TW554022B - Chemical mechanical polishing composition and method for planarizing a silicon containing substrate with a polishing pad - Google Patents

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James A Dirksen
Paul M Feeney
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Description

554022 A7
五、發明說明（1 ) 發明背i (1) 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於包含磨蚀劑和氫氧化铯的化學機械抛光組 成物。本發明亦關於使用含有氫氧化铯之拋光組成物與積 體電路結合之介電層的方法。 (2) 技藝説明 積體電路係由數百萬個於矽基板上或内部所形成的活性 元件組合而成。起先是彼此分離的該活性元件係經相互連 接而形成功能電路和零組件。此元件係經由利用多階連接 而相互連接。互連結構一般具有第一金屬化屬、一連接 層、第二階金屬化層和有時具有第三及後續階金屬化層。 梦基板或井孔中之不同階金屬化層係使用階間介電質 (ILDs)諸如掺雜和未摻雜的二氧化矽（Si〇2)、或低介常數 的介電質氮化鈒來電隔離。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在典型的半導體製程中，係將金屬化通路、金屬化層及 階間介電層建立而製成積體電路。在各層建立時，即把過 多的物質移除且藉由使用化學機械拋光（CMP )技術將基板 表面平坦化。於典型之化學機械拋光過程中，基板係與旋 轉的拋光墊直接接觸。載體對著基板的背面施加壓力。於 拋光過程期間，拋光墊與基台都祿轉同時對該基板背部保 持一股向下力量。磨蝕劑及化學反應性溶液係於拋光期間 施加至拋光塾。漿液係藉由與抛光中的薄膜產生化學反應 而引發抛光過程。當在晶圓/拋光墊界面提供漿液時，拋 光過程將因拋光墊與基板間的相對旋轉運動而順利進行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 554022
以此方法繼續拋光直至移除絕緣體上所欲的薄膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 拋光組成物的成份係爲CMP步驟成功之重要因素。藉 由謹愼地選擇成份，拋光組成物即可調製成以所欲抛光速 率對所選擇的層提供有效的拋光，同時將表面缺陷、瑕疵 和相鄰層的腐蝕及侵蝕都降至最低。 在積體電路的製造期間，係將介電層（一般含有二氧化 矽）施加至電路上。一旦施加後，該介電層通常是不平坦 的且必須使用一種拋光組成物將其拋光以產生平坦的介電 層。重要的是，所選擇的拋光組成物必須能夠產生瑕疵少 的平坦化介電層。而且，重要的是，所選擇的拋光組成物 必須能夠有效率地且重複地拋光介電層。現有的iLD襞液 一般是含有約1 〇至3 0重量百分比磨蝕劑的穩定化磨蝕劑 漿液，在漿液一般具有大於8之1)11時，穩定化離子一般爲 鉀或氨水，鉀漿液的缺點爲來自鉀元素的離子污染物，其 中該污染物離子會變成可移動的離子且會藉由遷移至閘極 區域及降低電晶體的國電壓而有害地影響元件的可靠性。 此外，具有二氧化矽有鉀分散所特有的一定程度的缺陷 率〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氨漿液解決了與鉀穩定化漿液有關之移動離子的問題。 然而，氨具有濃烈的氣味。此外，與鉀漿液作比較，漿液 平坦化效果較不差，拋光缺陷率程度高且拋光速率低。 