TWI470047B - 用於選擇性拋光氮化矽材料之組合物及方法 - Google Patents
用於選擇性拋光氮化矽材料之組合物及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI470047B TWI470047B TW101113210A TW101113210A TWI470047B TW I470047 B TWI470047 B TW I470047B TW 101113210 A TW101113210 A TW 101113210A TW 101113210 A TW101113210 A TW 101113210A TW I470047 B TWI470047 B TW I470047B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- polymer
- composition
- poly
- vinylpyridine
- ppm
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 119
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims description 109
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 16
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 title 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- -1 poly(vinylpyridine) Polymers 0.000 claims description 106
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 86
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 51
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 36
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 claims description 25
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 22
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 18
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 18
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 16
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000008365 aqueous carrier Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims description 8
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 8
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical class CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 2-vinylpyridine Chemical compound C=CC1=CC=CC=N1 KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920000075 poly(4-vinylpyridine) Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000885 poly(2-vinylpyridine) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 16
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N Poloxamer Chemical compound C1CO1.CC1CO1 RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000463 Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) Polymers 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000008043 acidic salts Chemical class 0.000 description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- LNETULKMXZVUST-UHFFFAOYSA-N 1-naphthoic acid Chemical compound C1=CC=C2C(C(=O)O)=CC=CC2=C1 LNETULKMXZVUST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QBYIENPQHBMVBV-HFEGYEGKSA-N (2R)-2-hydroxy-2-phenylacetic acid Chemical compound O[C@@H](C(O)=O)c1ccccc1.O[C@@H](C(O)=O)c1ccccc1 QBYIENPQHBMVBV-HFEGYEGKSA-N 0.000 description 1
- MLIWQXBKMZNZNF-KUHOPJCQSA-N (2e)-2,6-bis[(4-azidophenyl)methylidene]-4-methylcyclohexan-1-one Chemical compound O=C1\C(=C\C=2C=CC(=CC=2)N=[N+]=[N-])CC(C)CC1=CC1=CC=C(N=[N+]=[N-])C=C1 MLIWQXBKMZNZNF-KUHOPJCQSA-N 0.000 description 1
- ISQSUCKLLKRTBZ-UHFFFAOYSA-N (phosphonomethylamino)methylphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CNCP(O)(O)=O ISQSUCKLLKRTBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FNVYPBVIZWQFOT-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethenylphenyl)-n,n-diethylethanamine Chemical compound CCN(CC)CCC1=CC=CC=C1C=C FNVYPBVIZWQFOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PUAQLLVFLMYYJJ-UHFFFAOYSA-N 2-aminopropiophenone Chemical compound CC(N)C(=O)C1=CC=CC=C1 PUAQLLVFLMYYJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DTJIKSRARSRPBU-UHFFFAOYSA-N 2-ethenyl-1-methylpyridin-1-ium Chemical class C[N+]1=CC=CC=C1C=C DTJIKSRARSRPBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLHGFJMGWQXPBW-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-3-(1h-imidazol-5-ylmethyl)benzamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=CC(CC=2NC=NC=2)=C1O RLHGFJMGWQXPBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOBYKYZJUGYBDK-UHFFFAOYSA-N 2-naphthoic acid Chemical compound C1=CC=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 UOBYKYZJUGYBDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLJVXDMOQOGPHL-PPJXEINESA-N 2-phenylacetic acid Chemical compound O[14C](=O)CC1=CC=CC=C1 WLJVXDMOQOGPHL-PPJXEINESA-N 0.000 description 1
