[发明专利]用于硅氮化物化学机械抛光的组合物及方法

说明书

本发明提供用于对含硅氮化物的基板进行抛光的化学机械抛光组合物。该组合物包括：水性载剂；阳离子型硅石颗粒，其分散于该水性载剂中，该阳离子型硅石研磨剂颗粒在该抛光组合物中具有至少10mV的ζ电位；抛光添加剂，其选自：多醚胺、多硅胺、聚乙烯咪唑及其组合，其中该多醚胺及该多硅胺具有约1,000g/mol或更小的相应重均分子量。该组合物具有大于约6的pH。此外，提供用于对含硅氮化物的基板进行抛光的方法。

背景技术

用于对基板的表面进行平面化或抛光的组合物及方法为本领域中所熟知。抛光组合物(也称为抛光浆料)典型地含有位于液体载剂中的研磨剂材料，且通过使表面与用抛光组合物饱和的抛光垫接触来施用至表面。典型的研磨剂材料包括硅二氧化物(二氧化硅，silicon dioxide)、铈氧化物、铝氧化物、锆氧化物及锡氧化物。抛光组合物典型地与抛光垫(例如，抛光布或抛光盘)结合使用。替代悬浮于抛光组合物中，或者，除了悬浮于抛光组合物中以外，研磨剂材料可并入抛光垫中。

在形成微电子晶体管时，使用至少两个化学机械抛光(CMP)步骤的多开式抛光制程(poly open polish process)为有用的。将诸如硅氮化物的硬掩模沉积于具有栅极氧化物层及多晶硅层的基板上。将诸如硅二氧化物的层间介电材料沉积于硅氮化物层上方以覆盖基板。第一CMP制程用于移除层间介电层的一部分以优选地停止在硅氮化物层上。然后，第二CMP制程用于移除覆盖多晶硅层的硅氮化物层以暴露多晶硅。为获得高度平面的表面，需要使用对于硅氧化物及多晶硅上方的硅氮化物具有选择性的抛光组合物。

在另一应用中，微电子晶体管包含金属栅极及自对准接触结构两者。典型地，在形成自对准接触结构之前，金属栅极由诸如硅氮化物的硬掩模层覆盖，以防止在用于形成自对准接触结构的制程期间蚀刻金属栅极。然后，使用CMP制程自表面移除过量的硅氮化物。为有效获得高度平面的表面，需要使用导致低缺陷率的具有高的硅氮化物移除速率的抛光组合物。

提供硅氮化物(“SiN”)对硅氧化物的高选择性的现有平台(platform)为基于阴离子型硅石或氧化铈的。举例而言，一种用于在原硅酸四乙酯(“TEOS”)施用物(application)上选择性氮化物抛光停止的通用方法包含pH7.0的阳离子型氧化铈颗粒及阳离子型抑制剂(诸如聚乙烯咪唑)。然而，长期浆料稳定性问题、因小的工具/制程条件变化所致的不一致的选择性效能、以及需要用于清洁的氟化氢的氧化铈缺陷问题使得现有平台对于消费者而言并非理想的解决方案。

另外，归因于高于某一浓度的抛光组合物的不稳定性、导致沉淀出研磨剂组分，许多现有的抛光组合物(尤其是含有氧化铈研磨剂的)展现受限的浓缩能力。因此，经浓缩的抛光组合物的不稳定性需要生产更多的经稀释的抛光组合物，这增大了必须运送及储存的材料的体积。

因此，本领域中仍需要这样的抛光组合物及方法，其可提供硅氮化物的合乎期望的选择性且具有适合的移除速率、低的缺陷率及适合的凹陷性能，同时进一步展现经增强的分散稳定性。

发明内容

本发明提供用于对含硅氮化物的基板进行抛光的化学机械抛光组合物。该组合物包括：水性载剂；阳离子型硅石研磨剂颗粒，其分散于该水性载剂中，其中所述阳离子型硅石研磨剂颗粒在该抛光组合物中具有至少10mV的ζ电位；及抛光添加剂，其选自：多醚胺(聚醚胺，polyether amine)、多硅胺(聚硅胺，polysilamine)、聚乙烯咪唑及其组合，其中该多醚胺及该多硅胺具有约1,000g/mol或更小的相应(corresponding)重均分子量。该抛光组合物具有大于约6的pH。进一步地，公开了用于对包括硅氮化物的基板进行化学机械抛光的方法。该方法可包括使该基板与上述抛光组合物接触，相对于该基板移动该抛光组合物，以及研磨该基板以自该基板移除该硅氮化物层的一部分且由此对该基板进行抛光。在某些实施方式中，该方法可有利地使得该硅氮化物层的移除速率超过硅氧化物层的移除速率的四倍。

具体实施方式