[发明专利]包含元素硅的膜的化学机械平面化

说明书

本文公开了包含磨料颗粒和用于提高包含元素硅(例如多晶硅和硅‑锗)的膜的去除速率的添加剂的化学机械平面化(CMP)抛光组合物。

相关申请的交叉引用

本专利申请是2017年2月28日提交的美国临时专利申请序列号62/464,680的非临时申请，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体器件生产中使用的化学机械平面化(“CMP”)抛光组合物(CMP浆料、CMP组合物或多种CMP组合物可互换使用)，以及用于进行化学机械平面化的抛光方法。特别地，其涉及用于抛光包含硅的元素形式(elemental forms)(如多晶Si、非晶Si或Si-Ge)的膜的抛光组合物。

背景技术

含硅膜已经在半导体工业中长时间使用。已经采用许多方法来以高去除速率抛光含硅膜。

US3429080公开了使用氧化剂提高晶体硅膜的去除速率。US2013109182公开了用于相对于氮化硅以高速率抛光多晶硅膜的、包含二季氮阳离子的组合物。US6533832描述了使用醇胺化合物增大对多晶硅抛光的选择性。US7585340公开了产生相对于其他膜的高多晶硅去除速率的、包含聚醚胺化合物的组合物。

尽管存在这些抛光组合物和方法，但本领域仍然需要可以提供对于包含元素硅的膜的高去除速率、以及在包含元素硅的膜与其他膜例如氧化硅和氮化硅之间受控的去除速率选择性的抛光组合物和方法。本发明的组合物和方法提供了这些发明特征，如将从本文提供的本发明的描述中清楚看见的。

发明内容

本文描述了满足该需要的含硅材料CMP抛光组合物、方法和系统。

在一个实施方式中，本文描述了抛光组合物，其包含磨料颗粒、液体载体和提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物，所述化合物选自(i)包含作为杂原子的硫或氮或者硫和氮两者以及连接至环结构的羰基的杂环碳化合物；(ii)包含作为杂原子的硫或氮或者硫和氮两者的杂环碳化合物；(iii)醛或酮化合物。

在优选实施方式中，提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物是包含硫和氮杂原子两者以及连接至碳环的羰基的杂环碳化合物。

在进一步优选的实施方式中，提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物是异噻唑啉酮化合物。异噻唑啉酮化学化合物的实例包括但不限于甲基异噻唑啉酮(MIT)、氯甲基异噻唑啉酮(CMIT)、苯并异噻唑啉酮(BIT)、辛基异噻唑啉酮(OIT)、二氯辛基异噻唑啉酮(DCOIT)和丁基苯并异噻唑啉酮(BBIT)。

在另一个实施方式中，抛光组合物包含选自氧化硅、氧化铈或包含氧化硅和氧化铈的复合颗粒的一种或多种磨料颗粒；和作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮。

在另一个实施方式中，抛光组合物包含选自氧化硅、氧化铈或包含氧化硅和氧化铈的复合颗粒的一种或多种磨料颗粒；作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮；和抑制氮化硅膜的去除速率的添加剂。

在另一个实施方式中，抛光组合物包含选自氧化硅、氧化铈或包含氧化硅和氧化铈的复合颗粒的一种或多种磨料颗粒；作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮；和含有丙烯酸基团的聚合物或共聚物。

在另一个实施方式中，抛光组合物包含含有氧化铈的磨料、二氧化硅磨料、作为提高包含元素硅的膜的去除速率的化合物的甲基异噻唑啉酮；和作为抑制氮化硅膜的去除速率的添加剂的、含有丙烯酸基团的聚合物或共聚物。

抛光组合物还可以包含其他类型的添加剂，例如表面活性剂、分散剂、腐蚀抑制剂、杀生物剂、pH调节剂、pH缓冲化合物等。