TW202235557A - 用於拋光硼摻雜之多晶矽之組合物及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種化學機械拋光基板、尤其包含硼摻雜之多晶矽之基板之方法，該方法包含使該基板與化學機械拋光組合物接觸，該化學機械拋光組合物包含選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料、鐵離子、有機酸或其組合以及水。本發明亦提供化學機械拋光組合物，其包含α-氧化鋁；選自兩性離子均聚物、單體銨鹽及其組合之含氮化合物；有機酸及水。本發明進一步提供一種包含二氧化矽、有機酸、鐵離子及水之化學機械拋光組合物。

Description

用於拋光硼摻雜之多晶矽之組合物及方法
用於平坦化或拋光基板之表面之組合物及方法為業內所熟知。拋光組合物(亦稱為拋光漿料)通常含有於液體載體中之研磨材料並藉由使表面與充滿拋光組合物之拋光墊接觸來施加至表面。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。拋光組合物通常與拋光墊(例如拋光布或圓盤)結合使用。替代或除懸浮於拋光組合物中之外，研磨材料亦可納入至拋光墊中。
硼摻雜之多晶矽或硼多晶矽合金在先進節點記憶體裝置，諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)之製作期間越來越多地用作圖案化硬遮罩。藉由化學機械平坦化(CMP)達成此材料之高移除速率由於多晶矽材料中硼之高位準而面臨挑戰。除需要硼多晶矽膜之高移除速率外，某些記憶體裝置方案亦需要氮化矽及/或氧化矽之極低移除速率，氮化矽及/或氧化矽可充當裝置薄膜堆疊中之停止層。此在CMP期間呈現選擇性要求。另外，在某些記憶體裝置之製作中亦使用氮化鈦。調諧氮化鈦之相對移除速率之能力將係在製作裝置中使用之拋光組合物及方法之期望特徵。
因此，此項技術中仍需要用於以硼多晶矽之高移除速率及選擇性拋光硼多晶矽層之拋光組合物及方法。
本發明提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含：(i)提供基板；(ii)提供拋光墊；(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料，(b)鐵離子、有機酸或其組合，及(c)水，其中該拋光組合物具有約2至約4之pH；(iv)使該基板與拋光墊及該化學機械拋光組合物接觸；及(v)相對於該基板移動該拋光墊及該化學機械拋光組合物以磨蝕該基板之表面之至少一部分以藉此拋光該基板。
本發明亦提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁，(b)含氮化合物，其選自濃度為約5 ppm至約25 ppm之兩性離子均聚物、濃度為約1 mM至約10 mM之單體銨鹽及其組合，(c)有機酸，及(d)水，其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
本發明進一步提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽、(b)有機酸、(c)鐵離子及(d)水，其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
在實施例中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料，(b)鐵離子、有機酸或其組合，及(c)水，其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
該化學機械拋光組合物包含選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料。該α-氧化鋁可係任何適合形式之α-氧化鋁。
該拋光組合物可包含任何適合量之α-氧化鋁。通常，該拋光組合物包含約0.01 wt.%或以上之α-氧化鋁，例如，約0.025wt.%或以上、約0.05 wt.%或以上、約0.075 wt.%或以上、約0.1 wt.%或以上、約0.125 wt.%或以上、約0.15 wt.%或以上、約0.175 wt.%或以上或者約0.2 wt.%或以上。另一選擇係或另外，該拋光組合物包含約1 wt.%或以下之α-氧化鋁，例如，約0.95 wt.%或以下、約0.9 wt.%或以下、約0.85 wt.%或以下、約0.8 wt.%或以下、約0.75 wt.%或以下、約0.7 wt.%或以下、約0.65 wt.%或以下、約0.6 wt.%或以下、約0.55 wt.%或以下、約0.5 wt.%或以下、約0.45 wt.%或以下、約0.4 wt.%或以下、約0.35 wt.%或以下或者約0.3 wt.%或以下。因此，該拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量之α-氧化鋁。舉例而言，該拋光組合物可包含約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁，例如，約0.01 wt.%至約0.9 wt.%、約0.01 wt.%至約0.8 wt.%、約0.01 wt.%至約0.7 wt.%、約0.01 wt.%至約0.6 wt.%、約0.01 wt.%至約0.5 wt.%、約0.05 wt.%至約0.5 wt.%、約0.05 wt.%至約0.4 wt.%、約0.1 wt.%至約0.4 wt.%、約0.1 wt.%至約0.4 wt.%或者約0.15 wt.%至約0.3 wt.%。
該α-氧化鋁包含可具有任何適合平均粒徑(亦即，平均顆粒直徑)之顆粒。舉例而言，該等α-氧化鋁顆粒可具有約90 nm或以上之平均粒徑，例如，約100 nm或以上、約110 nm或以上、約120 nm或以上、約130 nm或以上、約140 nm或以上或者約150 nm或以上。另一選擇係或另外，該等α-氧化鋁顆粒可具有約300 nm或以下之平均粒徑，例如，約290 nm或以下、約280 nm或以下、約270 nm或以下、約260 nm或以下、約250 nm或以下、約240 nm或以下、約230 nm或以下、約220 nm或以下、約210 nm或以下或者約200 nm或以下。因此，該等α-氧化鋁顆粒可具有由前述端點中之任兩者界定之平均粒徑。舉例而言，該等α-氧化鋁顆粒可具有約90 nm至約300 nm之平均粒徑，例如，約100 nm至約280 nm、約100 nm至約260 nm、約100 nm至約240 nm、約120 nm至約240 nm、約120 nm至約220 nm或者約120 nm至約200 nm。
該二氧化矽可係任何適合形式之膠體二氧化矽。舉例而言，該膠體二氧化矽可係濕法二氧化矽，諸如縮聚二氧化矽。縮聚二氧化矽通常藉由使Si(OH) 4縮合以形成膠體顆粒而製備，其中膠體係定義為具有介於約1 nm與約1000 nm之間的平均粒徑。Si(OH) 4通常係自矽酸鹽(例如鈉及/或鉀矽酸鹽)獲得，且藉此獲得之二氧化矽可稱為矽酸鹽衍生之二氧化矽。此等磨料顆粒可根據美國專利5,230,833來製備或可作為各種市售產品中之任一者來獲得，該等市售產品係例如Akzo-Nobel Bindzil TM50/80、30/360、159/500、40/220、40/130及CJ2-2產品及Nalco 1050、1060、2327及2329產品以及可自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Fuso及Clariant購得之其他類似產品。
