TW202317717A - 拋光組成物及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一種拋光組成物包括一陰離子磨料；一pH調節劑；一過渡金屬催化劑；及一胺基酸。一種拋光基材的方法包括以下步驟：將本文所述的拋光組成物施加至一基材之一表面，其中該表面包含鎢或鉬；及使一墊與該基材之該表面接觸，並相對於該基材移動該墊。

Description

拋光組成物及其使用方法
相關申請案的交叉引用
本申請主張於2021年10月28日提申之美國臨時申請序列號63/272,720的優先權，其內容通過引用整體併入本文。
本發明係有關於拋光組成物及其使用方法。
發明背景
半導體產業不斷地通過製程及集成創新使元件進一步小型化，從而改善晶片性能。化學機械研磨/平坦化(CMP)是一項強大的技術，因為其使許多電晶體層次的複雜集成方案成為可能，從而促進晶片密度的增加。
鎢及鉬常用於形成與電晶體之源極及汲極的接觸點。該等金屬還可用作閘極接觸點及金屬層互連。因為其等非常靠近電晶體且特徵尺寸小，所以此等金屬之有效的CMP非常重要。
發明概要
提供此概要是為了介紹在下面的詳細描述中進一步描述的概念的選擇。此概要不旨在識別所請求保護標的之關鍵或必要特徵，也不旨在用作限制所請求保護標的之輔助。
如本文所定義，除非另有說明，否則所表述之所有的百分比均應理解為相對於拋光組成物之總重量的重量百分比。
在一個態樣中，本揭示之特徵在於一種拋光組成物，其包括(1)一陰離子二氧化矽磨料，其中該陰離子磨料包含具式(I)：-O m-Si-(CH 2) n-CH 3(I)的端基，其中m是1至3的整數；n是0到10的整數；及該-(CH 2) n-CH 3基團經至少一個羧酸基團取代；(2)一pH調節劑；(3)一過渡金屬催化劑；(4)一胺基酸。該拋光組成物具有約1至約7的pH。
在另一個態樣中，本揭示之特徵在於一種拋光基材的方法，其包括以下步驟：將本文所述的拋光組成物施加至一基材之一表面，其中該表面包含鎢或鉬；及使一墊與該基材之該表面接觸，並相對於該基材移動該墊。
參考以下說明及所附的申請專利範圍後，所請求保護標的之其他態樣及優點將顯而易見。
詳細說明
隨著多組件集成方案在半導體製造中的使用增加和尺寸縮小，市場需要能夠有效地拋光包括鎢及鉬的基材並且最小化氧化矽(如，TEOS)、氮化矽、旋裝膜(spin on films) (如，有機膜或無機膜)及多晶矽移除速率及對所有其它組分之選擇性的CMP漿料。
本文揭示的實施例概略而言有關於一種組成物及使用該組成物來拋光基材的方法，該基材包括至少鎢(W)部分及/或鉬(Mo)部分，及可包括其它材料，如TEOS或氮化矽。本文所揭示的組成物可有效地移除鎢及/或鉬，同時使TEOS或氮化矽的移除速率最小化。
鎢及鉬被視為硬金屬，在CMP過程中非常難以移除。確實，為移除鎢膜，常於CMP漿料中添加金屬催化劑，以便催化過氧化物的活化，其可增加鎢的移除速率。然而，於CMP漿料中添加金屬催化劑亦提供了不受控的金屬移除、金屬污染及/或缺陷形成之可能性，其全部可能導致缺陷或降低半導體裝置使用期間的性能。因此，傳統或較不先進的漿料可能出現無法接受的腐蝕、晶圓形貌、缺陷及/或對待拋光之多組分基材中一或多種組分的移除速率選擇性。出人意料地，本揭示之拋光組成物可相對於習用拋光組成物，以較少的金屬催化劑添加量，提供鎢及鉬的高移除速率。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物包括一陰離子二氧化矽磨料、一pH調節劑、一過渡金屬催化劑及一胺基酸。在一或多個實施例中，該拋光組成物可任擇地包括一含唑腐蝕抑制劑、一螯合劑及/或氧化劑。在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可包括約0.1重量%至約50重量%的磨料、約0.0001重量%至約30重量%的pH調節劑、約0.0001重量%至約1重量%的過渡金屬催化劑及約0.001重量%至約10重量%的胺基酸。在此實施例中，剩除的組分可包括一溶劑(如，去離子水)，其範圍可占該拋光組成物之約20重量%至約99重量%。在一或多個實施例中，該拋光組成物可進一步包括約0.0001重量%至約1重量%的含唑腐蝕抑制劑、約0.001重量%至約1重量%的螯合劑，及/或約0.001重量%至約5重量%的氧化劑。
