0.1 ≤ x < 1 임).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017011115A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 Ferro Corporation Slurry composition and additives and method for polishing organic polymer-based ophthalmic substrates
KR102371795B1 (ko) 2016-09-23 2022-03-08 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 화학적 기계적 평탄화 슬러리 및 이를 형성하는 방법
CN108570284A (zh) * 2018-06-05 2018-09-25 朱东洋 一种氧化铝抛光液制备方法
CA3108938A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Composition including a plurality of abrasive particles and method of using same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6039891A (en) * 1996-09-24 2000-03-21 Cabot Corporation Multi-oxidizer precursor for chemical mechanical polishing
US5922091A (en) * 1997-05-16 1999-07-13 National Science Council Of Republic Of China Chemical mechanical polishing slurry for metallic thin film
US20040175942A1 (en) 2003-01-03 2004-09-09 Chang Song Y. Composition and method used for chemical mechanical planarization of metals
TWI415926B (zh) * 2003-07-11 2013-11-21 Grace W R & Co 化學機械研磨用磨粒
US7344988B2 (en) * 2003-10-27 2008-03-18 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Alumina abrasive for chemical mechanical polishing
US7897061B2 (en) 2006-02-01 2011-03-01 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for CMP of phase change alloys
DE102007019565A1 (de) 2007-04-25 2008-09-04 Siltronic Ag Verfahren zum einseitigen Polieren von Halbleiterscheiben und Halbleiterscheibe mit einer verspannt-relaxierten Si1-xGex-Schicht
US7678605B2 (en) 2007-08-30 2010-03-16 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Method for chemical mechanical planarization of chalcogenide materials
US7915071B2 (en) 2007-08-30 2011-03-29 Dupont Air Products Nanomaterials, Llc Method for chemical mechanical planarization of chalcogenide materials
IN2014CN01603A (ko) 2011-08-01 2015-05-08 Basf Se
JP2014529183A (ja) 2011-08-01 2014-10-30 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 特定の有機化合物を含む化学機械研磨用組成物の存在下での元素ゲルマニウムおよび／またはＳｉ１−ｘＧｅｘ材料の化学機械研磨を含む、半導体デバイスを製造するための方法
EP2554612A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-06 Basf Se A process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing of elemental germanium and/or Si1-xGex material in the presence of a CMP composi-tion having a pH value of 3.0 to 5.5

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