[发明专利]化学机械抛光组合物以及优先于二氧化硅抛光氮化硅并同时抑制对二氧化硅的损伤的方法

说明书

一种酸性化学机械抛光组合物，其优先于二氧化硅抛光氮化硅并同时抑制对所述二氧化硅的损伤。所述酸性化学机械抛光组合物包括聚乙烯吡咯烷酮聚合物、阴离子官能胶体二氧化硅磨料颗粒以及胺羧酸。所述酸性化学机械抛光组合物的pH为5或更小。

技术领域

本发明涉及一种酸性化学机械抛光组合物，以及优先于二氧化硅抛光氮化硅并同时抑制对二氧化硅的损伤的方法。更具体地，本发明涉及一种酸性化学机械抛光组合物，以及优先于二氧化硅抛光氮化硅并同时抑制对二氧化硅的损伤的方法，其中所述酸性化学机械抛光组合物包含聚乙烯吡咯烷酮聚合物、阴离子官能胶体二氧化硅磨料颗粒和胺羧酸，并且所述酸性化学机械抛光组合物的pH为5或更小。

背景技术

随着用于集成电路器件的技术的进步，传统材料(如氮化硅、二氧化硅和多晶硅)以各种组合使用，以实现并且使得能够获得所需的构造配置和器件性能。常规的抛光浆料已经被设计用于“停止在氮化硅上”的应用，如在浅沟槽隔离(STI)中。最近，集成电路的密度持续增加，导致得益于化学机械抛光(CMP)的新前段制程(FEOL)结构，包括替代金属栅极、接触插塞、和经导电金属化处理的衬底。在此类结构中，氮化硅用作蚀刻停止层、覆盖材料、和硬掩膜。另外，氮化硅越来越多地用作扩散或钝化层、间隔材料、和衬里。在所有此类方案中，氮化硅与其他介电膜(如氧化硅或四乙氧基硅烷(TEOS))组合使用。因此，目前大多数图案化的晶片含有不同密度的氮化硅和二氧化硅介电膜二者。此外，涉及此类集成方案的特征尺寸步骤需要选择性CMP抛光或去除氮化硅膜，而不去除二氧化硅介电材料。其他方法需要氮化硅:二氧化硅选择性的CMP抛光组合物的方法是“反向STI方法”，其中在介电二氧化硅中蚀刻沟槽并用介电氮化硅盖填充；以及常规的“回蚀方法”的替代方案，其中CMP抛光是除了蚀刻之外或代替蚀刻使用。所述替代性蚀刻方法的一个此种实例是自对准接触(SAC)覆盖。在SAC覆盖中，替代金属栅极(RMG)已经由过量的金属(如钨)形成，所述金属通过CMP抛光去除，并且然后通过反应离子蚀刻(RIE)蚀刻下来，在晶片中形成窄间隙。然后用氮化硅(SiN或Si₃N₄)填充这些间隙。然后CMP抛光去除过量的氮化硅并停止在二氧化硅表面上。在每种情况中，新FEOL构造(像SAC)在CMP抛光中需要反向选择性(即高的氮化硅去除速率和低的二氧化硅去除速率)以去除过量的电介质。

在SAC中，优先于存在的二氧化硅层完全清除氮化硅层对于避免在连续步骤中阻塞二氧化硅蚀刻是至关重要的。然而，过度抛光氮化硅使氮化硅SAC盖变薄，冒着电短路的风险。因此，具有高选择性CMP抛光的CMP是至关重要的。新FEOL构造均导致其中介电氮化硅的预定图案嵌入硅晶片中的结构。此CMP抛光需要去除和平坦化过载的氮化硅，从而产生与填充有氮化硅的沟槽、插塞、或间隙共面的表面。可接受的氮化硅:二氧化硅去除速率比是必要的，以防止损伤下面的硅有源区并且提供过度抛光边缘以确保所有图案密度均清除氮化硅。此外，甚至更至关重要的是留下下面的无损伤(缺陷，尤其是划痕和颤痕)的二氧化硅。

因此，需要一种化学机械抛光组合物，以及优先于二氧化硅选择性地抛光氮化硅并且同时防止对下面的二氧化硅的损伤的方法。

发明内容

本发明涉及一种酸性化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：

水；

阴离子官能胶体二氧化硅磨料颗粒；

聚乙烯吡咯烷酮聚合物；

胺羧酸；

任选地，阴离子表面活性剂；

任选地，杀生物剂；并且，

其中，所述酸性化学机械抛光组合物的pH为5或更小。

本发明进一步涉及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，其中所述衬底包含氮化硅和二氧化硅；