- AGBXYHCHUYARJY-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C=CC1=CC=CC=C1 AGBXYHCHUYARJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDVOLDOITVSJGL-UHFFFAOYSA-N 3,7-dihydroxy-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound O1B(O)OB2OB(O)OB1O2 XDVOLDOITVSJGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBTMJTPDQFCLGM-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-n-prop-2-enylbut-2-en-1-amine Chemical compound CC(C)=CCNCC=C XBTMJTPDQFCLGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JSEVCYGGSQFHNX-UHFFFAOYSA-N 4-(diethylamino)-2-methylidenebutanoic acid Chemical compound CCN(CC)CCC(=C)C(O)=O JSEVCYGGSQFHNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFDVPJUYSDEJTH-UHFFFAOYSA-N 4-ethenylpyridine Chemical compound C=CC1=CC=NC=C1 KFDVPJUYSDEJTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000012425 OXONE® Substances 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002534 Polyethylene Glycol 1450 Polymers 0.000 description 1
- 229920002556 Polyethylene Glycol 300 Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- IWYDHOAUDWTVEP-UHFFFAOYSA-N R-2-phenyl-2-hydroxyacetic acid Natural products OC(=O)C(O)C1=CC=CC=C1 IWYDHOAUDWTVEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSRJCYZEMGBMDE-UHFFFAOYSA-J [K+].[K+].[K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O.[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O.[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O RSRJCYZEMGBMDE-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- BCZWPKDRLPGFFZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynecerium Chemical compound [Ce]#N BCZWPKDRLPGFFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012661 block copolymerization Methods 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L caesium carbonate Chemical compound [Cs+].[Cs+].[O-]C([O-])=O FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000024 caesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000011087 fumaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- MGIYRDNGCNKGJU-UHFFFAOYSA-N isothiazolinone Chemical compound O=C1C=CSN1 MGIYRDNGCNKGJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 229960002510 mandelic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002763 monocarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- DYUWTXWIYMHBQS-UHFFFAOYSA-N n-prop-2-enylprop-2-en-1-amine Chemical compound C=CCNCC=C DYUWTXWIYMHBQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- JPMIIZHYYWMHDT-UHFFFAOYSA-N octhilinone Chemical compound CCCCCCCCN1SC=CC1=O JPMIIZHYYWMHDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- HJKYXKSLRZKNSI-UHFFFAOYSA-I pentapotassium;hydrogen sulfate;oxido sulfate;sulfuric acid Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[K+].OS([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.OS(=O)(=O)O[O-].OS(=O)(=O)O[O-] HJKYXKSLRZKNSI-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical compound OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L persulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])OOS(=O)(=O)[O-] JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PXBGQFYGVFUKNE-UHFFFAOYSA-N phosphanium;acetate Chemical compound [PH4+].CC([O-])=O PXBGQFYGVFUKNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,7-diazaspiro[4.5]decane-7-carboxylate Chemical compound C1N(C(=O)OC(C)(C)C)CCCC11CNCC1 ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