在一或多個實施例中，本揭示提供一種濃縮的拋光組成物，其可在使用前用水稀釋最多2倍，或最多4倍，或最多6倍，或最多8倍，或最多10倍。在其他實施例中，本揭示提供一種用在含鎢或鉬基材上的使用點(POU)拋光組成物，其包含上述的拋光組成物、水及任擇地氧化劑。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可包括至少一種(如，二或三種)陰離子二氧化矽磨料。在一或多個實施例中，該至少一種陰離子二氧化矽磨料可包括一或多個(如，二或三個)具下式(I)的端基： -O m-Si-(CH 2) n-CH 3(I)， 其中m是1至3的整數；n是0至10的整數；該-(CH 2) n-CH 3基團經至少一個(如，二、三或四個)羧酸基團取代。在一些實施例中，該羧基的取代可在該-(CH 2) nCH 3基團的中間碳及/或末端碳上。在一些實施例中，該端基可為式(II)： -O m-Si-(CH 2) n-CH (3-p)Yp (II)， 其中m是1至3的整數；n是0至10的整數；p是1至3的整數；及Y是羧酸基團。
在一或多個實施例中，該至少一種陰離子二氧化矽磨料具高純度，且可具有小於約100 ppm的醇、小於約100 ppm的氨及小於約100十億分率(ppb)的鹼性陽離子，如鈉陽離子。不希望受理論束縛，據信含羧酸基團的陰離子二氧化矽磨料可顯著地減少欲達到對W及/或Mo足夠的移除速率所需的過渡金屬催化劑的量，及顯著地減少在經由拋光組成物拋光的半導體基材上所形成的缺陷。
在一或多個實施例中，本文所述的磨料可具有至少約1 nm (如，至少約5 nm、至少約10 nm、至少約20 nm、至少約40 nm、至少約50 nm、至少約60 nm、至少約80 nm或至少約100 nm)至最多約1000 nm (如，最多約800 nm、最多約600 nm、最多約500 nm、最多約400 nm、最多約200 nm或最多約150 nm)的平均粒度。本文中所使用的平均粒度(MPS)係通過動態光散射技術測定。在一或多個實施例中，該磨料可為單一化學物質的顆粒(如，二氧化矽顆粒)，且該拋光組成物可不含二或多種材料的複合物之磨料(如，嵌入陶瓷基質中的二氧化矽顆粒)。
在一或多個實施例中，該至少一種陰離子二氧化矽磨料的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.1重量% (如，至少約0.5重量%、至少約1重量%、至少約2重量%、至少約4重量%、至少約5重量%、至少約10重量%、至少約12重量%、至少約15重量%或至少約20重量%)至最多約50重量% (如，最多約45重量%、最多約40重量%、最多約35重量%、最多約30重量%、最多約25重量%、最多約20重量%、最多約15重量%、最多約12重量%、最多約10重量%或最多約5重量%)。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可包括至少一種(如，二或三種) pH調節劑(adjuster)或pH調節劑(adjusting agent)。在一些實施例中，該至少一種pH調節劑係選自於由下列所組成之群組：甲酸、乙酸、丙二酸、檸檬酸、丙酸、蘋果酸、己二酸、丁二酸、乳酸、草酸、過乙酸、乙酸鉀、苯氧乙酸、苯甲酸、硝酸、硫酸、亞硫酸、磷酸、膦酸、鹽酸、過碘酸、氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化銨、三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、四丁基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、乙基三甲基氫氧化銨、二乙基二甲基氫氧化銨、二甲基二丙基氫氧化銨、苯甲基三甲基氫氧化銨、三(2-羥乙基)甲基氫氧化銨、氫氧化膽鹼及其等之混合物。在一或多個實施例中，該pH調節劑是單羧酸、二羧酸或三羧酸。
