[發明專利]含硅烷改性研磨顆粒的化學機械拋光(CMP)組合物

有效

• 申請號: 00809281.8
• 申請日: 2000-07-05
• 公開（公告）號: CN1367809A
• 公開（公告）日: 2002-09-04
• 發明（設計）人: 史蒂文·K·格魯姆賓;克里斯托弗·C·斯特賴恩茲;王淑敏
• 申請（專利權）人: 卡伯特微電子公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 巫肖南,封新琴

?????????????????????????發明背景

(1)發明領域

本發明涉及一種包含硅烷改性的金屬氧化物研磨顆粒分散系的CMP組合物，該硅烷改性的研磨顆粒是具有表面金屬氫氧化物的研磨劑與包括至少一個不可水解的取代基的硅烷化合物混合在一起的產物。本發明還涉及一種使用硅烷改性研磨顆粒分散系以拋光與基材表面有關的部位的方法，以及使用包含硅烷溶液改性過的拋光襯墊的研磨劑拋光基材部位的方法。

(2)現有技術描述

計算機及電子工業中使用的電子元件的小型化已取得巨大的進展。一般而言，電子元件的小型化包括沉積，蝕刻和/或拋光多金屬及氧化物層以構成電子基材。然而，小型化導致元件的品質問題，其中的許多問題可通過精確地拋光計算機及電子基材材料而克服。為了精確地拋光電子元件表面，已逐漸需要開發可以與欲拋光的表面組合兼容的化學機械拋光漿液。

化學機械拋光漿液中一種很少改善的組分是研磨劑。一般而言，在化學機械拋光漿液中使用金屬氧化物研磨劑。除了改善漿液中所使用的研磨顆粒大小或研磨顆粒種類之外，很少努力改良漿液研磨劑。

最近，已對于研磨顆粒的表面化學修飾做過一些嘗試。例如，US?5645736公開了一種拋光工件的方法，該方法使用有機聚硅氧烷聚合物分散和保持欲拋光的基材上的臨時薄膜或基質中的研磨顆粒。US?5767106公開了一種拋光組合物，其包括與有機金屬化合物如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷結合的研磨顆粒。接著在漿液中使用該顆粒以拋光半導體器件。

除了這些改進之外，仍需要一種化學機械拋光組合物，使之適于拋光與電子基材有關的金屬和/或氧化物層的特定組合。更具體地，仍需要一種研磨顆粒，使之適于以受控的速率拋光特定金屬和/或介電層，同時使基材瑕疵率減至最低。

??????????????????????????發明簡述

本發明包括一種包含硅烷改性的研磨顆粒的分散系的化學機械拋光組合物，該硅烷改性的研磨顆粒為至少一種金屬研磨劑與至少一種硅烷化合物的混合產物。所述的金屬研磨劑包含至少一種表面金屬氫氧化物，所述的硅烷化合物包含至少一個不可水解的取代基。

在另一實施方案中，本發明涉及一種包含分散系的化學機械拋光組合物，所述的分散系包括至少一種硅烷改性的研磨顆粒，該顆粒為具有至少一種表面金屬氫氧化物的金屬氧化物研磨劑與至少一種具由下式

?????????????????????Y-Si-(X₁X₂R)的硅烷化合物及其二聚體、三聚體和寡聚體的組合產物，其中Y為羥基(-OH)或可水解的取代基，X₁與X₂獨立選自羥基、可水解的取代基和不可水解的取代基，且R為一種不可水解的取代基，其中每個不可水解的取代基獨立地選自烷基、環烷基、芳香基、官能化的烷基、官能化的芳香基和官能化的環烷基，其中的每一個可以被一個或多個選自氧、氮、硫、磷、鹵素的原子及其組合所取代，其中該硅烷不是氨基硅烷。

在另一實施方案中，本發明包括拋光一種含至少一個表面特征的基材的方法。該方法包括以下步驟：制備一種化學機械拋光漿液，其包含一種選自水與有機溶劑之溶液，及含至少一種表面金屬氫氧化物的金屬氧化物研磨劑與至少一種含至少一個不可水解的取代基以給出硅烷改性的研磨顆粒的硅烷化合物的組合。然后將該拋光漿液施用于拋光襯墊，使該基材部位與該拋光襯墊接觸，且相對于該拋光襯墊移動該基材表面部位，直到部分該部位從該基材上除去為止。

在又實施方案中，本發明涉及一種制備拋光用的拋光襯墊的方法，該方法包括以下步驟：將硅烷溶液施用于拋光墊，該拋光墊包括至少一種包含表面金屬氫氧化物的研磨顆粒，以形成硅烷改性的研磨顆粒；使包括至少一個表面部位的基材與該拋光襯墊接觸，并相對于拋光襯墊移動基材，以從基材上除去至少部分的該部位表面。

已發現本發明的組合物及方法可為集成電路的介電層和金屬層提供可操控的拋光特性。

?????????????????????本發明具體實施方案的描述

本發明系涉及一種包含硅烷改性的研磨顆粒的分散系的化學機械拋光組合物，該硅烷改性的研磨顆粒為至少一種含至少一種表面金屬氫氧化物的金屬氧化物研磨顆粒與至少一種含至少一個不可水解的取代基的硅烷化合物的組合產物。本發明還涉及一種使用硅烷改性研磨顆粒的分散系拋光基材部位的方法。本發明進一步包括使用硅烷溶液改性含研磨劑的拋光襯墊中的研磨劑的方法。