[发明专利]包含复合二氧化硅颗粒的化学机械抛光组合物、制造所述颗粒的方法以及抛光衬底的方法

说明书

一种化学机械抛光组合物包含水，具有含有氮物质的二氧化硅芯、包含氧化铈、氢氧化铈或其混合物的铈化合物涂层和正ζ电位的胶体二氧化硅磨料颗粒，任选地氧化剂，任选地pH调节剂，任选地杀生物剂以及任选地表面活性剂。所述化学机械抛光组合物具有小于7的pH。还描述了一种对含有二氧化硅的衬底进行抛光的方法以及一种制造具有氧化铈、氢氧化铈或其混合物的涂层的复合胶体二氧化硅颗粒的方法。所述化学机械抛光组合物能够用于在酸性环境中提高二氧化硅从衬底的移除速率。

发明领域

本发明涉及一种包含复合二氧化硅颗粒的化学机械抛光组合物、一种制造所述复合二氧化硅颗粒的方法以及一种抛光衬底的方法。更具体地，本发明涉及一种包含复合二氧化硅颗粒的化学机械抛光组合物、一种制造所述复合二氧化硅颗粒的方法和一种抛光衬底的方法，其中所述复合二氧化硅颗粒包括二氧化硅芯、氮物质、在所述二氧化硅芯上的包含氧化铈、氢氧化铈或其混合物的铈化合物涂层、正ζ电位和酸性pH。

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。可以通过若干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。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。

磨料是化学机械抛光浆料的主要组分。二氧化硅和二氧化铈纳米颗粒是两种最常见的组合物。二氧化硅颗粒由于其在玻璃抛光中的可用性和悠久历史而广泛用于化学机械抛光。更重要的是，在酸性pH范围内使用带正电荷的二氧化硅已使得能够在低二氧化硅wt％下提高氧化物移除速率。然而，它们的抛光移除速率和选择性在ILD和STI工艺中通常是不足的。因此，需要提供一种改善的二氧化硅，其使得能够在酸性pH下提高二氧化硅的移除速率。

发明内容

本发明提供一种化学机械抛光组合物，其包含：

水；

胶体二氧化硅磨料颗粒，其包括包含氮物质的二氧化硅芯，在所述二氧化硅芯上的包含氧化铈、氢氧化铈或其混合物的铈化合物涂层，以及正ζ电位；

任选地氧化剂；

任选地pH调节剂；

任选地杀生物剂；

任选地表面活性剂；以及

小于7的pH。

本发明还包括一种制造复合胶体二氧化硅磨料颗粒的方法，所述方法包括：

提供化学机械抛光组合物，其包含：

水；

包括含氮物质和正ζ电位的胶体二氧化硅磨料颗粒；

0.0001wt％至1wt％的铈离子源；和

氧化剂；

任选地杀生物剂；

任选地表面活性剂；

向化学机械抛光组合物中添加碱性pH调节剂，以提供大于7的pH；