在一或多個實施例中，該至少一種pH調節劑的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.0001重量% (如，至少約0.0005重量%、至少約0.001重量%、至少約0.005重量%、至少約0.01重量%、至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.5重量%、至少約1重量%、至少約2重量%、至少約4重量%、至少約5重量%、至少約6重量%或至少約8重量%)至最多約30重量% (如，最多約25重量%、最多約20重量%、最多約15重量%、最多約10重量%、最多約9重量%、最多約8重量%、最多約7重量%、最多約6重量%、最多約5重量%、最多約4重量%、最多約3重量%、最多約2重量%、最多約1重量%、最多約0.5重量%、最多約0.2重量%或最多約0.1重量%)。
在一或多個實施例中，該拋光組成物的pH值可在至少約1 (如，至少約1.5、至少約2、至少約2.5、至少約3、至少約3.5、至少約4、至少約4.5或至少約5)至最多約7 (如，最多約6.5、最多約6、最多約5.5、最多約5、最多約4.5或最多約4)之範圍內。在該拋光組成物係設計用於移除鎢或鉬之實施例中，不希望受理論束縛，據信pH值低於1的拋光組成物會令人無法接受地增加金屬的腐蝕，而pH值高於7的拋光組成物會顯著地增加W及Mo的腐蝕。為了獲得所需的pH，可調整本文所述的拋光組成物中之成分的相對濃度。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可包括至少一種(如，二或三種)過渡金屬催化劑。在一些實施例中，該過渡金屬催化劑包括一或多種選自於由下列所組成之群組之金屬鹽：Ag、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及V之金屬鹽，及其等之混合物。合適的過渡金屬催化劑之例子包括硫酸鐵(III)、硝酸鐵(III)、氯化鐵(III)、草酸鐵(III)、三(草酸根)鐵酸(III)鉀、六氰基鐵酸(III)銨、六氰基鐵酸(III)鉀、檸檬酸鐵(III)、檸檬酸鐵(III)銨、草酸鐵(III)銨三水合物、硝酸鐵(III)或其水合物、檸檬酸鐵(III)一水合物、乙醯丙酮鐵(III)、乙二胺四乙酸鐵(III)鈉鹽水合物、硫酸錳(II)、硝酸錳(II)、氯化錳(II)、草酸錳(II)、三(草酸根)錳酸(II)鉀、六氰錳酸(II)銨、六氰錳酸(II)鉀、檸檬酸錳(II)，檸檬酸錳(II)銨、草酸錳(II)銨三水合物、硝酸錳(II)或其水合物、檸檬酸錳(II)一水合物、乙醯丙酮錳(II)、乙二胺四乙酸錳(II)二鈉鹽水合物及過錳酸鉀。
在一或多個實施例中，該過渡金屬催化劑的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.0001重量% (如，至少約0.0002重量%、至少約0.0005重量%、至少約0.001重量%、至少約0.002重量%、至少約0.005重量%、至少約0.01重量%、至少約0.02重量%、至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.2重量%或至少約0.5重量%)至最多約1重量% (如，最多約0.8重量%、最多約0.6重量%、最多約0.5重量%、最多約0.4重量%、最多約0.2重量%、最多約0.1重量%、最多約0.05重量%、最多約0.02重量%、最多約0.01重量%或最多約0.005重量%)。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可任擇地包括至少一種(如，二或三種)胺基酸。合適的胺基酸之例子包括胺基乙酸、甘胺酸、二羥乙甘胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸(tricine)、丙胺酸、組胺酸、纈胺酸、苯丙胺酸、脯胺酸、麩醯胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、精胺酸、離胺酸及酪胺酸。在一些實施例中，假如本文所述的拋光組成物包括胺基酸及pH調節劑(或其它酸性材料，如螯合劑)，則該胺基酸不同於該pH調節劑(或該其它酸性材料)。 不希望受理論束縛，據信胺基酸可顯著地減少經過拋光組成物拋光之半導體基材的腐蝕及表面粗糙度。
