TW201538700A - 包含多胺基酸之化學機械拋光（ｃｍｐ）組成物 - Google Patents

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Abstract

一種化學機械拋光(CMP)組成物，其包含(A)膠狀或煙霧狀無機粒子或其混合物，(B)多胺基酸及或其鹽，及(M)水性介質。

Description

包含多胺基酸之化學機械拋光(CMP)組成物 【描述】
本發明基本上係關於一種化學機械拋光(CMP)組成物及其在拋光半導體工業之基板中的用途。本發明之CMP組成物包含多胺基酸且展示改良之拋光效能。
在半導體工業中，化學機械拋光(縮寫為CMP)為應用於製造先進光子、微機電及微電子材料及器件(諸如，半導體晶圓)中之熟知技術。
在製造用於半導體工業中之材料及器件期間，CMP用以使金屬及/或氧化物表面平坦化。CMP利用化學與機械作用之相互作用來達成待拋光表面之平坦度。化學作用由化學組成物(亦被稱為CMP組成物或CMP漿料)來提供。機械作用通常由拋光墊來進行，典型地將拋光墊按壓於待拋光表面上且將其安裝於移動壓板上。壓板之移動通常為直線的、旋轉的或軌道的。
在典型CMP方法步驟中，旋轉晶圓固持器使待拋光晶圓與拋光墊接觸。CMP組成物通常施用於待拋光晶圓與拋光墊之間。
在目前先進技術中，已知包含多胺基酸之CMP組成物且描 述於例如以下文獻中。
JP 2000-192015 A揭示一種CMP拋光劑，其包含氧化鈰粒子、分散劑、可生物降解界面活性劑及水。使用一或多種選自聚合物分散劑、水溶性陰離子界面活性劑、水溶性非離子界面活性劑、水溶性陽離子界面活性劑及水溶性兩性界面活性劑之化合物。可生物降解界面活性劑之較佳實例尤其包括：- 多胺基酸，諸如多天冬胺酸、多麩胺酸、多離胺酸、天冬胺酸-麩胺酸共聚物、天冬胺酸-離胺酸共聚物及麩胺酸-離胺酸共聚物及其衍生物，以及- 多糖，諸如澱粉、聚葡萄胺糖、褐藻酸、羧甲基纖維素、甲基纖維素、聚三葡萄糖、卡德蘭(curdlan)及其衍生物。
本發明目的之一為提供一種CMP組成物，其適合於CMP淺槽隔離介電基板之表面且展示改良拋光效能，尤其相對於氮化矽或多晶矽，對二氧化矽具有高選擇性，其藉由二氧化矽之高材料移除率(MRR)與氮化矽或多晶矽之低MRR的組合表明。此外，尋求一種CMP組成物，其不含分散劑，儲存穩定且隨時可用於酸性至微鹼性pH範圍。
此外，提供一種各別CMP方法。
因此，發現一種CMP組成物，其包含：(A)膠狀或煙霧狀無機粒子或其混合物，(B)多胺基酸及或其鹽，及(M)水性介質。
另外，藉由製造半導體器件之方法實現本發明之上述目的，該方法包含在該CMP組成物存在下拋光基板。
此外，已發現本發明CMP組成物用於拋光半導體工業中所用之基板的用途，其實現了本發明之目的。
在申請專利範圍及本說明書中解釋較佳具體實例。應瞭解，較佳具體實例之組合屬於本發明之範疇。
無。
可藉由一種方法來製造半導體器件，該方法包含在本發明CMP組成物存在下CMP基板。較佳地，該方法包含CMP介電基板，亦即介電常數小於6之基板。該方法更佳包含CMP包含二氧化矽之基板，最佳CMP包含二氧化矽及氮化矽或多晶矽之基板，尤其CMP為淺槽隔離(STI)器件或其部件之基板的二氧化矽層，例如CMP包含二氧化矽及氮化矽或多晶矽之基板的二氧化矽層。
若該方法包含CMP包含二氧化矽及氮化矽之基板，則關於材料移除率對二氧化矽與氮化矽之選擇性較佳高於20：1，更佳高於35：1，最佳高於50：1，尤其高於70：1，例如高於90：1。
若該方法包含CMP包含二氧化矽及多晶矽之基板，則關於材料移除率對二氧化矽與多晶矽之選擇性較佳高於50：1，更佳高於80：1，最佳高於100：1，尤其高於120：1，例如高於180：1。
對二氧化矽與氮化矽之選擇性以及對二氧化矽與多晶矽之 選擇性可藉由多胺基酸(B)之類型及濃度及藉由無機粒子(A)之類型及藉由設定其他參數(諸如pH值)來調節。
