[发明专利]抛光III-V族材料的方法

说明书

公开了化学‑机械地抛光基板的方法。该方法包括以下步骤、由以下步骤组成、或基本上由以下步骤组成：(a)使含有至少一种III‑V族材料的基板与抛光垫及化学‑机械抛光组合物接触，该化学‑机械抛光组合物包括水、具有负表面电荷的研磨剂颗粒、以及约0.01wt.％至约5wt.％的量的用于氧化该III‑V族材料的氧化剂，其中该抛光组合物具有约2至约5的pH；(b)相对于该基板移动该抛光垫及该化学‑机械抛光组合物；及(c)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。在一些实施方式中，该III‑V族材料是包含至少一种来自元素周期表第III族的元素及至少一种来自元素周期表第V族的元素的半导体。

背景技术

半导体晶片典型地由其上已形成多个晶体管的基板(例如硅晶片)组成。晶体管以化学及物理方式连结至基板中且经由使用公知的多级共面互连(multilevel coplanarinterconnect)进行互相连接以形成功能电路。典型的多级互连由叠层式薄膜组成，所述叠层式薄膜由(例如)以下物质中的一种或多种构成：钛(Ti)、硝酸钛(TiN)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、钽(Ta)、或者它们的任意组合。

用于形成功能多级共面互连的传统技术涉及经由化学机械抛光(CMP)来对所述互连的表面进行平坦化。CMP涉及上覆第一层的同时发生的化学及机械抛光，从而暴露出其上形成有第一层的非平坦的第二层的表面。

用于使基板表面平坦化或将其抛光的CMP组合物及方法是本领域公知的。抛光组合物(亦称为抛光浆料)典型地含有位于液体载剂中的研磨剂材料并藉由使表面与浸有抛光组合物的抛光垫接触来施加至表面。典型的研磨剂材料包含硅二氧化物、铈氧化物、铝氧化物、锆氧化物、以及锡氧化物。抛光组合物典型地与抛光垫(例如抛光布或盘)结合使用。代替悬浮于抛光组合物中或除此以外，可将研磨剂材料结合到抛光垫中。

由于在微电子工业中期望更快的器件，因此，对于使用来自元素周期表第III-V族的元素存在关注(因为它们具有高的电子迁移率)。与具有低得多的电子迁移率且在应用于较大特征时受到限制的铜相比，由III-V族材料提供的快速电子传输容许在较小特征中的较大导电性(即，容许先进节点集成电路)。

在微电子工业中使用III-V族材料的显著挑战在于达成平滑且平坦的表面以使得能够进一步处理。由于前端先进节点的材料选择性要求以及较小的特征尺寸，因此，难以达成具有III-V族材料的良好移除速率的有效的平坦化。在半导体晶片中使用III-V族材料的另一挑战在于，在平坦化期间，III-V族材料易于产生可具有刺激性、可燃及甚至有毒的毒性释出气体(toxic outgas)。举例而言，可产生毒性气态氢化物物质，例如，胂(AsH₃)或膦(PH₃)。这些气体是重大的危害。常规的方式需要经由通风系统处理所述后CMP浆料污染废弃物(post CMP slurry contaminated waste)，这是繁琐且昂贵的。

因此，本领域仍需要可提供所需抛光性能(包括III-V族材料的有效移除速率)的抛光组合物及方法。此外，期望提供III-V族材料的有效抛光性能，同时控制毒性释出气体的输出。

发明内容

本发明提供化学-机械地抛光基板的方法。该方法包括以下步骤、由以下步骤组成、或基本上由以下步骤组成：(a)使含有至少一种III-V族材料的基板与抛光垫及化学-机械抛光组合物接触，该化学-机械抛光组合物包括水、具有负表面电荷的研磨剂颗粒、以及约0.01wt.％至约5wt.％的量的用于氧化该III-V族材料的氧化剂，其中该抛光组合物具有约2至约5的pH；(b)相对于该基板移动该抛光垫及该化学-机械抛光组合物；及(c)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。在一些实施方式中，该III-V族材料是包含至少一种来自元素周期表第III族的元素及至少一种来自元素周期表第V族的元素的半导体。

具体实施方式