專利名稱：：利用水溶性氧化劑的碳化硅拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及拋光碳化硅基板的方法。
背景技術(shù)：
：非常需要具有更有效地操作以實(shí)現(xiàn)功率消耗顯著降低的能力的半導(dǎo)體。通常，硅基板用于制造這樣的器件，然而，由于硅的固有特性，進(jìn)一步的發(fā)展受到限制。下一代半導(dǎo)體器件的發(fā)展強(qiáng)調(diào)使用具有更大硬度及其它獨(dú)特性質(zhì)的材料。例如，當(dāng)與氧化硅相比時(shí)，碳化硅具有更高的熱導(dǎo)率、更大的耐輻射性、更高的介電強(qiáng)度，且能夠經(jīng)受更高的溫度，這使其適于多種應(yīng)用。然而，碳化硅的使用因半導(dǎo)體制造技術(shù)而受到限制。為了制造碳化硅半導(dǎo)體，必須拋光碳化硅基板表面以提供平滑表面且獲得表面的精確尺寸。使碳化硅成為這種有用的基板的性質(zhì)對(duì)于拋光方法提出了獨(dú)特挑戰(zhàn)。由于碳化硅的硬度，通常使用金剛石磨粒來機(jī)械拋光碳化硅基板。化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)廣泛用于整個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)中以拋光當(dāng)代的硅器件。CMP包括使用含有研磨劑及含水物質(zhì)的拋光組合物(也稱為拋光漿料)，其通過使表面與用該拋光組合物飽和的拋光墊接觸而施用于該表面上。拋光組合物也可含有氧化劑，其使得基板的侵蝕性機(jī)械磨損較少，因而減少由研磨過程引起的對(duì)基板的機(jī)械損壞。使用這樣的技術(shù)來拋光碳化硅基板可通過加使CMP技術(shù)適于碳化硅拋光相對(duì)而言并不成功。含有膠體二氧化硅的拋光組合物導(dǎo)致低的碳化硅移除速率，因此需要在5(TC左右的溫度下持續(xù)數(shù)小時(shí)的長的拋光周期，其可能導(dǎo)致對(duì)碳化硅基板的損壞。Zhou等人，J.ElectrochemicalSoc,，144,第L161至L163頁(1997);Neslen等人，J.ElectronicMaterials,30，第1271至1275頁(2001)。長的拋光周期使該方法增加相當(dāng)大的成本且其是阻礙碳化硅在半導(dǎo)體工業(yè)中的普遍使用的障礙。因此，仍存在對(duì)于拋光包含碳化硅的基板的替代拋光系統(tǒng)及方法的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一層單晶碳化硅的基板與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含(a)液體載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，其中該研磨劑為平均粒度為40納米至130納米的基本上為球形的二氧化硅顆粒，及(c)選自過氧化氫、過硫酸氫鉀制劑(oxone)、硝酸鈰銨、高碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物的氧化劑；(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)該拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分所述碳化硅以拋光該基板。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一層單晶碳化硅的基板與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含(a)液體載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，其中該研磨劑為氧化鋁且以基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的3重量％或更少的量存在，及(c)氧化劑，其中該氧化劑以基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的0.001重量％至0.5重量％的量存在，且選自過氧化氫、過硫酸氫鉀制劑、硝酸鈰銨、高碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物；及(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)該拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分所述碳化硅以拋光該基板。本發(fā)明還提供一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一層碳化硅的基板與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含(a)液體載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，及(c)氧化劑，其中該氧化劑以基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的0.001重量％至0.5重量％的量存在，且選自過硫酸氫鉀制劑、過硫酸鉀、及其混合物；(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)該拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分所述碳化硅以拋光該基板。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光包含碳化硅的基板的方法。