CN114456717B 抛光组合物及其使用方法 （富士胶片电子材料美国有限公司）

201880020925.92018.03.27本公开提供化学机械抛光组合物及用于以氢氧化四甲基铵或其盐。结构(I)及(II)中的变1713在本专利说明书中进行定义。这些化学机械抛光组合物中的结构(I)与(II)的化合物的协同效应导致在抛光期间高的2)213b独立地为R7为13.如权利要求1所述的组合物，其中，所述组313.如权利要求1所述的组合物，其中，所述四烷基铵盐的量为所述组合物的0.05重4)213b独立地为R7为124.如权利要求22所述的组合物，其中，所30.如权利要求22所述的组合物，其中，所述结构(II)的化合物的量为所述组合物的536.如权利要求35所述的组合物，其中，所述四烷基铵盐的量为所述组合物的0.05重43.一种用于抛光晶圆基材表面上曝露的多晶硅膜的方法，包括使用如权利要求1-426[0002]本申请是申请日为2018年3月27日、国际申请号为PCT/US2018/024543的PCT国际[0003]本公开涉及一种抛光组合物及使用本文所描述的组合物来抛光半导体基材的方器件完成及准备好将晶圆切割成个体晶粒([0005]在此技术工序流程中，CMP步骤的一个目的为将来自前述沉积步骤的覆盖层减少至由集成方案所决定的特定层厚度并产生平坦的晶圆表面，以便能够进行随后的光刻步动夹盘(称为抛光头)中，及使用预选压力(下压力)将晶圆压在抛光台(平台)上转动的柔1)与晶圆厂通量效率相关的高移除速率；2)与CMP工艺在该器件层堆叠体内的经选择作为(SiN)为另一种常见用于IC制造的材料。它是在由于多功能或工艺限制而无法使用默认电7氮化硅作为栅极绝缘材料；在内存方面，特别在DRAM中，它通常用作电容器材料。US4897702给出以上述性能使用P-Si及SiN的DRAM(内存型[0008]对现代DRAM工序流程中的多晶硅CMP的需求之一为在低至中下压压力(<3磅/平方在该DRAM多晶硅CMP步骤期间能快速移除多晶硅直到曝露出下面的氮化硅层，且在此时停化硅层损失最小。需要保留/最小化SiN损失以保证该器件由SiN电介质适当地覆盖/包封。[0011]改善化学机械抛光组合物的COO的重要方法为制成可稀释的组合物，如此该化学准的危险物质分类的全球调和制度(GHS)对了解及传递与多种化学物质相关的健康危害程[0013]实际上排除的物质有分类为GHS类别1及2的致癌物、GHS类别1及2的生殖危害因商的实质压力为配制出排除上述列出的GHS类别些危险化学物质是污染晶圆厂附近的公共废水的原由。每个城市的环境卫生及安全(EHS)膜的化学反应来促进多晶硅移除速率的化学添加剂。传统及历史上，氢氧化四甲基铵8(TMAH)为在被设计用于高多晶硅及单晶硅移除速率的化学机械抛光组合物中选择的化学添加剂。例如，美国专利申请公开号2009/0156008(Sakamoto等人)描述了一种在使用点(POU)处包含约0.28％TMAH的化学机械抛光组合物，其阐明单晶硅材料移除速率为约10,000埃/分钟。美国专利号8,697,576(Reiss等人)描述了一种在POU处包含0.25％TM包含半导体晶圆厂的CMP模块中不准许的健康危害化合物(例如，GHS类别1及2的致癌物、GHS类别1及2的生殖危害因子、具有GHS类别1及2的急性毒性物质及GHS类别1及2的敏化的至少一个(例如，两者)为O(Ra)或N独立地为H或C1-C3烷基；或Z1及Z2一起形成与结7为9抛光期间结构(I)的化合物与结构(II)的化合物间的协同效应达成。虽然此效应的机制未所产生的多晶硅移除速率及/或多晶硅对氮化硅移除速率比率可被的至少一个(例如，两者)为O(Ra)或N独立地为H或C1-C3烷基；或Z1及Z2一起形成与结7为R1可为HR3可R3可为H4约0.6重量至少约0.7重量至少约0.8重量至少约0.9重量至少约1重量至少约1.25重量至少约1.5重量至少约1.75重量至少约2重量或至少约2.5重1可为-N-[0044]在某些具体实例中，该结构(II)的化合物的量为浓缩形式或稀释的使用点(POU)少约0.4重量至少约0.5重量至少约0.6重量至少约0.7重量至少约0.8重量至少约0.9重量至少约1重量至少约1.25重量至少约1.5重量至少约量至多约7.5重量至多约5重量至多约4重量至多约3重量至多约2重量%,至多约1重量至多约0.9重量至多约0.8重量至多约0.7重量至多约0.6重[0046]此外，预期使用的二氧化硅粒子包括未经表面改性的溶胶凝胶衍生胶体二氧化硅形态型为具有小于80纳米但是大于10纳米的一级粒子直径d1及小于160纳米但是大于20要因素为结构(I)与结构(II)的化合物的预料不到量至少约0.75重量至少约1重量至少约1.25重量至少约1.5重量至少约1.75重量至少约2重量至少约2.5重量或至少约3重量％)至至多约20重量％(例如，至多约15重量至多约12.5重量％至多约10重量至多约7.5重量至多约5重得的实例包括可从ItalmatchChemicalsS.P多约4重量至多约3重量至多约2重量或至多约1重量％)。