TW201608000A - 鍺化學機械拋光 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種平坦化/拋光鍺之方法。該方法包括利用包含氧化劑、研磨顆粒、及鍺蝕刻抑制劑之水性化學機械拋光(CMP)組合物研磨含鍺基板之表面之步驟。該鍺蝕刻抑制劑係選自由水溶性聚合物、具有非酸性側鏈之胺基酸、雙吡啶化合物、及其中兩者或更多者之組合組成之群。該聚合物可係包含鹼性氮基、醯胺基、或其組合之陽離子或非離子聚合物。

Description

鍺化學機械拋光
本發明係關於化學機械拋光(CMP)組合物及方法。更特定言之，本發明係關於一種用於CMP移除鍺之方法。
用於基板表面之CMP之組合物及方法為相關技藝所熟知。用於化學機械拋光/平坦化各種基板(例如，用於積體電路製造中之半導體基板)之組合物(亦稱作拋光漿料、CMP漿液、及CMP組合物)通常包含研磨劑、各種添加劑化合物、及類似物。
在習知的CMP技術中，將基板載具或拋光頭安裝在載具總成上並定位成與CMP設備中之拋光墊接觸。該載具總成對該基板提供可控壓力，迫使該基板緊靠該拋光墊。該墊及載具與其所附接基板相對於彼此移動。墊與基板的相對移動用以研磨基板之表面從而自該基板表面移除一部分材料，藉此拋光該基板。通常進一步藉由拋光組合物之化學活性(例如，藉由氧化劑、酸、鹼、或其他存於CMP組合物中之添加劑)及/或懸浮於該拋光組合物中的研磨劑之機械活性來促進基板表面的拋光。典型研磨材料包括二氧化矽、氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、及氧化錫。
歸因於鍺相對於矽之較高電子遷移率及電洞遷移率，鍺在用於積體電路(IC)之先進金屬氧化物半導體(MOS)電晶體結構中，例如在利用淺溝渠隔離(STI)技術之設計中係有用的半導體材料。需要於氧 化條件下平坦化鍺以製造目前積體電路設計參數下可接受之MOS結構。不幸地，鍺氧化物具有高溶解性，在氧化劑諸如過氧化氫之存在下導致高靜態蝕刻速率(SER)。該高SER進而在使用包含過氧化氫或其他氧化劑之CMP組合物平坦化鍺時產生出凹陷問題，此可嚴重地限制將鍺用於先進IC設計之選項。已在過去將陽離子表面活性劑評估作為鍺蝕刻抑制劑；然而，此等材料在CMP期間導致起泡問題，此嚴重地限制其實際適用性。
本文所述之方法藉由在CMP漿液中使用不會發生陽離子表面活性劑之起泡問題及提供用於先進鍺IC應用之適宜低粗糙度表面最小凹陷之特定鍺蝕刻抑制劑材料而解決與鍺CMP相關聯之蝕刻及凹陷問題。
描述一種平坦化/拋光鍺之方法。該方法包括利用包含氧化劑(例如，約0.5至約4重量百分比(重量%)過氧化氫)、研磨顆粒諸如膠態矽石(例如，濃度在約0.1至約5重量%，較佳約0.5至約3重量%範圍內)、及鍺蝕刻抑制劑之水性CMP組合物來研磨含鍺基板之表面之步驟。該鍺蝕刻抑制劑係選自由水溶性聚合物、具有非酸性側鏈之胺基酸、雙吡啶化合物、及其中兩者或更多者之組合組成之群。
該水溶性聚合物可係包含鹼性氮基、醯胺基、或其組合之陽離子或非離子聚合物。此等基團可係順著聚合物主鏈(例如，烴、酯、醯胺、或醚主鏈)配置之取代基，可形成聚合物主鏈之部分(例如，在一些聚醯亞胺中)，或兩者。在一些實施例中，該聚合物包含選自一級胺基、二級胺基、三級胺基、四級胺基、及其中兩者或更多者之組合之鹼性氮基、及/或鹼性氮雜環基，諸如吡啶、咪唑、或其四級銨化形式。在一些其他實施例中，該聚合物包含選自由-C(=O)NH2、-C(=O)NHR、-C(=O)NR2、及其中兩者或更多者之組合組成之群之醯 胺基，該等醯胺基通常係呈烴(例如，「聚乙烯基」或「聚烯烴」)主鏈上之取代基形式(例如，聚丙烯醯胺化合物)，其中各R獨立地為烴部分(例如，低碳數烷基，諸如甲基、乙基、丙基等)。又於其他實施例中，該聚合物可包含醯胺基及鹼性氮基。
具有-C(=O)NH2及/或-C(=O)NHR醯胺基之聚丙烯醯胺類非離子聚合物為用於本文所述組合物及方法中之較佳非離子聚合物。此等材料之非限制性實例包括聚丙烯醯胺(PAM)、聚(N-異丙基丙烯醯胺)(PNIPAM)、PAM共聚物、及類似物。