因此’對於改良的拋光組成物仍有需求，該組成物要能 夠有效地拋光介電層以產生基本上爲平坦及展現低瑕疵之 拋光介電層。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554022 A7 ---------B7 ___ 五、發明說明（3 ) 一 ^ 發明摘要 在一個具體實施例中，本發明係爲一種包含烺燒二氧化 矽及約0.01至約5.0重量百分比之至少一種Cs+鹼性鹽的化 學機械抛光組成物。 在另一個具體實施例中，本發明係爲一種包含水、約工 至約5 0重量百分比煅燒二氧化矽及約〇1至約〇2重量百分 比CsOH的化學機械拋光組成物。拋光組成物係以至少百 分比之5 0的開放場效率及至少百分之8 5的陣列場效率來 使含珍之基板平坦化。 再另一個具體實施例中，本發明係爲一種能夠拋光具有-小於約0.25微米之閘極寬度的積體電路的化學機械拋光組 成物，其包含約1至約5 0重量百分比的金屬氧化物磨蝕劑 及約0·01至約5·0重量百分比的Cs+鹼性鹽。 又另一個具體實施例中，本發明係爲一種以本發明之抛 光組成物用於使絕緣層平坦化的方法。拋光係藉由製備— 種包含水和CsOH的拋光組物來達成。隨後把拋光組成物 施加於平坦化中的基板表面或拋光塾上。使拋光塾與平坦 & 化中之含矽基板層的表面接觸；並使拋光墊相對於平坦化 中之含碎基板表面移動。磨蚀劑係連同該拋光組成物一起 使用以促進拋光過程。磨蝕劑可與拋光墊結合或磨蝕劑可 添加至拋光組成物以產生一種化學機械拋光漿液，隨後再 將該漿液施加至基板或拋光|上。 圖式説明 圖1係適合使用本發明之組成物和方法來平坦化的半導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚） 1— I —Aw · I---— II ^------11 » (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554022 A7 ________ B7 五、發明說明（5 ) 臭味。而且’含铯離子的拋光組成物其拋光之缺陷低，如 以光點瑕疵測量者，且更令人驚訝的是，和鉀、鈉和氨穩 定化的漿液作比較，其具有改良的平坦化效率。 一個決定半導體晶圓是否已充分地平坦化的重要參數爲 平坦化後仍存於經處理之晶圓表面的瑕疵數目。一種瑕症 在工業上稱爲「凹點」或晶圓表面中之不欲凹陷。另一種 瑕疫在工業上稱爲”挖痕”或"滑痕”且代表一系列聚集在 一起的不欲粗磨傷。另一類型的瑕疵爲一種無法自基板上 清除的殘留漿液顆粒。瑕疵的數目和種類可使用本技藝認 可的技術（包括雷射光散射）測定。通常，需要將瑕戚數目 減至最少。 本發明的拋光組成物包含至少一種CS+鹼性鹽。cs+驗 性鹽的實例包含，但不限於，曱酸铯、醋酸铯、氫氧化 铯、碳酸铯、碳酸氫铯、氟化铯、破化铯及其混合物。較 佳的Cs+鹼性鹽爲氫氧化铯（CsOH)。 諸如氫氧化铯之鹼性铯鹽係本發明之拋光組成物的重要 成伤’因絶扮/灸一氧化碎穩定劑的角色。而且，絶離子並 不和銨或鉀離子一般滲入介電層至相同的深度，所產生的 介電層具有極少雜質和一致之介電性質。整體的結果爲令 人意外的IL D拋光效率，缺陷率，及介電層純度的改良。 本發明的拋光組成物係約〇 · 〇 1至約5 · 〇重量百分比之驗 性铯鹽的含水組成物。較佳地，鹼性铯鹽在本發明含水抛 光組成物的存在量將在約〇.1至約2.〇重量百分比之範圍 内0 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^-------It-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554022 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（6 ) 爲最佳之結果，本發明之拋光組成物的pH應當大於約 7.0且較佳大於約9〇。 