在一或多個實施例中，該胺基酸的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.001重量% (如，至少約0.002重量%、至少約0.005重量%、至少約0.01重量%、至少約0.02重量%、至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.2重量%或至少約0.5重量%)至最多約10重量% (如，最多約8重量%、最多約6重量%、最多約5重量%、最多約4重量%、最多約2重量%、最多約1重量%、最多約0.5重量%、最多約0.2重量%、最多約0.1重量%或最多約0.05重量%)。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可任擇地包括至少一種(如，二或三種)含唑腐蝕抑制劑。在一些實施例中，該至少一種含唑腐蝕抑制劑係選自於由下列所組成之群組：經取代或未經取代的三唑、經取代或未經取代的四唑、經取代或未經取代的苯并三唑、經取代或未經取代的吡唑及經取代或未經取代的咪唑。在一些實施例中，合適的取代基包括鹵基(如，F、Cl、Br或I)、胺基、芳基或任擇地經芳基取代的C 1-C 6烷基。在一或多個實施例中，該含唑腐蝕抑制劑可選自於由下列所組成之群組：1,2,4-三唑、1,2,3-三唑、四唑、苯并三唑、甲苯基三唑、甲基苯并三唑(如，1-甲基苯并三唑、4-甲基苯并三唑及5-甲基苯并三唑)、乙基苯并三唑(如，1-乙基苯并三唑)、丙基苯并三唑(如，1-丙基苯并三唑)、丁基苯并三唑(如，1-丁基苯并三唑及5-丁基苯并三唑)、戊基苯并三唑(如，1-戊基苯并三唑)、己基苯并三唑(如，1-己基苯并三唑及5-己基苯并三唑)、二甲基苯并三唑(如，5,6-二甲基苯并三唑)、氯苯并三唑(如，5-氯苯并三唑)、二氯苯并三唑(如，5,6-二氯苯并三唑)、氯甲基苯并三唑(如，1-(氯甲基)-1-H-苯并三唑)、氯乙基苯并三唑、苯基苯并三唑、苯甲基苯并三唑、胺基三唑、胺基苯并咪唑、胺基四唑及其等之混合物。在一或多個實施例中，該拋光組成物可包括苯并三唑及苯并三唑衍生物(如，經取代的苯并三唑)。不希望受理論束縛，據信含唑腐蝕抑制劑(如上述那些)可顯著地降低或最小化半導體基材中銅的移除速率。
在一或多個實施例中，該含唑腐蝕抑制劑的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.0001重量% (如，至少約0.0002重量%、至少約0.0005重量%、至少約0.001重量%、至少約0.002重量%、至少約0.005重量%、至少約0.01重量%、至少約0.02重量%、至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.2重量%或至少約0.5重量%)至最多約1重量% (如，最多約0.8重量%、最多約0.6重量%、最多約0.5重量%、最多約0.4重量%、最多約0.2重量%、最多約0.1重量%、最多約0.05重量%、最多約0.02重量%、最多約0.01重量%或最多約0.005重量%)。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可任擇地包括至少一種(如，二或三種)螯合劑。在一些實施例中，該至少一種任擇的螯合劑可為含胺基羧酸(如，聚胺基聚羧酸)或膦酸。在一些實施例中，該螯合劑係選自於由下列所組成之群組：乙二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、N-羥乙基-乙二胺三乙酸、氮基三乙酸、二乙三胺五乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸、三乙四胺六乙酸、二胺基環己烷四乙酸、氮基三甲基膦酸、乙二胺四(亞甲基膦酸)、1-羥基亞乙基-1,1,-二膦酸、二乙三胺五(亞甲基膦酸)、羥基亞乙基二膦酸、2-膦醯基-1,2,4-丁烷三羧酸、胺基三亞甲基膦酸、六亞甲基二胺四(亞甲基膦酸)、雙(六亞甲基)三胺膦酸、胺基乙酸及其等之組合。在一些實施例中，如果本文所述的拋光組成物包括螯合劑及pH調節劑(或其他酸性材料，如胺基酸)，則該螯合劑不同於該pH調節劑(或該其他酸性材料)。不希望受理論束縛，據信在本文所述的拋光組成物中包含螯合劑(如上述那些)可顯著地減少或最小化在半導體基材上觀察到的缺陷(如，銅晶圓表面上的缺陷)。