膠體二氧化矽亦可藉由諸如正矽酸四甲酯(TMOS)及/或正矽酸四乙酯(TEOS)之矽酸酯之縮聚衍生。自矽酸酯衍生之二氧化矽通常實質上不含鹼金屬。
拋光組合物可包含任何適合量之二氧化矽。通常，拋光組合物包含約1 wt.%或以上之二氧化矽，例如，約1.2 wt.%或以上、約1.4 wt.%或以上、約1.6 wt.%或以上、約1.8 wt.%或以上、約2 wt.%或以上、約2.2 wt.%或以上或者約2.4 wt.%或以上。另一選擇係或另外，拋光組合物包含約5 wt.%或以下之二氧化矽，例如，約4.8 wt.%或以下、約4.6 wt.%或以下、約4.4 wt.%或以下、約4.2 wt.%或以下、約4 wt.%或以下、約3.8 wt.%或以下、約3.6 wt.%或以下、約3.4 wt.%或以下、約3.2 wt.%或以下或者約3 wt.%或以下。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量之二氧化矽。舉例而言，拋光組合物可包含約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽，例如，約1 wt.%至約4 wt.%、約1 wt.%至約3 wt.%、約2 wt.%至約5 wt.%、約2 wt.%至約4 wt.%或者約2 wt.%至約3 wt.%。
二氧化矽包含可具有任何適合平均大小(亦即，平均顆粒直徑)之顆粒。舉例而言，二氧化矽顆粒可具有約40 nm或以上之平均粒徑，例如，約50 nm或以上、約60 nm或以上、約70 nm或以上、約80 nm或以上、約90 nm或以上或者約100 nm或以上。另一選擇係或另外，二氧化矽顆粒可具有約200 nm或以下之平均粒徑，例如，約180 nm或以下、約160 nm或以下、約140 nm或以下或者約120 nm或以下。因此，二氧化矽顆粒可具有由前述端點中之任兩者界定之平均粒徑。舉例而言，二氧化矽顆粒可具有約40 nm至約200 nm之平均粒徑，例如，約40 nm至約180 nm、約40 nm至約160 nm、約40 nm至約140 nm、約40 nm至約120 nm、約60 nm至約200 nm、約60 nm至約180 nm、約60 nm至約160 nm、約60 nm至約140 nm、約80 nm至約200 nm、約80 nm至約180 nm、約80 nm至約160 nm、約80 nm至約140 nm或者約100 nm至約200 nm。
磨料(亦即，α-氧化鋁、二氧化矽或其組合)較佳係膠體穩定的。術語膠體係指磨料顆粒於液體載體中之懸浮液。膠態穩定性係指經過一段時間仍能維持此懸浮液形式。在本發明之上下文中，若當將磨料置於100 ml量筒中且不攪動使其靜置2小時之時間時，量筒底部50 ml之顆粒濃度([B]，以g/ml表示)與量筒頂部50 ml之顆粒濃度([T]，以g/ml表示)之間之差值除以磨料組合物中顆粒之初始濃度([C]，以g/ml表示)小於或等於0.5 (亦即{[B] - [T]}/[C] ≤ 0.5)，則認為磨料係膠體穩定的。更佳地，[B]-[T]/[C]之值小於或等於0.3，且最佳地小於或等於0.1。
拋光組合物可包含鐵離子、有機酸或其組合。鐵離子可以任何適合鐵鹽之形式提供。適合鐵鹽之非限制性實例係硝酸鐵。拋光組合物可包含任何適合量之鐵離子。拋光組合物可包含約0.005 wt.%至約1 wt.%之鐵離子，例如，約0.01 wt.%至約0.9 wt.%、約0.02 wt.%至約0.8 wt.%、約0.03 wt.%至約0.6 wt.%、約0.03 wt.%至約0.4 wt.%、約0.03 wt.%至約0.2 wt.%或者約0.03 wt.%至約0.1 wt.%之鐵離子。
在實施例中，拋光組合物實質上不包含鐵離子。在本發明之上下文中，「實質上無鐵離子」意指拋光組合物包含約0.01 wt.%或以下之鐵離子，例如，約0.005 wt.%或以下、約0.001 wt.%或以下或者約0.0001 wt.%或以下，或者在拋光組合物中無法檢測到鐵離子。
拋光組合物可包含有機酸。有機酸可係任何適合之有機酸。適合有機酸之非限制性實例包括酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸、馬來酸、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸及丙二酸。在某些實施例中，當磨料係α-氧化鋁時，有機酸可選自酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸及其組合。在某些實施例中，當磨料係二氧化矽時，有機酸可選自酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸、馬來酸、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸、丙二酸及其組合。
拋光組合物可包含任何適合濃度之有機酸。舉例而言，拋光組合物可包含約1 mM或以上之有機酸，例如，約2 mM或以上、或者約3 mM或以上、或者約4 mM或以上、或者約5 mM或以上。另一選擇係或另外，拋光組合物可包含約100 mM或以下之有機酸，例如，約50 mM或以下、約25 mM或以下、約20 mM或以下、約19 mM或以下、約18 mM或以下、約17 mM或以下、約16 mM或以下或約15 mM或以下。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量之有機酸。舉例而言，拋光組合物可包含約1 mM至約20 mM之有機酸，例如，約1 mM至約15 mM、約2 mM至約15 mM、約3 mM至約15 mM、約3 mM至約12 mM、約1 mM至約12 mM或者約1 mM至約10 mM。
拋光組合物包含水。水可係任何適合之水，且舉例而言可係去離子水或蒸餾水。在某些實施例中，拋光組合物可進一步包含一或多種有機溶劑與水之組合。舉例而言，拋光組合物可進一步包含羥基溶劑(諸如甲醇或乙醇)、酮溶劑、醯胺溶劑、亞碸溶劑，及諸如此類。
拋光組合物可具有任何適合之pH。通常，拋光組合物具有約2或以上之pH，例如，約2.2或以上、約2.4或以上、約2.6或以上、約2.8或以上、約3或以上、約3.4或以上、約3.8或以上或者約4或以上。另一選擇係或另外，拋光組合物可具有約5或以下之pH，例如，約4.8或以下、約4.6或以下、約4.4或以下、約4.2或以下、約4或以下、約3.8或以下、約3.6或以下、約3.4或以下或者約3.2或以下。因此，拋光組合物可具有由前述端點中之任兩者界定之pH。舉例而言，拋光組合物可具有約2至約5之pH，例如，約2至約4.8、約2至約4.6、約2至約4.4、約2至約4.2、約2至約4、約3至約5或者約3至約4。