本發明係關於拋光組合物與方法。特定言之,本發明係關於拋光含氮化矽基材的方法及所使用之組合物。
用於積體電路之半導體晶圓一般係包括一基材,如矽或砷化鎵,許多電晶體係形成於其上。電晶體係藉由圖樣化基材中之區域及基材上之層以化學或物理方式與基材連接。該電晶體與各層係藉由主要包含某些形式的氧化矽(SiO2
)之夾層介電材料(interlevel dielectrics,ILDs)相隔。該電晶體係透過使用熟知的多層互連結構(multilevel interconnects)而互相連接。典型之多層互連結構係包含堆疊式薄膜,由一或多種以下材料所組成:鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、鋁-銅(Al-Cu)、鋁-矽(Al-Si)、銅(Cu)、鎢(W)、經摻雜之多晶矽(poly-Si)、以及其各種組合。此外,電晶體或電晶體群經常透過使用填有絕緣性材料(如二氧化矽、氮化矽、及/或多晶矽)之溝槽(trench)而彼此隔離。於半導體製作過程中,前述材料之各種層必須移除以於晶圓上形成多種電路元件,而此一般係藉由化學機械拋光(CMP)來達成。
用於基材表面之CMP之組合物與方法為該領域所熟知。用於半導體基材表面(如積體電路之製造)之CMP的拋光組合物(又稱作拋光淤漿、CMP淤漿、以及CMP組合物)一般係含有磨料,以及多種添加化合物等。
於傳統CMP技術中,基材載具或拋光頭係安裝於載具組合件(carrier assembly)上並於CMP設備中設置與一拋光墊接觸。該載具組合件係提供一對基材之可控制壓力,將該基材推向該拋光墊。該墊與載具,連同附著之基材,係彼此相對運動。該墊與基材間之相對運動係用於磨擦該基材之表面以自該基材表面去除部分材料,從而拋光該基材。基材表面的拋光一般係另外藉由拋光組合物之化學活性(如藉由存在於CMP組合物中之氧化劑、酸、鹼或其他添加物)與/或懸浮於拋光組合物中之磨料的機械活性加以輔助。典型的研磨材料包含二氧化矽、氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、以及氧化錫。
一般而言,CMP係同時涉及表面之化學與機械磨除,例如磨除一上覆之第一層以暴露非平面第二層的表面,第一層形成於該第二層上。此種過程係描述於Beyer等人之美國專利第4,789,648號中。簡而言之,Beyer等人揭露一CMP方法,使用拋光墊與淤漿以較第二層更快之速率去除第一層,直到該上覆之第一層材料表面與其覆蓋之第二層之上表面共平面。化學機械拋光之更多詳細說明係見於美國專利第4,671,851、4,910,155以及4,944,836號中。
舉例言之,Neville等人之美國專利第5,527,423號係揭露一種以化學機械式拋光金屬層之方法,其藉由接觸金屬層表面與拋光泥漿,該拋光淤漿包含懸浮於含水介質中的高純度微細金屬氧化物顆粒。或者,該研磨材料可併入拋光墊中。Cook等人之美國專利第5,489,233號中係揭露具有表面紋理或圖樣之拋光墊的使用,而Bruxvoort等人之美國專利第5,958,794號係揭露一固定式研磨拋光墊。
雖然已知的CMP淤漿組合物一般適用於有限的目的,然而傳統組合物係表現出難以接受的拋光速率,及因此難以接受的去除晶圓製造中所用絕緣材料的選擇性。此外,許多已知的拋光淤漿係對上覆膜製造不良的膜去除痕跡或製造有害的膜腐蝕,導致不良的製造良率。
隨著積體電路裝置技術之進展,傳統材料亦以嶄新且截然不同之方式使用以達到先進積體電路所需求的性能等級。特定言之,以多種組合方式使用氮化矽、氧化矽與多晶矽以實現新穎且甚至更加複雜之裝置構造。一般而言,結構複雜度與性能特性係隨應用不同而改變。對於在CMP過程中可供調整或微調氮化矽、氧化矽與多晶矽材料之去除速率,以滿足特定積體電路裝置之拋光要求之方法及組合物之需求係未曾間斷。
舉例而言,許多積體電路裝置應用持續有快速氮化矽去除速率之需求。傳統拋光淤漿係經設計用於「停止於氮化矽上」的應用,如淺溝槽隔離(shallow trench isolation,STI)。典型的STI淤漿係利用高pH值與高磨料濃度的二氧化矽(silica)磨料以實現合理之氮化矽去除速率。使用高磨料顆粒濃度係與經拋光裝置上的大量刮痕缺陷(scratch defects)有關。
對於發展提供氮化矽之相對高去除速率以及用於優先於多晶矽、氧化矽或二者而選擇性去除氮化矽的新拋光方法與組合物的需求係未曾間斷。本發明即為處理該等持續之需求。本發明之該等與其他優點,以及另外之發明特徵,將由本文所提供之發明說明而更清楚。
本發明係提供一種適用在化學機械拋光(CMP)方法中自基材表面去除氮化矽的酸性含水拋光組合物(例如pH範圍為2至6)。該組合物係包含一微粒狀煅燒氧化鈰磨料,至少一陽離子聚合物,視需要之一聚氧伸烷基聚合物(polyoxyalkylene polymer),以及一含水載劑。該至少一陽離子化合物係選自聚(乙烯吡啶)聚合物以及聚(乙烯吡啶)與經四級銨取代之聚合物(如經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物)的組合。
該組合物中之磨料濃度為0.01至10重量%,較佳為0.05至5重量%。較佳地,該組合物中磨料之濃度,於本方法中使用時,其範圍為0.01至2重量%,更佳為0.05至0.5重量%。該組合物中至少一陽離子聚合物之濃度範圍為10 ppm(百萬分之一)至100,000 ppm,較佳為15 ppm至10,000 ppm。使用時,該組合物較佳係包含10 ppm至1000 ppm之至少一陽離子聚合物,更佳係各存在之陽離子聚合物量為15 ppm至100 ppm。於一較佳具體實施態樣中,該聚氧伸烷基聚合物係以10至200,000 ppm,更佳以200至100,000 ppm之濃度存於組合物中。使用時,該組合物較佳係包含10 ppm至2000 ppm,更佳係200 ppm至1000 ppm之該聚氧伸烷基聚合物。
於部分較佳具體實施態樣中,該聚氧伸烷基聚合物係包含一聚(乙二醇)聚合物(即PEG),其具有平均數目範圍為200至2000,更佳為300至1500之乙二醇單體單元。於其他較佳具體實施態樣中,該聚氧伸烷基聚合物係包含聚(乙二醇)-共-聚(丙二醇)嵌段共聚物,如聚(乙二醇)封端之聚(丙二醇),即PEG-PPG-PEG嵌段共聚物。
於部分較佳具體實施態樣中,該至少一陽離子聚合物係包含聚(乙烯吡啶)聚合物與經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物的組合,如使用時,10至約90 ppm之聚(乙烯吡啶)聚合物與15至100 ppm之經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物。
另一方面,本發明係提供一種以上述CMP組合物用於拋光含氮化矽基材之化學機械拋光方法。一較佳方法係包含以一拋光墊與含水拋光組合物接觸含氮化矽與含多晶矽基材之表面;以及於該拋光墊與該基材之間進行相對運動,同時維持一部分拋光組合物與位於該墊及該基材之間的表面接觸一段足以磨除該基材表面的一部分的時間。使用時,該拋光組合物係包含如上所述之0.01至2重量%之微粒狀煅燒氧化鈰磨料,10至1000 ppm之至少一陽離子聚合物,10至2000 ppm之一聚氧伸烷基聚合物,以及一含水載劑。
本發明係提供拋光含氮化矽表面的組合物與方法。於一較佳具體實施態樣中,本發明之組合物係包含一含有0.01至10重量%之一微粒狀煅燒氧化鈰磨料,10至100,000 ppm之至少一陽離子聚合物,以及視需要之10至200,000 ppm之一聚氧伸烷基聚合物的酸性含水載劑。
該微粒狀煅燒氧化鈰磨料係可以0.01至10重量%範圍之濃度存於該拋光組合物中。較佳地,該氧化鈰係以0.05至5重量%範圍之濃度存於該CMP組合物中。使用時,該氧化鈰磨料之存在濃度較佳為0.01至2重量%,更佳為0.05至0.5重量%(如0.1至0.3重量%)。經本領域熟知的雷射散射技術測定,該磨料顆粒之平均顆粒尺寸範圍較佳為30奈米至200奈米,更佳為75奈米至125奈米。
