[發明專利]用于硅氮化物化學機械拋光的組合物及方法

在審

• 申請號: 201980090609.3
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN113366071A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: F.孔羅;S.克拉夫特;R.A.伊瓦諾夫
• 申請（專利權）人: CMC材料股份有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C09K3/14;B24B37/005;B24B37/04;B24B57/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邢岳

本發明提供用于對含硅氮化物的基板進行拋光的化學機械拋光組合物。該組合物包括：水性載劑；陽離子型硅石顆粒，其分散于該水性載劑中，該陽離子型硅石研磨劑顆粒在該拋光組合物中具有至少10mV的ζ電位；拋光添加劑，其選自：多醚胺、多硅胺、聚乙烯咪唑及其組合，其中該多醚胺及該多硅胺具有約1,000g/mol或更小的相應重均分子量。該組合物具有大于約6的pH。此外，提供用于對含硅氮化物的基板進行拋光的方法。

背景技術

用于對基板的表面進行平面化或拋光的組合物及方法為本領域中所熟知。拋光組合物(也稱為拋光漿料)典型地含有位于液體載劑中的研磨劑材料，且通過使表面與用拋光組合物飽和的拋光墊接觸來施用至表面。典型的研磨劑材料包括硅二氧化物(二氧化硅，silicon dioxide)、鈰氧化物、鋁氧化物、鋯氧化物及錫氧化物。拋光組合物典型地與拋光墊(例如，拋光布或拋光盤)結合使用。替代懸浮于拋光組合物中，或者，除了懸浮于拋光組合物中以外，研磨劑材料可并入拋光墊中。

在形成微電子晶體管時，使用至少兩個化學機械拋光(CMP)步驟的多開式拋光制程(poly open polish process)為有用的。將諸如硅氮化物的硬掩模沉積于具有柵極氧化物層及多晶硅層的基板上。將諸如硅二氧化物的層間介電材料沉積于硅氮化物層上方以覆蓋基板。第一CMP制程用于移除層間介電層的一部分以優選地停止在硅氮化物層上。然后，第二CMP制程用于移除覆蓋多晶硅層的硅氮化物層以暴露多晶硅。為獲得高度平面的表面，需要使用對于硅氧化物及多晶硅上方的硅氮化物具有選擇性的拋光組合物。

在另一應用中，微電子晶體管包含金屬柵極及自對準接觸結構兩者。典型地，在形成自對準接觸結構之前，金屬柵極由諸如硅氮化物的硬掩模層覆蓋，以防止在用于形成自對準接觸結構的制程期間蝕刻金屬柵極。然后，使用CMP制程自表面移除過量的硅氮化物。為有效獲得高度平面的表面，需要使用導致低缺陷率的具有高的硅氮化物移除速率的拋光組合物。

提供硅氮化物(“SiN”)對硅氧化物的高選擇性的現有平臺(platform)為基于陰離子型硅石或氧化鈰的。舉例而言，一種用于在原硅酸四乙酯(“TEOS”)施用物(application)上選擇性氮化物拋光停止的通用方法包含pH7.0的陽離子型氧化鈰顆粒及陽離子型抑制劑(諸如聚乙烯咪唑)。然而，長期漿料穩定性問題、因小的工具/制程條件變化所致的不一致的選擇性效能、以及需要用于清潔的氟化氫的氧化鈰缺陷問題使得現有平臺對于消費者而言并非理想的解決方案。

另外，歸因于高于某一濃度的拋光組合物的不穩定性、導致沉淀出研磨劑組分，許多現有的拋光組合物(尤其是含有氧化鈰研磨劑的)展現受限的濃縮能力。因此，經濃縮的拋光組合物的不穩定性需要生產更多的經稀釋的拋光組合物，這增大了必須運送及儲存的材料的體積。

因此，本領域中仍需要這樣的拋光組合物及方法，其可提供硅氮化物的合乎期望的選擇性且具有適合的移除速率、低的缺陷率及適合的凹陷性能，同時進一步展現經增強的分散穩定性。

發明內容

本發明提供用于對含硅氮化物的基板進行拋光的化學機械拋光組合物。該組合物包括：水性載劑；陽離子型硅石研磨劑顆粒，其分散于該水性載劑中，其中所述陽離子型硅石研磨劑顆粒在該拋光組合物中具有至少10mV的ζ電位；及拋光添加劑，其選自：多醚胺(聚醚胺，polyether amine)、多硅胺(聚硅胺，polysilamine)、聚乙烯咪唑及其組合，其中該多醚胺及該多硅胺具有約1,000g/mol或更小的相應(corresponding)重均分子量。該拋光組合物具有大于約6的pH。進一步地，公開了用于對包括硅氮化物的基板進行化學機械拋光的方法。該方法可包括使該基板與上述拋光組合物接觸，相對于該基板移動該拋光組合物，以及研磨該基板以自該基板移除該硅氮化物層的一部分且由此對該基板進行拋光。在某些實施方式中，該方法可有利地使得該硅氮化物層的移除速率超過硅氧化物層的移除速率的四倍。

具體實施方式