本發明之拋光組成物可於使用該组成物拋光諸如ILD層 <基板層前與至少一種磨蝕劑結合。磨蝕劑可添加至含水 抛光組成物以形成含水化學機械拋光漿液。或者，磨蝕劑 可在拋光墊製造期間或之後與拋光磨墊合併。當磨蝕劑與 拋光墊結合時，可將該含水拋光組成物施加至拋光中的基 板或將其直接施加至拋光墊，使得磨蝕劑及含水拋光組成 物可協同致力於拋光基板。 與本發明心化學機械拋光組成物結合使用磨蚀劑典型地 爲金屬氧化物磨蝕劑。可使用的金屬氧化物磨蝕劑可自下 列族群中選出：二氧化鋁、二氧化鈦、氧化锆、二氫化 鍺一氧化矽、二氧化鈽及其混合物。本發明之組成物較 佳結合懷燒磨姓劑一同使用。 烺燒磨蝕劑可爲任何合適之烺燒（熱解）金屬氧化物。合 適之烺燒金屬氧化物包括，譬如，烺燒氧化鋁、煅燒二氧 化^懷燒二氧化鈥、烺燒二氧化卸、懷燒二氧化飾了懷 燒二氧化锆及烺燒的氧化鎂。本發明組成物的烺燒金屬氧 化物較佳爲烺燒二氧化矽。 愤燒磨蚀劑及較佳懷燒二氧化矽可與第二磨蚀劑顆粒結 合，該第二磨蝕劑係自包括二氧化鋁、二氧化矽、二氧化 鈦、二氧化鈽、二氧化锆及氧化鎂之金屬氧化物中選出。 亦適合用於該组成物的是根據美國專利第5,23〇833號案 (Romberger等人）製備的膠態磨蚀劑顆粒（縮合聚合磨蝕劑
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X ----^--------t —------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 554022
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 及各種市售產品，Akzo-Nobel Bindzil 50/80產品與Nalco 1050，2327及2329產品和其他類似產品。可使用於本發 明組成物和方法的第二磨蝕劑較佳爲膠態二氧化矽（縮合 聚合二氧化矽），其係典型地藉由縮合Si(〇H)4以形成膠態 二氧化矽顆粒而製備。 本發明之化學機械拋光漿液通常將包含約丨〇至約5〇 〇 重量百分比或以上之至少一種金屬氧化物磨蝕劑。然而， 本發明之化學機械拋光漿液更佳爲包含約1〇約3〇 〇重量 百分比之金屬氧化物磨蝕劑，最佳爲包含約5.〇至約25〇 重里百分比之金屬氧化物磨蚀劑。當使用磨蚀劑混合物 時’使用於本發明之組成物中磨蝕劑較佳包含約2 5至约 6 0百分比之煅燒磨蝕劑及約4 〇至約7 5百分比之膠態磨蚀 劑，而以烺燒二氧化矽和膠態二氧化矽爲較佳。 其他熟知的添加劑可單獨或結合加至本發明的拋光組成 物中。視需要可選用之添加物的非概括名單包括無機酸、 有機酸、界面活性劑、烷基銨鹽或氫氧化物及分散劑、額 外磨姓劑、氧化劑、複合劑、薄膜成形劑等等。 諸如二氧化矽和氮化鈕的介電層係使用上述組成物藉由 使表面於該組成物之存在下承受機械磨擦（拋光）予以抛 光。磨擦動作全使表面進行機械磨平或磨耗，其係藉助於 組成物或拋光墊中的磨蝕劑，且當存在時，受添加於磨姓 劑中以產生化學機械拋光漿液的成份所促進，該漿液會化 予fe姓或溶解構成介電層的成份。拋光動作因此可僅藉由 機械機制單獨達成或藉由結合化學和機械機制來達成。 -10- 本紙張尺㈣用中國國家標準（CNS)A4規格⑽X 297公1_)_ ^--------^----------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 554022 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 機械磨擦或拋光係藉由使介電層於預定壓力下和拋光墊 接觸且抛光墊與表面間相對運動而便利地進行。所產生之 墊與表面間的動力磨擦會導致圓盤表面產生所欲的磨耗或 磨平。相對運動較佳係經由圓盤表面和拋光墊任一或兩者 白旋轉來達成。