[發明專利]包含無機粒子與聚合物粒子的化學機械拋光(CMP)組合物

有效

• 申請號: 201080050637.1
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN102597142A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: M·勞特爾;V·I·萊曼;Y·李;S·S·文卡塔拉曼;D·K-H·沈
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉金輝;林柏楠

本發明基本上涉及化學機械拋光(CMP)組合物及其在拋光半導體工業的基材中的用途。本發明的CMP組合物包含無機粒子及聚合物粒子，且顯示改進的拋光性能。

在半導體工業中，化學機械拋光(簡寫為CMP)為應用于制造先進光子、微機電及微電子材料及裝置(例如半導體晶片)的知名技術。

在制造用于半導體工業中的材料及裝置期間，CMP用于使金屬和/或氧化物表面平坦化。CMP利用化學與機械作用的相互作用實現待拋光表面的平坦化。化學作用由化學組合物(也稱作CMP漿液或CMP組合物)提供。機械作用通常由典型地壓在待拋光表面上且安放在移動壓板上的拋光墊進行。壓板的移動通常為線性、旋轉或軌道式。

在典型CMP工藝步驟中，旋轉晶片夾持具使待拋光晶片與拋光墊接觸。CMP漿液或CMP組合物通常是涂覆在待拋光晶片與拋光墊之間。

有兩種待拋光表面：未結構化表面，其為在整個表面區域上具有極類似高度的毯覆式(blanket)表面；及圖案化表面，其為在整個表面區域上通常顯示規則或重復高度差的結構化表面。

尤其在制造集成電路及微機電裝置中，對于在多層結構的各層進行的CMP工藝步驟，必須滿足極高要求。這些要求可由一系列參數描述，尤其是：材料移除速率(MRR)，其為移除待拋光材料的速度；梯段高度減小(SHR)，其僅適用于圖案化表面且為拋光之前與之后規則凸出特征的高度之間的差值。

典型地用于此領域中的CMP組合物含有用作研磨劑的無機粒子(例如二氧化硅及氧化鋁)及各種添加劑。若將僅含無機研磨粒子的分散體用于CMP，則在CMP步驟中由于這些粒子的硬度可能在待拋光表面上產生不當刮痕。添加劑如聚合物粒子有助于克服此問題：由于其相比于無機粒子硬度顯著更低且彈性更高，故可使用包含聚合物粒子的分散體減少待拋光表面上的刮痕。

在現有技術中，包含無機粒子及聚合物粒子的CMP組合物是眾所周知的，其中無機粒子通常與聚合物粒子以兩種方式中的至少一種相互作用：(a)經由化學結合相互作用；(b)經由靜電結合相互作用。靜電結合被認為是在無機粒子與聚合物粒子具有相反電荷時發生。粒子的電荷可以所謂的ζ電位表示，其取決于粒子所分散于其中的介質的pH值。

包含無機粒子及與無機粒子靜電結合的聚合物粒子的CMP組合物描述于例如以下參考文獻中。

EP?1036836B1公開一種包含聚合物粒子、無機粒子及水的CMP用水分散體，其中所述聚合物粒子的ζ電位與所述無機粒子的ζ電位具有相反符號。所述粒子靜電結合以形成復合粒子。此專利也公開所述水分散體的制備方法，其包括以下步驟：(1)向水中添加聚合物粒子及無機粒子，(2)調節pH值使得聚合物粒子的ζ電位與無機粒子的ζ電位具有相反符號，(3)使聚合物粒子與無機粒子聚集以形成復合粒子。

EP?1243611A1中公開一種制備用于CMP的水分散體的類似方法，其包括制備“預分散體”。所述“預分散體”含有具有相同符號的ζ電位的聚合物粒子及無機粒子。該“預分散體”本身并不供CMP使用，而是在另一步驟中轉化為即用型CMP分散體，即通過pH值調節逆轉ζ電位的符號。

本發明的目的在于提供一種適合于介電基材表面CMP的CMP組合物。尋求一種可產生高材料移除速率(MRR)和/或高梯段高度減小(SHR)，且為即用型組合物的CMP組合物。

此外，將提供各別CMP工藝。

本發明的上述及其他目的通過如下CMP組合物實現，其包含：

(A)至少一種分散于液體介質(C)中的無機粒子，

(B)至少一種分散于液體介質(C)中的聚合物粒子，

(C)液體介質，

其中在液體介質(C)中的無機粒子(A)的ζ電位與在液體介質(C)中的聚合物粒子(B)的ζ電位具有相同符號。

此外，本發明的上述及其他目的由制備CMP組合物的如下方法實現，其包括將至少一種無機粒子(A)及至少一種聚合物粒子(B)分散于液體介質(C)中，其中在液體介質(C)中無機粒子(A)的ζ電位與在液體介質(C)中聚合物粒子(B)的ζ電位具有相同符號。

此外，已發現制造半導體裝置的方法，其包括在本發明的CMP組合物存在下對介電基材的表面進行化學機械拋光。

此外，已發現本發明CMP組合物的用途，其用于對半導體工業中所用的基材的表面進行化學機械拋光。

優選實施方案在權利要求書及說明書中說明。應了解優選實施方案的組合屬于本發明的范疇。