[发明专利]用于多晶硅化学机械抛光的组合物及方法

说明书

用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物，该组合物包含基于水的液体载剂、氧化硅研磨剂、含氨基酸或胍衍生物的多晶硅抛光促进剂、及碱金属盐。该组合物包含小于约500ppm的四烷基铵盐且具有约10至约11的范围内的pH。

背景技术

化学机械抛光为集成电路(IC)及微电机系统(MEMS)制造中的关键促成(赋能，enabling)技术。用于抛光(或平坦化)基板(诸如晶片)的表面的CMP组合物及方法是本领域中熟知的。抛光组合物(亦称作抛光浆液、CMP浆液及CMP组合物)通常包含悬浮(分散)于水性溶液中的研磨剂颗粒及化学添加剂，诸如用于在CMP操作期间提高材料移除速率的促进剂。

多结晶体硅(polycrystalline silicon)(本领域中亦称作多晶硅(polysilicon)、poly-Si或poly)膜广泛用于IC及MEMS装置。例如，多晶硅已长期用作金属氧化物半导体(MOS)及金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件中的栅极材料。多晶硅也通常用于IC器件中的各种镶嵌/互连应用以及MEMS装置中的结构组件。

可市面上购得的多晶硅CMP浆液通常包含提高多晶硅移除速率的氢氧化四甲基铵(TMAH)化学促进剂。虽然已知这样的浆液提供足够的多晶硅移除速率且原本可以是可用的，但是，TMAH为已知的危险且有毒的化学化合物，具有300的危险材料识别系统(Hazardous Materials Identification System)(HIMS)评级。TMAH可在皮肤接触时引起灼伤且对水生生物有毒。因此，本领域确实需要基本上无TMAH及其他四烷基铵化合物且还提供高的多晶硅移除速率及对硅氧化物及硅氮化物层的高选择性的多晶硅CMP组合物。

发明内容

公开了用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。在一个实施方式中，该抛光组合物包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：基于水的液体载剂，约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅(silica)研磨剂颗粒，约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物，及碱金属盐。该组合物包含以重量计小于约500ppm的四烷基铵盐且具有约10至约11的范围内的pH。

具体实施方式

公开了用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。该抛光组合物包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：基于水的液体载剂、氧化硅研磨剂、含氮的多晶硅抛光促进剂、及碱金属盐。该组合物的pH是在约10至约11的范围内。在一个示例性实施方式中，该组合物基本上无四烷基铵盐，诸如四甲基铵盐、四乙基铵盐及四丁基铵盐。

所公开的抛光组合物及对应者(CMP方法)可赋予显著且出人意料的优点。例如，所公开的抛光组合物提供同样的高的多晶硅抛光移除速率以及对硅氧化物(例如，TEOS)及硅氮化物这二者的高的移除速率选择性。此外，所公开的抛光组合物可基本上无四烷基铵化合物(诸如TMAH)且因此倾向于具有更低的环境影响及减少的人类健康危害。

该抛光组合物含有悬浮于水性液体载剂中的研磨剂(包括二氧化硅(氧化硅)颗粒)。该研磨剂可基本上包括任何适宜的氧化硅颗粒，例如，包括胶体氧化硅颗粒及/或热解氧化硅(fumed silica)颗粒。如本文中所用，术语胶体氧化硅颗粒是指经由湿法工艺而非经由通常产生结构上不同的颗粒的火成(pyrogenic)或火焰水解工艺制备的氧化硅颗粒。这样的胶体氧化硅颗粒可为聚集或非聚集的。非聚集的颗粒为单独的离散颗粒，其形状可为球形或近似球形，但也可具有其它形状(诸如，大体椭圆形、正方形或矩形的横截面)。聚集的颗粒为这样的颗粒，在所述颗粒中，多个离散颗粒簇集或粘结在一起以形成具有大体不规则形状的聚集体。