該微粒狀磨料懸浮於拋光組合物中係所欲的,更具體地,係懸浮於拋光組合物之含水載劑成分中。當該磨料懸浮於拋光組合物中,其較佳係呈穩定膠體狀態。該用語「膠體」係指磨料顆粒懸浮於該液態載劑中。「穩定膠體狀態」則係指長時間維持懸浮狀態。於本發明之內文中,當該氧化鈰懸浮液置於100毫升之量筒中可不經攪拌而維持2小時,且該量筒底部50毫升之顆粒濃度([B],單位為公克/毫升)與該量筒頂部50毫升之顆粒濃度([T],單位為公克/毫升)之差除以該磨料組合物之總顆粒濃度小於或等於0.5(即([B]-[T])/[C]0.5)時,則認為該氧化鈰懸浮液為膠體穩定狀態。所欲之([B]-[T])/[C]值係小於或等於0.3,且較佳為小於或等於0.1。
如同此處與後附申請專利範圍中所使用者,該用語「煅燒氧化鈰」係指藉由加熱(煅燒)水合氧化鈰或可分解之前驅物鹽或鹽類混合物(如碳酸鈰、氫氧化鈰等)而形成之氧化鈰(IV)材料。於水合氧化鈰之情況中,係以足以自氧化鈰材料中去除水合之水的溫度(如600℃或更高的溫度)加熱該材料。於前驅物鹽類之情況中,係以高於該前驅物之分解溫度的溫度(如600℃或更高)加熱該鹽而生成CeO2
(氧化鈰),並同時趕走可能存在或生成之水。如有需要,該氧化鈰亦可包含些許如鑭(La)與釹(Nd)之穩定用摻雜材料,如本領域所熟知。一般而言,煅燒氧化鈰顆粒係高度結晶化。製備煅燒氧化鈰之方法係為本領域所熟知。
本發明之組合物為酸性,且較佳之pH範圍為2至6,更佳為3至6。該組合物之酸度係可藉由併含一含有酸性成分(可為任何無機酸或有機酸)之緩衝材料而實現與/或維持。於部分較佳具體實施態樣中,該酸性成分可為無機酸、羧酸、有機膦酸、酸性雜環化合物、其鹽類、或前述之二或多者之組合。合適無機酸之非限制性例子係包含氫氯酸、硫酸、磷酸、亞磷酸,焦磷酸、亞硫酸、以及四硼酸、或其任何酸性鹽。合適羧酸之非限制性例子係包含單羧酸(如醋酸、苯甲酸、苯乙酸、1-萘甲酸、2-萘甲酸、羥乙酸、甲酸、乳酸、以及杏仁酸等),以及多羧酸(如乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、酒石酸、檸檬酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、天門冬胺酸、麩胺酸、苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸,以及伊康酸等)或其任何酸性鹽。合適有機膦酸之非限制性例子係包含磷醯基乙酸、亞胺基二(甲基膦酸)、DEQUEST2000LC品牌之胺基三(伸甲基膦酸)、以及DEQUEST2010品牌之羥基亞乙基-1,1-二膦酸(此二品牌皆可自Solutia購得)、或其任何酸性鹽。合適酸性雜環化合物之非限制性例子係包含脲酸、抗壞血酸等、或其任何酸性鹽。
於部分具體實施態樣中,該陽離子聚合物成分係包含聚(乙烯吡啶)聚合物,如聚(2-乙烯吡啶)、聚(4-乙烯吡啶)、以及乙烯吡啶共聚物等。可用於本發明之組合物與方法中的乙烯吡啶共聚物係包含共聚物,該共聚物包含至少一乙烯吡啶單體(如2-乙烯吡啶、4-乙烯吡啶或二者)以及至少一選自非離子單體與陽離子單體之共聚單體。非離子共聚單體之非限制性例子係包含丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-乙烯吡咯烷酮、以及苯乙烯。陽離子共聚單體之非限制性例子係包含二烯丙基胺、二甲基二烯丙基胺、鹵化2-乙烯基-N-甲基吡啶鹽(如氯化物)、鹵化4-乙烯基-N-甲基吡啶鹽(如氯化物)、2-(二乙胺基乙基)苯乙烯、丙烯酸-2-(N,N-二乙胺基乙基)酯、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙胺基乙基)酯、N-(2-(N,N-二乙胺基乙基)甲基丙烯醯胺、N-(2-(N,N-二乙胺基丙基)甲基丙烯醯胺、前述任一者之鹽類(如氫氯酸鹽)、前述任一者之經N-四級銨化衍生物(如N-甲基四級銨化衍生物)等。此外,相對小部分之陰離子單體(如丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸、以及2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等)可包含於該共聚物中,但書為陰離子單體對陽離子單體之比例係使得該共聚物整體仍保持帶正電荷。
於部分其他具體實施態樣中,該陽離子聚合物成分係包含如此處所描述之聚(乙烯吡啶)聚合物與經四級銨取代之聚合物(如經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物)的組合。此經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物之非限制性例子係包含聚(甲基丙烯醯基氧基乙基三甲基鹵化銨)聚合物、聚(丙烯醯基氧基乙基三甲基鹵化銨)聚合物、聚(甲基丙烯醯基氧基乙基二甲基苄基鹵化銨)聚合物、以及聚(丙烯醯基氧基乙基二甲基苄基鹵化銨)聚合物等。較佳地,該四級胺基團之鹵素對應離子為氯離子。
該陽離子聚合物可具有任何合適之分子量。一般而言,該拋光組合物係包含一重量平均分子量為5千道爾頓或更大(如10千道爾頓或更大、20千道爾頓或更大、30千道爾頓或更大、40千道爾頓或更大、50千道爾頓或更大、或60千道爾頓或更大)之陽離子聚合物。該拋光組合物較佳係包含一分子量為100千道爾頓或更小(如80千道爾頓或更小、70千道爾頓或更小、60千道爾頓或更小、或50千道爾頓或更小)之陽離子聚合物。較佳地,該拋光組合物係包含一分子量為5千道爾頓至100千道爾頓(如10千道爾頓至80千道爾頓、10千道爾頓至70千道爾頓、或15千道爾頓至70千道爾頓)之陽離子聚合物。
該聚氧伸烷基成分(亦稱為聚(伸烷基二醇))可為包含複數個氧伸烷基單體單元(即伸烷基二醇單體單元,如乙二醇、丙二醇、丁二醇等)之同元聚合物或共聚物(如嵌段或無規共聚物)。舉例而言,該聚氧伸烷基聚合物可為聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)-共-聚(丙二醇)共聚物等。該聚氧伸烷基聚合物較佳係平均包含20至2000個單體單元(如乙二醇、丙二醇等),更佳為200至2000個單體單元(如300至1500個單體單元)。該等聚合物於本領域中經常以聚合物之類型以及單體單元之平均數目來表示,如聚(乙二醇)-300、縮寫為PEG-300,其代表平均具有300個乙二醇(CH2
CH2
O)單元之聚(乙二醇)聚合物,從而具有300×44=13200道爾頓之數目平均分子量。
於一較佳具體實施態樣中,該聚氧伸烷基聚合物係聚氧伸乙基聚合物,即聚(乙二醇)聚合物。於一較佳具體實施態樣中,該聚氧伸烷基聚合物係包含一聚(乙二醇)-共-聚(丙二醇)共聚物嵌段共聚物,如PEG-PPG-PEG嵌段共聚物,如BASF之PLURONIC L31,其係經報告具有約1100至1200之數目平均分子量及包含具有平均16個丙二醇單元之PPG核心,且兩端以平均2個乙二醇單體單元封端。
本發明之組合物與方法係提供實用的氮化矽去除速率,以及優先於多晶矽去除之去除氮化矽的選擇性。本發明之組合物一般亦提供中等的氧化矽去除速率。於部分特定較佳具體實施態樣中,當分別拋光氮化矽或多晶矽空白晶圓時,在3磅每平方吋(psi)的下壓力之桌上式CMP拋光機上,其平台轉速為每分鐘100轉(100 rpm)、載具轉速為101 rpm,且拋光淤漿的流速為150毫升/分鐘並使用D100拋光墊時,氮化矽去除速率為700埃/分鐘或更大,而多晶矽去除速率則小於100埃/分鐘(一般係小於25埃/分鐘)。氧化矽去除速率在同樣條件下一般係小於400埃/分鐘。
本發明之拋光組合物視需要可包含一或多種氧化劑(如氧化半導體表面之一成分,例如金屬成分)。適合用於本發明之拋光組合物與方法之氧化劑係包括但不限於:過氧化氫、過硫酸鹽(如單過硫酸銨、二過硫酸銨、單過硫酸鉀、以及二過硫酸鉀)、過碘酸鹽(如過碘酸鉀)、其鹽類、以及前述之二或多者之組合。較佳地,氧化劑於該組合物之存在量係足以氧化存於半導體晶圓上之一或多種所選之金屬或半導體材料,此為半導體CMP技術中所熟知。
本發明之拋光組合物亦可視需要包含適量之一或多種常包含於拋光組合物中之其他添加材料,如金屬錯合劑、腐蝕抑制劑、黏度調節劑、殺生物劑等。
於較佳具體實施態樣中,該拋光組合物另外包含可殺生物量的殺生物劑(如異噻唑啉酮組合物,像是可購自Rohm and Haas之KATHON殺生物劑)。
該含水載劑可為任何含水溶劑,如水、含水甲醇、含水乙醇、以及其組合物等。較佳地,該含水載劑主要包含去離子水。