有用的陽離子聚合物包括一或多種選自由聚(二烯丙基二甲基銨)鹵化物(諸如聚(二烯丙基二甲基銨)氯化物(聚DADMAC))、聚(甲基丙烯醯氧乙基三甲基銨)鹵化物(諸如聚(甲基丙烯醯氧乙基三甲基銨)氯化物(聚MADQUAT))、聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)(聚DEE)、及類似物組成之群之聚合物。在一些實施例中，該陽離子聚合物可同時包含醯胺基及鹼性氮基，例如，在丙烯醯胺(AAm)及DADMAC之共聚物，諸如聚AAm-共-DADMAC中。在一些較佳實施例中，該聚合物係以在約10至約2000百萬分率(ppm)範圍內之濃度存於CMP組合物中。
基於胺基酸的鍺蝕刻抑制劑係具有非酸性側鏈之胺基酸。在某些情況中，該等胺基酸較佳具有鹼性側鏈、疏水性側鏈，且/或具有6或更大的等電點。此等胺基酸之非限制性實例包括離胺酸、精胺酸、組胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、及N-(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)甘胺酸)(亦稱作三(羥甲基)甲基甘胺酸(tricine))。較佳地，胺基酸係以在約50至約5000ppm範圍內之濃度存於組合物中。
雙吡啶類Ge蝕刻抑制劑係包含經共價鍵或經1至3個碳連接基鍵聯在一起之兩個吡啶基之化合物(即，聯吡啶化合物)。在一些實施例中，Ge蝕刻抑制劑包含至少一種選自由4,4'-三亞甲基聯吡啶、1,2-雙(4-吡啶基)乙烷、2,2'-聯吡啶、及1,2-雙(2-吡啶基)乙烯組成之群之化 合物。較佳地，雙吡啶化合物若使用，則係以在約50至約5000ppm範圍內之濃度存於組合物中。
在一個實施例中，研磨顆粒(例如膠態矽石)係以在約0.5至約3重量%範圍內之濃度存於CMP組合物中，及聚合物係以約10至約1000ppm之濃度存在。在其他實施例中，CMP組合物包含約0.5至約3重量%研磨劑(例如膠態矽石)及約50至約5000ppm胺基酸。又於其他實施例中，CMP組合物包含約0.5至約3重量%研磨劑(例如膠態矽石)、約10至約1000ppm聚合物、及約50至約5000ppm胺基酸。
本文所述之方法適用於平坦化Ge及SixGe(1-x)(其中x=約0.1至約0.9)材料並提供出人意料地好的鍺移除速率，不會因鍺蝕刻及低表面粗糙度而顯著凹陷，且在CMP製程期間不產生起泡問題。
圖1提供比較針對包含各種聚合物類型Ge蝕刻抑制劑化合物之CMP組合物觀測得之Ge靜態蝕刻速率(SER)的圖。
圖2提供針對包含各種濃度之聚MADQUAT(ALCO 4773)之CMP組合物觀測得之Ge SER、及Ge及氧化矽(Ox)之移除速率、及Ge/Ox之選擇性之圖。
圖3提供比較針對包含各種胺基酸及吡啶Ge蝕刻抑制劑化合物之CMP組合物觀測得之Ge靜態蝕刻速率(SER)的圖。
可用於本文所述方法中之CMP組合物包括氧化劑(例如，過氧化氫)、研磨顆粒(例如，膠態矽石及類似物)、及存於水性載劑中之鍺蝕刻抑制劑(例如，水溶性非離子聚合物、水溶性陽離子聚合物、及胺基酸、雙吡啶化合物、或其中兩者或更多者之組合)。
可用於本文所述組合物及方法中之氧化劑包括(例如)過氧化氫、過硫酸銨、過錳酸鉀、及類似物。過氧化氫係較佳的氧化劑。較佳 地，氧化劑(例如過氧化氫)在使用點(即，經稀釋用於拋光製程)係以在約0.1至約4重量%(更佳約0.5至約3.5重量%)範圍內之濃度存於組合物中。
術語「水溶性」如本文所用係指溶解於水中，或分散於水中，以形成實質上清透、透明分散液之聚合物。水溶性聚合物可係包含鹼性氮基、醯胺基、或其組合之陽離子或非離子聚合物。在一些實施例中，該聚合物包含選自一級胺基、二級胺基、三級胺基、四級胺基、及其中兩者或更多者之組合之鹼性氮基、及/或鹼性氮雜環基(諸如吡啶、咪唑、或其四級銨化形式)。在一些其他實施例中，該聚合物包含選自由-C(=O)NH2、-C(=O)NHR、-C(=O)NR2、及其中兩者或更多者之組合組成之群之醯胺基，該等醯胺基通常係呈在烴(例如，「聚乙烯基」或「聚烯烴」)主鏈上之取代基形式(例如，聚丙烯醯胺化合物)，其中各R獨立地為烴部分(例如，低碳數烷基，諸如甲基、乙基、丙基等)。又於其他實施例中，該聚合物可包含碳醯胺基及鹼性氮基。
