[發明專利]選擇性硅石拋光的漿料組合物和方法

有效

• 申請號: 201780044152.3
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN109476954B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 納撒尼爾·D·烏爾班
• 申請（專利權）人: 福祿公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C09K3/14;B24B1/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 牟靜芳;鄭霞

一種用于化學?機械拋光的酸性漿料組合物，其包含酸性pH調節劑和包含季化芳族雜環的陽離子型拋光抑制劑。季化芳族雜環賦予硅石相對于晶體硅至少100的拋光選擇性。

發明領域

本發明涉及用于化學-機械拋光(chemical-mechanical polish)包含硅石(silica)和晶體硅的基底的漿料組合物(slurry composition)以及使用該漿料組合物的方法。

背景技術

現有技術對漿料的化學機械拋光在硅石(二氧化硅(silicon dioxide))和多晶硅(晶體硅)之間顯示出較差的選擇性。

隨著工業繼續尋求生產量(production throughput)的改進以便提高成本效益，使用各種磨料同時獲得高表面質量的較高的硅石對多晶硅的拋光選擇性變得高度合意的。

發明簡述

本發明提供了增加硅石(二氧化硅)優先于多晶硅的拋光速率(polish rate)的選擇性的方法。該方法涉及含有拋光抑制劑的酸性含水漿料，所述拋光抑制劑包含陽離子型有機化合物。特別地，陽離子型有機化合物是季化芳族雜環或包含季化芳族雜環。

根據本發明的漿料組合物是酸性的。多晶硅在本領域中已知在暴露于中性和堿性含水環境時通過水解分解。這些環境可以定義為具有7和更高的pH值的水溶液。這種行為在pH水平略低于7時表現出來是可能的。在pH 7和更高的含水環境中，多晶硅通過水解分解并形成氫氧化硅。在pH 7和更高的相同的含水環境中，硅石也形成氫氧化硅。因此，在pH 7和更高的含水環境中，硅石以大于50的選擇性優先于多晶硅的選擇性拋光變得困難。這是因為硅石和多晶硅二者都開始分解并基本上轉化為相同的材料—氫氧化硅。

根據本發明的漿料組合物可以被用于拋光包含硅石和多晶硅的非均勻基底表面，其中硅石相對于多晶硅的優先性(preference)(選擇性)可以是至少50、至少75、至少100、至少125、至少150或至少175。還設想高于上述值或在上述值之間的值。

本發明還提供了使用該漿料組合物拋光非均勻基底表面的方法。

本發明的前述特征和其他特征在下文中被更充分地描述并且在權利要求中被特別指出，下面的描述詳細闡述了本發明的某些說明性實施方案，然而，這些僅僅指示了可以在其中采用本發明的原理的各種方式中的一些。

發明詳述

本發明提供了增加硅石優先于多晶硅的拋光速率的選擇性的方法。該方法涉及含有拋光抑制劑的含水漿料，所述拋光抑制劑包含陽離子型有機化合物。特別地，陽離子型有機化合物是季化芳族雜環或包含季化芳族雜環。

本發明提供酸性含水拋光漿料組合物，其包含水(優選地去離子水)、二氧化鈰顆粒、pH調節劑以及抑制多晶硅優先于硅石的拋光速率的劑。改進硅石相對于多晶硅的拋光選擇性的劑是抑制劑，該抑制劑降低多晶硅的絕對拋光速率，同時保持硅石的拋光速率基本上不變，從而將硅石相對于多晶硅的拋光選擇性提高約100倍。pH調節劑在漿料中存在至以下所需的程度：將pH降低至5.5或低于5.5；優選地至5或低于5，更優選地至4.5或低于4.5，并且還更優選地至4或低于4。

季化芳族雜環包括雜環芳族環結構或多環結構，該多環結構是稠合的或通過不是任一個環結構的一部分的至少一個原子彼此分離。

季化芳族雜環包含能夠顯示四價狀態(quaternary state)的至少一個原子。這樣的原子的非限制性實例包括氮(銨)和磷(鏻)。對化合物的分子量沒有限制。該化合物在性質上可以是聚合的或低聚的，或者包括低分子量物質。該化合物可以包括一個四價位點或多個位點，沒有限制。對側基的長度或結構沒有限制。四價(帶正電荷的-陽離子)原子與帶負電荷的陰離子平衡。對帶負電荷的陰離子沒有限制。典型的但非限制性的陰離子包括氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸根、硫酸根和磷酸根。