本發明之拋光組合物可藉由任何合適技術而製備,其技術大多為本領域之技藝人士所習知。該拋光組合物可以批次或連續方法製備。一般而言,該拋光組合物可藉由以任何順序組合其成分之方式而製備。此處使用之「成分」用語係包含個別組分(如氧化鈰、酸、聚合物、緩衝劑、以及氧化劑等)以及組分之任何組合。舉例而言,該氧化鈰磨料可分散於水中,並與聚合物成分結合,再藉由可將該成分併入拋光組合物中之任何方法加以混合。一般而言,當利用氧化劑時,係於該組合物準備用於CMP方法時方加入該拋光組合物中,例如該氧化劑可於即將開始拋光前加入。當需要時,其pH值可於任何適當時機藉由加入酸或鹼而進一步調整。
本發明之拋光組合物亦可以濃縮劑方式提供,其係擬於使用前以適量之含水溶劑(如水)進行稀釋。於此具體實施態樣中,該拋光組合物濃縮劑可包含分散或溶解於含水溶劑之多種成分,而其含量端視使用適量含水溶劑稀釋該濃縮劑後,該拋光組合物之各成分存於該拋光組合物中時之適當使用量範圍而定。
本發明亦提供一種以化學機械方式拋光氮化矽基材之方法,如相對於多晶矽之去除的氮化矽之選擇性去除。該方法係包含(i)以一拋光墊與如此處所述之一本發明之拋光組合物接觸含氮化矽基材之表面,以及(ii)使該拋光墊與該基材表面之間進行相對運動,同時維持至少一部分該拋光組合物位於該墊及該表面之間,從而磨除至少一部分之表面而拋光該基材。
本發明之拋光組合物可用於拋光任何合適基材,且尤其有用於拋光包含氮化矽的基材以及含有氮化矽與多晶矽以及/或氧化矽的基材。本發明之組合物係於磨料含量少至足以避免過多刮痕缺陷時,提供相對高的氮化矽去除速率。特定而言,該CMP組合物之配方與pH值可經調整以改變氮化矽去除速率。此外,氮化矽之相對去除速率係大於多晶矽與氧化矽之去除速率。此選擇性為用於之拋光具有相對較窄的氧化物線寬之現代半導體材料時的一額外有利條件。
本發明之拋光組合物係特別適合與化學機械拋光設備結合使用。一般而言,該CMP設備係包含一平台,其於使用時係可動式且具有源自軌道運動、直線及/或圓周運動之速度;一拋光與該平台接觸且於動作時相對該平台運動之拋光墊;以及一載具,藉由接觸與相對於拋光墊運動以支承待拋光之基材。基材之拋光係藉由放置基材與該拋光墊以及本發明之拋光組合物接觸,之後相對於該基材移動該拋光墊,以磨除至少一部分基材而拋光該基材。
可使用任何適合之拋光表面(如拋光墊)藉由本發明之拋光組合物以平面化或拋光基材。合適的拋光墊係包含如織造與非織造拋光墊、有溝或無溝墊、多孔性或非多孔性墊等。此外,合適的拋光墊可包含任何合適之多種密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮回復性、以及壓縮係數之聚合物。合適的聚合物係包含例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸、氟碳化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成之產物、以及其混合物。
合意地,該CMP設備另外包含一原處拋光終點偵測系統,其大多為本領域所知。藉由分析自該工件表面反射之光或其他輻射而用於檢驗與監控拋光過程之技術係為本領域所知。該等方法係描述於如Sandhu等人之美國專利第5,196,353號、Lustig等人之美國專利第5,433,651號、Tang之美國專利第5,949,927號、以及Birang等人之美國專利第5,964,643號中。合意地,對於經拋光工件之拋光過程的檢驗與監控可決定該拋光終點,意即決定何時終止對一特定工件之拋光程序。
以下實施例係進一步例示本發明之特定方面,但不應理解為任何限制其範圍之形式。此處以及下方之實施例與申請專利範圍中所使用之以百萬分之一(ppm)為單位的濃度,係以目標活性成分之重量除以該組合物之重量計算而得(如每公斤組合物的成分毫克數)。
實施例1
本實施例係例示陽離子聚合物於去除氮化矽、多晶矽、以及氧化矽之效果。
於Applied Materials之REFLEXIONCMP設備上使用拋光組合物分別對氮化矽、氧化矽、以及多晶矽空白晶圓進行化學機械式拋光。各拋光組合物係包含一0.2重量%煅燒氧化鈰(Advanced Nano Products Co.,Ltd.(ANP),平均顆粒直徑為100奈米)於pH值為4之去離子水之含水淤漿。該CMP組合物之另外的成分係列於表1,其中「Quat」係指Alco Chemical之聚(甲基丙烯醯基氧乙基三甲基氯化銨)(Alco 4773);4-PVP係指聚(4-乙烯吡啶);而2-PVP係指聚(2-乙烯吡啶)。
於REFLEXIONCMP設備中使用D100拋光墊,下壓力(DF)為3.5 psi、拋光頭轉速(HS)為100 rpm、平台轉速(PS)為10 rpm、以及淤漿流速為250毫升/分鐘,使用各拋光組合物分別對氮化矽、多晶矽、以及由電漿輔助型四乙基正矽酸酯所衍生之二氧化矽(PETEOS)的300毫米直徑之空白晶圓進行拋光。該墊係於原處以3M A165調節器進行調節。對氮化矽(Nitride)、多晶矽(PolySi)、以及PETEOS(Oxide)所觀察到之去除速率(RR)(單位為埃/分鐘)係列於表2中。2 psi之DF且93/93 rpm之HS/PS下所觀察到之去除速率則以括號表示。
表2之結果證明,聚(乙烯吡啶)聚合物或聚(乙烯吡啶)與經四級銨取代之聚合物之組合於特定拋光條件下,提供極佳之氮化矽去除速率(>800埃/分鐘),低多晶矽去除速率(<20埃/分鐘)以及中等氧化矽去除速率(371至391埃/分鐘)。此外,較低DF(2 psi)的結果顯示聚(乙烯吡啶)與四級銨化聚合物間之協同作用,因為相較於實施例1B與1C,於較低下壓力時之去除速率的下降程度並未如實施例1D般明顯。
實施例2
於Mirra拋光機上進行如同實施例1中進行之各項評估。令人驚訝地,於Mirra上進行而觀察到之多晶矽去除速率相當不一致(晶圓內),並表現出極高與極低之多晶矽去除區。聚氧伸烷基聚合物,如PEG或PEG-PPG-PEG共聚物之添加,係令人驚訝地大幅改善於Mirra拋光機上之多晶矽去除不一致之現象,並提供所欲之一致偏低的多晶矽去除速率。包含多種聚氧伸烷基聚合物之組合物係於以下條件中製備並進行評估。如上所述之原處進行調整的D100墊,DF為3 psi,PS/HS為100/101 rpm,且淤漿流速為150毫升/分鐘。各組合物係包含0.2重量%之ANP煅燒氧化鈰、30 ppm之聚(4-乙烯吡啶)、以及15 ppm之聚(甲基丙烯醯基氧基乙基三甲基氯化銨),於pH值為4之水中。該聚氧伸烷基添加物與所觀察到之去除速率列於表3中(PL31為BASF之PLURONICL31,其係具有聚(乙二醇)末端嵌段之聚(丙二醇)嵌段共聚物,即PEG-PPG-PEG)。
表3之結果證明相對於多晶矽係具有高度之去除氮化矽的選擇性。對經拋光之晶圓的檢測證明以聚氧伸烷基聚合物(即PEG與PEG-PPG-PEG聚合物)進行拋光之多晶矽晶圓具有良好之晶圓內一致性。
此外,亦對如實施例2B(無聚氧伸烷基聚合物)之包含水合氧化鈰取代ANP煅燒氧化鈰之組合物進行評估。此實施例令人驚訝地提供了高於氮化矽之去除多晶矽的選擇性,其結果與本發明中利用煅燒氧化鈰之組合物所觀察到之選擇性完全相反。
實施例3
另外之含水組合物係包含0.1、0.2及0.3重量%之煅燒氧化鈰,0、30、60及90 ppm之聚(4-乙烯吡啶),0、15及30 ppm之聚(甲基丙烯醯基氧基乙基三甲基氯化銨)(Alco 4773),以及0、800與1500 ppm之PEG-1450,該含水組合物係藉由於Mirra拋光機上(DF為3 psi,於原處使用3M A165調節器調節D100墊,PS/HS為100/101 rpm,淤漿流速為150毫升/分鐘)拋光氮化矽、多晶矽、以及PETEOS的空白晶圓而評估。該組合物之配方係列於表4中。
拋光結果列於表5中。
表5中之結果證明,在不同磨料濃度、陽離子聚合物濃度以及PEG濃度之評估範圍下,相對於多晶矽與氧化矽而去除氮化矽之高度選擇性。pH由4降至3.5造成PolySi速率增加以及選擇性降低(比較3B至3J)。PEG濃度增加係些微降低了對各基材之去除速率(比較3B與3C)。4-PVP濃度由30 ppm增加至60 ppm至90 ppm造成了溫和的Oxide與Nitride去除速率之線性降低,但並未明顯影響PolySi之去除速率。較低濃度之氧化鈰係傾向於降低Nitride與Oxide之速率,但增加PolySi之速率(比較3B至3G或3E至3H)。另外,經拋光之晶圓係表現出相似且大致均等之Oxide與PolySi去除分布。
於一個別之實驗中評估拋光時間對去除速率之影響。在改變拋光時間由30秒至90秒後,該觀察到之PolySi與Oxide之去除速率係相對不受影響,然而Nitride去除速率在歷時相同時間後則自400增加3倍而超過1200。
對圖樣化之多晶矽晶圓的評估亦提供低程度之多晶矽去除,此與空白晶圓上觀察到的低多晶矽去除速率係一致的。
實施例4