具有-C(=O)NH2及/或-C(=O)NHR醯胺基之聚丙烯醯胺類非離子聚合物係用於本文所述組合物及方法中之較佳非離子水溶性聚合物。此等材料之非限制性實例包括聚丙烯醯胺(PAM)、聚(N-異丙基丙烯醯胺)(PNIPAM)、PAM共聚物、及類似物。
適用作本文所述組合物及方法中之鍺蝕刻抑制劑之陽離子聚合物包括陽離子單體之均聚物，例如，聚(二烯丙基二甲基銨)鹵化物(諸如聚(二烯丙基二甲基銨)氯化物(聚DADMAC))、聚(甲基丙烯醯氧乙基三甲基銨)鹵化物(諸如聚(甲基丙烯醯氧乙基三甲基銨)氯化物(聚MADQUAT))、及類似物。此外，陽離子聚合物可係陽離子及非離子單體之共聚物(例如，丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烷酯、丙烯醯胺、苯乙烯、及類似物)，諸如聚(丙烯醯胺-共-二烯丙基二甲基銨)氯化物 (聚AAm-DADMAC)、及聚(二甲胺-共-表氯醇-共-乙二胺)(聚DEE)。此陽離子聚合物之一些其他非限制性實例包括聚乙烯亞胺、乙氧基化聚乙烯亞胺、聚(二烯丙基二甲銨)鹵化物、聚(醯胺基胺)、聚(甲基丙烯醯氧乙基二甲基銨)氯化物、聚(乙烯基吡咯啶酮)、聚(乙烯基咪唑)、聚(乙烯基吡啶)、及聚(乙烯基胺)。用於本發明CMP組合物中之一較佳陽離子聚合物為聚(甲基丙烯醯氧乙基三甲基銨)鹵化物(例如，氯化物)，亦稱作聚MADQUAT，諸如ALCO 4773，其係自Alco Chemical Inc.購得。
或者或另外地，該陽離子聚合物可包含氮-雜芳基或四級銨化氮-雜芳基，即，在芳族環中包含至少一個氮、視情況具有至少一個環中經烷基化以賦予雜芳基環上之正式正電荷(例如，在環中之氮上)之氮原子之雜芳族化合物。較佳地，雜芳基係藉由碳-碳鍵(例如，在四級銨化聚(乙烯基吡啶)聚合物中)或碳-氮鍵(例如，在四級銨化聚(乙烯基咪唑)聚合物中)直接連接至芳族環或經伸烷基間隔基(例如，亞甲基(CH2)或伸乙基(CH2CH2))連接至聚合物主鏈。藉由可係例如鹵離子(例如，氯離子)、硝酸根、甲基硫酸根、或任何陰離子組合之抗衡陰離子來平衡四級銨化氮上之正電荷。在一些實施例中，該陽離子聚合物包括聚(乙烯基-N-烷基吡啶鎓)聚合物，諸如聚(2-乙烯基-N-烷基吡啶鎓)聚合物、聚(4-乙烯基-N-烷基吡啶鎓)聚合物、乙烯基-N-烷基吡啶鎓共聚物、聚(N1-乙烯基-N3-烷基咪唑鎓)聚合物、及類似物，基本上由其等組成，或由其等所組成。
該聚合物較佳在如本文所述拋光方法中之使用點以約10至約2000ppm(更佳約10至約1000)之濃度存於CMP組合物中。
該聚合物之分子量並無限制，但通常地，該聚合物具有約5kDa或更大(例如，約10kDa或更大、約20kDa或更大、約30kDa或更大、約40kDa或更大、約50kDa或更大、或約60kDa或更大)陽離子 聚合物之重量平均分子量。拋光組合物較佳包含具有約100kDa或更小(例如，約80kDa或更小、約70kDa或更小、約60kDa或更小、或約50kDa或更小)分子量之聚合物。較佳地，拋光組合物包含具有約5kDa至約100kDa(例如，約10kDa至約80kDa，約10kDa至約70kDa，或約15kDa至約70kDa)分子量之聚合物。
適用作本文所述組合物及方法中之鍺蝕刻抑制劑之胺基酸包括具有非酸性側鏈之胺基酸。在一些較佳實施例中，該胺基酸包含鹼性側鏈，諸如：例如，離胺酸、精胺酸、及組胺酸。在其他實施例中，該胺基酸具有疏水性側鏈(例如，丙胺酸、白胺酸、異白胺酸、纈胺酸、苯基甘胺酸)。又於其他實施例中，該胺基酸係選自具有6或更大的等電點之胺基酸(例如，離胺酸、精胺酸、組胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、及類似物)。較佳地，該胺基酸不包含含硫側鏈(例如，甲硫胺酸、半胱胺酸、或胺胱酸)。一些較佳胺基酸之實例包括：例如，離胺酸、精胺酸、組胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸、及纈胺酸。較佳地，該胺基酸係以在約50至約5000ppm範圍內之濃度存於組合物中。