電子工業上用於拋光玻璃或晶圓之市售拋 光墊*可使用。這些拋光墊典型地係由微孔性聚合物，諸 噙木氨基甲^酯或燒結氨基甲酸酯，視需要以諸如說、填 无膠乳之麩，緻密聚氨基甲酸酯或膠乳等之基板支撑所構 成。 i同上述，磨姓劑可加至化學機械拋光組成物以形成化 學機械抛光漿液或其可加至拋光墊。任一情形，該化學機 械組成物或漿液都可在抛光過程期間施加至抛光中的基板 表面、拋光墊或兩者。 令人驚訝地我們發現本發明之含鹼性铯鹽的拋光組成物 能夠在高效率下拋光絕緣層，特別是二氧化矽介電層。明 確言之，本發明之拋光組成物能夠拋光含矽的基板層，特 別是具有至少50%開放場效率的二氧化矽介電層。^外， 本發明之拋光組成物能夠拋光含矽基板層，特別是具有至 少85%陣列場效率的含二氧化矽介電層。 我們亦獲悉本發明之含鹼性铯鹽的拋光組成物爲第一種 已知能夠拋光元件幾何形狀低於約〇·25微米之積體電路層 的拋光組成物。「元件幾何形狀」一詞係指閘極寬度。曰 圖1係爲通合使用根據本發明之組成物和方法的代表性 半導體晶圓的簡化圖。爲清晰之故，眾所周知的特徵諸如 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） . 1ΙΙΙ1--AW · I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂------
III
554022 五、發明說明（1〇 ) 位於隔離的金屬塊4 〇上方，而較濃厚區域則位於濃密堆 置金屬互連塊20、20’及20 π上方。此種模之平坦非均一 性稱爲WIDNU (模内非均一性）。 在最佳兀件中可容忍之此種非均一性的程度已因元件特 徵（亦即，閘極寬度）縮小至〇.25微米以下而戲劇性地減 少。將非均一性減至最少的一種方法爲開發可非常有效地 移除外構形（包含絕緣層），但場損失（亦即，稀薄區域中 之絕緣層的損失）最少的漿液和過程。因此，一種可緩慢 拋光稀薄區域的漿液和拋光過程將容許更嚴格的WIDNu 谷差達成。有兩項因素驅動這些更嚴格的WIDNU容差。 兩者皆與更小及更快的電腦晶片有關。第一個因素係爲光 刻步驟期間焦點深度的考量。當元件縮小至〇·25微米及以 下時，步進小孔更小使得焦點深度容差更淺且使得絕緣層 厚度經由整體平面度而均勻一事更重要。此外，在某些最 佳晶片中，限制性能速率之因素係爲後端互連中的R c時 間延遲。爲控制R C時間延遲及在整個模中維持可達到的 計時速率常數，介電絕緣層均一性的改良是必要的。 淺溝隔離係爲另一種使絕緣層平坦化方法。淺溝隔離 (STI)爲1C製造中用以隔離積體電路中電晶體和其他元件 的一項製程步驟。由於改良的最少隔離空間、栓塞及結電 容，STI具有優於其他隔離設計之優點。圖3係爲適合用 根據本發明之組成物和製程直接進行S T I拋光之代表性半 導體晶圓的簡化圖。在直接S T I拋光中，密度效應亦很重 要。溝槽係於通常爲单晶梦的半導體基座8 0中姑刻。_ -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） « — — — —III — — — ·1111111 ·111111 I — · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554022 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（12 ) 疊層區而25%意指線足夠粗以致於25%是疊層區而75%是 場區。 由每一晶圓的二個區域（開放場和陣列場）取得場測量値 並利用此測f値於效率計算。陣列場測量値係在極接近疊 層區處取得。因爲開闊（或稀薄）區域於實際拋光時典型上 問題更多，故吾人亦藉由測量最大開放場區域或8 %區域 中的場及從该測量結果計算開放場效率以評估漿液抛光效 率 〇 每個晶圓均〜利用IPEC 472拋光機器使其平坦化。