[发明专利]用于抛光大体积硅的组合物及方法

说明书

背景技术

用于电子器件中的硅晶片典型地由单晶硅锭制备，首先使用金刚石锯将单晶硅锭切成薄晶片，经研磨以改进平整度，并经蚀刻以除去由研磨造成的表面下的损伤。然后，典型地以两步法抛光硅晶片，以在该晶片容许用于电子器件中之前除去由蚀刻造成的纳米构形(nanotopography)并达到所需的厚度。

在第一抛光步骤中，需要高移除速率，且理想地，该纳米构形不会在该步骤期间劣化。纳米构形为量度区域的前表面拓扑的参数，且定义为空间波长在约0.2至20mm之内的表面偏差。纳米构形不同于表面平整度，不同点在于：对于纳米构形而言，晶片表面的平整度相对于该晶片表面本身测得；而对于表面平整度而言，晶片表面的平整度相对于用于固持该晶片的平面卡盘测得。因此，晶片可具有完美的平整度，但仍然具有纳米构形。如果晶片在该晶片的前侧和后侧具有表面不规则性，但所述前表面和后表面是平行的，则该晶片具有完美的平整度。然而，该同一晶片将显示出纳米构形。纳米构形以空间频率桥接(bridge)晶片表面不规则性的拓扑图中的粗糙度与平整度之间的间隙。

用于硅晶片的常规抛光组合物显示出高的硅移除速率，但产生硅晶片的增加的纳米构形。该增加的纳米构形提高了对用以产生适于进一步加工成半导体基板的硅晶片的第二最终抛光步骤的要求。因此，本领域仍需要用于硅晶片的改进的抛光组合物。

发明内容

本发明提供了包含以下的抛光组合物：(a)二氧化硅、(b)一种或多种提高硅移除速率的化合物、(c)四烷基铵盐、及(d)水，其中该抛光组合物的pH值为7至11。

本发明化学机械抛光组合物的第一实施方案包括基本上由以下组成或者由以下组成的化学机械抛光组合物：(a)0.5重量％至20重量％的二氧化硅、(b)0.02重量％至5重量％的一种或多种有机羧酸、(c)0.02重量％至2重量％的一种或多种氨基膦酸、(d)0.1重量％至5重量％的一种或多种四烷基铵盐、(e)任选的一种或多种碳酸氢盐、(f)任选的氢氧化钾、及(g)水，其中该抛光组合物的pH值为7至11。

本发明化学机械抛光组合物的第二实施方案包括基本上由以下组成或者由以下组成的化学机械抛光组合物：(a)0.5重量％至20重量％的二氧化硅、(b)0.01重量％至2重量％的一种或多种多氨基羧酸、(c)0.05重量％至5重量％的一种或多种胺、(d)0.1重量％至5重量％的一种或多种四烷基铵盐、(e)0.001重量％至1重量％的一种或多种二醇化合物、(f)任选的一种或多种碳酸氢盐、及(g)水，其中该抛光组合物的pH值为7至11。

本发明化学机械抛光组合物的第三实施方案包括基本上由以下组成或者由以下组成的化学机械抛光组合物：(a)0.5重量％至20重量％的二氧化硅、(b)0.01重量％至2重量％的一种或多种多氨基羧酸、(c)0.1重量％至5重量％的一种或多种四烷基铵盐、(d)0.01重量％至5重量％的一种或多种有机羧酸、(e)任选的0.1重量％至5重量％的一种或多种胺、(f)任选的一种或多种碳酸氢盐、及(g)水，其中该抛光组合物的pH值为7至11。

本发明化学机械抛光组合物的第四实施方案包括基本上由以下组成或者由以下组成的化学机械抛光组合物：(a)0.5重量％至20重量％的二氧化硅、(b)0.02重量％至5重量％的一种或多种含氮杂环化合物、(c)0.05重量％至2重量％的一种或多种氨基膦酸、(d)0.1重量％至5重量％的一种或多种四烷基铵盐、(e)任选的一种或多种碳酸氢盐、及(f)水，其中该抛光组合物的pH值为7至11。

本发明还提供了用本发明化学机械抛光组合物化学机械地抛光基板的方法。

本发明化学机械地抛光基板的方法的第一实施方案包括：(i)使基板与抛光垫及化学机械抛光组合物接触，该抛光组合物基本上由以下组成或由以下组成：(a)0.5重量％至20重量％的二氧化硅、(b)0.02重量％至5重量％的一种或多种有机羧酸、(c)0.02重量％至2重量％的一种或多种氨基膦酸、(d)0.1重量％至5重量％的一种或多种四烷基铵盐、(e)任选的一种或多种碳酸氢盐、(f)任选的氢氧化钾、及(g)水，其中该抛光组合物的pH值为7至11；(ii)使该抛光垫相对于该基板移动，其中该化学机械抛光组合物位于其间；及(iii)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。