雙吡啶類Ge蝕刻抑制劑係包含經共價鍵鍵聯在一起的兩個吡啶基之化合物(即，聯吡啶化合物)、或包含經1至3個碳連接基鍵聯在一起的兩個吡啶基之化合物，例如，式Pyr-R'-Pyr之化合物，其中Pyr係可經取代(例如，經烷基取代)或未經取代的吡啶基。各Pyr獨立地在吡啶環之2、3、或4位置連接至R'。R'可係共價鍵(在此情況中，該等化合物係聯吡啶化合物)、(CH2)n、或CH=CH，其中n係1、2、或3。當R'係CH=CH時，Pyr基可以E或Z定向連接至CH=CH。雙吡啶類Ge蝕刻抑制劑之非限制性實例包括：例如，4,4'-三亞甲基聯吡啶、1,2-雙(4-吡啶基)乙烷、2,2'-聯吡啶、1,2-雙(2-吡啶基)乙烯、及類似物。較佳地，該雙吡啶化合物若使用，則係以在約50至約5000ppm範圍內之濃 度存於組合物中。
研磨顆粒可包括適用於半導體及積體電路材料之CMP之任何研磨材料。此等材料之實例包括：例如，矽石、氧化鈰、氧化鋯、及氧化鈦。一較佳的研磨顆粒係矽石(例如，膠態矽石)。較佳地，研磨顆粒具有約20至約200nm之平均粒度。較佳的膠態矽石具有約60至約150nm(例如，約120nm)之平均粒度。較佳地，研磨劑(例如，膠態矽石)在使用點係以約0.2至約3重量%(例如，約0.4至約2重量%)濃度存於CMP組合物中。膠態矽石顆粒可具有任何形狀。在一些實施例中，膠態矽石顆粒一般為球形、蠶繭形、或其組合。視情況，膠態矽石可在矽石顆粒之表面上包括其他陽離子材料(例如，四級胺)以賦予表面正ζ電位。
本發明之CMP組合物可具有任何pH，但較佳具有在約1.5至約9(例如，約2至約5)範圍內之pH。如熟習化學技藝者所熟知，可藉由包含緩衝材料來達成及/或維持組合物之pH。
本發明之拋光組合物亦可視情況包含適宜量之一或多種通常包含於拋光組合物中之其他添加劑材料，諸如金屬錯合劑、分散劑、腐蝕抑制劑、黏度改質劑、殺生物劑、無機鹽、及類似物。例如，該組合物可包含殺生物劑，諸如KATHON、KORDEK、或NEOLONE殺生物劑；錯合劑，諸如乙酸、吡啶甲酸、酒石酸、亞胺二乙酸、苯甲酸、氮基三乙酸(NTA)、及類似物；及/或腐蝕抑制劑，諸如苯并三唑(BTA)、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、5-胺基四唑、3-胺基-1,2,4-三唑、苯膦酸、甲膦酸；及類似物。
水性載劑可係任何水性溶劑，例如，水、甲醇水溶液、乙醇水溶液、其組合、及類似物。較佳地，水性載劑主要包含去離子水。
用於本文所述方法中之拋光組合物可藉由任何適宜技術製備，其中許多技術為熟習相關技藝者所熟知。該拋光組合物可以分批或連 續方法製得。一般而言，該拋光組合物可藉由以任何順序將其之組分組合而製得。本文所用術語「組分」包括個別成分(例如，研磨劑、聚合物、胺基酸、緩衝劑、及類似物)、以及任何成分組合。例如，可將研磨劑分散於水中，與蝕刻抑制劑組分組合，及藉由能夠將組分併入拋光組合物中之任何方法進行混合。通常，直到組合物準備用於CMP製程之前才將氧化劑添加至拋光組合物。例如，可在要開始拋光之前方才添加氧化劑。可進一步視需要在任何適宜時間藉由添加酸、鹼、或緩衝劑來調節pH。
本發明之拋光組合物亦可呈濃縮物形式提供，其意欲在使用之前以適量水性溶劑(例如水)稀釋。在此一實施例中，拋光組合物濃縮物可包含經分散或溶解於水性溶劑中之各種組分，該等各種組分的量係使得在利用適量水性溶劑稀釋該濃縮物時，拋光組合物之各組分將以在適宜用量範圍內之量存在於拋光組合物中。
與不包含蝕刻抑制劑材料之類似CMP漿液調配物相比，本發明之組合物及方法驚人地提供低表面粗糙度及使得SER顯著減小(例如，SER減小80%或更大)。