晶圓均 係使用7.5 psi的向下力、3 pSi的背壓、37 Γριη的台板速 度、24 rpm的載體速度及22〇 mi/min的漿液流速予以拋 光。將晶圓拋光60、90、120及150秒。在固定拋光間 (60、90、120及150秒）收集每一晶圓之拋光數據（階 高、疊層厚度、場厚度）。 有兩種方法測量階高。階高可直接藉由Tenc〇r p2〇輪廓 儀器測量或階南可藉由Tenc〇r Surfscaii UV 1050測量且藉 由下列方程式計算： 階高=起始階高—疊層厚度變化（起始疊層厚度—拋光叠 層厚度）+△場厚度變化（起始場厚度—拋光場厚度） 母個水液均纟會製顯示階南對時間的曲線圖。使曲線配 合數據’即藉由沿著配合拋光曲線内插數據以決定達到 95%的平坦化（亦即，階高降低至4 5 0埃）所在的時間。使 用以下公式計算每一個拋光間隔的平坦化效率（Sp): sp = 度變化 △ 皮變化 ^--------^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 554022 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（13 ) 隨後把計算的平坦化效率對時間作圖且使曲線配合數據。 採用效率曲線及鑑定達到95%平坦化所在的時間，就可計 算達到95%平坦化所需要時間時的效率。 用於計算開放場效率和陣列場的效率的步驟是相同的。 對於開放場效率，場厚度測量係於8 %的密度區域進行； 對於陣列場效率，場厚度測量係於52%的密度區域進行。 拋光結果、陣列場效率及開放場效率均於下表1中顯 示； 表1 漿液組成 開放場損失 (埃） 場損失(％) 的改良率 開放場效率 陣列場效率 10重量百分比的 二氧化矽：CsOH 4351 19%下降度 55.5% 88.0% 13重量百分比的 二氧化矽：CsOH 4831 10%下降度 52.7% 84.0% 12.5重量百分比的 二氧化矽：KOH 5374 49.7% 81.1% 拋光結果顯示，含氫氧化铯的拋光組成物以更高於含氫 氧化鉀的拋光組成物的開放場及陣列場效率拋光含矽的基 板。明確言之，含氫氧化铯的拋光組成物以較低的場損 失、改良的開放場效率及改良的陣列場效率拋光含矽的基 板。 開放場效率及陣列場效率端視抛光參數、拋光機器與其 他消耗品及漿液而定。爲本申請案之用，「開放場效率」 和Γ陣列場效率」二詞係指利用IPEC 472拋光機器以上述 拋光參數操作所測定並如上述計算的拋光效率。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂·------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #· 554022 A7 B7 五、發明說明（14 ) 實例2 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本實例中，係評估包括CsOH、KOH及NH4OH之抛光漿 液的平坦化速率。每一個測試的漿液皆包含1 2重量百分 比的CAB-O-SPERSE® SC-E煅燒二氧化矽（Cabot公司製 造）。漿液係用CsOH、Κ Ο Η或NH4OH穩定，即添加足量 的每種鹼至每一個漿液以增加漿液pH至10.8。根據實例1 中敘述的方法，使用每一漿液拋光實例1中描述的晶圓。 平坦化結果以圖5和圖6圖示説明。根據圖5，CsOH和 Κ Ο Η漿液的平坦化速率優於含NH40H的漿液。根據圖6， 含CsOH的漿液比含Κ Ο Η或NH40H的漿液還能更有效率地 使矽基板平坦化。與K0H及NH40H漿液比較，CsOH漿液 從相同階高的場變化改良中可看出其較大效率。 實例3 本實例係評估市售拋光漿液的平坦化速率。