該方法包括(i)接觸包含至少一層單晶碳化硅的基板，(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)拋光組合物，及(iii)磨除該基板的至少一部分碳化硅以拋光該基板。該拋光組合物包含以下物質(zhì)，基本上由以下物質(zhì)組成或由以下物質(zhì)組成(a)液體載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，及(C)氧化劑。在第一實(shí)施方式中，研磨劑為平均粒度為40納米至130納米的基本上為球形的二氧化硅顆粒，且氧化劑選自過氧化氫、過硫酸氫鉀制劑、硝酸鈰銨、高石典酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物。在第二實(shí)施方式中，研磨劑為氧化鋁且以基于液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的3重量％或更少的量存在，氧化劑以基于液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的0.001重量％至0.5重量％的量存在，且選自過氧化氫、過硫酸氫鉀制劑、硝酸鈰銨、高碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物。在第三實(shí)施方式中，氧化劑以基于液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的0.001重量％至0.5重量％的量存在，且選自過碌u酸氫鉀制劑、過碌u酸鉀、及其混合物。合適的基板。合適的基板包括，但不限于，平板顯示器、集成電路、存儲(chǔ)器或硬盤、金屬、層間介電(ILD)器件、半導(dǎo)體、微機(jī)電系統(tǒng)、鐵電體及磁頭。碳化硅可包含任何合適的碳化硅，基本上由任何合適的碳化硅組成或由任何合適的碳化硅組成，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。碳化硅可為單晶或多晶的。碳化硅具有許多不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，各晶體結(jié)構(gòu)具有其自身獨(dú)特的一組電子性能。然而，僅這些多型體中的少數(shù)可以可接受的形式再生產(chǎn)以用作半導(dǎo)體。這些多型體可為立方的(例如，3C碳化硅)或非立方的(例如，4H碳化硅、6H碳化硅)。這些多型體的性質(zhì)是本領(lǐng)域中公知的。拋光墊可為任何合適的拋光墊，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。合適的拋光墊包括，例如，編織及非編織拋光墊。此外，合適的拋光墊可包含具有不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮回彈能力及壓縮模量的任何合適的聚合物。合適的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成產(chǎn)物、及其混合物。研磨劑顆粒，或者拋光墊可基本上不含固定研磨劑顆粒。固定研磨劑拋光墊包括具有通過膠粘劑、粘合劑、陶瓷聚合體(ceramer)、樹脂等附著至拋光墊的拋光表面的研磨劑顆?；蛞呀n在拋光墊內(nèi)以便形成拋光墊的必要構(gòu)成部分的研磨劑的墊，諸如用含有研磨劑的聚氨酯分散體浸漬的纖維氈。拋光墊可具有任何合適的構(gòu)型。例如，拋光墊可為圓形的，且在使用時(shí)通常具有圍繞垂直于墊表面所限定的平面的軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拋光墊可為圓柱形的，其表面其拋光表面的作用，且在使用時(shí)通常具有圍繞該圓柱體的中心軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拋光墊可為環(huán)帶形式，其在使用時(shí)通常具有相對(duì)于正被拋光的切割邊緣的線性運(yùn)動(dòng)。拋光墊可具有任何合適的形狀，且在使用時(shí)具有沿平面或半圓的往復(fù)或軌道運(yùn)動(dòng)。許多其它變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。拋光組合物包含研磨劑，其合意地懸浮于液體載體(例如，水)中。研磨劑通常呈顆粒形式。具體而言，研磨劑包含基本上為球形的二氧化硅或氧化鋁，基本上由基本上為球形的二氧化硅或氧化鋁組成或由基本上為球形的二氧化硅或氧化鋁組成?；旧蠟榍蛐蔚亩趸枰脖槐绢I(lǐng)域技術(shù)人員稱為膠體二氧化硅。優(yōu)選地，基本上為球形的二氧化硅為沉淀或縮聚二氧化硅，其使用溶膠-凝膠法制備?？s聚二氧化硅顆粒通常通過使Si(OH)4縮合以形成基本上為球形的顆粒而制備。前體Si(OH)4可例如通過高純度烷氧基硅烷的水解或通過硅酸鹽水溶液的酸化而獲得。這些研磨劑顆粒可根據(jù)美國專利5,230,833制備或者可以作為各種市售產(chǎn)品的任一者獲得，諸如來自EKAChemicals的Bindzil;F腦的PL-1、PL-2及PL-3產(chǎn)品；及Nalco1034A、1050、2327及2329產(chǎn)品；以及可得自DuPont、Bayer、AppliedResearch、NissanChemical及Clariant的其它類似產(chǎn)品。優(yōu)選地，氧化鋁為晶種凝膠法(seededgelprocess)a氧化鋁，其可從諸如SaintGobain(cx氧化鋁)的制造商得到?；旧蠟榍蛐蔚亩趸桀w粒及氧化鋁顆?？删哂腥魏魏线m的粒度。例如，基本上為球形的二氧化硅顆粒及氧化鋁顆粒的平均粒度可為10納米或更大(例如，20納米或更大、30納米或更大、40納米或更大、或者50納米或更大)?