拋光組合物之pH可使用任何適合之酸或鹼來調整。適合酸之非限制性實例包括硝酸、硫酸、磷酸及有機酸，例如甲酸及乙酸。適合鹼之非限制性實例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化銨。
拋光組合物視情況進一步包含選自兩性離子均聚物、單體銨鹽及其組合之含氮化合物。在實施例中，該含氮化合物係兩性離子均聚物。在另一實施例中，兩性離子均聚物係ε-聚離胺酸。ε-聚離胺酸可具有任何適合之分子量。舉例而言，ε-聚離胺酸可具有約5,000道爾頓(Dalton)至約20,000道爾頓之分子量。在另一實施例中，含氮化合物係單體銨鹽。該單體銨鹽可係任何適合之單體銨鹽。適合單體銨鹽之非限制性實例包括二烯丙基二甲基氯化銨、 N-十二烷基- N, N-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽(DDMAPS)、氫氧化銨及諸如此類。
拋光組合物可包含任何適合濃度之兩性離子均聚物。舉例而言，拋光組合物可包含約5 ppm或以上之兩性離子均聚物，例如，約6 ppm或以上、約7 ppm或以上、約8 ppm或以上、約9 ppm或以上或者約10 ppm或以上。另一選擇係或另外，拋光組合物可包含約25 ppm或以下之兩性離子均聚物，例如，約24 ppm或以下、約23 ppm或以下、約22 ppm或以下、約21 ppm或以下或者約20 ppm或以下。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量之兩性離子均聚物。舉例而言，拋光組合物可包含約5 ppm至約25 ppm之兩性離子均聚物，例如，約5 ppm至約24 ppm、約5 ppm至約23 ppm、約5 ppm至約22 ppm、約5 ppm至約21 ppm或者約5 ppm至約20 ppm。
拋光組合物可包含任何適合濃度之單體銨鹽。舉例而言，拋光組合物可包含約1 mM或以上之單體銨鹽，例如，約2 mM或以上、約3 mM或以上、約4 mM或以上或者約5 mM或以上。另一選擇係或另外，拋光組合物可包含約10 mM或以下之單體銨鹽，例如，約9 mM或以下、約8 mM或以下、約7 mM或以下、約6 mM或以下或者約5 mM或以下。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量之單體銨鹽。舉例而言，拋光組合物可包含約1 mM至約10 mM之單體銨鹽，例如，約1 mM至約9 mM、約1 mM至約8 mM、約1 mM至約7 mM、約1 mM至約6 mM或者約1 mM至約5 mM。
拋光組合物視情況進一步包含非離子表面活性劑。非離子表面活性劑可係任何適合之非離子表面活性劑。在某些實施例中，非離子表面活性劑選自烷基乙氧基化物、聚乙二醇及其組合。烷基乙氧基化物具有下式：R(OC 2H 4) nOH，其中R係C 1-C 30烷基且n係自1至約1000之整數。聚乙二醇具有如下結構：H-(O-CH 2CH 2) n-OH，其中n係自2至約5000之整數。
拋光組合物可包含任何適合量之非離子表面活性劑。例如，拋光組合物可包含約1 ppm或以上之非離子表面活性劑，例如，約5 ppm或以上、約10 ppm或以上、約20 ppm或以上、約30 ppm或以上、約40 ppm或以上或者約50 ppm或以上。另一選擇係或另外，拋光組合物可包含約1000 ppm或以下之非離子表面活性劑，例如，約900 ppm或以下、約800 ppm或以下、約700 ppm或以下、約600 ppm或以下或者約500 ppm或以下。因此，拋光組合物可包含由上文所提及之端點中之任兩者界定之量之非離子表面活性劑。舉例而言，拋光組合物可包含約1 ppm至約1000 ppm之非離子表面活性劑，例如，約5 ppm至約900 ppm、約5 ppm至約800 ppm、約5 ppm至約700 ppm、約5 ppm至約600 ppm或者約5 ppm至約500 ppm。
拋光組合物視情況進一步包含除生物劑。適合除生物劑之非限制性實例係基於甲基異噻唑啉酮之除生物劑，諸如Kordek MLX™ (DuPont, Wilmington, DE)。拋光組合物可包含任何適合量之除生物劑。舉例而言，拋光組合物可包含約0.001 wt.%至約0.2 wt.%之除生物劑。
拋光組合物視情況進一步包含緩衝劑。緩衝劑可係能夠將拋光組合物維持於本文所列示pH之任何適合緩衝劑。適合緩衝劑之非限制性實例包括甲酸、丙二酸、乙酸、草酸、檸檬酸、磷酸及其鹽。
拋光組合物視情況進一步包含過氧化氫。過氧化氫之存在可在將拋光組合物用於拋光包含至少一個氮化鈦層之基板時增加氮化鈦之移除速率。拋光組合物可包含任何適合量之過氧化氫。舉例而言，拋光組合物可包含約0.1 wt.%至約5 wt.% (例如，約0.1 wt.%至約1 wt.%)之過氧化氫。
在實施例中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁；(b)含氮化合物，其選自濃度為約5 ppm至約25 ppm之兩性離子均聚物、濃度為約1 mM至約10 mM之單體銨鹽及其組合；(c)有機酸，及(d)水，其中拋光組合物具有約2至約4之pH。
在另一實施例中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽；(b)有機酸；(c)鐵離子，及(d)水，其中拋光組合物具有約2至約4之pH。
拋光組合物可藉由任何適合技術來製備，其中許多技術為熟習此項技術者已知。拋光組合物可以分批或連續製程來製備。通常，拋光組合物可藉由將其組分以任何順序組合來製備。如本文中所使用，術語「組分」包括個別成分(例如，α-氧化鋁、二氧化矽、鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑等)以及成分之任何組合(例如，α-氧化鋁、二氧化矽、鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑等)。
舉例而言，α-氧化鋁或二氧化矽可分散於水中。然後，可藉由能夠將組分納入至拋光組合物中之任何方法來添加及混合鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑。拋光組合物亦可藉由在拋光操作期間在基板表面混合該等組分來製備。
拋光組合物可供應為包含α-氧化鋁及/或二氧化矽、鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑之單包裝系統。或者，α-氧化鋁及/或二氧化矽可以於水中之分散液形式在第一容器中供應，且鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑可以乾燥形式、或以於水中之溶液或分散液形式在第二容器中供應。第一或第二容器中之組分可呈乾燥形式，而另一容器中之組分可呈水性分散液之形式。而且，適合的係第一及第二容器中之組分具有不同pH值或另一選擇係具有實質上類似或甚至相等pH值。其他兩個容器、或三個或以上容器、拋光組合物之組分之組合在熟習此項技術者之知識範圍內。