較佳使用化學機械拋光設備來實現本發明之CMP方法。通常，CMP設備包括壓板(該壓板於使用期間處於運動狀態且具有由軌道、線性、及/或圓周運動所致之速度)、與該壓板接觸且相對處於運動狀態之該壓板移動之拋光墊、及固持欲藉由接觸且相對於該拋光墊之表面移動來拋光之基板之載具。基板之拋光係藉由將基板放置成與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸，且接著使該拋光墊相對該基板移動，以研磨該基板之至少一部分來拋光該基板而進行。
以下實例進一步說明本發明之某些態樣，但當然不應將其理解為以任何方式限制本發明之範疇。如本文中及隨後之實例及申請專利範圍中所使用，以百萬分率(ppm)或重量百分比(wt%)表示的濃度係基 於所述活性組分之重量除以組合物之重量，且係以使用點為基礎。
實例1
此實例說明所選陽離子及非離子聚合物對Ge SER及移除速率之影響。
利用包含約2重量%膠態矽石、2重量%過氧化氫、及100ppm濃度之各種聚合物添加劑之水性CMP漿液(在約2.3之pH)來平坦化具有(100)較佳定向之Ge毯覆式晶圓。評估Ge移除速率(RR)及靜態蝕刻速率(SER)。平坦化係在POLI 500品牌拋光機上使用IC1010品牌拋光墊於約60rpm之壓板速度、約63rpm之載具速度、約1.5psi之下壓力、及約100mL/分鐘之漿液流速；拋光時間：60秒下達成。藉由將晶圓於存有氧化劑之35℃及45℃漿液中浸泡兩分鐘來測定SER。
在一評估中，確定各種聚合物對Ge SER之影響。漿液之特性與SER值描述於表1中，及SER結果提供於圖1中，以作為利用不包含任何聚合物添加劑之漿液所獲得SER之百分率的標準化SER記錄。針對不包含任何蝕刻抑制劑組分之組合物，將標準化SER設為100%。
如從圖1顯而易見，該等聚合物均提供在約84至94%範圍內之Ge SER的驚人減小。
在另一評估中，評估包含2重量%市售膠態矽石(蠶繭形顆粒，一級粒度為約30至35nm，二級粒度為約70nm，經陽離子表面改質)、2 重量%過氧化氫、及0至1000ppm聚MADQUAT之漿液之Ge移除速率及SER。此外，評估該等漿液之PETEOS氧化矽移除速率、及Ge：Ox(Ge移除相對氧化矽移除)之選擇性。平坦化係在POLI 500品牌拋光機上使用IC1010品牌拋光墊於約60rpm之壓板速度、約63rpm之載具速度、約1.5psi之下壓力、及約100mL/分鐘之漿液流速；拋光時間：60秒下達成。藉由將晶圓於存有氧化劑之35℃及45℃漿液中浸泡兩分鐘來測定SER。結果顯示於圖2中。
圖2之結果指示聚MADQUAT在約100ppm聚合物濃度後持平之效應，及於在100至1000ppm範圍內之聚合物濃度下出現Ge移除相對氧化物移除>12之顯著選擇性。
實例2
此實例說明各種胺基酸及吡啶化合物對Ge SER之影響。
利用包含2重量%市售膠態矽石(蠶繭形顆粒，一級粒度為約30至35nm，二級粒度為約70nm，經陽離子表面改質)、2重量%過氧化氫、及各種胺基酸及吡啶添加劑(即，1000ppm離胺酸、D,L-甲硫胺酸、精胺酸、組胺酸、及4,4'-三亞甲基聯吡啶；及100ppm甘胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、苯丙胺酸、及N-(2-羥基-1,1-雙(羥甲基)乙基)甘胺酸(亦稱作三(羥甲基)甲基甘胺酸))之CMP漿液來平坦化具有(100)較佳定向之Ge毯覆式晶圓。平坦化係在POLI 500品牌拋光機上使用IC1010品牌拋光墊於約60rpm之壓板速度、約63rpm之載具速度、約1.5psi之下壓力、及約100mL/分鐘之漿液流速；拋光時間：60秒下達成。藉由將晶圓於存有氧化劑之35℃及45℃漿液中浸泡兩分鐘來測定SER。SER結果提供於圖3中，以作為利用不包含任何聚合物添加劑之漿液所獲得SER之百分率的標準化SER記錄。
圖3中之數據清楚地指示吡啶化合物及具有非酸性側鏈之胺基酸使得Ge SER顯著減小。諸如天冬胺酸及麩胺酸之酸性胺基酸係無效 的，而甲硫胺酸及苯基甘胺酸提供SER之一些抑制，但明顯不如其他非酸性胺基酸有效。離胺酸、精胺酸、組胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、及纈胺酸據報告均具有6或更大之等電點pI，而酸性胺基酸甲硫胺酸、苯基甘胺酸則具有小於6之pI。因此，在一些實施例中，較佳的胺基酸類型Ge蝕刻抑制劑具有6或更大的等電點。
