[发明专利]具有改进的终点检测能力、用来对二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及具有改进的终点检测能力、用来对二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的组合物。

背景技术

在半导体工业中，制造集成电路的关键步骤是在下面的基板上选择性地形成和除去膜。这些膜由各种物质制成，可以是导电的或不导电的。导电的膜通常用于引线或引线连接。不导电的膜或介电膜用于一些领域，例如用作金属化层之间的层间电介质，或者作为相邻的电路元件之间的绝缘体。

通常的工艺步骤包括：(1)沉积膜，(2)使用光刻法和蚀刻法使所述膜的一些区域图案化，(3)沉积一层膜，填充所述蚀刻过的区域，(4)通过蚀刻法或化学机械抛光法(CMP)对所述结构进行平面化。通过多种众所周知的方法在基板上形成膜，所述方法包括例如通过溅射或蒸发进行的物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子辅助化学气相沉积(PECVD)。通过一些众所周知的方法除去膜，这些方法包括化学机械抛光、活性离子蚀刻(RIE)之类的干蚀刻、湿蚀刻、电化学蚀刻、蒸气蚀刻和喷雾蚀刻。

在除去膜的时候，极为重要的一点是在已经除去恰当的厚度之后停止该过程。换而言之，在除去膜的过程中，很重要的是要知道何时达到终点。在CMP中，通过在化学活性浆液的存在下，在施加大小受到控制的压力的条件下，使晶片对着抛光垫旋转(或者使抛光垫对着晶片旋转，或者二者都旋转)，从半导体晶片上选择性地除去膜。膜的过度抛光会造成产率降低，而抛光不足会造成高成本的返工。因此，人们使用各种方法来检测达到所需的去除终点和应当停止抛光的时间。

现有技术中的适合对所有种类的膜进行CMP终点检测的方法包括以下类型的测量：(1)简单定时测量，(2)摩擦或电机电流测量，(3)电容测量，(4)光学测量，(5)声学测量，(6)电导性测量和(7)化学性质测量。具体来说，化学终点检测(例如Li等人的美国专利第6021679号)由于能够在抛光过程中进行实时和连续的分析，能够在抛光氮化物层的时候立刻检测出信号终点，而且响应时间快(通常小于1秒)，还具有其它的优点，因此流行开来。

已经发现当使用包含氢氧化钾(KOH)的浆液，对其上具有氮化物终止膜(Si₃N₄)以及位于该氮化物膜之上的氧化物目标膜(SiO₂)的基板进行化学机械抛光的时候，当达到氧化物/氮化物界面的时候会发生化学反应，生成氨气(NH₃)。在抛光氧化物的时候，发生以下反应：

SiO₂+2KOH+H₂O→K₂SiO₃+2H₂O

在抛光氮化物的时候，发生以下反应：

Si₃N₄+6KOH+3H₂O→3K₂SiO₃+4NH₃

生成的氨气溶解在浆液中，主要以NH₃的形式而非NH₄⁺的形式存在。浆液中氨气的存在表明已经到达了下面的氮化物膜，而且对其进行了抛光，可以通过检测浆液中氨的含量来确定去除氧化物膜的终点。一旦达到该终点，便可停止抛光。

通常，为了检测和监测气体形式的氨，通过泵抽使来自抛光设备的浆液通过氨提取装置。可以分析和监测包含氨的气流，以检测目标膜的去除终点。气相化学分析，例如标准质谱法可以具有高灵敏度和快速的响应时间，这是终点检测所需的。不幸的是，在对浆液取样的时候，由浆液组成本身产生的任何残余的氨都会造成显著的影响，使得准确的终点检测极为困难。

因此，人们需要用于浅沟槽隔离工艺的对二氧化硅和氮化硅进行化学机械抛光的组合物和方法，所述组合物和方法具有改进的终点检测能力。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种用来对半导体基板上的二氧化硅和氮化硅进行抛光的组合物的制备方法，该方法包括：对羧酸聚合物进行离子交换以减少氨；将0.01-5重量％经过离子交换的羧酸聚合物与以下组分混合起来：0.001-1重量％的季铵化合物、0.001-1重量％的邻苯二甲酸及其盐、0.01-5重量％的磨料和余量的水。