在一或多個實施例中，該螯合劑的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.001重量% (如，至少約0.002重量%、至少約0.005重量%、至少約0.01重量% 、至少約0.02重量%、至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.2重量%或至少約0.5重量%)至最多約1重量% (如，最多約0.8重量%、最多約0.6重量%、最多約0.5重量%、最多約0.4重量%、最多約0.2重量%、最多約0.1重量%、最多約0.05重量%、最多約0.02重量%、最多約0.01重量%或最多約0.005重量%)。
在將濃縮的漿料稀釋形成POU漿料時，可添加任擇的氧化劑(或氧化劑)。該氧化劑可選自於由下列所組成之群組：過氧化氫、正過碘酸、偏過碘酸、二中過碘酸、二正過碘酸、過碘酸銨、過碘酸鉀、過碘酸鈉、過硫酸銨、碘酸、碘酸鹽、過氯酸、過氯酸鹽、羥胺及羥胺鹽，以及其等之任一組合。在一或多個實施例中，該氧化劑可為過氧化氫。
在一或多個實施例中，該氧化劑的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.001重量% (如，至少約0.002重量%、至少約0.004重量%、至少約0.005重量%、至少約0.01重量%、至少約0.025重量%、至少約0.05重量%、至少約0.075重量%、至少約0.1重量%、至少約0.5重量%、至少約1重量%或至少約2重量%)至最多約5重量% (如，最多約4.5重量%、最多約4重量%、最多約3.5重量%、最多約3重量%、最多約2.5重量%、最多約2重量%、最多約1.5重量%、最多約1重量%、最多約0.5重量%或最多約0.1重量%)。在一些實施例中，不希望受理論束縛，據信該氧化劑可幫助移除含硬遮罩之基材中的硬遮罩材料。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可包括溶劑(如，主要溶劑)，如水。在一些實施例中，該溶劑(如，水)的量占本文所述的拋光組成物之至少約20重量% (如，至少約25重量%、至少約30重量%、至少約35重量%、至少約40重量%、至少約45重量%、至少約50重量%、至少約55重量%、至少約60重量%、至少約65重量%、至少約70重量%、至少約75重量%、至少約80重量%、至少約85重量%、至少約90重量%、至少約92重量%、至少約94重量%、至少約95重量%或至少約97重量%)至最多約99重量% (如，最多約98重量%、最多約96重量%、最多約94重量%、最多約92重量%、最多約90重量%、最多約85重量%、最多約80重量%、最多約75重量%、最多約70重量%或最多約65重量%)。
在一或多個實施例中，在本揭示之拋光組成物(如，POU或濃縮的拋光組成物)中可使用任擇的第二溶劑(如，有機溶劑)，其可以幫助諸如含唑腐蝕抑制劑之組分的溶解。在一或多個實施例中，該第二溶劑可包括一或多種醇類、烷二醇類或烷二醇醚類。在一或多個實施例中，該第二溶劑包括一或多種選自於由下列所組成之群組之溶劑：乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇丙醚、二甲基亞碸及乙二醇。
在一或多個實施例中，該第二溶劑的量占本文所述的拋光組成物之至少約0.0025重量% (如，至少約0.005重量%、至少約0.01重量%、至少約0.02重量%、至少約0.05重量%、至少約0.1重量%、至少約0.2重量%、至少約0.4重量%、至少約0.5重量%、至少約0.6重量%、至少約0.8重量%或至少約1重量%)至最多約5重量% (如、最多約4重量%、最多約3重量%、最多約2重量%、最多約1重量%、最多約0.8重量%、最多約0.6重量%、最多約0.5重量%或最多約0.1重量%)。
在一或多個實施例中，本文所述的拋光組成物可實質上不含一或多種某些成分，如有機溶劑、pH調節劑(如，二或三羧酸)、季銨化合物(如，鹽類或氫氧化物)、胺、鹼性鹼(如，鹼性氫氧化物)、含氟化合物(如，氟化物化合物或氟化化合物(如，聚合物/界面活性劑))、含矽化合物，如矽烷(如，烷氧基矽烷或無機矽酸鹽)、亞胺(如，脒，如1,8-二氮雜二環[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)及1,5-二氮雜二環[4.3.0]壬-5-烯(DBN))、鹽類(如，鹵化物鹽或金屬鹽)、聚合物(如，陽離子或陰離子聚合物)、界面活性劑(如，陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑或非離子界面活性劑)、塑化劑、氧化劑(如，H 2O 2或過碘酸)、腐蝕抑制劑(如，唑或非唑腐蝕抑制劑)、電解質(如，聚電解質)及/或某些磨料(如，聚合物磨料、氧化鈰磨料、非離子磨料、表面改質磨料、陶瓷磨料複合物或帶負/正電荷磨料)。