第一個漿液 D7000，一種以K0H穩定化之10.5重量百分比之煅燒矽分 散液。第二個漿液爲Klebsol 30N50，一種以30重量百分 比之氨水穩定化的膠態二氧化碎（Clariant製造）。根據實 例1中敘述的拋光方法，使用每一個漿液拋光實例1中描 述的晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表2 漿液組成 開放場損失 (埃） 場損失的 改良率(％) 開放場效率 陣列場效率 D7000 5015 12.4%下降率 52.4% 82.7% 30N50 5726 47.6% 81.4% -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 公皆本j 案 號 089123290 類 另4 c^ri [/C^ (以上各欄由本局填註）
中文說明書修正頁(91年11月） L明 專利説明書 一、當！名稱 ^Τ3ΕΓ 中 文 化學機械拋光組成物以及使用拋光墊使含矽基板平坦化之 方法 英 文 ^MiCAL MECHANICAL POLISHING COMPOSITION AND METHOD FOR PLANARIZING A SILICON CONTAINING SUBSTRATE WITH A POLISHING PAD" 姓 名 馬修奈維爾 ^尺舰财 發明 人 三、申請人 國 籍 住、居所 姓 名 (名稱） 國 籍 1·亞力西亞F•法蘭希斯 2·布來安L·莫爾樂 3·詹姆士 a.德森 4·保羅M.凡尼 均美國 •，，伊利諾州那坡谷斯那卓根路23〇7號 :ί ^伊利諾州歐羅拉市布朗尼路3235號 •伊利諾州奥斯威格市亞士力路225號 .吴國伊利諾州歐洛拉市沙瑞特卡路43 i號 美商卡博特微電子公司 美國 美國伊利諾州歐洛拉市康蒙斯路870 號 裝 線 554022 第089123290號專利申請案 中文說明書修正頁(91年11月） 五、發明説明（4
體晶圓的一部份的簡化側切開圖； 圖2顯示圖1所示晶圓於研磨後的情形； 圖3係適合使用本發明之組成物和方法來使淺溝隔離平 坦化之半導體晶圓的一部份的側切開圖； 圖4為圖3的晶圓，包括因效率很低的平坦化可產生的瑕 疵； 圖5係根據實例2中敘述之方法所測試的Cs〇h(a &b)、 KOH (C)及ΝΗβΗ (D)漿液其拋光時間對階高的曲線圖。 曲線圖中@「拋光時間」-詞係指拋光基板的時間（以秒 計）曲線圖的「階高度」-詞係指積體電路製造期間外構 形之高點錢點的距♦。當建構元件時，纟面構形即產生 且其會經由隨後的薄膜沈積而長存。冑高度㉟常是以埃 計；及 對階高度的曲線圖 圖6係根據貫例2中描述的方法來測試的漿液其尸傲 !_式元件符號 符號 意義 10 基座 10' 曝露之基座部分 20 金屬互連塊 20， 金屬互連塊 20丨’ 金屬互連塊 30 絕緣層 32 上表面
554022 第089123290號專利申請案 中文說明書修正頁(91年11月）
五、發明説明（伯 ) 34 拋光表面 36 稀薄區域 38 濃厚區域 40 隔離的金屬塊 60 氮化矽 62 裸矽 64 隔離特徵 70 二氧化矽絕緣層 80 半導體基座
A CsOH
B CsOH
C KOH
D NH4〇H 具體實施例的說明 本發明係關於包含磨蝕劑及至少一種Cs+鹼性鹽（諸如氫 氧化铯）的化學機械拋光組成物。本發明亦係關於利用含 Cs+鹼性鹽的拋光組成物來拋光與積體電路結合之介電層 的方法。 和氨水及氫氧化鉀穩定化的漿液作比較，鹼性铯鹽穩定 化的漿液顯示令人意外的性能增強。铯離子具有比钾和鈉 離子更低的移動性。再者，含有铯離子的拋光組成物，其 拋光速率較氨水漿液高且不會像氨水穩定化之漿液具有惡 -7a- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 554022 狂 第089123290號專利申請案 中文說明書修正頁(91年11月）
