[发明专利]用于抛光介电衬底的具有稳定的磨料颗粒的化学机械抛光组合物

说明书

公开了一种用于抛光介电衬底的化学机械抛光组合物，其包含用聚烷氧基化的有机硅烷稳定的胶体二氧化硅磨料颗粒。

技术领域

本发明涉及用于抛光介电衬底的在碱性pH下具有稳定的胶体二氧化硅磨料颗粒的化学机械抛光组合物。更具体地，本发明涉及在碱性pH下具有稳定的胶体二氧化硅磨料颗粒的化学机械抛光组合物，其中所述稳定的胶体二氧化硅磨料颗粒用聚烷氧基化的有机硅烷稳定。

背景技术

在集成电路以及其他电子装置的制造中，将多层导电材料、半导电材料以及介电材料沉积在半导体晶片的表面上或从半导体晶片的表面上移除。可以通过多种沉积技术来沉积导电材料、半导电材料以及介电材料的薄层。在现代加工中常见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)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、以及电化学电镀(ECP)。

随着材料层被依次地沉积和移除，晶片的最上表面变成非平面的。因为后续的半导体加工(例如金属化)要求晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平坦化。平坦化在移除不希望的表面形貌和表面缺陷中是有用的。

化学机械平坦化、或化学机械抛光(CMP)是用于将衬底(诸如半导体晶片)平坦化的常见技术。在常规的CMP中，晶片被安装在托架组件上并且被定位成与CMP设备中的抛光垫接触。托架组件向晶片提供可控的压力，从而将晶片压靠在抛光垫上。所述垫通过外部驱动力相对于晶片移动(例如旋转)。与此同时，在晶片与抛光垫之间提供抛光组合物(“浆料”)或其他抛光液。因此，通过垫表面和浆料的化学和机械作用将晶片表面抛光并且使其成为平面。

某些先进装置设计要求在较低的使用点(POU)磨料wt％下提供增强的中间层介电(ILD)移除效率的碱性抛光组合物。此类ILD包括氧化硅和氮化硅。一种方法是增加电解质浓度，从而增加电导率；然而，增加电解质浓度导致胶体二氧化硅磨料颗粒的不稳定性。增加离子浓度导致胶体二氧化硅磨料颗粒上的较少的表面电荷，并致使较小的颗粒排斥，这是稳定颗粒的主要力。

因此，需要在碱性pH下展现出改进的胶体二氧化硅磨料颗粒的稳定性的抛光组合物和抛光方法。

发明内容

本发明涉及一种化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：

水；

胶体二氧化硅磨料颗粒；

具有式(I)的聚烷氧基有机硅烷：

其中R选自(C₁-C₄)烷基；R¹选自由氢、(C₁-C₄)烷基和R²C(O)-组成的组，其中R²选自由氢和(C₁-C₄)烷基组成的组；并且n是1至12的整数；

pH7；以及

任选地碱金属或铵的无机盐或其混合物；以及

任选地pH调节剂。

本发明还包括一种用于对衬底进行化学机械抛光的方法，所述方法包括：

提供衬底，其中所述衬底包括氧化硅、氮化硅和多晶硅中的至少一种；

提供化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：

水；

胶体二氧化硅磨料颗粒；

具有式(I)的聚烷氧基有机硅烷：