實施例3中所選之組合物(即3B、3C、3F與3J)係藉由在REFLEXION拋光機上(即實施例1中使用者)拋光氮化矽、多晶矽以及PETEOS之300毫米空白晶圓,並使用以下條件:DF為2 psi,IC1010拋光墊配合Seasol調節器,PS/HS為100/85 rpm,淤漿流速為200毫升/分鐘。該拋光結果列於表6中,並以第1圖表示。
表6之結果證明,在Mirra拋光機上觀察到之相對於多晶矽與氧化矽之去除氮化矽之相同高選擇性,亦出現於REFLEXION拋光機上。
所有引述之文獻,包括出版物、專利申請案及專利,係以相同程度併入本文以供參考,即各文獻係個別且特定地經表明併入以供參考,且以其全文陳述於本文中。
除非文中有另外說明或與內文明顯矛盾,於描述本發明之內文中(尤其是後附申請專利範圍)所使用之「一」與「該」以及類似用語應被理解為涵蓋單數與複數形式。除非另有說明,用語「包含」、「具有」、「包括」與「含有」應被理解為開放式用語(即,意指「包含,但不限於」)。除非文中有另外說明,文中記載之數值範圍僅意欲作為一速記方法,分別指出落於該範圍之各單獨數值,且各單獨數值係併入本說明書中並視為個別列舉於此處。所有藉由測量而得之數值(如重量、濃度、物理尺寸、去除速率、以及流速等)不應被理解為完全精確之數字,而應視為於本領域中一般使用之測量技術的已知極限下所包括之數值,無論是否有明白使用「約」用語。除非文中另有說明或與內文明顯矛盾,否則文中所描述之所有方法係可以任何適合之順序進行。任一與所有例子或文中提供的例示性語言(如「例如」)之使用,如非另有聲明,係僅欲對本發明之特定方面作為較佳之啟明而非用於限制本發明之範圍。本說明書中之語言皆不應理解為任何與本發明之實施同等必要之非請求項目。
文中描述本發明之較佳具體實施態樣,包含本發明人於實施本發明時所知之最佳模式。該等較佳具體實施態樣之變化係於本領域具有通常知識者閱讀前文描述後而變得明顯。本發明人期許熟練技術者適當採用該等變化,且本發明人意欲其發明以文中特別描述者之外的方式實施。因此,本發明係包含適用法律所准許之後附申請專利範圍中所界定之標的之所有修改形式與均等物。此外,除非於文中提及或與內文明顯矛盾,否則於所有可能之變化中之上述元素的任何組合皆包含於本發明中。
第1圖係提供藉由使用本發明所選之組合物拋光空白晶圓所得之氧化矽(Oxide)、多晶矽(PolySi)及氮化矽(Nitride)的去除速率圖表。
Claims (25)
- 一種適用在化學機械拋光(CMP)方法中拋光含氮化矽基材的酸性含水拋光組合物,該組合物包含:(a)0.01至10重量%之一微粒狀煅燒氧化鈰磨料;(b)10至100,000ppm之至少一陽離子聚合物,選自以下群組:(a)聚(乙烯吡啶)聚合物及(b)聚(乙烯吡啶)聚合物與經四級銨取代之聚合物的組合;(c)200至100,000ppm之一聚氧伸烷聚合物(polyoxyalkylene polymer);以及(d)用於該組合物之含水載劑。
- 如請求項1之組合物,其中該磨料係以0.05至5重量%範圍之濃度存於組合物中。
- 如請求項1之組合物,其中該至少一陽離子聚合物係以15至10,000ppm範圍之濃度存於組合物中。
- 如請求項1之組合物,其中該聚氧伸烷聚合物係包含聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)-共-聚(丙二醇)嵌段共聚物、或其組合。
- 如請求項1之組合物,其中該聚氧伸烷聚合物係包含一聚(乙二醇)聚合物,其包含平均數目範圍為300至1500之乙二醇單體單元。
- 如請求項1之組合物,其中該經四級銨取代之聚合物係包含一經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物。
- 如請求項1之組合物,其中該聚(乙烯吡啶)聚合物係包含聚(4-乙烯吡啶)。
- 如請求項1之組合物,其中該聚(乙烯吡啶)聚合物係包含聚(2-乙烯吡啶)。
- 如請求項1之組合物,其中該聚(乙烯吡啶)聚合物係一共聚物,其包含至少一乙烯吡啶單體與至少一選自由非離子單體與陽離子單體組成之群組之共聚單體。
- 如請求項1之組合物,其中該至少一陽離子聚合物係包含一聚(乙烯吡啶)聚合物與一經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物的組合。
- 如請求項1之組合物,其中該至少一陽離子聚合物係包含10至90ppm之聚(乙烯吡啶)聚合物與15至100ppm之聚(甲基丙烯醯基氧基乙基三甲基鹵化銨)聚合物的組合。
- 如請求項1之組合物,其中該含水載劑係包括去離子水。
- 如請求項1之組合物,其中該組合物之pH值範圍係3至6。
- 一種適用在化學機械拋光(CMP)方法中相對於多晶矽而選擇性去除氮化矽的酸性含水拋光組合物,該組合物包含:(a)0.05至5重量%之一微粒狀煅燒氧化鈰磨料;(b)15至10,000ppm之至少一陽離子聚合物,選自以下群組:(a)聚(乙烯吡啶)聚合物以及(b)聚(乙烯吡啶)聚合物與經四級銨取代之聚合物的組合;(c)200至100,000ppm之一聚氧伸烷聚合物,選自聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)-共-聚(丙二醇)嵌段共聚物、或其組合;(d)一用於該組合物之含水載劑;其中該組合物之pH範圍係3至6,且其中該聚(乙二醇)聚 合物係包含平均數目範圍為200至2000之乙二醇單體單元。
- 如請求項14之組合物,其中該至少一陽離子聚合物係包含10至90ppm之聚(乙烯吡啶)聚合物與15至100ppm之聚(甲基丙烯醯基氧基乙基三甲基鹵化銨)聚合物的組合。
- 一種用於拋光基材表面之化學機械拋光(CMP)方法,該方法係包含以如請求項1之組合物磨擦該基材表面,其中該所使用之組合物係包含0.01至2重量%之氧化鈰磨料、10至1000ppm之至少一陽離子聚合物、以及視需要之10至2000ppm之聚氧伸烷聚合物,其中該基材表面係包含氮化矽、多晶矽、以及二氧化矽。
- 一種用於拋光基材表面之化學機械拋光(CMP)方法,該方法係包含以如請求項15之組合物磨擦該基材表面,其中該所使用之組合物係包含0.05至0.5重量%之氧化鈰磨料、10至100ppm之至少一陽離子聚合物、以及視需要之200至1000ppm之聚氧伸烷聚合物,其中該基材表面係包含氮化矽、多晶矽、以及二氧化矽。
- 一種用於優先於多晶矽去除而自基材表面選擇性去除氮化矽之化學機械拋光(CMP)方法,該方法包含:(a)以一拋光墊與一酸性含水CMP組合物接觸含氮化矽與含多晶矽基材之表面;以及(b)使該拋光墊與該基材之間進行相對運動,同時維持一部分該CMP組合物與位於該墊及該基材之間的表面接觸一段足以自該表面磨除氮化矽的時間,其中該CMP組合物係包含: (i)0.01至2重量%之一微粒狀煅燒氧化鈰磨料;(ii)10至1000ppm之至少一陽離子聚合物,選自以下群組:(a)聚(乙烯吡啶)聚合物以及(b)聚(乙烯吡啶)聚合物與經四級銨取代之聚合物的組合;(iii)視需要之10至2000ppm之一聚氧伸烷聚合物;以及(iv)一用於該組合物之含水載劑。
- 如請求項18之方法,其中該CMP組合物之該至少一陽離子聚合物係包含一聚(乙烯吡啶)聚合物與一經四級銨取代之聚合物的組合。
- 如請求項18之方法,其中該經四級銨取代之聚合物係包含一經四級銨取代之丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物。
- 如請求項18之方法,其中該經四級銨取代之聚合物係包含一聚(甲基丙烯醯基氧基乙基三甲基鹵化銨)聚合物。
- 如請求項18之方法,其中該CMP組合物之該至少一陽離子聚合物係包含至少一聚合物,該聚合物係選自以下群組:聚(2-乙烯吡啶)聚合物、聚(4-乙烯吡啶)聚合物、以及包含至少一乙烯吡啶單體與至少一選自由非離子單體與陽離子單體組成之群組之共聚單體之共聚物。
- 如請求項18之方法,其中該CMP組合物之該聚氧伸烷聚合物係包含聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)-共-聚(丙二醇)嵌段共聚物、或其組合。
- 如請求項18之方法,其中該CMP組合物之pH範圍係3至6。
- 如請求項18之方法,其中該基材表面亦包含二氧化矽。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/087,857 US8808573B2 (en) | 2011-04-15 | 2011-04-15 | Compositions and methods for selective polishing of silicon nitride materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201245363A TW201245363A (en) | 2012-11-16 |