=雜區域、活性兀件、外延層、載體及場氧化物層等、先 前沈積的互連層及先前沈積的介電薄膜部已被省略。基座 1〇代表^導體材料諸如，但不限於，單晶$、坤化嫁及其 他此技蟄中已知（半導體材科。基座1〇亦能代表先前的互 連層階或閘極階介電層。 在基座10之上方表面為許多分離的金屬互連塊2〇 (例 如，金屬導體埃）。金屬互連塊2〇可由如銘、銅、銘銅合 金、鎢及聚矽物等等製得。金屬互連塊2〇可藉由此技藝中 已知 < 典型方法製得。絕緣層3 0係在金屬互連塊2 0及曝 露之基座部份之上。絕緣層3 〇典型地為金屬氧化物，諸如 二氧化石夕、BPSG (硼磷石夕酸鹽玻璃）、psG (财酸鹽玻璃） 或其組成物。所得絕緣層3 〇常常具有上表面3 2，其具外 部構形而非如所欲之平坦及/或均平。 在可、·’二由圖案光刻法施加額外電路層前，通常必須拋光 絕緣層30的表面32以達成所欲的平坦性及/或均平性。所 肩之特別平坦性端賴多種因素而定，包含各個晶圓與其預 定二途及該晶圓可能遭受之任何接續製程步驟的本質。為 了簡便之故，在本申請案整個其餘部分中，此一過程將稱 為「平坦化」或「拋光」。 圖2顯tf圖1所示晶圓於拋光或平坦化後之情形。由於平 坦化足故，絕緣層3 〇經拋光表面3 4應當充分平坦，使得 在利用接續的光刻製程來產生新的電路設計時，重要的尺 寸特欲都可員現。應、當注意的是於模金屬立鬼 < 元件（陣列） 内部密度會改變。典型地，絕緣層稀薄區域36之拋光速 率將比較濃厚區域3 8大。圖丨和圖2中的稀薄區域3 6係
554022
第089123290號專利申請案 中文說明書修正頁(91年11月） A7 ____ B7 五、發明説明（11 ) 種硬的光罩氮切則於溝沈積於。然後把 溝槽填滿：氧切絕緣層7G ^同樣地此種累積會再次包含 較濃厚及較稀薄區域。不像中間層介電質拋光，sn的目 標係為持續拋光直至氮切完全㈣且只有氧切仍存於 溝财。圖4顯#则而的潛在有害效應，其中不在氣化 矽"停止"而是氮化矽除去至顯露裸矽62。此種毁滅性的 失敗通常會因隔離特徵64之角落磨蝕而發生。sti拋光 中，一種降低密度效應的方法為使用對場區域具有高選擇 性的漿液。外溝形係以高速率移除以遺留具有高程度之 WIDNU的"平坦"表面❶接續的拋光會均一地突破至氮化 矽6 0且使氮化矽的薄化降至最低。 如下列實例所示，本發明之組成物和方法有用於達成現 今I C晶圓之嚴格平坦化規格要求。 實例1 本貫例係评估含不同氫氧化合物之組成物以高效率及低 缺陷率拋光含矽基板的能力。 拋光漿液組成物係顯示於下方表1中。每一拋光組成物 包含Cabot公司製造之CAB-〇-SPErSE® SC-Ε烺燒二氧化 石夕。漿液係用CsOH或Κ Ο Η穩定，即每一種鹼由添加足夠 的量至每一個漿液以增加漿液ρ Η至ι〇·8。使用該拋光組 成物來使測試晶圓平坦化。測試晶圓係為Μ I 丁設計之光罩 的測試圖案，其中鋁線係於矽基板上生成。晶圓具有大約 9 0 0 0埃的階高。圖案具有2 5 〇微米的線間距，其具有規則 變化的密度，範圍為1 〇 〇至8 %，其中1 〇 〇 %意指1 〇 〇 %的 _____-14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

  1. -5540¾ 公告中私 123290號專利申請案 請專利範圍修正本(91年η月） 平=請專利範圍