本發明之拋光組合物亦可以濃縮物形式提供，該濃縮物意欲在使用之前利用適當量之水來稀釋。在此實施例中，拋光組合物濃縮物可包含α-氧化鋁及/或二氧化矽、鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑及水，其量使得在用適當量的水稀釋濃縮物時，拋光組合物之每一組分將以在上文針對每一組分所述之適當範圍內之量存在於拋光組合物中。舉例而言，α-氧化鋁及/或二氧化矽、鐵離子、有機酸、可選含氮化合物、可選過氧化氫及可選非離子表面活性劑各自可以為以上針對每一組分所述濃度的2倍(例如，約3倍、約4倍或約5倍)之量之濃度存在，以便當利用等體積水(例如，分別2份等體積的水、3份等體積的水或4份等體積的水)稀釋濃縮物時，每一組分將以在以上針對每一組分所述範圍內之量存在於拋光組合物中。可選過氧化氫可在使用前與用於稀釋濃縮物之水以混合物形式添加至濃縮物。另外，如由熟習此項技術者將理解，濃縮物可含有最終拋光組合物中存在之適當分數之水，以確保其他組分至少部分或完全溶於濃縮物中。
本發明亦提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含：(i)提供基板；(ii)提供拋光墊；(iii) 提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料，(b)鐵離子、有機酸或其組合，及(c)水，其中拋光組合物具有約2至約4之pH；(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸；及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以磨蝕基板之表面之至少一部分以藉此拋光基板。
基板可係任何適合之基板。在某些實施例中，基板包含硼摻雜之多晶矽或硼多晶矽合金。在某些實施例中，基板包含結合氧化矽及/或氮化矽之摻雜硼之多晶矽或硼多晶矽合金。在某些實施例中，基板進一步包含氮化鈦。摻雜硼之多晶矽可係任何適合之多晶矽，其中許多摻雜硼之多晶矽為業內所已知。多晶矽可具有任何適合相，且可為非晶形、結晶或其組合。硼摻雜之位準可係任何適合之位準。舉例而言，硼摻雜之位準可係約1 wt.%至約90 wt.%，例如，約5 wt.%至約90 wt.%、約10 wt.%至約90 wt.%、約20 wt.%至約90 wt.%、約30 wt.%至約90 wt.%、約40 wt.%至約90 wt.%、約50 wt.%至約90 wt.%、約60 wt.%至約90 wt.%、約70 wt.%至約90 wt.%或者約80 wt.%至約90 wt.%。在某些實施例中，基板包含硼摻雜之多晶矽之一或多個層。在某些實施例中，基板進一步包含選自氮化矽、氧化矽、氮化鈦及其組合之一或多個層。
本發明之化學機械拋光組合物及方法特別適於與化學機械拋光設備結合使用。通常，該設備包含平臺，當使用時該平臺運動且具有因軌道、線性或圓周運動產生之速度；拋光墊，其與平臺接觸且隨平臺運動而移動；及載體，其藉由使基板接觸拋光墊之表面並使其相對於拋光墊之表面移動來固持該基板。基板之拋光係藉由以下進行：將基板放置成與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸且然後相對於基板移動拋光墊，以磨蝕基板之至少一部分來拋光該基板。
可利用化學機械拋光組合物使用任何適合拋光墊(例如，拋光表面)來拋光基板。適合拋光墊包括(例如)編織及非編織拋光墊。此外，適合拋光墊可包含具有不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮後反彈能力及壓縮模量之任何適合聚合物。適合聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸(nylon)、氟碳化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共同形成之產物及其混合物。軟聚胺基甲酸酯拋光墊結合本發明拋光方法特別有用。典型墊包括但不限於SURFIN™ 000、SURFIN™ SSW 1、SPM3100 (舉例而言，可商購自Eminess Technologies)、POLITEX™、NEXPLANAR ®E6088 (Cabot Microelectronics, Aurora, IL)及Fujibo POLYPAS™ 27。較佳拋光墊係可商購自Cabot Microelectronics之EPIC™ D100墊。
期望地，化學機械拋光設備進一步包含原位拋光端點檢測系統，其中許多該等系統為業內已知。業內已知藉由分析自所拋光基板之表面反射之光或其他輻射來檢查並監測拋光製程之技術。此等方法闡述於(例如)美國專利第5,196,353號、美國專利第5,433,651號、美國專利第5,609,511號、美國專利第5,643,046號、美國專利第5,658,183號、美國專利第5,730,642號、美國專利第5,838,447號、美國專利第5,872,633號、美國專利第5,893,796號、美國專利第5,949,927號及美國專利第5,964,643號中。期望地，檢查或監測拋光製程關於所拋光基板之進展使得能夠確定拋光端點，即確定何時終止關於特定基板之拋光製程。
期望地，當根據本發明之方法拋光包含硼摻雜之多晶矽或硼多晶矽合金之基板時，本發明之拋光組合物展現高移除速率。舉例而言，當根據本發明之實施例拋光包含硼摻雜之多晶矽或硼多晶矽合金層之矽晶圓時，拋光組合物期望地展現約500 Å/min或更高之硼摻雜之多晶矽或硼多晶矽合金之移除速率，例如，約550 Å/min或更高、約600 Å/min或更高、約650 Å/min或更高、約700 Å/min或更高、約750 Å/min或更高、約800 Å/min或更高、約850 Å/min或更高、約900 Å/min或更高、約950 Å/min或更高、約1000 Å/min或更高、約1100 Å/min或更高、約1200 Å/min或更高、約1300 Å/min或更高、約1400 Å/min或更高、約1500 Å/min或更高、約1600 Å/min或更高、約1700 Å/min或更高、約1800 Å/min或更高、約1900 Å/min或更高、約2000 Å/min或更高、約2100 Å/min或更高、約2200 Å/min或更高、約2300 Å/min或更高、約2400 Å/min或更高、約2500 Å/min或更高、約2600 Å/min或更高、約2700 Å/min或更高、約2800 Å/min或更高、約2900 Å/min或更高或者約3000 Å/min或更高。
當根據本發明之方法拋光包含氮化矽及/或氮化矽之基板時，本發明之化學-機械拋光組合物期望地呈現低移除速率。舉例而言，當根據本發明之方法拋光包含氮化矽或氧化矽之矽晶圓時，拋光組合物期望地展現約100 Å/min或更低之氮化矽或氧化矽移除速率，例如，95 Å/min或更低、約90 Å/min或更低、約85 Å/min或更低、約80 Å/min或更低、約75 Å/min或更低、約70 Å/min或更低、約65 Å/min或更低、約60 Å/min或更低、約55 Å/min或更低、約50 Å/min或更低、約45 Å/min或更低、約40 Å/min或更低、約35 Å/min或更低、約30 Å/min或更低、約25 Å/min或更低、約20 Å/min或更低、約15 Å/min或更低、約10 Å/min或更低、約5 Å/min或更低或者約1 Å/min或更低。在某些實施例中，拋光組合物展現太低以致無法檢測之氮化矽或氧化矽移除速率。
