[发明专利]包括在包含特定非离子表面活性剂的化学机械抛光组合物存在下进行III-V族材料的化学机械抛光的制造半导体装置的方法

说明书

技术领域

本发明基本上涉及一种包括在包含特定非离子表面活性剂的化学机械抛光组合物存在下进行III-V族材料的化学机械抛光(下文缩写为CMP)的制造半导体装置的方法，及其在抛光半导体工业中包含III-V族材料的基材中的用途。

现有技术

在半导体工业中，化学机械抛光为用于制造高级光子、微机电、以及微电子材料及装置(如半导体晶片)的熟知技术。

在制造用于半导体工业的材料及装置期间，采用CMP以使金属和/或氧化物表面平坦化。CMP利用化学及机械作用的相互作用来实现待抛光表面的平坦化。化学作用由化学组合物(也称为CMP组合物或CMP浆液)提供。机械作用通常由抛光垫进行，该抛光垫通常按压于待抛光表面上并安装于移动压板上。该压板的运动通常为直线式、旋转式或轨道式。

在典型CMP制程步骤中，旋转晶片载具使待抛光晶片与抛光垫接触。CMP组合物通常施加在该待抛光晶片与该抛光垫之间。

在当前技术中，包括在包含非离子表面活性剂的CMP组合物存在下对III-V族材料进行化学机械抛光的方法为已知并描述于(例如)以下参考文献中。

CN 101096571 A公开一种用于抛光GaAs的碱性组合物，其具有11至12的pH值，且包含研磨剂、pH调节剂、水、及作为非离子表面活性剂的脂肪醇聚氧乙烯醚或烷醇酰胺(链烷醇酰胺)。

CN 101081966 A公开一种用于抛光GaAs的碱性组合物，其具有11至12的pH值，且包含研磨剂、pH调节剂、螯合剂、水、及作为非离子表面活性剂的脂肪醇聚氧乙烯醚或烷醇酰胺(链烷醇酰胺)。

JP 2002-025954 A公开一种用于抛光GaAs的碱性组合物，其包含以下物质作为非离子表面活性剂：

聚乙二醇  –(CH₂CH₂O)_n(n≥1)，

或2-甲氧基乙醇  CH₃O(CH₂CH₂O)H，

或N,N-二乙醇甲酰胺CH₃N(CH₂CH₂OH)₂，

或2-甲氧基乙醇及N,N-二乙醇甲酰胺的混合物。

US 2008/124913 A1公开一种在多晶硅层上选择性形成钝化层的含非离子表面活性剂的研磨浆液及一种移除于图案上形成的多晶硅层的上部以形成抛光多晶硅表面的方法。

发明目的

本发明的一个目的为提供一种适于III-V族材料(尤其GaAs基材)的化学机械抛光且显示改进抛旋光性能的CMP组合物及CMP方法，该改进抛旋光性能尤其是：

(i)对III-V族材料(例如GaAs)的高材料移除速率(MRR)，

(ii)对III-V族材料(例如GaAs)的低静态蚀刻速率(SER)，

(iii)在CMP步骤后具高表面质量的III-V族材料(例如GaAs)，

(iv)安全处理有害副产物-例如在GaAs抛光的情况下为毒性气体AsH₃-及将其减少至最低限度，或

(v)(i)、(ii)、(iii)及(iv)的组合。

此外，寻求一种易于应用且需要尽可能少的步骤的CMP方法。

发明内容

因此，本发明涉及一种制造半导体装置的方法，其包括在CMP组合物(Q1)存在下对含至少一种III-V族材料的基材或层进行化学机械抛光，该组合物包含：

(A)无机颗粒、有机颗粒、或其混合物或复合物，

(B)至少一种两性非离子表面活性剂，其具有

(b1)至少一个疏水性基团；及

(b2)至少一个选自聚氧化烯基团的亲水性基团，所述聚氧化烯基团包含：

(b22)除氧化乙烯单体单元以外的氧化烯单体单元；及

(M)水性介质。

此外，发现CMP组合物(Q1)在对含至少一种III-V族材料的基材或层进行化学机械抛光中的用途。

另一方面，本发明涉及一种制造半导体装置的方法，其包括在CMP组合物(Q2)存在下对含至少一种III-V族材料的基材或层进行化学机械抛光，该组合物包含：

(A)无机颗粒、有机颗粒、或其混合物或复合物，

(C)至少一种两性非离子聚氧化乙烯表面活性剂，其具有：

(c1)至少一个疏水性基团，其为具有不超过8个碳原子的烷基；及