實例3
此實例說明離胺酸、精胺酸及聚MADQUAT對Ge移除(RR)及Ge SER之影響。
利用包含膠態矽石、過氧化氫、及聚MADQUAT(ALCO 4773)、離胺酸及精胺酸之各種組合之水性CMP漿液(在約2.3之pH)來平坦化具有(100)較佳定向之Ge毯覆式晶圓。評估Ge移除速率(RR)及靜態蝕刻速率(SER)。平坦化係在POLI 500品牌拋光機上使用IC1010品牌拋光墊於約60rpm之壓板速度、約63rpm之載具速度、約1.5psi之下壓力、及約100mL/分鐘之漿液流速；拋光時間：60秒下達成。藉由將晶圓於存有氧化劑之35℃及45℃漿液中浸泡兩分鐘來測定SER。表2提供對所使用的膠態矽石材料及矽石濃度、胺基酸及其濃度、聚合物濃度、及過氧化氫濃度、以及鍺SER及RR觀測值之概述。較佳的目標SER及RR分別為<100Å/min及200至2000Å/min。
如自表2中之數據顯而易見，胺基酸加上聚MADQUAT之組合一般而言提供在<100Å/min之較佳範圍內或極接近該範圍之SER值，同時亦維持Ge移除速率在200至2000Å/min之期望目標範圍內。
本文引用之所有參考文獻(包括公開案、專利申請案、及專利案)係以引用方式併入本文中，引用程度如同個別且特定指明各參考文獻以引用方式併入且其全文描述於本文般。
除非本文中另外指明或者前後文明顯相衝突，否則於說明本發明(尤其以下申請專利範圍)中使用之術語「一」及「該」及類似指示詞應解釋為涵蓋單數及複數。除非另外註明，否則術語「包括」、「具有」、「包含」、及「含有」應解釋為開放式術語(亦即意指「包括，但不限於」)。術語「由...組成(consisting of)」及「由...組成(consists of)」應解釋為封閉術語，其分別將任何組合物或方法限定於列於給定申請專利範圍或本說明書之部分中之特定組分或步驟。此外，由於其開放性的緣故，術語「包括」廣泛地包涵「基本上由」或「由」除了包含除彼等列於給定申請專利範圍或本說明書之部分中者外之他組分或步驟之組合物及方法以外之特定組分或步驟「組成」之組合物及方法。除非文中另有說明，否則文中敘述之數值範圍僅係意欲作為個 別提及介於該範圍內之各個別數值的快捷方法，及將各個別數值併入本說明書中如同其經個別引述於文中。藉由測量所獲得的所有數值(例如，重量、濃度、物理尺寸、移除速率、流速、及類似者)不應解釋為絕對精確的數值，而係應視作包涵在此項技藝中常用測量技術之已知限度內之值，不論是否明確地陳述術語「約」。除非於本文中另外指明或者前後文明顯相衝突，否則述於本文中之所有方法可以任何適宜順序進行。除非另有聲明，否則使用任何及所有實例、或本文中提供之例示性語言(例如，「諸如」)僅欲更佳地闡述本發明之某些態樣，而不對本發明之範疇造成限制。不應將本說明書中之語言理解為將任何非主張要素指示為實施本發明之必要條件。
本文描述本發明之較佳實施例，包括本發明者已知用於進行本發明之最佳方式。熟習此項技藝者在閱讀上述說明後當可明瞭該等較佳實施例之變化形式。本發明者預期熟習此項技藝者當能適當地使用該等變化形式，且本發明者意欲以除如本文所明確描述之外的方式實施本發明。據此，本發明包括為適用法律准許之本發明隨附申請專利範圍中所列舉標的之所有修改及等效物。此外，除非另外於本文中指明或者前後文明顯相衝突，否則本發明包含其所有可能變化形式中之上述要素之任何組合。

Claims (20)

  1. 一種拋光鍺之方法，其包括利用包含氧化劑、研磨顆粒、及選自由水溶性聚合物、具有非酸性側鏈之胺基酸、雙吡啶化合物、及其中兩者或更多者之組合組成之群之鍺蝕刻抑制劑之水性化學機械拋光(CMP)組合物來研磨含鍺基板之表面之步驟；其中該聚合物包括包含鹼性氮基、醯胺基、或其組合之陽離子或非離子聚合物。