本發明之CMP組成物用於拋光用於半導體工業中之任何基板。該CMP組成物較佳用於拋光介電基板，亦即介電常數小於6之基板，更佳用於拋光包含二氧化矽之基板，最佳用於拋光包含二氧化矽及氮化矽或多晶矽之基板，尤其用於拋光為淺槽隔離(STI)器件或其部件之基板的二氧化矽層，及例如用於拋光包含二氧化矽及氮化矽或多晶矽之基板的二氧化矽層。
若本發明之CMP組成物用於拋光包含二氧化矽及氮化矽之基板，則關於材料移除率對二氧化矽與氮化矽之選擇性較佳高於20：1，更佳高於35：1，最佳高於50：1，尤其高於70：1，例如高於90：1。
若本發明之CMP組成物用於拋光包含二氧化矽及多晶矽之基板，則關於材料移除率對二氧化矽與多晶矽之選擇性較佳高於50：1，更佳高於80：1，最佳高於100：1，尤其高於120：1，例如高於180：1。
根據本發明，CMP組成物包含膠狀或煙霧狀無機粒子或其混合物(A)。
一般而言，膠狀無機粒子為藉由濕式沈澱法製備之無機粒子；煙霧狀無機粒子藉由例如使用Aerosil®法在氧氣存在下用氫氣高溫火焰水解例如金屬氯化物前驅物製備。
(A)可為- 一種膠狀無機粒子，- 一種煙霧狀無機粒子， - 不同種類膠狀及/或煙霧狀無機粒子之混合物。
一般而言，粒子(A)可以變化之量包含在內。較佳地，以相應組成物之總重量計，(A)之量不超過10wt.%(「wt.%」表示「重量%」)、更佳不超過5wt.%、最佳不超過2wt.%，例如不超過0.75wt.%。以相應組成物之總重量計，(A)之量較佳為至少0.005wt.%，更佳為至少0.01wt.%，最佳為至少0.05wt.%，例如至少0.1wt.%。
一般而言，可含有變化之粒度分佈的粒子(A)。粒子(A)之粒度分佈可為單峰(monomodal)或多峰(multimodal)的。在多峰粒度分佈之情況下，雙峰通常為較佳。為了在本發明之CMP方法期間具有可容易再現之特性特徵及可容易再現之條件，對(A)而言，單峰粒度分佈較佳。(A)最佳具有單峰粒度分佈。
粒子(A)之平均粒度可在寬範圍內變化。平均粒度為(A)於水性介質(M)中之粒度分佈之d50值且可使用例如動態光散射(DLS)或靜態光散射(SLS)法來量測。此等及其他方法為此項技術中所熟知，參見例如Kuntzsch，Timo；Witnik，Uirike；Hollatz，Michael Stintz；Ripperger，Siegfried；Characterization of Slurries Used for Chem-ical-Mechanical Polishing(CMP)in the Semiconductor Industry；Chem.Eng.Technol；26(2003)，第12卷，第1235頁。
對於DLS，典型地使用Horiba LB-550 V(DLS，動態光散射量測，根據手冊)或任何其他此類儀器。此技術在粒子散射雷射光源(λ=650nm)時量測粒子之流體動力學直徑，其在與入射光呈90°或173°之角度下偵測。散射光強度變化歸因於粒子在其移動穿過入射光束時之隨機布朗運動 (random Brownian motion)且監測其隨時間之變化。使用由儀器執行之作為延遲時間之函數的自相關函數來提取衰變常數；較小粒子以較高速度移動穿過入射光束且對應於較快衰變。
此等衰變常數與粒子之擴散係數Dt成比例，且用於根據斯托克斯-愛因斯坦方程式(Stokes-Einstein equation)計算粒度：
其中懸浮粒子假定為(1)具有球形形態且(2)均勻分散(亦即不凝聚)在水性介質(M)中。此關係預期對於含有低於1重量%固體之粒子分散液保持成立，因為水性分散劑(M)之黏度無顯著偏差，其中η=0.96mPa‧s(T=22℃)。二氧化鈰分散液(A)之粒度分佈通常在塑膠比色管中以0.1至1.0%固體濃度量測，且必要時用分散介質或超純水進行稀釋。
