[發明專利]聚吡咯烷酮拋光組合物和方法

有效

• 申請號: 201380057978.5
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN104781365A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: N.納古布桑特
• 申請（專利權）人: 嘉柏微電子材料股份公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;H01L21/304
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 宋莉;王華芹

背景技術

用于拋光在集成電路中使用的晶片的方法典型地包括如下的兩步驟工藝：第一，初級拋光步驟，和第二，最終拋光步驟。初級拋光是用于移除作為例如金屬沉積到硅基材表面上的結果的表面缺陷的拋光工藝。初級拋光工藝典型地涉及在化學-機械拋光(CMP)工藝中使用拋光組合物，在所述化學-機械拋光工藝中，拋光組合物將基材或晶片的膜表面氧化并借助于固體研磨顆粒移除所得的氧化物層。

然而，在初級拋光溶液中使用研磨劑和/或氧化劑與各種缺點相關聯，例如，在基材表面上產生劃痕，在基材的拋光之后和在基材的整個拋光期間研磨劑保持附著至基材表面。典型地，在初級拋光之后，晶片具有約10至50μm的表面缺陷，對于令人滿意的性能，所述表面缺陷太大。因此，需要第二步的最終拋光。

最終拋光通過降低表面粗糙度來精修(finish)基材的表面。然而，最終拋光工藝典型地使用與初級拋光工藝不同的拋光組合物。此外，最終拋光組合物典型地不產生基材上的材料的高的移除速率，因為最終拋光組合物典型地比初級拋光組合物更溫和。結果，最終拋光組合物典型地需要更長的拋光時間和更長的清洗時間。

存在對于這樣的拋光組合物的需求：其導致經歷拋光的基材的低的表面缺陷并實現高的移除速率。

發明內容

本發明提供拋光組合物，其包含：(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物，(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，(c)0.01重量％至5重量％的四烷基銨鹽，和(d)水，其中所述組合物具有7至11.7的pH。

本發明提供基本上由以下物質組成的拋光組合物：(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物，(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，(c)0.01重量％至5重量％的四烷基銨鹽，(d)任選的0.05重量％至2重量％的速率促進劑，(e)任選的pH調節劑，(f)任選的碳酸氫鹽，和(g)水，其中所述組合物具有7至11.7的pH。

本發明提供拋光基材的方法，所述方法包括：(i)使基材與拋光墊和本發明的拋光組合物接觸，(ii)使所述拋光墊相對于所述基材移動，其間具有所述拋光組合物，和(iii)磨除所述基材的至少一部分以拋光所述基材。

具體實施方式

本發明提供拋光組合物，其包含以下物質、基本上由以下物質組成、或由以下物質組成：(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物，(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，(c)0.01重量％至5重量％的四烷基銨鹽，和(d)水，其中所述組合物具有7至11.7的pH。

本發明的拋光組合物包含吡咯烷酮聚合物，即，包含吡咯烷酮單體的任何聚合物。吡咯烷酮單體可為任何合適的吡咯烷酮單體或吡咯烷酮單體的組合。特別有用的吡咯烷酮聚合物為聚乙烯基吡咯烷酮和聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯)。吡咯烷酮聚合物的重均分子量為1,000或更大、10,000或更大、50,000或更大、100,000或更大、500,000或更大、或1,000,000或更大。替代地或另外，吡咯烷酮聚合物的重均分子量為5,000,000或更小、3,000,000或更小、或2,000,000或更小。因此，吡咯烷酮聚合物的重均分子量可由以上端點中的任意兩個劃界。例如，吡咯烷酮聚合物可具有1,000至5,000,000、50,000至5,000,000、500,000至3,000,000、或1,000,000至2,000,000的重均分子量。

所述拋光組合物可包含任何合適的量的吡咯烷酮聚合物。所述拋光組合物可包含0.001重量％或更多、0.005重量％或更多、或0.01重量％或更多的吡咯烷酮聚合物。替代地或另外，所述拋光組合物可包含5重量％或更小、1重量％或更小、0.5重量％或更小、或0.1重量％或更小的吡咯烷酮聚合物。因此，所述拋光組合物可以由以上端點中的任意兩個劃界的量包含一定量的吡咯烷酮聚合物。例如，吡咯烷酮聚合物可以0.001至5重量％、0.005至1重量％、或0.01至0.1重量％的量存在于拋光組合物中。

本發明的拋光組合物包含氨基膦酸。氨基膦酸可為任何合適的氨基膦酸或氨基膦酸的組合。優選地，氨基膦酸選自：亞乙基二胺四(亞甲基膦酸)、氨基三(亞甲基膦酸)、二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)、其鹽、及其組合。更優選地，氨基膦酸為氨基三(亞甲基膦酸)。