  2. 如請求項1之方法，其中該水溶性聚合物包含選自由一級胺基、二級胺基、三級胺基、四級胺基、及其中兩者或更多者之組合組成之群之氮基。
  3. 如請求項1之方法，其中該聚合物包含選自由-C(=O)NH2、-C(=O)NHR、-C(=O)NR2、及其中兩者或更多者之組合組成之群之醯胺基，其中各R獨立地為烴部分。
  4. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包括含有-C(=O)NH2醯胺基之聚丙烯醯胺非離子聚合物。
  5. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含陽離子聚合物。
  6. 如請求項5之方法，其中該陽離子聚合物包含一或多種選自由聚(二烯丙基二甲基銨)氯化物(聚DADMAC)、聚(甲基丙烯醯氧乙基三甲基銨)氯化物(聚MADQUAT)、聚(二甲基胺-共-表氯醇-共-乙二胺)(聚DEE)、及丙烯醯胺與DADMAC之共聚物組成之群之聚合物。
  7. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含具有鹼性側鏈之胺基酸。
  8. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含具有疏水性側鏈之胺基酸。
  9. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含具有6或更大的等電點(pI)之胺基酸。
  10. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含選自由離胺酸、精胺酸、組胺酸、甘胺酸、β-丙胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸(tricine)、及纈胺酸組成之群之胺基酸。
  11. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含式Pyr-R'-Pyr之雙吡啶化合物，其中各Pyr獨立地為在吡啶基之2、3、或4位置連接至R'之吡啶基；R'係共價鍵、(CH2)n、或CH=CH；及n係1、2、或3。
  12. 如請求項11之方法，其中該雙吡啶化合物包含至少一種選自由4,4'-三亞甲基聯吡啶、1,2-雙(4-吡啶基)乙烷、2,2'-聯吡啶、及1,2-雙(2-吡啶基)乙烯組成之群之化合物。
  13. 如請求項1之方法，其中該胺基酸係以在約50至約5000百萬分率(ppm)範圍內之濃度存於該組合物中。
  14. 如請求項1之方法，其中該水溶性聚合物係以在約10至約2000ppm範圍內之濃度存於該CMP組合物中。
  15. 如請求項1之方法，其中該雙吡啶化合物係以在約50至約5000ppm範圍內之濃度存於該組合物中。
  16. 如請求項1之方法，其中該研磨顆粒包含濃度在約0.5至約3.5重量百分比(重量%)範圍內之膠態矽石。
  17. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含約0.5至約3.5重量%膠態矽石及約10至約2000ppm水溶性聚合物。
  18. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含約0.5至約3.5重量%膠態矽石及約50至約5000ppm胺基酸。
  19. 如請求項1之方法，其中該CMP組合物包含約0.5至約3.5重量%膠態矽石、約10至約2000ppm聚合物、及約50至約5000ppm胺基 酸。
  20. 如請求項1之方法，其中該氧化劑包含濃度在約0.5至約4重量%範圍內之過氧化氫。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9597768B1 (en) * 2015-09-09 2017-03-21 Cabot Microelectronics Corporation Selective nitride slurries with improved stability and improved polishing characteristics
