[发明专利]低缺陷化学机械抛光组合物

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光领域。具体而言，本发明涉及低缺陷化学机械抛光组合物，该组合物包含以下成分作为初始组分：水、胶体二氧化硅磨料、以及如通式I所示的添加剂。

技术背景

在集成电路和其它电子器件的制造中，在半导体晶片的表面上沉积多层的导体材料、半导体材料和介电材料，或者将这些材料层从半导体晶片的表面除去。可以使用许多沉积技术沉积导体材料、半导体材料和介电材料的薄层。现代加工中常用的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学镀覆(ECP)等。

当材料层被依次沉积和除去时，晶片的最上层表面变得不平。因为随后的半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦的表面，所以所述晶片需要被平面化。平面化可用来除去不合乎希望的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，团聚材料，晶格破坏，划痕和污染的层或材料。

化学机械平面化，或者化学机械抛光(CMP)是一种用来对基材，例如半导体晶片进行平面化的常用技术。在常规的CMP中，将晶片安装在支架组件上，并设置在与CMP设备中的抛光垫接触的位置。所述支架组件为晶片提供可控制的压力，将其压向抛光垫。通过外界驱动力使得抛光垫相对于晶片运动(例如转动)。与此同时,在晶片和抛光垫之间提供抛光组合物(“浆液”)或者其它的抛光溶液。从而，通过抛光垫表面以及浆液的化学作用和机械作用，对晶片表面进行抛光使其变平。

在制造半导体器件的时候，化学机械平面化常用于浅槽隔离(shallow trench isolation)(STI)层以及层间电介质(ILD)或金属间电介质(IMD)层上。这些电介质层在相邻的半导体和导电路径之间作为电隔离层。在半导体器件中，经常将沉积的电介质材料称作浅槽隔离结构或者层间电介质绝缘体。在形成这些结构的时候，存在以下问题，即快速地将电介质材料(例如氧化硅)抛光至合适的平整度，同时不会形成缺陷(例如划痕)。随着半导体器件的结构尺寸不断缩小,以前可以接受的电介质材料的平面化以及抛光的缺陷性的使用性能标准变得越来越难以接受。以前认为是可以接受的划痕现在则成为产率限制因素。

在美国专利第6,322,600号(Brewer等)中揭示了一种用于化学机械平面化工艺的抛光配方，据称其改进了电介质层抛光的缺陷性。Brewer等揭示了一种pH值为9-11.5的平面化组合物，该组合物包含：醇溶胶(alkosol)，该醇溶胶包含:球形单分散硅酸烷基酯颗粒，其中至少90重量％的颗粒的直径与重均粒径之差不大于20％；以及液体载体，其包含:0-9重量％的醇,碱和余量的水。

尽管如此,为了支持用于制造半导体系统中器件设计的不断变化的方面，人们仍然一直需要配制化学机械抛光组合物，以提供所希望的适合变化的设计要求的抛光性质之间的平衡。例如，人们仍然需要具有以下性质的化学机械抛光组合物：其具有低缺陷的电介质抛光性能和特定的氧化硅去除速率。

发明内容

本发明提供了一种化学机械抛光组合物，该组合物包含以下成分作为初始组分：水，0.1-40重量％的胶体二氧化硅磨料，0.001-5重量％的如通式I所示的添加剂：

其中，R¹是C_1-8烷基；其中R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶各自独立地选自氢、卤素、羟基和C_1-8烷基；其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量％的包合物；以及，其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量％的氧化剂。

本发明提供了一种化学机械抛光组合物，该组合物包含以下成分作为初始组分：水，0.1-40重量％的胶体二氧化硅磨料，0.001-5重量％的如通式I所示的添加剂：

其中，R¹是C_1-8烷基；其中R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶各自独立地选自氢、卤素、羟基和C_1-8烷基；其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量％的包合物；以及，其中所述化学机械抛光组合物包含<0.00000000001重量％的氧化剂；以及，其中所述化学机械抛光组合物的pH值≥10。