TWI470047B true TWI470047B (zh) | 2015-01-21 |
Family
ID=47006699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW101113210A TWI470047B (zh) | 2011-04-15 | 2012-04-13 | 用於選擇性拋光氮化矽材料之組合物及方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8808573B2 (zh) |
EP (1) | EP2697330B1 (zh) |
JP (1) | JP5792889B2 (zh) |
KR (1) | KR101549766B1 (zh) |
CN (1) | CN103492519B (zh) |
SG (1) | SG193528A1 (zh) |
TW (1) | TWI470047B (zh) |
WO (1) | WO2012142374A2 (zh) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102956450B (zh) * | 2011-08-16 | 2015-03-11 | 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 | 一种制作半导体器件的方法 |
US8859428B2 (en) | 2012-10-19 | 2014-10-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Chemical mechanical polishing (CMP) composition for shallow trench isolation (STI) applications and methods of making thereof |
US8906252B1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-09 | Cabot Microelelctronics Corporation | CMP compositions selective for oxide and nitride with high removal rate and low defectivity |
US9303187B2 (en) * | 2013-07-22 | 2016-04-05 | Cabot Microelectronics Corporation | Compositions and methods for CMP of silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon materials |
US9850402B2 (en) * | 2013-12-09 | 2017-12-26 | Cabot Microelectronics Corporation | CMP compositions and methods for selective removal of silicon nitride |
CN106163740B (zh) | 2014-04-03 | 2019-07-09 | 3M创新有限公司 | 抛光垫和系统以及制造和使用该抛光垫和系统的方法 |
US9597768B1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-21 | Cabot Microelectronics Corporation | Selective nitride slurries with improved stability and improved polishing characteristics |
JP6533439B2 (ja) * | 2015-09-15 | 2019-06-19 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物 |
KR101715931B1 (ko) * | 2015-12-11 | 2017-03-14 | 주식회사 케이씨텍 | 연마입자-분산층 복합체 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물 |
KR20170076191A (ko) | 2015-12-24 | 2017-07-04 | 주식회사 케이씨텍 | 연마입자-분산층 복합체 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물 |
JP2017132944A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 濃縮研磨用組成物の製造方法および安定化方法 |
WO2018075409A2 (en) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Cabot Microelectronics Corporation | Cmp compositions selective for oxide and nitride with improved dishing and pattern selectivity |
US10711158B2 (en) * | 2017-09-28 | 2020-07-14 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Aqueous silica slurry and amine carboxylic acid compositions for use in shallow trench isolation and methods of using them |
US10428241B2 (en) | 2017-10-05 | 2019-10-01 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
US10626298B1 (en) | 2019-03-20 | 2020-04-21 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Chemical mechanical polishing compositions and methods for suppressing the removal rate of amorphous silicon |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060108326A1 (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Cabot Microelectronics | Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios |
US20090047870A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | Reverse Shallow Trench Isolation Process |
US20090137124A1 (en) * | 2004-11-05 | 2009-05-28 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios |
US20090253355A1 (en) * | 1999-06-18 | 2009-10-08 | Naoyuki Koyama | Cmp abrasive, method for polishing substrate and method for manufacturing semiconductor device using the same, and additive for cmp abrasive |