較佳地，如用動態光散射技術使用例如高效能粒度分析儀(High Performance Particle Sizer；HPPS；來自Malvern Instruments有限公司)或Horiba LB550之儀器所量測，粒子(A)之平均粒度在20至200nm範圍內，更佳在25至180nm範圍內，最佳在30至170nm範圍內，尤其較佳在40至160nm範圍內，且尤其在45至150nm範圍內。
根據DIN ISO 9277：2010-09測定之粒子(A)之BET表面可在寬範圍內變化。較佳地，粒子(A)之BET表面在1至500m2/g範圍內、更佳在5至250m2/g範圍內、最佳在10至100m2/g範圍內、尤其在20至90m2/g範圍內，例如在25至85m2/g範圍內。
粒子(A)可具有各種形狀。從而，粒子(A)可具有一種或基本上僅一種形狀。然而，粒子(A)亦可具有不同形狀。舉例而言，可 存在兩種不同形狀之粒子(A)。舉例而言，(A)可具有如下之形狀：立方體、具有斜邊之立方體、八面體、二十面體、繭狀物、結節及具有或不具有突起或凹痕之球體。較佳地，其基本上為球形，從而其典型地具有突起或凹痕。
粒子(A)之化學性質不受特別限制。(A)可具有相同化學性質或為不同化學性質之粒子的混合物。通常，具有相同化學性質之粒子(A)較佳。一般而言，(A)可為- 無機粒子，諸如金屬、金屬氧化物或碳化物，包括類金屬、類金屬氧化物或碳化物，或- 無機粒子之混合物。
粒子(A)為膠狀或煙霧狀無機粒子或其混合物。其中，金屬或類金屬之氧化物及碳化物較佳。粒子(A)更佳為氧化鋁、二氧化鈰、氧化銅、氧化鐵、氧化鎳、氧化錳、二氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧化錫、二氧化鈦、碳化鈦、氧化鎢、氧化釔、氧化鋯或其混合物或複合物。粒子(A)最佳為氧化鋁、二氧化鈰、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯或其混合物或複合物。詳言之，(A)為二氧化鈰。舉例而言，(A)為膠狀二氧化鈰。
根據本發明，CMP組成物包含(B)多胺基酸。
一般而言，多胺基酸為主要α胺基酸之技術合成聚縮合產物，其藉由使各別N-羧酸酐聚合或由天然存在之胺基酸之聚合物(例如多麩胺酸)合成。對於幾乎所有標準α胺基酸，多胺基酸可以均聚物形式或以具有高達高分子量之不同胺基酸的共聚物形式購得。一般而言，多肽及 蛋白質不計數在多胺基酸中。
一般而言，可使用任何多胺基酸(B)。
根據本發明，多胺基酸(B)可為均聚物或共聚物，其亦一起簡稱為多胺基酸(B)。後者可為例如嵌段共聚物或統計共聚物。均聚物或共聚物可具有各種結構，例如線性、分枝、梳狀、樹枝狀、纏結或交聯狀。多胺基酸(B)較佳為多天冬胺酸、多麩胺酸、多離胺酸、天冬胺酸-麩胺酸共聚物、天冬胺酸-離胺酸共聚物或麩胺酸-離胺酸共聚物或其鹽或混合物，(B)更佳為多天冬胺酸、多麩胺酸、多離胺酸或其鹽或混合物，(B)最佳為多天冬胺酸、多麩胺酸或其鹽或混合物，(B)尤其為多天冬胺酸或其鹽，例如多天冬胺酸鈉。
一般而言，多胺基酸可具有各種平均分子量Mw。多胺基酸之平均分子量Mw較佳在200至10000g/mol範圍內，更佳在400至6000g/mol範圍內，最佳在600至5000g/mol範圍內，尤其較佳在800至4000g/mol範圍內，其可例如藉由凝膠滲透層析(GPC)測定。
一般而言，多胺基酸(B)可以變化之量包含在內。以相應組成物之總重量計，(B)之量較佳不超過5wt.%，更佳不超過1wt.%，最佳不超過0.5wt.%，尤其不超過0.15wt.%，例如不超過0.08wt.%。以相應組成物之總重量計，(B)之量較佳為至少0.0001wt.%，更佳為至少0.001wt.%，最佳為至少0.002wt.%，尤其為至少0.006wt.%，例如至少0.01wt.%。
