[发明专利]用于抛光基材的湿法铈土组合物、及其相关方法

说明书

背景技术

用于平坦化或抛光基材表面的组合物和方法是本领域公知的。抛光组合物(也称为抛光浆料)典型地含有在液体载体中的研磨剂材料，且通过使表面与饱含该抛光组合物的抛光垫接触而施加至表面。典型的研磨剂材料包括二氧化硅、铈氧化物、铝氧化物、锆氧化物、及锡氧化物。抛光组合物典型地与抛光垫(例如抛光布或抛光盘)共同使用。不同于悬浮于抛光组合物中或者除了悬浮于抛光组合物中以外，研磨剂材料可结合到抛光垫内。

浅沟槽隔离(STI)法是用于隔离半导体器件的元件的方法。在STI法中，在硅基材上形成多晶硅层，经由蚀刻或光蚀刻法形成浅沟槽，且沉积介电层(例如氧化物)以填充沟槽。由于以此方式形成的沟槽或线路的深度的变化，典型地必须在基材的顶部上沉积过量的介电材料，以确保所有沟槽的完全填充。

然后，典型地通过化学机械平坦化方法除去过量的介电材料，以暴露出多晶硅层。当暴露出多晶硅层时，基材暴露于化学机械抛光组合物的最大区域包含多晶硅，所述多晶硅必须随后被抛光以实现高度平坦且均匀的表面。因此，多晶硅层已经在化学机械平坦化过程期间用作停蚀层(stopping layer)，因为一旦暴露出多晶硅层，整体抛光速率发生降低。

STI基材典型地使用常规的抛光组合物进行抛光。然而，已观察到，使用常规的抛光组合物抛光STI基材会导致基材表面的过度抛光或者在STI特征中形成凹陷及其它形貌(topographical)缺陷，例如在基材表面上的微刮痕。此外，基材的过度抛光可能导致氧化物的损失以及下层氧化物的暴露，从而由抛光或化学活性而造成损害，这有害地影响器件的品质和性能。

仍需要在基材(例如半导体、尤其是多晶硅基材)的抛光和平坦化期间展示出期望的平坦化效率、均匀性、及移除速率且在抛光和平坦化期间使缺陷率(例如表面不完整性以及对下层结构和形貌的损害)最小化的抛光组合物和抛光方法。本发明提供这样的抛光组合物及方法。由在此提供的本发明说明书，本发明的这些与其它优点及其它发明特征将变得明晰。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下物质、基本上由以下物质组成、或者由以下物质组成：(a)具有30纳米或更小的平均粒径的湿法铈土研磨剂颗粒；(b)至少一种醇胺；以及(c)水，其中该组合物具有6或更高的pH值。

在另一个方面中，本发明提供一种抛光基材的方法。该方法包括：将基材与抛光垫及抛光组合物接触，该抛光组合物包含：(a)具有30纳米或更小的平均粒径的湿法铈土研磨剂颗粒、(b)至少一种醇胺、以及(c)水，其中该组合物具有6或更高的pH值。该方法进一步包括：将该抛光垫与该抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材

附图说明

图1是本发明实施例1的抛光组合物的高密度等离子体(HDP)移除速率的立方图，对pH(X轴)、2-二甲基氨基-2-甲基丙醇(DMAMP)浓度(Y轴)、及聚山梨醇酯20浓度(Z轴)作图。

图2是本发明实施例2的抛光组合物的原硅酸四乙酯移除速率的正方图，对聚山梨醇酯20浓度(X轴)与三乙醇胺浓度(Y轴)作图。

图3是本发明实施例2的抛光组合物的在50％密度下的间距长度(pitch length)(X轴)对凹陷(Y轴)的线形图。

图4是本发明实施例3的抛光组合物(X轴)的TEOS、HDP、及多晶硅移除速率(Y轴)的柱状图。

图5是本发明实施例3的抛光组合物的凹陷(Y轴)对在50％密度下的间距长度(X轴)的线形图。

图6是本发明实施例4的抛光组合物(X轴)的TEOS、HDP、及多晶硅移除速率(Y轴)的柱状图。

图7是本发明实施例6的各种抛光组合物(X轴)的TEOS、HDP、及多晶硅移除速率(Y轴)的柱状图。

图8是本发明实施例6的抛光组合物在不同阈值(X轴)下的随机缺陷计数(DCN)(Y轴)的盒形图。

具体实施方式

本发明的实施方式提供一种化学机械抛光组合物，其包含以下物质、基本上由以下物质组成、或者由以下物质组成：(a)具有30纳米或更小的平均粒径的湿法铈土研磨剂颗粒；(b)一种或多种醇胺；以及(c)水，其中该化学机械抛光组合物的pH值为6或更高。这样的抛光组合物呈浆料形式且可用于抛光任何合适的基材，例如，使用包括抛光垫在内的适宜的化学机械抛光(CMP)设备抛光机械性能弱的表面(例如多晶硅)，如本文所述的那样。