US20100081281A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Rhodia Operations | Abrasive compositions for chemical mechanical polishing and methods for using same |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001269859A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Jsr Corp | 化学機械研磨用水系分散体 |
JP4668528B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2011-04-13 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物 |
US20070218811A1 (en) * | 2004-09-27 | 2007-09-20 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Cmp polishing slurry and method of polishing substrate |
US20080254717A1 (en) * | 2004-09-28 | 2008-10-16 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Cmp Polishing Slurry and Method of Polishing Substrate |
US7297633B1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-11-20 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Compositions for chemical mechanical polishing silica and silicon nitride having improved endpoint detection |
US10087082B2 (en) * | 2006-06-06 | 2018-10-02 | Florida State University Research Foundation, Inc. | Stabilized silica colloid |
WO2009042072A2 (en) * | 2007-09-21 | 2009-04-02 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing composition and method utilizing abrasive particles treated with an aminosilane |
-
2011
- 2011-04-15 US US13/087,857 patent/US8808573B2/en active Active
-
2012
- 2012-04-13 EP EP12771215.6A patent/EP2697330B1/en active Active
- 2012-04-13 CN CN201280018534.6A patent/CN103492519B/zh active Active
- 2012-04-13 KR KR1020137030350A patent/KR101549766B1/ko active IP Right Grant
- 2012-04-13 WO PCT/US2012/033463 patent/WO2012142374A2/en active Application Filing
- 2012-04-13 TW TW101113210A patent/TWI470047B/zh active
- 2012-04-13 JP JP2014505325A patent/JP5792889B2/ja active Active
- 2012-04-13 SG SG2013070305A patent/SG193528A1/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090253355A1 (en) * | 1999-06-18 | 2009-10-08 | Naoyuki Koyama | Cmp abrasive, method for polishing substrate and method for manufacturing semiconductor device using the same, and additive for cmp abrasive |
US20060108326A1 (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Cabot Microelectronics | Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios |
US20090137124A1 (en) * | 2004-11-05 | 2009-05-28 | Cabot Microelectronics Corporation | Polishing composition and method for high silicon nitride to silicon oxide removal rate ratios |
US20090047870A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Dupont Air Products Nanomaterials Llc | Reverse Shallow Trench Isolation Process |
US20100081281A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-04-01 | Rhodia Operations | Abrasive compositions for chemical mechanical polishing and methods for using same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103492519A (zh) | 2014-01-01 |
SG193528A1 (en) | 2013-10-30 |
JP2014515777A (ja) | 2014-07-03 |
WO2012142374A3 (en) | 2013-03-14 |
EP2697330A2 (en) | 2014-02-19 |
US20120264304A1 (en) | 2012-10-18 |
EP2697330B1 (en) | 2015-10-14 |
WO2012142374A2 (en) | 2012-10-18 |
CN103492519B (zh) | 2015-11-25 |
EP2697330A4 (en) | 2014-09-24 |
JP5792889B2 (ja) | 2015-10-14 |
KR101549766B1 (ko) | 2015-09-02 |
KR20140027276A (ko) | 2014-03-06 |
TW201245363A (en) | 2012-11-16 |
US8808573B2 (en) | 2014-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI470047B (zh) | 用於選擇性拋光氮化矽材料之組合物及方法 | |
TWI496855B (zh) | 用於氮化矽材料之選擇性拋光之組合物及方法 | |
TWI428436B (zh) | 拋光組合物及使用經胺基矽烷處理之研磨顆粒的方法 | |
US8759216B2 (en) | Compositions and methods for polishing silicon nitride materials | |
KR101117401B1 (ko) | 산화규소에 대한 질화규소의 높은 제거율 비를 위한 연마조성물 및 방법 | |
JP5827221B2 (ja) | ポリシリコン除去速度の抑制のためのcmp組成物および方法 | |
EP2384258B1 (en) | Method to selectively polish silicon carbide films |