[发明专利]使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法

说明书

本发明涉及使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法。本发明方法包括用包含液体载体、研磨剂和氧化剂的抛光组合物对包含至少一个碳化硅层的基材进行化学机械抛光。

本申请是申请日为2009年3月2日、中国申请号为200980116265.5、发明名称为“使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法”的发明申请的分案申请。

背景技术

能够更加高效率地操作以实现功率消耗的显著降低的半导体是高度合乎需要的。典型地，硅基材用于这样的器件的制造中，但是，由于硅的固有特性，进一步的开发受到限制。下一代半导体器件的开发已着重使用具有更大硬度和其它独特性质的材料。例如，当与氧化硅相比时，碳化硅具有更高的导热率、更大的耐辐射性、更高的介电强度，且能够经受更高的温度，这使得其适用于多种应用。但是，碳化硅的使用已经受到半导体制造技术的限制。

为了制造碳化硅半导体，必须对碳化硅基材的表面进行抛光以提供平滑表面和获得表面的精确尺寸。所述使碳化硅成为这样的有用基材的性质提供了抛光工艺中的独特挑战。由于碳化硅的硬度，典型地使用金刚砂对碳化硅基材进行机械抛光。

化学机械抛光(CMP)技术广泛用于整个半导体工业中以抛光目前一代的硅器件。CMP涉及使用含有研磨剂和含水材料的抛光组合物(也称为抛光浆料)，通过使表面与用该抛光组合物饱和的抛光垫接触而将该抛光组合物施加到该表面上。抛光组合物还可含有氧化剂，其容许基材的更小侵蚀性的机械研磨，从而降低由研磨过程所导致的对基材的机械损害。使用这样的技术抛光碳化硅基材可通过减少抛光时间和减少对基材的损害而大大降低制造半导体的成本。

为了碳化硅抛光而对CMP技术进行的调整一直是相对不成功的。含有胶态二氧化硅的抛光组合物导致低的碳化硅移除速率，从而需要在约50℃的温度下持续若干小时的过长的抛光周期，这可能导致对碳化硅基材的损害。Zhou等人的J.Electrochemical Soc.,144,第L161-L163页(1997)；Neslen等人的J.Electronic Materials,30,第1271-1275页(2001)。长的抛光周期给该工艺增加了相当大的成本并且是妨碍碳化硅在半导体工业内的广泛使用的障碍。因此，仍然需要抛光包含碳化硅的基材的替代性抛光系统和方法。

发明内容

本发明提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：(i)使包含至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含：(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为具有40纳米～130纳米的平均粒度的基本上为球形的二氧化硅颗粒，和(c)选自如下的氧化剂：过氧化氢、过硫酸氢钾制剂(oxone)、硝酸铈铵、高碘酸盐、碘酸盐、过硫酸盐、以及它们的混合物；(ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和(iii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。

本发明进一步提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：(i)使包含至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含：(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铝且以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和(c)氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的0.001重量％～0.5重量％的量存在，并且选自过氧化氢、过硫酸氢钾制剂、硝酸铈铵、高碘酸盐、碘酸盐、过硫酸盐、以及它们的混合物；和(ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和(iii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。

本发明还提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：(i)使包含至少一个碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含：(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，和(c)氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的0.001重量％～0.5重量％的量存在，并且选自过硫酸氢钾制剂、过硫酸钾、以及它们的混合物；(ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和(iii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。