本發明之拋光組合物可展現可變氮化鈦移除速率。舉例而言，當用於拋光包含至少一個氮化鈦層之基板時，拋光組合物中存在鐵離子及/或過氧化氫可增加氮化鈦之移除速率。氮化鈦移除速率通常隨著鐵離子及/或過氧化氫之濃度增加而增加。 實施例
(1) 在實施例(1)中，呈現一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含： (i)     提供基板； (ii)    提供拋光墊， (iii)   提供化學機械拋光組合物，其包含： (a)     選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料， (b)    鐵離子、有機酸或其組合，及 (c)     水， 其中該拋光組合物具有約2至約4之pH， (iv)   使該基板與該拋光墊及該化學機械拋光組合物接觸，及 (v)    相對於該基板移動該拋光墊及該化學機械拋光組合物以磨蝕該基板之表面之至少一部分以藉此拋光該基板。
(2) 在實施例(2)中，呈現實施例(1)之方法，其中該磨料係α-氧化鋁，且其中該拋光組合物包含約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁。
(3) 在實施例(3)中，呈現實施例(2)之方法，其中該α-氧化鋁包含具有約90 nm至約300 nm之平均粒徑之顆粒。
(4) 在實施例(4)中，呈現實施例(2)或實施例(3)之方法，其中該拋光組合物包含濃度為約1 mM至約10 mM之有機酸。
(5) 在實施例(5)中，呈現實施例(4)之方法，其中該有機酸選自酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸及其組合。
(6) 在實施例(6)中，呈現實施例(2)至(5)中任一項之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自兩性離子均聚物、單體銨鹽及其組合之含氮化合物。
(7) 在實施例(7)中，呈現實施例(6)之方法，其中該兩性離子均聚物以約5 ppm至約25 ppm之濃度存在，且該單體銨鹽以約1 mM至約10 mM之濃度存在。
(8) 在實施例(8)中，呈現實施例(6)或實施例(7)之方法，其中該含氮化合物係兩性離子均聚物，且其中該兩性離子均聚物係ε-聚離胺酸。
(9) 在實施例(9)中，呈現實施例(6)或實施例(7)之方法，其中該含氮化合物係單體銨鹽。
(10)     在實施例(10)中，呈現實施例(9)之方法，其中該單體銨鹽係二甲基二烯丙基銨鹽或氫氧化銨。
(11)     在實施例(11)中，呈現實施例(1)至(10)中任一項之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自烷基乙氧基化物、聚乙二醇及其組合之非離子表面活性劑。
(12)     在實施例(12)中，呈現實施例(1)至(11)中任一項之方法，其中該拋光組合物實質上不包含鐵離子。
(13)     在實施例(13)中，呈現實施例(1)之方法，其中該磨料係二氧化矽，且其中該拋光組合物包含約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽。
(14)     在實施例(14)中，呈現實施例(13)之方法，其中該二氧化矽包含具有約40 nm至約200 nm之平均粒徑之顆粒。
(15)     在實施例(15)中，呈現實施例(13)或實施例(14)之方法，其中該拋光組合物包含約0.01 wt.%至約1 wt.%之鐵離子。
(16)     在實施例(16)中，呈現實施例(13)至(15)中任一項之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自馬來酸、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸、丙二酸及其組合之有機酸。
(17)     在實施例(17)中，呈現實施例(16)之方法，其中該有機酸係馬來酸，且其中該拋光組合物包含約1 mM至約100 mM之馬來酸。
(18)     在實施例(18)中，呈現實施例(1)至(17)中任一項之方法，其中該基板包含在該基板之表面上的硼摻雜之多晶矽之至少一個層，且其中該基板之表面上的該硼摻雜之多晶矽之至少一部分經磨蝕以拋光該基板。
(19)     在實施例(19)中，呈現實施例(18)之方法，其中該基板進一步包含在該基板之表面上的氧化矽之至少一個層，且其中該基板之表面上的該氧化矽之至少一部分經磨蝕以拋光該基板。
(20)     在實施例(20)中，呈現實施例(18)或實施例(19)之方法，其中該基板進一步包含在該基板之表面上的氮化矽之至少一個層，且其中該基板之表面上的該氮化矽之至少一部分經磨蝕以拋光該基板。
(21)     在實施例(21)中，呈現實施例(18)或實施例(19)之方法，其中該基板進一步包含在該基板之表面上的氮化矽之至少一個層，且其中該基板之表面上的該氮化矽之至少一部分經磨蝕以拋光該基板。
(22)     在實施例(22)中，呈現一種化學機械拋光組合物，其包含： (a)     約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁， (b)    選自兩性離子均聚物、單體銨鹽及其組合之含氮化合物， (c)     有機酸，及 (d)    水， 其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
(23)     在實施例(23)中，呈現實施例(22)之拋光組合物，其中該α-氧化鋁包含具有約90 nm至約300 nm之平均粒徑之顆粒。
(24)     在實施例(24)中，呈現實施例(22)或實施例(23)之拋光組合物，其中該含氮化合物係兩性離子均聚物，且其中該兩性離子均聚物係ε-聚離胺酸，其中該ε-聚離胺酸以約5 ppm至約25 ppm之濃度存在。
(25)     在實施例(25)中，呈現實施例(22)或實施例(23)之拋光組合物，其中該含氮化合物係單體銨鹽。
(26)     在實施例(26)中，呈現實施例(25)之拋光組合物，其中該單體銨鹽係二甲基二烯丙基銨鹽或氫氧化銨，其中該單體銨鹽以約1 mM至約10 mM之濃度存在。
(27)     在實施例(27)中，呈現實施例(22)至(26)中任一項之拋光組合物，其中該拋光組合物進一步包含選自烷基乙氧基化物、聚乙二醇及其組合之非離子表面活性劑。
(28)     在實施例(28)中，呈現實施例(22)至(27)中任一項之拋光組合物，其中該拋光組合物進一步包含以約1 mM至約10 mM之濃度存在之有機酸。
(29)     在實施例(29)中，呈現實施例(28)之拋光組合物，其中該有機酸選自酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸及其組合。
(30)     在實施例(30)中，呈現實施例(22)至(29)中任一項之拋光組合物，其中該拋光組合物實質上不包含鐵離子。
