[发明专利]制备CMP组合物的方法及其应用

说明书

本发明基本上涉及一种化学机械抛光(CMP)组合物及其在抛光半导体工业中的基材中的用途。本发明的方法包括在特定CMP组合物存在下化学机械抛光硼磷硅酸盐玻璃(下文中称为“BPSG”)材料。

在半导体工业中，化学机械抛光(缩写为CMP)为公知的用于制造先进光子、微机电和微电子材料及器件如半导体晶片的技术。

在制造用于半导体工业的材料和器件期间，使用CMP使金属和/或氧化物表面平面化。CMP利用化学和机械作用的相互作用以获得待抛光表面的平面化。化学作用由也称为CMP组合物或CMP淤浆的化学组合物提供。机械作用通常借助通常压在待抛光表面且安装在运动盘上的抛光垫进行。该盘的运动通常为直线式、旋转式或轨道式的。

在典型的CMP工艺步骤中，旋转晶片固定架使得待抛光晶片与抛光垫接触。CMP组合物通常施加在待抛光晶片与抛光垫之间。

在现有技术中，已知化学机械抛光硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)材料的方法且例如述于以下参考文献中。

US2004/0029375A1公开了一种化学机械抛光BPSG材料的方法，其中使用没有进一步明确说明其配方的二氧化硅基或氧化铈基淤浆，或者使用含有阴离子性表面活性剂如多羧酸铵(APC)的二氧化硅基淤浆。

US2009/0081927A1公开了一种用于抛光基材(例如BPSG)的CMP组合物，其包含(i)液体载体，(ii)悬浮在所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂包含具有已用选自氨基硅烷化合物、硅烷化合物和锍硅烷化合物的化合物处理的表面的金属氧化物颗粒，和(iii)选自膦酸和含硼酸的酸。

US2007/176141A1公开了一种可用于抛光半导体晶片上的二氧化硅和硼-磷磷酸盐-硅酸盐玻璃的含水组合物，其包含羧酸聚合物、研磨剂、聚乙烯基吡咯烷酮、阳离子化合物、两性离子化合物和作为余量的水，其中所述聚乙烯基吡咯烷酮具有100-1,000,000g/mol的平均分子量。

JP2006/041033A2公开了一种用于平面化层间绝缘膜、BPSG膜或浅沟道隔离用绝缘膜的CMP技术。所述CMP组合物包含氧化铈颗粒、分散剂、水溶性聚合物和水。所述水溶性聚合物通过使用偶氮化合物(阴离子或两性的)或其盐作为聚合引发剂使包括不饱和羧酸或其盐的单体聚合而获得。

本发明的一个目的是提供一种CMP组合物和一种CMP方法，其适于化学机械抛光BPSG且显示出改善的抛光性能，尤其是BPSG的高材料移除速率(MRR)或小于1:1的就MRR而言的BPSG对硅氧化物的合适选择性(下文称为“BPSG：氧化物选择性”)—例如就MRR而言的BPSG对原硅酸四乙酯(TEOS)选择性为0.5:1-1:1，或者高BPSG-MRR与小于1:1的就MRR而言的合适BPSG:氧化物选择性的组合。此外，本发明的一个目的是提供一种CMP组合物和一种CMP方法，其适于化学机械抛光作为含硅氧化物如TEOS、氮化硅和多晶硅的基材一部分的BPSG材料。此外，试图寻找一种易于使用且需要尽可能少的步骤的CMP方法。

因此，发现了一种制造半导体器件的方法，其包括在CMP组合物存在下化学机械抛光硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)材料，所述CMP组合物包含：

(A)无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物，

(B)至少一种作为分散剂或电荷反转剂的阴离子磷酸盐或膦酸盐，

(C)至少一种表面活性剂，和

(D)水性介质。

该CMP组合物在下文中称为(Q)或CMP组合物(Q)。

此外，发现了CMP组合物(Q)在化学机械抛光含BPSG材料的基材中的用途。

优选实施方案在权利要求数和说明书中加以说明。应理解的是优选实施方案的组合处于本发明的范围之内。