JP2021089906A (ja) * 2018-03-22 2021-06-10 株式会社フジミインコーポレーテッド ゲルマニウム溶解抑制剤
US10676647B1 (en) * 2018-12-31 2020-06-09 Cabot Microelectronics Corporation Composition for tungsten CMP
JP7409899B2 (ja) * 2020-02-18 2024-01-09 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物、研磨方法、および半導体基板の製造方法
KR102455159B1 (ko) * 2020-07-17 2022-10-18 주식회사 케이씨텍 금속막 연마용 슬러리 조성물
KR20220130544A (ko) * 2021-03-18 2022-09-27 삼성에스디아이 주식회사 텅스텐 패턴 웨이퍼 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 텅스텐 패턴 웨이퍼의 연마 방법
JPWO2022224357A1 (zh) * 2021-04-20 2022-10-27

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007012638A (ja) 2003-10-01 2007-01-18 Asahi Kasei Chemicals Corp 金属用研磨組成物
US20080105651A1 (en) * 2004-09-14 2008-05-08 Katsumi Mabuchi Polishing Slurry for Cmp
TWI387643B (zh) * 2006-12-29 2013-03-01 Lg Chemical Ltd 形成金屬線用之ｃｍｐ漿料組成物
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
US8247327B2 (en) * 2008-07-30 2012-08-21 Cabot Microelectronics Corporation Methods and compositions for polishing silicon-containing substrates
KR101396232B1 (ko) * 2010-02-05 2014-05-19 한양대학교 산학협력단 상변화 물질 연마용 슬러리 및 이를 이용한 상변화 소자 제조 방법
WO2012103091A2 (en) * 2011-01-24 2012-08-02 Clarkson University Abrasive free silicon chemical mechanical planarization
EP2742103B1 (en) * 2011-08-01 2016-09-21 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 COMPOSITION COMPRISING A SPECIFIC ORGANIC COMPOUND
JP2013080751A (ja) * 2011-09-30 2013-05-02 Fujimi Inc 研磨用組成物
KR20150014924A (ko) * 2012-04-18 2015-02-09 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물
US8778211B2 (en) * 2012-07-17 2014-07-15 Cabot Microelectronics Corporation GST CMP slurries

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