[发明专利]用于化学机械抛光电子、机械和光学器件用基底材料的含水抛光组合物和方法

说明书

本发明涉及一种新型的特别适用于抛光电子、机械和光学器件用基底材料的含水抛光组合物。

此外，本发明涉及抛光用于制造电子、机械和光学器件的基底材料的新方法。

最后但并非最不重要的是，本发明涉及所述新型含水抛光组合物在制造电子、机械和光学器件中的新用途。

引用文献

将在本发明申请中引用的文献作为参考完全引入。

发明背景

化学机械平坦化或抛光(CMP)为实现集成电路(IC)器件局部和整体平坦度的主要方法。该技术通常在一定负载下将含磨料和其它添加剂的CMP组合物或浆料作为活性化学物质施加在旋转的基底表面和抛光垫之间。因此，CMP方法将物理方法如研磨与化学方法如氧化或螯合结合。希望基底材料的去除或抛光不是由纯粹的物理或纯粹的化学作用组成，而是这两者的协同作用，以实现快速均匀的去除。

这样除去基底材料，直至实现所需平坦度或阻挡下层或停蚀层暴露。最终，获得能够通过随后的光刻法、图案化、蚀刻和薄膜处理正确地制造多层IC器件的平坦的无缺陷的表面。

浅沟槽隔离(STI)为通常要求在图案化的晶片基底上相对于氮化硅选择性除去二氧化硅的特定CMP应用。在该情况下，将蚀刻的沟槽过充满介电材料，如二氧化硅，用氮化硅隔离膜作为停蚀层将其抛光。该CMP方法以从隔离膜除去二氧化硅为结束，同时使暴露的氮化硅和沟槽氧化硅的去除最小化。

这要求能够获得高的二氧化硅材料去除速率MRR与氮化硅去除速率MRR相对比的CMP浆料，在本领域中该比例也被称作氧化物-氮化物选择性。

基于二氧化铈的CMP浆料在STI应用方面已经受到极大关注，这是因为由于二氧化铈与二氧化硅的高的化学亲合性(在本领域中也称作二氧化铈的化学啮合作用)，其能够获得较高的氧化物-氮化物选择性。

然而，基于二氧化铈的CMP浆料的氧化物-氮化物选择性必须通过“设计”选择性的添加剂改进。

已经进行了很多设计基于二氧化铈的CMP浆料的选择性的尝试。

因此，Jae-Don Lee等人在Journal of the Electrochemical Society，149(8)，G477-G481，2002中公开了具有不同亲水亲油平衡值(HLB)的非离子表面活性剂，如聚氧化乙烯、氧化乙烯-氧化丙烯共聚物和氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯三嵌段共聚物对CMP期间氧化物-多晶硅选择性的影响。然而，将锻制二氧化硅用作磨料。

Jae-Dong Lee等人在Journal of the Electrochemical Society，149(8)G477-G481，2002，Effects of Nonionic Surfactants on Oxide-To-Polysilicon Selectivity during Chemical Mechanical Polishing中公开了表面活性剂如聚氧化乙烯(PEO)和氧化乙烯-氧化丙烯-氧化乙烯三嵌段共聚物对选择性的影响。然而，未提及氧化物-氮化物选择性。

美国专利US5,738,800、US6,042,741、US6,132,637和US6,218,305B公开了含有如下络合剂的基于二氧化铈的CMP浆料：苹果酸，酒石酸，葡糖酸，柠檬酸，邻二羟基苯甲酸和多羟基苯甲酸、邻苯二甲酸、邻苯二酚、连苯三酚、五倍子酸、丹宁酸及其盐。此外，基于二氧化铈的CMP浆料含阴离子、阳离子、两性离子或非离子表面活性剂。基于二氧化铈的CMP浆料主张具有高的氧化物-氮化物选择性。

美国专利US5,759,917、US6,689,692B1和US6,984,588B2公开了一种含有如下羧酸的基于二氧化铈的CMP浆料：乙酸、己二酸、丁酸、癸酸、己酸、辛酸、柠檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、富马酸、乳酸、月桂酸、苹果酸、马来酸、丙二酸、肉豆蔻酸、草酸、棕榈酸、邻苯二甲酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、琥珀酸、酒石酸、戊酸、2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸、2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸、聚(乙二醇)二(羧甲基)醚及其衍生物和盐。此外，基于二氧化铈的CMP浆料含水溶性的有机和无机盐，如硝酸盐、磷酸盐和硫酸盐。基于二氧化铈的CMP浆料主张优先于氮化硅层，抛光过充满的氧化硅。

美国专利US6,299,659B1公开了一种基于二氧化铈的CMP浆料，其中所述磨料颗粒已用硅烷、钛酸酯、锆酸酯、铝和磷酸酯偶联剂处理，以改进氧化物-氮化物选择性。