不希望受理论限制，据(POU)浆体形式的本文中所描述的CMP组合物的至少约0.05重量％(例如，至少约0.1重量至少约0.2重量至少约0.3重量至少约0.4重量至少约0.5重量至少约0.6重量至少约0.7重量至少约0.8重量至少约0.9重量或至少约1重量％)至至多约1.8重量至多约1.7重量至多约1.6重量至多约1.5重量至多约1.4重量至多约1.3重量至多约1.2重量至多约1.1重量或至多约1重量％)。在某些物设定的意欲降低制造耗材的购置成本(COO)的需求之一。本文中所描述的化学机械抛光70重量至少约75重量至少约80重量至少约85重量至少约90重量至少约95多约85重量至多约75重量至多约70重量至多约65重量至多约60重量％或至(AgNO34该多晶硅移除速率为在2.5磅/平方英寸的抛光[0059]通常来说，本公开的CMP组合物可具有相对高的多晶硅对氮化硅移除选择性(例硅对氮化硅移除速率比率。如本文中提到，该多晶硅对氮化硅移除速率比率/选择性为在使用来自下列实施例的每种化学机械抛光组合物进行抛光测试以获得多晶硅及氮化硅移[0068]各自使用配备有可从DowChemical公司获得的VISIONPADTM60厚度并使所述差除以抛光时间来确定硅及氮化硅材料移除速率。该膜厚度值为使用FilmetricsF80C偏振光椭圆计仪器在该晶圆上所取得的29个膜厚度测量值的平均值。通过将使用所讨论的化学机械抛光组合物抛光相应的覆层晶圆获得的多晶硅移除速率除以氮化硅移除速率来确定每种化学机械抛光组合物的多晶硅对氮化[0071]化学机械抛光组合物C-1A至C-1D及1E至1H的各自1H在抛光测试P-1A至P-1F(比较例)与P-1G及P-1H(本公开)中确定表1.2的多晶硅及氮化硅[0072]该实施例表明其中X为烷基、羟基或经取代的羟基且Y为氨基的结构(I)的胺(1E、5-氨基四唑)的化学机械抛光组合物1F具有第四高含具有结构(I)的胺(其中X为羟基，Y为氨基及n＝0，即，单乙醇胺)与具有结构(II)的唑唑)的化学机械抛光组合物1H具有最高的多晶硅移除速率及第二高的多晶硅对氮化硅移除氨基四唑)的化学机械抛光组合物1E具有第二高的多晶硅移除速率及最高的多晶硅对氮化点及相关毒性及火灾危险致使这些胺不合适于化学机胺)的官能化的胺1G的化学机械抛光组合物1G展现出高于表1.2中的剩余比较例化学机械抛光组合物实施例至少25％的多晶硅移除速率及高于在表1.2中的剩余比较例化学机械抛于在表1.2中的比较例化学机械抛光组合物实施例至少38％的多晶硅移除速率及高于在表1.2中的比较例化学机械抛光组合物实施例至少47％的多晶硅对氮化硅移除速率比率的比较例化学机械抛光组合物实施例至少16％的多晶硅移除速率及高于在表1.2中的比较例化学机械抛光组合物实施例至少8％的多晶硅对氮化氨基时)对多晶硅移除速率及多晶硅对氮化硅选择本公开的化学机械抛光组合物1H(被包括在此实施例中用于比较)各自包括表2.1中显示的钾(KOH)以将混合物的pH值调整至最终值10[0089]使用来自表2.1的化学机械抛光组合物C-2A至C-[0090]该实施例表明其中X及Y两者都为氨基的结构(I)的较少取代的二胺(胺2D至2G)显抛光实施例P-1G中观察到的多晶硅移除速率及多晶硅对氮化硅移除速率选择性比率的协[0099]当将抛光实施例P-3A及P-3B的结果与抛光实施例P-1G的结果(被包含在表3.1中[0100]参照表3.1，比较例化学机械抛光[0101]本实施例表明从化学机械组合物成分中省略胺1G(1-氨基乙醇)或唑(5-氨基四与唑的组合物1G获得的多晶硅移除速率及多晶硅对氮化硅移除速率选择性的值分别比从其中省略了二种组分之一的组合物C-3A及C-3B获得的多晶硅移除速率及多晶硅对氮化硅[0106]该实施例表明，当在化学机械抛光组合物中使用唑与胺1-G(2-氨基乙醇)的组合7为14F中进行多晶硅及氮化硅抛光测试，实施例P-1G的抛光测试结果(来自表1.2)[0109]总结在表4.2中的抛光结果清楚地显示出使用具有结构(I)的化合物与具有结构及最低P-Si对SiN选择性。所有本公开实施例(P-4B至P-4F及P-1G)具有更高的P-Si移除速硅移除速率及多晶硅对氮化硅移除速率比率的影响(表5.1)。该实施例表明诸如牛磺酸及氢氧化胆碱的添加剂可实质上提高多晶硅移除速率(如分别在抛光实施例P-5A及P-5B中显[0116]表5.1中列出的本公开化学机械抛光组合物5A、5B及1G各自包括胺1-G(单乙醇至最终值10.8的足够的KOH或硝酸。此外，组合物5A包括牛磺酸及组合物5B包括[0117]该实施例表明，包括牛磺酸的本公开抛光组合物5A比本公开组合物1G(没有任何