[发明专利]包含表面活性剂的能稀释的化学机械抛光组合物

说明书

背景技术

化学机械抛光(“CMP”)是用于通过使用抛光的物理及化学机理来使半 导体晶片平坦化的方法。通常，CMP方法包括在受控的向下压力下固持诸 如晶片的半导体基板使其紧靠着旋转的润湿抛光垫。通常利用旋转抛光头或 晶片载体来将晶片固持于紧靠着抛光垫的适当位置。然后使垫与晶片两者反 向旋转，同时使通常含有表面活性化合物及研磨材料的CMP抛光组合物在 垫与晶片之间通过。晶片被化学改性且随后经抛光垫所施加的抛光力研磨。 接着由于抛光组合物的流动及垫的旋转，研磨掉的材料从晶片表面移除。

Li等人的美国专利申请公布No.2004/0092102A1公开用于CMP的抛光 组合物，其中该组合物尤其包含促进胶束形成的试剂(诸如表面活性剂)以及 可与基板进行化学反应的活化剂以增强抛光性能。根据Li等人，在组合物 中可形成胶束以使该活化剂增溶溶解且将其与基板隔离。响应在抛光期间对 基板所施加的力(即通过抛光垫的抛光作用施加到基板上的力)，从胶束中释 放出该活化剂。

Hosali等人的美国专利5,738,800公开了用于化学机械抛光由二氧化硅 及氮化硅组成的基板的抛光组合物。Hosali等人的抛光组合物包含含水介质、 研磨颗粒、表面活性剂及络合剂。在Hosali等人的抛光组合物中与络合剂结 合使用的表面活性剂并不具有表面活性剂的常见功能(即，使微粒分散体稳 定)，而实际上该发明人认为其影响氮化硅从复合表面移除的速率。

Edelbach等人的美国专利6,616,514公开了用于CMP以从基板表面优先 于氮化硅选择性移除二氧化硅的抛光组合物。Edelbach等人的抛光组合物包 含研磨剂、含水介质、以及有机多元醇，其中该有机多元醇在CMP期间具 有抑制氮化硅移除速率的功能。

尽管存在前述抛光组合物及方法，但仍然需要其它抛光组合物及其使用 方法尤其是更为经济和/或有效的抛光组合物及方法，其中该抛光组合物呈现 所需性质诸如浓缩形式，其包含能够抑制特定基板表面上的抛光的稳定且廉 价的试剂以及重要的疏水性组分；并且还需要能够进行适用于多种基板表面 的双重功能抛光的抛光组合物。

发明内容

本发明提供包含以下各物质的抛光组合物：(a)研磨剂，其中该研磨剂以 抛光组合物的18重量％或更高的量存在、(b)含水介质、(c)表面活性剂，其 中该表面活性剂以高于其临界胶束浓度的量存在，及(d)疏水性表面活性化合 物。

本发明还提供使用抛光组合物的方法，该方法包括：(i)提供包含以下各 物质的抛光组合物：(a)研磨剂，其中该研磨剂以抛光组合物的18重量％或 更高的量存在、(b)含水介质及(c)表面活性剂，其中该表面活性剂以高于其临 界胶束浓度的量存在，及(ii)稀释该抛光组合物。

附图说明

图1为钽移除速率与表面活性剂碳链长度的关系图。

图2为钽移除速率与月桂基硫酸铵的量的关系图。

图3为铜移除速率与表面活性剂、苯并三唑及色氨酸三者的量的关系图。

图4为表面张力、表面活性剂的量、钽移除速率及原硅酸四乙酯移除速 率的关系图。

具体实施方式

本发明提供抛光组合物，该抛光组合物包含：(a)研磨剂、(b)含水介质、 (c)表面活性剂，其中该表面活性剂以高于其临界胶束浓度的量存在，及(d) 疏水性表面活性化合物。

可使用任何合适的研磨剂。合适的研磨剂包括例如氧化铝、二氧化铈、 氧化铜、氧化铁、氧化镍、氧化锰、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化锡、 二氧化钛、碳化钛、氧化钨、氧化钇和/或氧化锆。研磨剂优选为金属氧化物， 诸如二氧化硅，其例如可为沉淀二氧化硅或缩合聚合二氧化硅(例如，其通 常通过使Si(OH)₄缩合以形成胶体颗粒来制备)。研磨剂可为任何合适的形式 且优选基本上是球形的。

抛光组合物合意地为浓缩形式，因此在用于抛光基板之前将其稀释。具 体而言，研磨剂以抛光组合物的18重量％或更多(例如，20重量％或更多、 24重量％或更多、27重量％或更多，或30重量％或更多)的量存在。研磨剂 通常将以抛光组合物的30重量％或更少(29重量％或更少、25重量％或更少， 或22重量％或更少)的量存在。优选地，研磨剂以抛光组合物的18重量％至 30重量％的量存在。