本發明之CMP組成物可進一步視需要含有至少一種醣(C)，例如一種醣。根據本發明，醣可為其經取代之衍生物，例如經鹵素取代之衍生物。醣不為多醣，多醣為含有超過十個單醣單元之醣聚合物。醣 較佳為單醣、二醣、三醣、四醣、五醣、六醣、七醣、八醣或其經氧化衍生物或經還原衍生物或經取代之衍生物或混合物，醣更佳為葡萄糖、半乳糖、蔗糖或蔗糖素或其衍生物及立體異構體或混合物，醣最佳為半乳糖或蔗糖素或其衍生物及立體異構體或混合物，醣例如為半乳糖。
醣(C)若存在，則可以變化之量包含在內。以相應組成物之總重量計，(C)之量較佳不超過4wt.%、更佳不超過1wt.%、最佳不超過0.5wt.%，例如不超過0.25wt.%。以相應組成物之總重量計，(C)之量較佳為至少0.005wt.%，更佳為至少0.01wt.%，最佳為至少0.05wt.%，例如至少0.08wt.%。
本發明之CMP組成物可進一步視情況含有至少一種腐蝕抑制劑(D)，例如兩種腐蝕抑制劑。較佳腐蝕抑制劑為二唑、三唑、四唑及其衍生物，例如苯并三唑或甲苯基三唑。較佳腐蝕抑制劑之其他實例為乙炔醇，或胺與包含醯胺部分之羧酸的鹽或加合物。
腐蝕抑制劑(D)若存在，則可以變化之量包含在內。以相應組成物之總重量計，(D)之量較佳不超過10wt.%，更佳不超過5wt.%，最佳不超過2.5wt.%，例如不超過1.5wt.%。以相應組成物之總重量計，(D)之量較佳為至少0.01wt.%，更佳至少0.1wt.%，最佳至少0.3wt.%，例如至少0.8wt.%。
本發明之CMP組成物可進一步視情況含有至少一種氧化劑(E)，例如一種氧化劑。一般而言，氧化劑為能夠氧化待拋光基板或待拋光基板之層中之一者的化合物。較佳地，(E)為過型(per-type)氧化劑。更佳地，(E)為過氧化物、過硫酸鹽、過氯酸鹽、過溴酸鹽、過碘酸鹽、過 錳酸鹽或其衍生物。最佳地，(E)為過氧化物或過硫酸鹽。特定言之，(E)為過氧化物。舉例而言，(E)為過氧化氫。
氧化劑(E)若存在，則可以變化之量包含在內。以相應組成物之總重量計，(E)之量較佳不超過20wt.%，更佳不超過10wt.%，最佳不超過5wt.%，例如不超過2wt.%。以相應組成物之總重量計，(E)之量較佳為至少0.05wt.%，更佳至少0.1wt.%，最佳至少0.5wt.%，例如至少1wt.%。
本發明之CMP組成物可進一步視情況含有至少一種錯合劑(F)，例如一種錯合劑。一般而言，錯合劑為能夠使待拋光基板或待拋光基板之層中之一者的離子錯合之化合物。較佳地，(F)為具有至少兩個COOH基團之羧酸、含N羧酸、含N磺酸、含N硫酸、含N膦酸、含N磷酸或其鹽。更佳地，(F)為具有至少兩個COOH基團之羧酸、含N羧酸或其鹽。最佳地，(F)為胺基酸或其鹽。舉例而言，(F)為甘胺酸、絲胺酸、丙胺酸、組胺酸或其鹽。
錯合劑(F)若存在，則可以變化之量包含在內。以相應組成物之總重量計，(F)之量較佳不超過20wt.%，更佳不超過10wt.%，最佳不超過5wt.%，例如不超過2wt.%。以相應組成物之總重量計，(F)之量較佳為至少0.05wt.%，更佳至少0.1wt.%，最佳至少0.5wt.%，例如至少1wt.%。
本發明之CMP組成物可進一步視情況含有至少一種殺生物劑(G)，例如一種殺生物劑。一般而言，殺生物劑為藉由化學或生物學方式阻止任何有害生物、使任何有害生物無害或對任何有害生物施加控制作 用之化合物。較佳地，(G)為四級銨化合物、基於異噻唑啉酮之化合物、N-取代之重氮烯鎓二氧化物或N'-羥基-重氮烯鎓氧化物鹽。更佳地，(G)為N-取代之重氮烯鎓二氧化物或N'-羥基-重氮烯鎓氧化物鹽。
殺生物劑(G)若存在，則可以變化之量包含在內。若(G)存在，則其量以相應組成物之總重量計較佳不超過0.5wt.%，更佳不超過0.1wt.%，最佳不超過0.05wt.%，尤其不超過0.02wt.%，例如不超過0.008wt.%。若(G)存在，則其量以相應組成物之總重量計較佳為至少0.0001wt.%，更佳至少0.0005wt.%，最佳至少0.001wt.%，尤其至少0.003wt.%，例如至少0.006wt.%。