該拋光組成物中可排除的鹵化物鹽包括鹼金屬鹵化物(如，鹵化鈉或鹵化鉀)或鹵化銨(如，氯化銨)，且可為氟化物、氯化物、溴化物或碘化物。如本文所用，拋光組成物中“實質上不含”的成分，是指不是有意添加到該拋光組成物中的成分。在一些實施例中，本文所述的拋光組成物可具有最多約1000ppm (如，最多約500ppm、最多約250ppm、最多約100ppm、最多約50ppm、最多約10ppm或最多約1ppm)之一或多種上述該拋光組成物中實質上不含的成分。在一些實施例中，本文所述的拋光組成物可完全不含上述成分中之一或多種。
本揭示還考慮一種使用上述拋光組成物中任一種(如，濃縮物或POU漿料)之方法。對於濃縮物，該方法可包含以下步驟：將該濃縮物稀釋以形成一POU漿料(如，稀釋至少二倍)，然後使至少部分地包含W及/或Mo的表面與該POU漿料接觸。在一些實施例中，可在該稀釋之前、之後或期間，於該漿料中添加氧化劑。對於該POU漿料，該方法包含使該至少部分地包含W及/或Mo的表面與該漿料接觸的步驟。
在一或多個實施例中，本揭示之特徵在於一種拋光方法，其可包括將根據本揭示之拋光組成物施加至一基材(如，晶圓)上，該基材之一表面上具有至少鎢或鉬；及使一墊與該基材之該表面接觸，並相對於該基材移動該墊。在一些實施例中，當該基材包括氧化矽、氮化矽、鎢及/或鉬中之至少一或多個時，上述方法可在無明顯腐蝕或不希望的移除速率選擇性之情況下，有效地移除W及/或Mo。在一些實施例中，本文所述的拋光組成物及方法可具有對W或Mo的移除速率為至少約500Å/分(如，至少約600Å/分、至少約700Å/分、至少約800Å/分、至少約900Å/分或至少約1000Å/分)至最多約2000Å/分(如，最多約1900Å/分、最多約1800Å/分、最多約1700Å/分、最多約1600Å/分或最多約1500Å/分)。在一些實施例中，本文所述的拋光組成物及方法可具有W或Mo移除速率對TEOS或SiN移除速率的比(即，W/TEOS、Mo/TEOS、W/SiN或Mo/SiN)從至少約2：1 (如，至少約3：1、至少約4：1、至少約5：1、至少約6：1、至少約8：1、至少約10：1、至少約15：1或至少約20：1)至最多約50：1 (如，最多約45：1、最多約40：1、最多約35：1、最多約30：1、最多約25：1、最多約20：1、最多約15：1或最多約10：1)。
應注意，本文中所述的術語“氧化矽”明確旨在包括未摻雜及摻雜形式的氧化矽。例如，在一或多個實施例中，該氧化矽可摻雜有至少一種選自碳、氮(對於氧化矽)、氧、氫之摻雜物或任何其他已知用於氧化矽的摻雜物。氧化矽膜類型之一些例子包括TEOS (正矽酸四乙酯)、SiOC、SiOCN、SiOCH、SiOH及SiON。
在一或多個實施例中，使用本文所述的拋光組成物之方法可進一步包括通過一或多個步驟，用經過該拋光組成物處理的基材生產一半導體裝置。例如，可進行光蝕刻、離子植入、乾/濕式蝕刻、電漿蝕刻、沉積(如，PVD、CVD、ALD、ECD)、晶圓安裝、模切、封裝及測試，用經過本文所述的拋光組成物處理的基材生產一半導體裝置。
下面的具體範例將被解釋為僅僅是說明性的，而不以任何方式限制本揭示的其餘部分。無需進一步詳細說明，相信本領域技術人員可以根據本文的描述充分利用本發明。 範例
拋光是在200 mm晶圓上，使用AMAT Mirra CMP拋光機、Fujibo軟墊、1.5 psi的下壓力及100至400 mL/min之間的漿料流速進行。在以下範例之拋光組成物中所使用的組分及其等的量總結於表1中。 表1
組分 占該組成物之重量 %
pH調節劑(鹼) 0.005 – 1
硝酸鐵(III) 0.001 – 0.1 (若有使用)
胺基酸 0.001 – 0.5 (若有使用)
磨料(二氧化矽) 0.1 – 5
氧化劑 0.1 – 5
溶劑(DI水) 75-99
pH 2-6
範例1
以下表2顯示使用包括羧酸改質二氧化矽或磺酸改質二氧化矽及各位準的硝酸鐵催化劑之拋光組成物拋光覆蓋晶圓時，對TEOS、CVD-SiN、W及Mo之移除速率。該拋光組成物之所有其它組分相同，包括使用二羧酸作為該pH調節劑。 表2
