用于氧化硅和氮化硅的化学机械平面化抛光组合物的制作方法

背景技术：

1、本公开涉及用于在半导体器件的生产中进行化学机械平面化的化学机械平面化或抛光(“cmp”)浆料(或组合物或制剂)、抛光方法和抛光系统。

2、化学机械平面化(cmp)抛光是集成电路制造中的关键工艺步骤，尤其是为了回收所选材料使结构平面化的目的而抛光表面。随着集成电路器件技术的进步，以新的和不同的方式使用cmp抛光以满足先进集成电路所需的新性能。

3、氧化硅和氮化硅是用于制造微电子器件的重要材料。它们以各种组合使用来实现新的和更复杂的器件配置。通常，结构复杂性和性能特性在不同的应用之间变化。因此，必须调整cmp抛光工艺以满足对于特定器件的抛光要求。

4、例如，在典型的浅沟槽隔离(sti)工艺中，已经开发了对二氧化硅或氮化硅的去除具有选择性的cmp抛光组合物。

5、对二氧化硅具有选择性的抛光组合物以与氮化硅相比更大的速率去除二氧化硅，且当基本上移除上覆二氧化硅以将下层氮化硅暴露于抛光组合物时，总体材料去除速率下降，从而允许氮化硅充当停止层。通常，一旦去除上覆二氧化硅，则使用相对于二氧化硅对氮化硅具有选择性的抛光组合物的第二抛光步骤用来去除氮化硅层，从而通过此类抛光组合物所展现的对二氧化硅的低抛光速率使不合需要的沟槽中保留的二氧化硅的去除最小化。

6、提供用于选择性去除的组合物的先前工作包括例如us 6,491,943；us2,013,248,756；us 6,616,514；us20200354610；和us20,160,160,083。

7、在非选择性氧化物抛光(buff)的特定区域中，这样的cmp组合物被设计成以接近相等的去除速率去除二氧化硅和氮化硅，从而获得具有低缺陷的形貌校正的晶片表面以制备准备用于微芯片制造的下一个下游工艺步骤的晶片。

8、提供用于非选择性氧化物抛光的组合物的现有技术包括例如us 9190286；us20090090696；us20200354609；us 9617450；us 20200354610；和us 9617450。

9、从前述内容中应当显而易见的是，在本领域中仍然需要cmp抛光的组合物、方法和系统，其允许在cmp工艺期间调节或调整各个层(具体地，氧化硅和氮化硅)的去除速率以满足特定器件的抛光要求。

技术实现思路

1、本发明通过提供用于非选择性氧化物抛光应用的化学机械平面化(cmp)抛光组合物、方法和系统来满足该需求。

2、所公开的cmp抛光组合物具有使用由于低表面硅烷醇密度而具有低比表面积(ssa)的二氧化硅颗粒与含有二膦酸(例如，依替膦酸)的化学添加剂的独特组合，以提供二氧化硅(例如teos)和氮化硅(sin)的高的和近似相等的去除速率，用于实现具有低缺陷的形貌校正的晶片表面。

3、更具体地，所公开的cmp抛光组合物使用由于低硅烷醇密度而具有低比表面积(ssa)的未表面改性的二氧化硅颗粒。二氧化硅颗粒具有<4、<3、<2、<1、<0.5、<0.1、<0.05或<0.01sioh/nm2的低硅烷醇密度，或<300、<250、<200、<150或<120m2/gm的比表面积(ssa)。

4、在一个方面，提供了一种cmp抛光组合物，其包含：

5、具有低ssa的二氧化硅颗粒；

6、包含膦酸的化学添加剂；

7、溶剂；以及

8、任选地

9、杀生物剂；和

10、ph调节剂；

11、其中

12、组合物具有1至6、1.5至5或2至4的ph。

13、二氧化硅颗粒包括但不限于胶体二氧化硅、高纯度胶体二氧化硅和气相二氧化硅。颗粒可具有任何合适的形状：球形、非球形如茧形、支化或聚集的二氧化硅颗粒。

14、二氧化硅颗粒具有<4、<3、<2、<1、<0.5、<0.1、<0.05或<0.01sioh/nm2的低硅烷醇密度，或<300、<250、<200、<150或<120m2/gm的比表面积(ssa)。

15、二氧化硅颗粒未通过任何化学物质如含氮物质(例如氨基硅烷)进行表面处理或改性。因此，颗粒的表面不与带负电或带正电的物质共价键合。

16、二氧化硅颗粒的平均颗粒大小(mps)范围为10nm至500nm，优选的颗粒大小范围为20nm至300nm，更优选的颗粒大小范围为50nm至250nm。mps通过动态光散射(dls)测量。

17、优选的二氧化硅颗粒是茧形的、未表面改性的，并且具有<0.5、<0.1、<0.05或<0.01sioh/nm2的硅烷醇密度，或具有<150或<120m2/gm的比表面积(ssa)。

18、溶剂包括但不限于去离子(di)水、蒸馏水和醇类有机溶剂。

19、ph调节剂可调节制剂的ph而不抑制化学添加剂的非选择性属性。

20、ph调节剂包括但不限于无机酸、无机碱或氨基酸。

21、ph调节剂包括但不限于选自l-谷氨酸、l-组氨酸、丙氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、天冬氨酸、缬氨酸和丝氨酸的氨基酸；选自硝酸、硫酸、盐酸和磷酸的无机酸；选自氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化铯的无机碱；及四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氢氧化鏻、哌嗪和乙二胺。

22、优选的ph调节剂包括但不限于l-谷氨酸、l-组氨酸、丙氨酸、丝氨酸、硫酸、硝酸、氢氧化铵。

23、化学添加剂包括但不限于含磷原子的任何有机酸，优选包含膦酸的有机酸，或更优选包含两个或更多个膦酸的有机酸。

24、化学添加剂包括但不限于：依替膦酸(或1-羟基乙烷-1,1-二膦酸)、亚甲基二膦酸、次氮基三(亚甲基三膦酸)、苯基膦酸、辛基膦酸、丁基膦酸、(氨基甲基)膦酸、二异辛基次膦酸、亚氨基二(甲基膦酸)和3-膦酰基丙酸。

25、杀生物剂包括但不限于来自dupont/dow chemical co.的kathontm、kathontm cg/icp ii或来自dupont/dow chemical co.的bioban或neolone m10。它们具有5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和/或2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的活性成分。

26、在另一方面，提供一种使用上述cmp抛光组合物的对具有至少一个包含二氧化硅的表面的衬底进行cmp抛光的方法。

27、在又一方面，提供一种使用上述cmp抛光组合物对具有至少一个包含二氧化硅的表面的衬底进行cmp抛光的系统。

28、抛光的氧化物膜可以是化学气相沉积(cvd)、等离子体增强cvd(pecvd)、高密度沉积cvd(hdp)或旋涂氧化物膜。

29、以上公开的衬底还可以包括至少含有多晶硅、氮化硅或多晶硅和氮化硅两者的表面。sio2:sin的去除选择性为0.5-2、0.8-1.5、0.9-1.1或0.95-1.05。