根據本發明，CMP組成物含有水性介質(M)。(M)可為一種水性介質或不同種類水性介質之混合物。
一般而言，水性介質(M)可為任何含有水之介質。水性介質(M)較佳為水與可與水混溶之有機溶劑(例如醇，較佳為C1至C3醇，或烷二醇衍生物)之混合物。水性介質(M)更佳為水。水性介質(M)最佳為去離子水。
若除(M)以外之組分的量總計為CMP組成物之x重量%，則(M)之量為CMP組成物之(100-x)重量%。
根據本發明之CMP組成物之特性(諸如穩定性及拋光效能)分別可取決於相應組成物之pH值。較佳地，所用組成物或根據本發明之組成物的pH值分別在3至11範圍內，更佳在3.5至9範圍內，最佳在3.8至8.5範圍內，尤其較佳在4至8範圍內，例如在4.2至7.8範圍內。
根據本發明之CMP組成物亦可分別含有(若必要時)各種 其他添加劑，包括(但不限於)pH值調節劑、穩定劑等。該等其他添加劑例如為彼等通常用於CMP組成物中之添加劑，且因此為熟習此項技術者所已知。該添加可例如使分散液穩定，或改良拋光效能或不同層之間的選擇性。
該添加劑若存在，則可以變化之量包含在內。以相應組成物之總重量計，該添加劑之量較佳不超過10wt.%，更佳不超過1wt.%，最佳不超過0.1wt.%，例如不超過0.01wt.%。以相應組成物之總重量計，該添加劑之量較佳為至少0.0001wt.%，更佳至少0.001wt.%，最佳至少0.01wt.%，例如至少0.1wt.%。
在本發明之情形下，不含分散劑意謂按組成物之總重量計，組成物不包含或包含少於50ppm水溶性陰離子、水溶性非離子、水溶性陽離子及水溶性兩性界面活性劑，如例如聚丙烯酸。
根據本發明之CMP組成物之實例為：
E1：(A)煙霧狀無機粒子，(B)多胺基酸，及(M)水性介質。
E2：(A)膠狀無機粒子，(B)多胺基酸，及(M)水性介質。
E3： (A)以相應CMP組成物之總重量計，0.008至1.8wt.%之量的膠狀二氧化鈰粒子，(B)多胺基酸，及(M)水性介質。
E4：(A)膠狀或煙霧狀二氧化鈰粒子或其混合物，其中二氧化鈰粒子之平均粒度如由動態光散射技術所測定為20nm至200nm(B)多天冬胺酸、多麩胺酸、多離胺酸、天冬胺酸-麩胺酸共聚物、天冬胺酸-離胺酸共聚物或麩胺酸-離胺酸共聚物或其鹽或混合物，(M)水。
E5：(A)以相應CMP組成物之總重量計，0.008至1.8wt.%之量的膠狀二氧化鈰粒子，(B)以相應CMP組成物之總重量計，0.001至2.5wt.%之量的多天冬胺酸，及(M)水性介質。
E6：(A)以相應CMP組成物之總重量計，0.008至1.8wt.%之量的膠狀二氧化鈰粒子，(B)以相應CMP組成物之總重量計，0.001至2.5wt.%之量的多天冬胺酸，及(C)醣 (M)水性介質。
E7：(A)膠狀或煙霧狀二氧化鈰粒子或其混合物，其中二氧化鈰粒子之平均粒度如由動態光散射技術所測定為20nm至200nm(B)為多天冬胺酸、多麩胺酸、多離胺酸、天冬胺酸-麩胺酸共聚物、天冬胺酸-離胺酸共聚物或麩胺酸-離胺酸共聚物或其鹽或混合物，(C)醣，其中(C)為單醣、二醣、三醣、四醣、五醣、六醣、七醣、八醣或其經氧化衍生物或經還原衍生物或經取代之衍生物或混合物，(M)為水
E8：(A)以相應CMP組成物之總重量計，0.008至1.8wt.%之量的膠狀二氧化鈰粒子，其中粒子(A)之平均粒度如由動態光散射技術所測定為35nm至180nm(B)以相應CMP組成物之總重量計，0.001至2.5wt.%之量的多天冬胺酸，及(C)以相應CMP組成物之總重量計，0.008至3wt.%之量的醣，及(M)水性介質。
製備CMP組成物之方法通常為已知的。此等方法可應用於製備本發明之CMP組成物。此可藉由以下操作而進行：使上文所描述之組分(A)、(B)及視情況存在之組分(C)至(G)分散或溶解於水性介質(M)(較佳為水)中，且視情況經由添加酸、鹼、緩衝劑或pH值調節劑來調節pH值。為達成此目的，可使用常用及標準混合方法及混合裝置，該等裝置 諸如有攪拌型容器、高剪切葉輪、超音波混合器、均質器噴嘴或逆流混合器。