  0 ppm Fe(NO 3) 3 50 ppm Fe(NO 3) 3 100 ppm Fe(NO 3) 3 200 ppm Fe(NO 3) 3 600 ppm Fe(NO 3) 3 0 ppm Fe(NO 3) 3 200 ppm Fe(NO 3) 3
磨料 羧酸改質 羧酸改質 羧酸改質 羧酸改質 羧酸改質 磺酸改質 磺酸改質
TEOS 62 69.1 67.2 72 N/A 34.1 38.1
CVD-SiN 494 500 513 531 N/A 378 373
W 371 702 880 1384 清除 397 695
Mo 936 902 1148 2905 清除 783 1218
結果出人意料的顯示出，使用羧酸改質磨料容許使用比常規使用的少的硝酸鐵催化劑。具體地，為了在批次拋光應用中達到足夠的W/Mo移除速率，通常會使用600 ppm硝酸鐵催化劑的添加量。然而，以上表2顯示出，當使用該羧酸改質磨料時，600 ppm硝酸鐵催化劑的添加量完全地清除了晶圓(這是不希望的)，然而僅100 ppm或200 ppm的硝酸鐵催化劑即能夠達到足夠批次拋光應用之適當的W/Mo移除速率。很重要地，據信硝酸鐵催化劑可能會形成拋光後殘留的缺陷，因此大量減少包括羧酸改質磨料之拋光組成物中所使用之硝酸鐵催化劑的量，可減少在經拋光的基材上產生的缺陷。值得注意地，使用磺酸改質磨料顯示出對W/Mo移除速率的增加少很多。因此，W/Mo移除速率的提高不僅僅是使用陰離子磨料的結果。 範例2
以下表3顯示使用包括羧酸改質二氧化矽或磺酸改質二氧化矽及各位準的硝酸鐵催化劑之拋光組成物拋光覆蓋晶圓時，對TEOS、CVD-SiN及W之移除速率。該拋光組成物之所有其它組分相同，包括使用單羧酸作為該pH調節劑。在下列配方之任一個中沒有包括胺基酸。 表3
  0 ppm Fe(NO 3) 3 200 ppm Fe(NO 3) 3 400 ppm Fe(NO 3) 3 0 ppm Fe(NO 3) 3 200 ppm Fe(NO 3) 3 400 ppm Fe(NO 3) 3
磨料 羧酸改質 羧酸改質 羧酸改質 磺酸改質 磺酸改質 磺酸改質
TEOS 41 151 118 29.2 29.5 37.6
CVD-SiN 124 190 106 407 410 404
W 284 2252 1731 161 417 238
結果出人意料地顯示出，在鐵催化劑之存在下，相較於使用該磺酸改質磨料，使用該羧酸改質磨料大幅地增加鎢的移除速率。值得注意地，一般認為鐵催化劑在多齒螯合劑(如，二羧酸)的存在下最有效，因為該螯合劑會幫助溶解該催化劑並調節其與氧化劑之交互作用，以有效地控制反應性氧物質的產生。然而，即使是在單羧酸之存在下，該羧酸改質磨料出人意料地顯示出鎢移除速率提高，指出磨料本身可作為用於金屬催化劑的多齒螯合劑。磺酸不具有與羧酸相同的螯合能力，因此鎢移除速率沒有顯示出相同的增加。
儘管以上僅詳細描述了幾個範例實施例，但是本領域技術人員將容易理解，在該範例實施例中可以進行許多修改而不會實質上背離本發明。因此，所有這些修改旨在包括在以下申請專利範圍中界定的本揭示之範疇內。

Claims (19)

  1. 一種拋光組成物，其包含： 一陰離子二氧化矽磨料，其中該陰離子磨料包含具下式(I)之端基： -O m-Si-(CH 2) n-CH 3(I)， 其中m是1至3的整數；n是0至10的整數；該-(CH 2) n-CH 3基團經至少一個羧酸基團取代； 一pH調節劑； 一過渡金屬催化劑；及 一胺基酸； 其中該拋光組成物具有約1至約7的pH。
  2. 如請求項1之組成物，其中該陰離子二氧化矽磨料的量占該組成物之約0.01重量%至約50重量%。
  3. 如請求項1之組成物，其中該pH調節劑係選自於由下列所組成之群組：甲酸、乙酸、丙二酸、檸檬酸、丙酸、蘋果酸、己二酸、丁二酸、乳酸、草酸、過乙酸、乙酸鉀、苯氧乙酸、苯甲酸、硝酸、硫酸、亞硫酸、磷酸、膦酸、鹽酸、過碘酸、氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銫、氫氧化銨、三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、四丁基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、乙基三甲基氫氧化銨、二乙基二甲基氫氧化銨、二甲基二丙基氫氧化銨、苯甲基三甲基氫氧化銨、三(2-羥乙基)甲基氫氧化銨、氫氧化膽鹼，及其等之混合物。
