[发明专利]包含N,N,N＇,N＇‑四(2‑羟基丙基)乙二胺或甲磺酸的化学机械抛光组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光组合物，其包含在范围介于2至6的pH值下具有-15mV或-15mV以下的负ζ电位的表面改性二氧化硅粒子及N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺或甲磺酸，以及关于N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺或甲磺酸作为化学机械抛光(CMP)组合物的添加剂的用途。本发明还涉及用于制造半导体装置的方法，包括在化学机械抛光(CMP)组合物存在下化学机械抛光基材或层。

现有技术

在半导体工业中，化学机械抛光为在制造高级光子、微机电及微电子材料及装置(如半导体晶圆)时所应用的熟知技术。

在用于半导体工业的材料及装置的制造期间，采用CMP以使表面平面化。CMP利用化学及机械作用的相互作用实现待抛光表面的平面化。化学作用由也称为CMP组合物或CMP浆液的化学组合物提供。机械作用通常由典型地按压在待抛光表面上且安装于移动压板上的抛光垫来进行。压板的移动通常为线性、旋转或轨道移动。

在典型的CMP方法步骤中，旋转晶圆固持器使得待抛光晶圆与抛光垫接触。CMP组合物通常施用于待抛光晶圆与抛光垫之间。

在现有技术中，在包含表面改性二氧化硅粒子的CMP组合物存在下的CMP方法为已知的且描述于例如以下参考文献中。

WO 2006/028759 A2描述一种用于抛光基材/使基材平面化的水性浆液组合物，基材在IC装置上形成金属互连的过程中使用。浆液包含二氧化硅磨料粒子，其中磨料粒子经选自铝酸根、锡酸根、锌酸根和铅酸根的金属酸根阴离子进行阴离子改性/掺杂，由此为磨料粒子提供高负表面电荷且增强浆液组合物的稳定性。

EP 2 533 274 A1公开一种化学机械抛光水性分散液，其包含(A)包括至少一个选自磺基及其盐的官能基的二氧化硅粒子及(B)酸性化合物。

发明目的

本发明的一个目的为提供CMP组合物及CMP方法，其尤其用于化学机械抛光III-V族材料，特别是在线路前端(FEOL)IC生产中用于形成晶体管的GaAs及InP基材且展示经改进的抛光效能，尤其

(i)III-V族材料(例如GaAs和/或InP)的高材料移除速率(MRR)，

(ii)在CMP步骤后，III-V族材料(例如GaAs和/或InP)的高表面质量，

(iii)安全操作及使危险副产物(例如在抛光GaAs和/或InP的情况下的毒气AsH₃和/或PH₃)减至最少，或

(iv)或(i)、(ii)及(iii)的组合。

此外，探寻易于应用且需要尽可能少的步骤的CMP方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供包含以下组分的化学机械抛光(CMP)组合物：

(A)在范围介于2至6的pH值下具有-15mV或-15mV以下的负ζ电位的表面改性二氧化硅粒子，

(B)N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺或甲磺酸，

(C)水，

(D)任选一种或多种其他成分，

其中组合物的pH值在2至6的范围内。

在另一方面，本发明涉及N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺或甲磺酸的用途，其作为化学机械抛光(CMP)组合物的添加剂，优选作为包含在范围介于2至6的pH值下具有-15mV或-15mV以下的负ζ电位的表面改性二氧化硅粒子的化学机械抛光(CMP)组合物的添加剂。本发明的优选用途为N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)乙二胺或甲磺酸的用途，其作为化学机械抛光(CMP)组合物的添加剂，其中添加剂为增加III-V族材料的移除速率的添加剂，其中III-V族材料优选选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlAs、AlN、InP、InAs、InSb、InGaAs、InAlAs、AlGaAs、GaAlN、GaInN、InGaAlAs、 InGaAsP、InGaP、AlInP、GaAlSb、GaInSb、GaAlAsSb和GaInAsSb。

根据本发明的另一方面，提供一种用于制造半导体装置的方法，其包括在如上文或下文所定义的化学机械抛光(CMP)组合物存在下化学机械抛光基材或层。