(31)     在實施例(31)中，呈現一種化學機械拋光組合物，其包含： (a)     約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽， (b)    有機酸， (c)     鐵離子，及 (d)    水， 其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
(32)     在實施例(32)中，呈現實施例(31)之拋光組合物，其中該二氧化矽包含具有約40 nm至約200 nm之平均粒徑之顆粒。
(33)     在實施例(33)中，呈現實施例(31)或實施例(32)之拋光組合物，其中該有機酸選自馬來酸、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸、丙二酸及其組合。
(34)     在實施例(34)中，呈現實施例(33)之拋光組合物，其中該有機酸係馬來酸，且其中該拋光組合物包含約1 mM至約20 mM之馬來酸。
以下實例進一步圖解說明本發明，但當然不應理解為以任何方式限制本發明之範圍。 實例1
此實例演示α-氧化鋁及乳酸之量對硼摻雜之多晶矽(「B-Si」)、氮化矽(「SiN」)及氮化鈦(「TiN」)之移除速率之影響。
利用五種不同拋光組合物，亦即拋光組合物1A-1E來拋光包含B-Si、SiN或TiN之層之單獨基板。拋光組合物1A-1E含有表1中所列示之量之α-氧化鋁及乳酸，且每一拋光組合物具有3.5之pH。在以下條件下，使用E6088拋光墊在Logitech拋光工具上拋光基板：平臺速度 = 93 rpm；拋光頭速度 = 87 rpm；漿料流速 = 50 mL/min；及下壓力 = 27.5 kPa。
在拋光之後，確定B-Si、SiN及TiN之移除速率。結果列示於表1中。 表1：α-氧化鋁及乳酸對B-Si、SiN及TiN移除速率之影響
拋光組合物 α- 氧化鋁 % 乳酸濃度 (mM) 平均 SiN RR (Å/min) 平均 TiN RR (Å /min) 平均 B-Si RR (Å/min)
1A (發明性) 0.5 11 44 160 2162
1B (發明性) 0.5 1 24 188 2058
1C (發明性) 0.3 6 29 136 1948
1D (發明性) 0.1 11 22 129 1902
1E (發明性) 0.1 1 18 130 1793
如自表1中列示之結果所瞭解，當拋光組合物含有0.5 wt.%之α-氧化鋁時觀察到最高B-Si移除速率，且當拋光組合物含有0.1 wt.%之α-氧化鋁時觀察到最低B-Si移除速率。因此，此實例演示B-Si之移除速率隨著α-氧化鋁之濃度增加而增加。另外，乳酸提供大約每mM所添加乳酸約0.4%-0.5%比率之B-Si移除速率增加。類似地，當α-氧化鋁之量增加時，TiN移除速率最高。所有調配物期望地展示低SiN移除速率(＜ 50 Å/min)。 實例2
此實例演示含氮化合物對藉由包含α-氧化鋁之拋光組合物展現之硼摻雜之多晶矽(「B-Si」)及氧化矽(「TEOS」)之移除速率之影響。
利用十三(13)種不同拋光組合物，亦即拋光組合物2A-2M來拋光包含B-Si或TEOS之層之單獨基板。拋光組合物2A-2M含有呈表2中所闡述pH之於水中之0.05 wt.% α-氧化鋁。拋光組合物2A與2B (比較)不含有含氮化合物。拋光組合物2C-2M進一步含有表2中所列示濃度的二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC) (拋光組合物2C-2G)、DDMAPS ( N-十二烷基- N, N-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽) (拋光組合物2J及2K)、氫氧化銨(拋光組合物2H及2I)或ε-聚離胺酸(ε-PLL)(拋光組合物2L及2M)。在以下條件下，使用E6088拋光墊在Reflexion拋光工具上拋光基板：平臺速度 = 123 rpm；拋光頭速度 = 117 rpm；漿料流速 = 350 mL/min；及下壓力 = 24.1 kPa。
在拋光之後，確定B-Si及TEOS移除速率。移除速率及B-Si:TEOS選擇性列示於表2中。B-Si:TEOS選擇性係B-Si移除速率與TEOS移除速率之比率。 表2：含氮化合物對B-Si及TEOS移除速率之影響
拋光組合物 pH 含 N 化合物 含 N 化合物濃度 B-Si RR (Å/min) 平均 TEOS RR (Å/min) B-Si:TEOS 選擇性
2A (比較) 3.0 無 N/A 2148 103 20.9
2B (比較) 2.9 無 N/A 1842 133.5 13.8
2C (發明性) 3.0 DADMAC 1 mM 2049 68 30.1
2D (發明性) 3.0 DADMAC 2 mM 1955 54 36.2
2D-1  (發明性) 2.9 DADMAC 3 mM 1576 42.5 37.1
2F (發明性) 2.9 DADMAC 4 mM 1577 43 36.7
2G (發明性) 2.9 DADMAC 6 mM 1465 35.5 41.3
2H (發明性) 3.0 NH 4OH 2 mM 1908 53 36.0
2I (發明性) 3.0 NH 4OH 4 mM 1712 46 37.2
2J (發明性) 3.0 DDMAPS 2 mM 2097 74 28.3
2K (發明性) 3.0 DDMAPS 4 mM 1944 71 27.4
2L (發明性) 3.2 ePLL 15 ppm 1527 28.5 53.5
2M (發明性) 3.0 ePLL 30 ppm 472 18.5 25.5
如自表2中列示之結果所瞭解，以約5 ppm至約25 ppm濃度存在之ε-聚離胺酸(亦即，兩性離子均聚物)或者以約1 mM至約10 mM濃度存在之DADMAC或DDMAPS (亦即，單體銨鹽)藉由抑制TEOS移除速率而顯著改良拋光組合物2C-2M之B-Si:TEOS選擇性。在含氮化合物之最佳低位準時，B-Si之移除速率最低程度地減小，但隨著含氮化合物之量增加，B-Si之移除速率減小更多。對於包含α-氧化鋁磨料之拋光組合物，添加ε-聚離胺酸將B-Si之移除速率自1800 Å/min略減小至1500 Å/min，但期望將B-Si:TEOS選擇性自14大幅增加至54。 實例3
此實例演示α-氧化鋁之量對藉由包含α-氧化鋁及DADMAC之拋光組合物展現之B-Si及TEOS之移除速率之影響。
利用三種不同拋光組合物，亦即拋光組合物3A-3C來拋光包含B-Si或TEOS之層之單獨基板。拋光組合物3A-3C含有0.01 wt.%之α-氧化鋁及3 mM之DADMAC (拋光組合物3A)、0.05 wt.%之α-氧化鋁及3 mM之DADMAC (拋光組合物3B)或0.05 wt.%之α-氧化鋁及無DADMAC (拋光組合物3C)。每一拋光組合物具有2.9之pH。
在拋光之後，確定B-Si及TEOS移除速率。移除速率及B-Si:TEOS選擇性陳述於表3中。 表3：α-氧化鋁及DADMAC對B-Si及TEOS移除速率之影響
拋光組合物 α- 氧化鋁 (wt.%) DADMAC (mM) B-Si RR (Å/min) 平均 TEOS RR (Å/min) B-Si:TEOS 選擇性
