[发明专利]抛光剂组合物

说明书

本发明涉及一种抛光剂组合物，所述的抛光剂组合物可用于对半导体、光掩模、各种用于存储硬盘的基片、各种合成树脂制的工业产品以及其部件进行抛光；具体说来，本发明涉及一种适用于对半导体工业中的电路晶片表面进行平整抛光的抛光剂组合物；更具体说来，本发明涉及一种效率很高，可以在抛光作为层间介电层的二氧化硅过程中形成质量优良的抛光表面抛光剂组合物，迄今为止是一种化学机械抛光技术(以下详述)用于上述用途的；本发明具体涉及一种抛光剂组合物，它在循环使用时抛光二氧化硅薄膜的速率减少得较慢，所述的抛光剂组合物的抛光稳定性很好。

近年来，包括计算机在内的所谓高技术产品的发展令人注目。而对应用于大规模积成电路等部件来说，在高密度及高速度方面，每年都有不断的发展。因此，在半导体电路元件(晶片)的设计图案上，都要求着线路的细化，这样，用于元件制造过程中的焦深就日益变浅，而形成图案表面的平整度要求也变得日益苛刻。

另外，为克服因减小线路细度而导至的接线电阻增加，人们将元件层叠起来，以减短线路的长度，但是，由于会对元件层叠形成障碍，所形成的图案表面上面的陡高就成了问题。

因此，为进行这种线路的细化并将元件层叠，须对元件表面进行平整化研磨去除这些陡高。对平整化来说，人们对此使用了玻璃上旋转、蚀刻阻挡衬里(resistetch back)或其它的平整化方法。

然而，在使用通常的平整化方法时，很难获得球状平整化(完全平整化)，而这是制造先进的元件所要求的，尽管部分的平整化是可能的。因此，有人研究了一种化学机械抛光方法(以下简称为“CMP”)用于平整化，它是机械抛光即物理抛光与化学抛光的结合。

不仅对于CMP，在半导体晶片的各种类型抛光中，对抛光剂组合物中含有金属污染物特别是钠的夹杂物应该加以注意。这是因为如果不在抛光工艺之后的清洗过程中完全除去这些金属污染物，则半导体的电性能将会改变。因此，要求抛光剂组合物是高纯的，因此必然要求其原料也是高纯的。

由于上述的技术原因，气相二氧化硅常被用作半导体晶片研磨用的磨粒料。在用作磨粒的二氧化硅中，气相二氧化硅的特征在于，易于获得高纯的二氧化硅，而且其研磨二氧化硅薄膜的抛光速率大于其它二氧化硅，例如，大于胶态二氧化硅。因此，在通常的CMP方法中，一般是使用将氢氧化钾、氨及其它物质添加于由气相二氧化硅及水构成的基料制成的抛光剂组合物。

然而，问题是，CMP方法的成本很高。其原因是，CMP过程比较复杂；需要投资较大的设备；用于CMP方法中的消耗品，如抛光剂组合物等的价格昂贵，等等。同样，就上述含有气相二氧化硅的抛光剂组合物而言，气相二氧化硅也相当昂贵，由此，人们在各个方面在研究开发一种可降低成本的抛光剂组合物。

作为上述研究之一，有人提出将用于CMP的抛光剂组合物循环使用的方法。但是，所述抛光剂组合物循环使用时，其问题是：对例如二氧化硅薄膜的表面进行抛光时，抛光剂组合物的抛光速率因重复使用而逐渐降低，导致其抛光过程不稳定。

为解决这个问题，本发明者进行了广泛的研究，结果发现：对含有气相二氧化硅和水的抛光剂组合物添加一种碱性钾化合物，可使其电导率达到100-5,500μs/cm；而添加一种含氮碱性化合物时，可使其电导率达到100-1,500μs/cm；而这类抛光剂组合物循环使用时，其对如二氧化硅薄膜表面的抛光速率的降低可被克服，结果其抛光过程可以稳定。本发明者还发现：使含有胶态二氧化硅和水的抛光剂组合物的电导率达到30-5,00μs/cm；或者对所述抛光剂组合物再添加一种含氮化合物使其电导率达到30-1,500μs/cm；则循环使用所述抛光剂组合物，可以获得如同上述一样的效果。

上述含有气相二氧化硅或胶态二氧化硅的通常抛光剂组合物还含有大量可能用于增加其抛光速率的化合物。因此其电导率大于本发明抛光剂组合物的电导率。而令人吃惊的是，本发明具有某一特定电导率的抛光剂组合物并不会显著降低其抛光速率，即使是循环使用时，其抛光速率的降低也很小。

本发明意在提供一种抛光剂组合物，它的特征在于：它是高纯的，其对二氧化硅薄膜的抛光速率很高；可以获得质量优良的抛光表面；其它的基本抛光特性不受影响，而这些特性对用于CMP方法的抛光剂来说是所希望的。本发明特别意在提供一种循环使用的抛光剂组合物，即使在反复使用时，其对表面的抛光速率降低是很小的，使得所述抛光过程能够稳定。