[發(fā)明專利]復(fù)合顆粒、其精制方法及用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710209582.8
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107267118B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鴻君;J·E·Q·休斯;K·P·穆雷拉;R·M·瑪查多;M·L·奧尼爾;D·C·坦姆伯利
• 申請（專利權(quán)）人: 弗薩姆材料美國有限責任公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C09G1/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 吳亦華;徐志明

具有較低平均粒度和較小粒度分布的復(fù)合顆粒通過精制處理獲得。精制的復(fù)合顆粒(例如二氧化鈰涂覆二氧化硅顆粒)用于化學(xué)機械平面化(CMP)組合物中以為拋光氧化物膜提供更高的去除速率、極低晶片內(nèi)的去除速率不均勻性(WWNU)、低凹陷和低缺陷。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年3月31日提交的美國臨時申請序列號62/316,089的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

化學(xué)機械平面化(“CMP”)拋光組合物(CMP漿料、CMP組合物或CMP制劑可互換使用)用于制造半導(dǎo)體器件。本發(fā)明涉及包含精制復(fù)合顆粒(用作磨料顆粒)的拋光組合物，其特別適用于拋光包含氧化硅材料的圖案化半導(dǎo)體晶片。

背景技術(shù)

氧化硅被廣泛用作半導(dǎo)體工業(yè)中的介電材料。集成電路(IC)制造工藝中有幾個CMP步驟，例如淺槽隔離(STI)、層間介電質(zhì)(ILD)CMP和門電路poly-CMP等。典型的氧化物CMP漿料包含：磨料，含有或不含其它化學(xué)品。其他化學(xué)品可以是改善漿料穩(wěn)定性的分散劑、提高去除速率的增效劑或降低去除速率并停止在另一個膜上的抑制劑，例如用于STI應(yīng)用的SiN。

在先進的半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點，CMP漿料的期望特性是減少的缺陷、高去除速率、極低的晶片內(nèi)去除速率不均勻性(WWNU)和低表面形態(tài)。具有去除速率的極低WWNU是特別重要的。較高的不均勻性會導(dǎo)致晶片上區(qū)域中的過度拋光(在那里去除速率過高)以及拋光不足(在那里很少的材料被去除)。這會在晶片表面上產(chǎn)生不均勻的表面形態(tài)，其在半導(dǎo)體制造中是不期望的。因此，在墊、調(diào)理(conditioning)、拋光區(qū)壓力調(diào)整方面需要相當程度的CMP工藝進步，以產(chǎn)生期望的均勻去除速率分布。

在CMP漿料中使用的常用磨料如二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦等等中，二氧化鈰以其對二氧化硅氧化物的高反應(yīng)性而聞名的，并且因為二氧化鈰對二氧化硅的高反應(yīng)性所產(chǎn)生的最高氧化物去除速率(RR)而廣泛用于STI CMP漿料。

Cook等人(Lee M.Cook,Journal of Non-Crystalline Solids 120(1990)152-171)提出了“化學(xué)牙齒”機理以解釋二氧化鈰的這種非凡性質(zhì)。根據(jù)該機理，當將二氧化鈰顆粒壓到氧化硅膜上時，二氧化鈰斷開二氧化硅鍵、形成Ce-O-Si結(jié)構(gòu)并因此從表面切割二氧化硅。

CMP工業(yè)中使用的二氧化鈰中的大多數(shù)是從煅燒-濕磨工藝制造的。所得二氧化鈰具有鋒利的邊緣和非常寬的粒度分布。它也具有非常大的“大顆粒計數(shù)(large particlecount)”(LPC)。所有這些據(jù)信都是缺陷和低產(chǎn)率的原因，特別是在晶片拋光后的劃痕。也考慮了不同形式的含二氧化鈰顆粒，例如膠體二氧化鈰或二氧化鈰涂覆二氧化硅顆粒，以解決這些挑戰(zhàn)性問題。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二氧化鈰涂覆二氧化硅顆粒對于以較低缺陷率實現(xiàn)氧化硅膜的高去除速率特別有用(PCT/US16/12993)。然而仍然需要進一步提高去除速率、控制晶片內(nèi)去除速率不均勻性(WWNU)并減少拋光缺陷。

本發(fā)明涉及精制的聚集復(fù)合顆粒、精制方法和在可以達到性能要求的拋光應(yīng)用中使用精制復(fù)合顆粒的方法。

因此，對于可以提供優(yōu)異的晶片內(nèi)去除速率不均勻性、更高的去除速率和低缺陷的CMP組合物、方法和系統(tǒng)存在明顯的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本文描述的是精制復(fù)合顆粒、其精制方法和用途。

在一個方面，本發(fā)明是復(fù)合顆粒，其包含單一的二氧化鈰涂覆二氧化硅顆粒和聚集的二氧化鈰涂覆二氧化硅顆粒，其中超過99重量％的所述復(fù)合顆粒包含數(shù)量在10或更小(≤10)至2或更小(≤2)范圍內(nèi)(例如≤10、≤5、≤4、≤3和≤2)的單一的二氧化鈰涂覆二氧化硅顆粒。