3A (發明性) 0.01 3 855 15.5 55.2
3B (發明性) 0.05 3 1576 42.5 37.1
3C (比較) 0.05 0 1842 133.5 13.8
如自表3中列示之結果所瞭解，將α-氧化鋁之量自0.01 wt.%增加至0.05 wt.%(分別地，拋光組合物3A及3B)歸因於TEOS移除速率之增加而將B-Si移除速率增加大約58%且將B-Si:TEOS選擇性減小大約58%。不含有DADMAC (或任何其他含氮化合物，且因此係比較性的)之拋光組合物3C展現較拋光組合物3B所展現之B-Si移除速率高大約35%之B-Si移除速率及為由拋光組合物3B (含有3 mM DADMAC)展現之B-Si:TEOS選擇性之大約35%之B-Si:TEOS選擇性。因此，與拋光組合物3C相比，歸因於由拋光組合物3A及3B提供之較低TEOS移除速率，DADMAC在發明性拋光組合物3A及3B中之存在導致B-Si移除速率降低，但B-Si:TEOS選擇性顯著增加。 實例4
此實例演示pH對藉由包含α-氧化鋁及ε-聚離胺酸之拋光組合物展示之B-Si移除速率及B-Si:TEOS選擇性之影響。
利用兩種不同拋光組合物，亦即拋光組合物4A及4B拋光包含B-Si或TEOS之層之單獨基板。拋光組合物4A及4B在水中含有0.05 wt.%之α-氧化鋁及15 ppm之ε-聚離胺酸。拋光組合物4A及4B分別具有3.2及2.6之pH值。
在拋光之後，確定B-Si及TEOS移除速率。移除速率及B-Si:TEOS選擇性列示於表4中。 表4：pH對B-Si及TEOS移除速率之影響
拋光組合物 pH B-Si RR (Å/min) 平均 TEOS RR (Å/min) B-Si:TEOS 選擇性
4A (發明性) 3.2 1527 28.5 53.5
4B (發明性) 2.6 1502 13 112
如自表4中列示之結果所瞭解，與具有3.2之pH之拋光組合物4A相比，具有2.6之pH之拋光組合物4B在B-Si:TEOS選擇性上展現大約兩倍之增加。在拋光組合物4A及4B之間B-Si移除速率基本上無變化，但在拋光組合物4B之較低pH下，TEOS移除速率減小兩倍以上，從而導致B-Si:TEOS選擇性增加。 實例5
此實例演示馬來酸及馬來酸與鐵離子之組合對藉由包含膠體二氧化矽之拋光組合物展現之B-Si移除速率之影響。
利用七種拋光組合物，亦即拋光組合物5A-5J來拋光包含B-Si之層之單獨基板。拋光組合物5A-5J含有膠體二氧化矽及0.01 wt.%之Kordek™ MLX (基於甲基異噻唑啉酮之除生物劑)，且進一步含有選自馬來酸、兒茶酚、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸、硝酸鐵及硝酸鋁之組分，如表5中所列示。在以下條件下，使用E6088拋光墊在Logitech拋光工具上拋光基板：平臺速度 = 93 rpm；拋光頭速度 = 87 rpm；漿料流速 = 50 mL/min；及下壓力 = 27.6 kPa。
在拋光之後，確定B-Si移除速率，且結果列示於表5中。 表5：馬來酸及鐵離子對B-Si移除速率之影響
拋光組合物 膠體二氧化矽 (wt.%) 其他組分 ( wt. %) pH 平均 B-Si RR (Å /min)
5A (比較) 2.0 N/A 2.3 397
5B (發明性) 2.0 馬來酸(0.058) 2.3 484
5C (發明性) 2.0 馬來酸(0.1160) 2.3 449
5D (發明性) 2.0 馬來酸(0.058) 2.3 978
硝酸鐵(0.05)
5E (發明性) 2.0 馬來酸(0.058) 硝酸鐵(0.1) 2.3 1536
5F (比較) 2.0 兒茶酚(0.055) 2.3 408
5G (比較) 2.0 L-抗壞血酸(0.088) 2.3 391
5H (比較) 2.0 2-吡啶甲酸(0.0615) 2.3 242
5I (比較) 2.0 馬來酸(0.058) 10.0 40
5J (比較) 1.5 O-磷酸乙醇胺(0.016) 硝酸鋁(0.15) 2.3 50
如自表5中列示之結果所瞭解，含有膠體二氧化矽、0.058 wt.%馬來酸(亦即，有機酸)及0.01 wt.%硝酸鐵之拋光組合物5E展現1536 Å/min之最高B-Si移除速率。含有與拋光組合物5E相同之組分但僅含一半量之硝酸鐵的拋光組合物5D展現大約為藉由拋光組合物5E展現之B-Si移除速率之64%的B-Si移除速率。此等結果演示硝酸鐵之量對B-Si之移除速率之顯著影響。
分別包括5 mM及10 mM之馬來酸之拋光組合物5B及5C演示分別較由不包括馬來酸之拋光組合物5A提供之B-Si移除速率高大約22%及13%之B-Si移除速率。此等結果演示馬來酸顯著增加B-Si移除速率。
與具有2.0之pH之拋光組合物5B相比，包括與拋光組合物5B相同量之馬來酸及Kordek MLX™但具有10之pH之拋光組合物5I展現B-Si移除速率之顯著降低。
與含有硝酸鐵之拋光組合物5D及5E相比，包括替代硝酸鐵(硝酸鋁)之三價金屬鹽之拋光組合物5B展現B-Si移除速率之顯著減小。此等結果進一步演示鐵離子對B-Si之移除速率之影響。 實例6
此實例演示下壓力對藉由包含膠體二氧化矽、馬來酸及硝酸鐵之拋光組合物展現之SiN移除速率之影響。
利用兩種不同拋光組合物(拋光組合物6A及6B)拋光包含B-Si或SiN之層之單獨基板。拋光組合物6A及6B兩者含有膠體二氧化矽及馬來酸。拋光組合物6A及6B分別進一步含有0.05 wt.%或0.1 wt.%之硝酸鐵。在以下條件下，使用E6088拋光墊在Reflexion拋光工具上拋光基板：平臺速度 = 93 rpm；拋光頭速度 = 87 rpm及漿料流速 = 250 mL/min。B-Si基板以20.7 kPa之單一下壓力拋光。SiN基板以20.7 kPa、13.8 kPa或6.9 kPa之下壓力拋光，如表6中所報告。
在拋光之後，確定B-Si及SiN移除速率。結果列示於表6中。 表6：下壓力對B-Si及SiN移除速率之影響
拋光組合物 硝酸鐵 (wt.%) B-Si 基板 SiN 基板
下壓力 (kPa) 移除速率 (Å/min) 下壓力 (kPa) 移除速率 (Å/min)
6A (發明性) 0.05 20.7 711 20.7 70
13.8 42
6.9 24
6B (發明性) 0.1 20.7 791 20.7 72
13.8 42
6.9 21
如自表6中列示之結果所瞭解，在20.7 kPa之下壓力下，含有0.1 wt.%之硝酸鐵之拋光組合物6B展現大約為藉由含有0.05 wt.%之硝酸鐵之拋光組合物6A展現之B-Si移除速率之111%的B-Si移除速率。此等結果演示硝酸鐵濃度對B-Si之移除速率之影響。在所測試三種下壓力之每一者下，拋光組合物6A展現與在相同下壓力下藉由拋光組合物6B展現之彼SiN移除速率類似之SiN移除速率。作為實例，在20.7 kPa之下壓力下，拋光組合物6A提供70 Å/min之SiN移除速率，而拋光組合物6B提供70.2 Å/min之SiN移除速率。
當下壓力減小時，藉由拋光組合物6A及6B兩者展現之SiN移除速率展示線性降低。期望地，調整下壓力允許藉由在較高下壓力下增加SiN移除速率但在較低下壓力下增加B-Si:SiN選擇性達成可維持性。