  4. 如請求項1之組成物，其中該pH調節劑的量占該組成物之約0.0001重量%至約30重量%。
  5. 如請求項1之組成物，其中該過渡金屬催化劑包含一或多種選自於由下列所組成之群組之金屬鹽：Ag、Co、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及V之金屬鹽，及其等之混合物。
  6. 如請求項1之組成物，其中該過渡金屬催化劑包含硫酸鐵(III)、硝酸鐵(III)、氯化鐵(III)、草酸鐵(III)、三(草酸根)鐵酸(III)鉀、六氰基鐵酸(III)銨、六氰基鐵酸(III)鉀、檸檬酸鐵(III)、檸檬酸鐵(III)銨、草酸鐵(III)銨三水合物、硝酸鐵(III)或其水合物、檸檬酸鐵(III)一水合物、乙醯丙酮鐵(III)、乙二胺四乙酸鐵(III)鈉鹽水合物、硫酸錳(II)、硝酸錳(II)、氯化錳(II)、草酸錳(II)、三(草酸根)錳酸(II)鉀、六氰錳酸(II)銨、六氰錳酸(II)鉀、檸檬酸錳(II)、檸檬酸錳(II)銨、草酸錳(II)銨三水合物、硝酸錳(II)或其水合物、檸檬酸錳(II)一水合物、乙醯丙酮錳(II)、乙二胺四乙酸錳(II)二鈉鹽水合物或過錳酸鉀。
  7. 如請求項1之組成物，其中該過渡金屬催化劑的量占該組成物之約0.0001重量%至約1重量%。
  8. 如請求項1之組成物，其中該胺基酸包含胺基乙酸、甘胺酸、二羥乙甘胺酸、三(羥甲基)甲基甘胺酸(tricine)、丙胺酸、組胺酸、纈胺酸、苯丙胺酸、脯胺酸、麩醯胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、精胺酸、離胺酸或酪胺酸。
  9. 如請求項1之組成物，其中該胺基酸的量占該組成物之約0.001重量%至約10重量%。
  10. 如請求項1之拋光組成物，其進一步包含： 一螯合劑，其選自於由下列所組成之群組：乙二胺四乙酸、亞胺基二乙酸、N-羥乙基-乙二胺三乙酸、氮基三乙酸、二乙三胺五乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸、三乙四胺六乙酸、二胺基環己烷四乙酸、氮基三甲基膦酸、乙二胺四(亞甲基膦酸)、1-羥基亞乙基-1,1,-二膦酸、二乙三胺五(亞甲基膦酸)、羥基亞乙基二膦酸、2-膦醯基-1,2,4-丁烷三羧酸、胺基三亞甲基膦酸、六亞甲基二胺四(亞甲基膦酸)、雙(六亞甲基)三胺膦酸、胺基乙酸，及其等之組合。
  11. 如請求項10之拋光組成物，其中該螯合劑的量占該組成物之約0.001重量%至約1重量%。
  12. 如請求項1之拋光組成物，其進一步包含氧化劑，其選自於由下列所組成之群組：過氧化氫、正過碘酸、偏過碘酸、二中過碘酸、二正過碘酸、過碘酸銨、過碘酸鉀、過碘酸鈉、過硫酸銨、碘酸、碘酸鹽、過氯酸、過氯酸鹽、羥胺及羥胺鹽，及其等之混合物。
  13. 如請求項12之拋光組成物，其中該氧化劑的量占該組成物之約0.001重量%至約5重量%。
  14. 如請求項1之拋光組成物，其進一步包含一含唑腐蝕抑制劑，其選自於由下列所組成之群組：三唑、四唑、苯并三唑、甲苯基三唑、1,2,4-三唑、乙基苯并三唑、丙基苯并三唑、丁基苯并三唑、戊基苯并三唑、己基苯并三唑、二甲基苯并三唑、氯苯并三唑、二氯苯并三唑、氯甲基苯并三唑、氯乙基苯并三唑、苯基苯并三唑、苯甲基苯并三唑、胺基三唑、胺基苯并咪唑、吡唑、咪唑、胺基四唑，及其等之混合物。
  15. 如請求項14之拋光組成物，其中該含唑腐蝕抑制劑的量占該組成物之約0.0001重量%至約1重量%。
  16. 如請求項1之組成物，其進一步包含水。
  17. 如請求項16之組成物，其中該水的量占該組成物之約20重量%至約99重量%。
  18. 一種方法，其包含： 將如請求項1之拋光組成物施加至一基材之一表面，其中該表面包含鎢或鉬；及 使一墊與該基材接觸，並相對於該基材移動該墊。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含用經過該拋光組成物處理的基材生產一半導體裝置。
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