本發明之CMP組成物較佳藉由使粒子(A)分散於水性介質(C)中，使多胺基酸(B)及視情況存在之其他添加劑分散及/或溶解於水性介質(M)中來製備。
拋光方法通常為已知的且可在製造具有積體電路之晶圓中通常用於CMP之條件下藉由某些方法及設備來進行。對可用於進行拋光方法之設備不存在限制。
如此項技術中已知，用於CMP方法之典型設備由覆蓋有拋光墊之旋轉壓板組成。亦使用軌道式拋光器。晶圓安裝於載體或夾盤上。晶圓之加工面面向拋光墊(單面拋光方法)。固持環(retaining ring)將晶圓固定於水平位置。
在載體下方，較大直徑壓板亦通常水平安置且呈現與待拋光晶圓表面平行之表面。壓板上之拋光墊在平坦化過程期間與晶圓表面接觸。
為了使材料損失，將晶圓壓至拋光墊上。通常使載體與壓板均圍繞其自載體及壓板垂直延伸之相應軸旋轉。旋轉中之載體軸可相對於旋轉中之壓板保持固定於適當位置，或可相對於壓板水平振動。載體之旋轉方向典型地(但未必)與壓板之旋轉方向相同。載體及壓板之旋轉速度通常(但未必)設置為不同值。在本發明之CMP方法期間，本發明之CMP組成物通常以連續流形式或以逐滴方式施加至拋光墊上。通常，壓板溫度設置為10℃至70℃之溫度。
晶圓上之負載可藉由例如用軟墊(通常被稱為襯底膜)覆蓋 之鋼製平板來施加。若使用更先進的設備，則用負載有空氣或氮氣壓之可撓性膜將晶圓壓至拋光墊上。因為晶圓上之向下壓力分佈比具有硬壓板設計之載體的向下壓力分佈更均勻，所以當使用硬拋光墊時，此種膜載體對於低向下壓力製程較佳。根據本發明，亦可使用具有控制晶圓上壓力分佈之選項的載體。其通常設計成具有多個不同室，該等室在一定程度上可彼此獨立地裝載。
關於其他細節，參考WO 2004/063301 A1，特定言之第16頁第[0036]段至第18頁第[0040]段以及圖2。
藉由本發明之CMP方法及/或使用本發明之CMP組成物，可獲得具有極佳功能性之具有包含介電層之積體電路的晶圓。
本發明之CMP組成物可作為即用型漿料用於CMP方法中，其具有長久存放期且顯示長期穩定的粒度分佈。因此，本發明之CMP組成物易於處置及儲存。其顯示極佳拋光效能，尤其關於二氧化矽之高材料移除率(MRR)與氮化矽或多晶矽之低MRR的組合。因為根據本發明之CMP組成物的組分之量保持少至最小值，所以其可以成本有效的方式分別使用。
實施例及比較實施例
CMP實驗之一般程序描述於下文中。
200mm SiO2晶圓之標準CMP方法： Strasbaugh nSpire(型號6EC)，ViPRR浮動固持環載體；向下壓力：2.0psi(138mbar)；背面壓力：0.5psi(34.5mbar)；固持環壓力：2.5psi(172mbar)；拋光台/載體速度：95/85rpm；漿料流動速率：200ml/min；拋光時間：60秒；墊子調節：當場，4.0Ibs(18N)；拋光墊：於Suba 4堆疊墊(stacked pad)上之IC1000 A2，xy k或k開 槽(R&H)；襯底膜：Strasbaugh，DF200(136個孔)；調節圓板：3M S60；墊子用3次清掃來調節，隨後使用新型漿料來進行CMP。在當地供應站攪拌漿料。
關於(半)透明毯覆式晶圓之標準分析程序：使用Filmmetrics F50藉由光學膜厚量測來測定移除。量測各晶圓CMP前及CMP後之49點直徑掃描(除去5mm邊緣)。對於經F50量測之晶圓上的各點，自CMP前及CMP後膜厚之差異來計算膜厚損失。自49點直徑掃描所得之數據的平均值得出總移除，標準差得出(非)均一性。
對於移除率，使用總材料移除與主要拋光步驟之時間的商。
用於CMP實驗之標準膜：SiO2膜：PE TEOS；Si3N4膜：PE CVD或LP CVD
多晶Si膜：摻雜；用於製備漿料之標準程序：製備多天冬胺酸鹽之水溶液。在攪拌下向此溶液中添加膠狀二氧化鈰粒子(30%儲備溶液)。添加醣、半乳糖或蔗糖素之水溶液(10%儲備溶液)。