    1· 一種=學機械拋光組成物，其包含娘燒磨_及〇〇1矣 5·0重量百分比的至少一種Cs+鹼性鹽。 2. 如申請專利ϋ圍第i項之化學機械拋光組成物，其中該 烺燒磨蝕劑係為烺燒氧化鋁。 3. 如申請專利範圍第丨項之化學機械拋光組成物，其中該 烺燒磨蝕劑含有丨至”重量百分比之烺燒二氧化鋁。 4. 如申請專利範圍第丨項之化學機械拋光组成物，其包含 第二磨I虫劑。 5. 如申請專利範圍第4項之化學機械拋光組成物，其中該 第二磨蝕劑係為膠態二氧化矽。 6·如申請專利範圍第丨項之化學機械拋光組成物，其中該 拋光組成物係以至少50%的開放場效率拋光含矽基板。 7·如申請專利範圍第丨項之化學機械拋光組成物，其中該 拋光組成物係以至少85%的陣列場效率拋光含矽基板。 8·如申請專利範圍第丨項之化學機械拋光組成物，其包含ι 至2 0重量百分比之烺燒二氧化矽。 9.如申請專利範圍第丨項之化學機械拋光組成物，其中該 Cs+鹼性鹽係為cs〇H。 10·如申請專利範圍第9項之化學機械拋光組成物，其中該 Cs+鹼性鹽係為cs〇H。 11· 一種化學機械拋光組成物，其包含1至2 5重量百分比之 设燒一氧化矽及〇·1至2·〇重量百分比的cs〇H。 12· —種化學機械拋光組成物，其可拋光閘極寬度少於〇 微米的積體電路且包含i至5 〇重量百分比的金屬氧化物 ΐ紙張尺歧财關家標準(CNS) A:規格(灿χ挪公幻----- 554022 申請專利範圍 A B c D 磨蚀劑及0.01至5.0重量百分比的CS+鹼性鹽。 13·如申請專利範圍第1 2項之化學機械拋光組成物，其中該 Cs+鹼性鹽係為cs〇H。 M· —種使用拋光墊使含矽基板平坦化的方法，其包含下列 步驟： (a) 製備包含水及至少一種Cs+驗性鹽的拋光組成物； (b) 將該拋光組成物施加於平坦化中的基板表面； (0使拋光墊與平坦化中的含矽基板表面接觸；及 (d)使該拋光墊與平坦化中的含矽基板表面相對運 動’其中磨蝕劑係結合該拋光組成物一同使用。 15.如申請專利範圍第1 4項之方法，其中在將該化學機械拋 光組成物施加至平坦化中的基板表面之前，先將該磨蝕 劑添加於該化學機械拋光組成物中。 16_如申請專利範圍第丨4項之方法，其中該磨蝕劑係加入拋 光塾中。 17·如申請專利範圍第丨4項之方法，其中該拋光組成物係以 至少5 0 %的開放場效率拋光含石夕介電層。 18·如申請專利範圍第14項之方法，其中該拋光組成物係以 至少85%的陣列場效率拋光含矽介電層。 19.如申請專利範圍第14項之方法，其中基板係為包含積體 電路的晶圓，而該積體電路具有少於〇·25微米的閘極。 20·如申請專利範圍第14項之方法，其中該含基板層係為二 氧化矽J 21.如申請專利範圍第1 4項之方法，其中該拋光組成物Cs + -2- 本紙張尺度適用中S @家標準(CNS) A4規格(21GX 297公董)' ----- ABCD 554022 六、申請專利範圍 鹼性鹽係為CsOH。 22·如申請專利範圍第2 1項之方法，其中該拋光組成物包含 0·01至5·0重量百分比的CsOH。 23·如申請專利範圍第1 4項之方法，其中該磨蝕劑係為煅燒 二氧化矽。 24· —種使用拋光墊使含有積體電路之晶圓的二氧化矽介電 層平坦化的方法，而該積體電路具有至少一個少於〇.25 微米的閘極；該方法包含下列步驟： (a) 製備包含水及〇·ΐ至2.0重量百分比之Cs〇h的拋光 組成物； (b) 將該拋光組成物施加至平坦化中的基板表面； (c) 使拋光墊與該二氧化矽介電層的基板表面接觸；及 (d) 使該拋光墊與該二氧化矽介電層相對運動，其中 烺燒二氧化矽磨蝕劑係結合該拋光組成物一同使用，且 其中該拋光組成物係以至少50%的開放場效率及至少 85°/。的陣列場效率拋光該含矽介電層。 25·如申請專利範圍第24項之方法，其中該烺燒二氧化石夕係 於將該化學機械拋光組成物施加至平坦化中之基板表面 前，先添加至該化學機械拋光組成物中。 26.如申請專利範圍第2 4項之方法，其中該烺燒二氧化矽係 加至該拋光墊中。 μ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) " ' '^ --
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