本文所引用之所有參考文獻(包括出版物、專利申請案及專利)均以引用方式併入本文中，其併入程度如同將每一參考文獻個別且特別指示以引用方式併入本文中且其全文列示於本文中一般。
除非本文另外指明或上下文明顯矛盾，否則在闡述本發明之上下文(尤其在下文申請專利範圍之上下文)中所用之術語「一(a及an)」、「該」及「至少一者」及類似指示物均應解釋為涵蓋單數與複數二者。除非本文另外指明或上下文明顯矛盾，否則緊接著一或多個物項之列表使用之術語「至少一者」(例如，「A及B中之至少一者」)應解釋為意指選自所列示物項之一個物項(A或B)或兩個或更多個所列示物項之任何組合(A及B)。除非另外指明，否則術語「包含」、「具有」、「包括」及「含有」應解釋為開放性術語(亦即，意指「包括但不限於」)。除非本文另外指明，否則本文中之數值範圍僅意欲作為個別提及落入此範圍內之每一單獨值之速記方法，並且每一單獨值係如同在本文個別列舉一般併入說明書中。除非本文另有說明或上下文另外明顯矛盾，否則本文所闡述之所有方法皆可以任何適合順序實施。除非另外聲明，否則，本文所提供任何及所有實例或實例性語言(例如，「諸如」)僅意欲用於更好地闡釋本發明且並非對本發明範疇加以限制。本說明書中之任何語言均不應解釋為指示任何未主張要素對於本發明實踐係必需的。
本文中闡述本發明之較佳實施例，包括發明者已知用於實施本發明之最佳模式。熟習此項技術者在閱讀上述說明後可瞭解彼等較佳實施例之變化形式。發明者期望熟習此項技術者適當採用此等變化形式，且發明者期望本發明可以不同於本文特定闡述之方式實施。因此，本發明包括適用法律所允許之本文隨附申請專利範圍中所引述標的物之所有修改及等效形式。此外，除非本文另外指明或上下文另外明顯矛盾，否則在其所有可能之變化形式中，上述要素之任何組合皆涵蓋於本發明中。

Claims (30)

  1. 一種化學機械拋光基板之方法，其包含： (i)     提供基板， (ii)    提供拋光墊， (iii)   提供化學機械拋光組合物，其包含： (a) 選自α-氧化鋁、二氧化矽及其組合之磨料， (b) 鐵離子、有機酸或其組合，及 (c) 水， 其中該拋光組合物具有約2至約4之pH， (iv)   使該基板與該拋光墊及該化學機械拋光組合物接觸，及 (v)    相對於該基板移動該拋光墊及該化學機械拋光組合物以磨蝕該基板之表面之至少一部分以藉此拋光該基板。
  2. 如請求項1之方法，其中該磨料係α-氧化鋁，且其中該拋光組合物包含約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁。
  3. 如請求項2之方法，其中該α-氧化鋁包含具有約90 nm至約300 nm之平均粒徑之顆粒。
  4. 如請求項2之方法，其中該拋光組合物包含濃度為約1 mM至約10 mM之有機酸。
  5. 如請求項4之方法，其中該有機酸選自酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸及其組合。
  6. 如請求項2之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自兩性離子均聚物、單體銨鹽及其組合之含氮化合物。
  7. 如請求項6之方法，其中該兩性離子均聚物係以約5 ppm至約25 ppm之濃度存在，且該單體銨鹽係以約1 mM至約10 mM之濃度存在。
  8. 如請求項6之方法，其中該含氮化合物係兩性離子均聚物，且其中該兩性離子均聚物係ε-聚離胺酸。
  9. 如請求項6之方法，其中該含氮化合物係單體銨鹽。
  10. 如請求項9之方法，其中該單體銨鹽係二甲基二烯丙基銨鹽或氫氧化銨。
  11. 如請求項1之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自烷基乙氧基化物、聚乙二醇及其組合之非離子表面活性劑。
  12. 如請求項1之方法，其中該拋光組合物實質上不包含鐵離子。
  13. 如請求項1之方法，其中該磨料係二氧化矽，且其中該拋光組合物包含約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽。
  14. 如請求項13之方法，其中該二氧化矽包含具有約40 nm至約200 nm之平均粒徑之顆粒。
  15. 如請求項13之方法，其中該拋光組合物包含約0.01 wt.%至約1 wt.%之鐵離子。
  16. 如請求項13之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自馬來酸、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸、丙二酸及其組合之有機酸。
  17. 如請求項16之方法，其中該有機酸係馬來酸，且其中該拋光組合物包含約1 mM至約100 mM之馬來酸。
  18. 如請求項1之方法，其中該基板包含在該基板之表面上的硼摻雜之多晶矽之至少一個層，且其中該基板之表面上的該硼摻雜之多晶矽之至少一部分經磨蝕以拋光該基板。
  19. 如請求項18之方法，其中該基板進一步包含在該基板之表面上的氧化矽之至少一個層，且其中該基板之表面上的該氧化矽之至少一部分經磨蝕以拋光該基板。
  20. 一種化學機械拋光組合物，其包含： (a)     約0.01 wt.%至約1 wt.%之α-氧化鋁， (b)    含氮化合物，其選自兩性離子均聚物、單體銨鹽及其組合， (c)     有機酸，及 (d)    水， 其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
  21. 如請求項20之拋光組合物，其中該α-氧化鋁包含具有約90 nm至約300 nm之平均粒徑之顆粒。
  22. 如請求項20之拋光組合物，其中該含氮化合物係兩性離子均聚物，且其中該兩性離子均聚物係ε-聚離胺酸，其中該ε-聚離胺酸係以約5 ppm至約25 ppm之濃度存在。
  23. 如請求項20之拋光組合物，其中該含氮化合物係單體銨鹽。
  24. 如請求項23之拋光組合物，其中該單體銨鹽係二甲基二烯丙基銨鹽或氫氧化銨，其中該單體銨鹽係以約1 mM至約10 mM之濃度存在。
  25. 如請求項20之拋光組合物，其中該拋光組合物進一步包含選自烷基乙氧基化物、聚乙二醇及其組合之非離子表面活性劑。
  26. 如請求項20之拋光組合物，其中該拋光組合物進一步包含濃度為約1 mM至約10 mM之有機酸。
  27. 如請求項26之拋光組合物，其中該有機酸選自酒石酸、乳酸、甲酸、乙酸及其組合。
  28. 一種化學機械拋光組合物，其包含： (a)     約1 wt.%至約5 wt.%之二氧化矽， (b)    有機酸， (c)     鐵離子，及 (d)    水， 其中該拋光組合物具有約2至約4之pH。
  29. 如請求項28之拋光組合物，其中該二氧化矽包含具有約40 nm至約200 nm之平均粒徑之顆粒。
  30. 如請求項28之拋光組合物，其中該有機酸選自馬來酸、L-抗壞血酸、2-吡啶甲酸、丙二酸及其組合。
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