藉由向漿液中添加氨水溶液(0.1%)或HNO3(0.1%)調節 pH值。用pH組合電極(Schott，blue line 22 pH)量測pH值。可添加平衡水來調節濃度。
用於實施例中之無機粒子(A)
使用具有60nm(如使用BET表面積量測測定)之平均一次粒度及具有99nm(如經由Horiba儀器使用動態光散射技術測定)之平均二次粒度(d50值)的膠狀二氧化鈰粒子(例如Rhodia HC60)。
使用分子量為2000至3000g/mol之多天冬胺酸之鈉鹽，其可例如以Baypure® DS 100購自Lanxess。
根據本發明之實施例1至7之CMP組成物在分散液穩定性、氧化矽與氮化矽選擇性及氧化矽與多晶矽選擇性方面展示改良效能。藉由使用根據本發明之CMP組成物，對於氧化矽與多晶矽選擇性，選擇性可提高多達16倍，且對於氧化矽與氮化矽選擇性，可提高多達10倍。藉由改變化合物(B)及(C)之量，選擇性可在寬範圍內調諧。

Claims (14)

  1. 一種化學機械拋光(CMP)組成物，其包含(A)膠狀或煙霧狀無機粒子或其混合物，(B)多胺基酸及或其鹽，及(M)水性介質。
  2. 如申請專利範圍第1項之CMP組成物，其中該等無機粒子(A)為膠狀粒子。
  3. 如申請專利範圍第1項之CMP組成物，其中該等無機粒子(A)為煙霧狀粒子。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之CMP組成物，其中該等無機粒子(A)為二氧化鈰粒子。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之CMP組成物，其中該等粒子(A)之平均粒度如藉由動態光散射技術所測定為20nm至200nm。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之CMP組成物，其中該多胺基酸(B)為多天冬胺酸、多麩胺酸、多離胺酸、天冬胺酸-麩胺酸共聚物、天冬胺酸-離胺酸共聚物或麩胺酸-離胺酸共聚物或其鹽或混合物。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之CMP組成物，其中該多胺基酸(B)為多天冬胺酸及或其鹽。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之CMP組成物，其進一步包含(C)醣。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之CMP組成物，其中該醣(C) 為單醣、二醣、三醣、四醣、五醣、六醣、七醣、八醣或其經氧化衍生物或經還原衍生物或經取代之衍生物或混合物。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之CMP組成物，其中該醣(C)為葡萄糖、半乳糖、蔗糖或蔗糖素或其衍生物及立體異構體或混合物。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項之CMP組成物，其中該組成物之pH值在4至9範圍內。
  12. 一種製造半導體器件之方法，其包含在如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之CMP組成物存在下化學機械拋光基板。
  13. 一種如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之CMP組成物的用途，其係用於化學機械拋光半導體工業中所用之基板。
  14. 如申請專利範圍第13項之用途，其中該基板包含(i)二氧化矽，及(ii)氮化矽或多晶矽。
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