；旧蠟榍蛐蔚亩趸桀w粒及氧化鋁顆粒的平均粒度可為200納米或更小(例如，180納米或更小、170納米或更小、160納米或更小、150納米或更小、130納米或更小、IIO納米或更小、或者100納米或更小)。因此，基本上為球形的二氧化硅顆粒及氧化鋁顆粒的平均粒度可為40納米至130納米(例如，45納米至125納米、50納米至120納米、55納米至115納米、或者60納米至110納米)。顆粒的粒度為包圍該顆粒的最小球體的直徑。任何合適的量的研磨劑可存在于拋光組合物中。通常，0.01重量％或更多(例如，0.05重量°/?；蚋?的研磨劑存在于拋光組合物中。更通常，0.1重量％或更多(例如，1重量％或更多、5重量％或更多、7重量％或更多、10重量％或更多、或者12重量％或更多)的研磨劑存在于拋光組合物中。拋光組合物中研磨劑的量通常為50重量％或更少，更通常為40重量％或更少(例如，15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、3重量％或更少、l重量％或更少、0.6重量％或更少、或者0.3重量％或更少)。因此，拋光組合物中研磨劑的量可為2重量％至50重量％，且更優(yōu)選為5重量％至40重量％(例如，10重量％至35重量％、15重量％至35重量％、或者20重量％至35重量％)。使用液體載體以有助于將研磨劑及任何任選的添加劑施用至待拋光(例如，平坦化)的合適基板的表面上。液體載體可為任何合適的液體，例如，溶劑，包括低級(jí)醇(例如，曱醇、乙醇等)、醚(例如，二嗜烷、四氫呋喃等)、水、及其混合物。優(yōu)選地，液體載體包含水、基本上由水組成或由水組成，其中所述水更優(yōu)選為去離子水。拋光組合物包含氧化劑，其可為針對(duì)將用拋光組合物進(jìn)行拋光的基板的一種或多種材料的任何合適的氧化劑。優(yōu)選地，氧化劑選自過氧化氫、過硫酸氫鉀制劑、硝酸鈰銨、高碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物。高碘酸鹽、碘酸鹽及過硫酸鹽可為任何高碘酸鹽、碘酸鹽、過疏酸鹽、或者高碘酸鹽、碘酸鹽及過硫酸鹽的組合，例如，高碘酸鉀、碘酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀或過硫酸鈉。更優(yōu)選地，氧化劑為過硫酸氬鉀制劑或過硫酸鉀。該氧化劑可以任何合適的量存在于拋光組合物中。通常，拋光組合物包含0.001重量°/?；蚋?例如，0.005重量％或更多、0.01重量％或更多、0.05重量％或更多、或者0.1重量％或更多)的氧化劑。拋光組合物優(yōu)選包含20重量°/?；蚋?例如，15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2重量％或更少、或者0.5重量％或更少)的氧化劑。優(yōu)選地，拋光組合物包含0.001重量％至20重量％(例如，0.001重量％至15重量％、0.005重量％至10重量％、0.01重量°/。至5重量％、或者0.05重量％至2重量％)的氧化劑。更優(yōu)選地，拋光組合物包含0.001重量％至0.05重量％、0.001重量％至0.1重量％、0.001重量％至0.5重量％、或者0.001重量％至2重量％的氧化劑。拋光組合物，明確而言，具有任何溶解或懸浮于其中的組分的液體載體，可具有任何合適的pH值。拋光組合物的實(shí)際pH值將部分地取決于被拋光的基板的類型。拋光組合物的pH值可為ll或更小(例如，9或更小、7或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小)。拋光組合物的pH值可為l或更大(例如，4或更大、6或更大、8或更大、或者9或更大)。例如，pH值可為1至11(例如2至10、3至9、4至8、或者5至7)。拋光組合物的pH值可通過任何合適的手段獲得和/或保持。更具體而言，拋光組合物可進(jìn)一步包含pH值調(diào)節(jié)劑、pH值緩沖劑、或其組合。pH值調(diào)節(jié)劑可包含任何合適的pH值調(diào)節(jié)化合物，基本上由任何合適的pH值調(diào)節(jié)化合物組成或由任何合適的pH值調(diào)節(jié)化合物組成。例如，pH值調(diào)節(jié)劑可為任何合適的酸，諸如，無機(jī)酸、有機(jī)酸、或其組合。例如，該酸可為硝酸。pH值緩沖劑可為任何合適的緩沖劑，例如，磷酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、磺酸鹽、羧酸鹽、銨鹽等。拋光組合物可包含任何合適的量的pH值調(diào)節(jié)劑和/或pH值緩沖劑，只要這樣的量足以獲得和/或保持拋光組合物的所需pH值，例如在本文所列范圍內(nèi)的pH值。拋光組合物任選地包含螯合劑或絡(luò)合劑。絡(luò)合劑為任何合適的化學(xué)添加劑，其提高正在被移除的基板層的移除速率，或者在硅拋光中移除痕量金屬污染物。合適的的螯合劑或絡(luò)合劑可包括，例如，羰基化合物(例如，乙?；锏?、簡單羧酸鹽(例如，乙酸鹽、芳基羧酸鹽等)、含有一個(gè)或多個(gè)羥基的羧酸鹽(例如，乙醇酸鹽、乳酸鹽、葡糖酸鹽、沒食子酸及其鹽等)、二羧酸鹽、三羧酸鹽及多羧酸鹽(例如，草酸鹽、草酸、鄰苯二曱酸鹽、檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、酒石酸鹽、蘋果酸鹽、乙二胺四乙酸鹽(例如，EDTA二鉀鹽)、其混合物等)、含有一個(gè)或多個(gè)磺酸基和/或膦酸基的羧酸鹽等。合適的螯合劑或絡(luò)合劑還可包括，例如，二元醇、三元醇或多元醇(例如，乙二醇、鄰苯二酚、連苯三酚、鞣酸等)，多膦酸鹽諸如D叫uest2010、Dequest2060或Dequest2000(可自SolutiaCorp.得到)，及含胺化合物(例如，氨、氨基酸、氨基醇、二元胺、三元胺及多元胺等)。應(yīng)理解，上述化合物中的許多可以鹽(例如，金屬鹽、銨鹽等)、酸的形式或者作為偏鹽存在。例如，檸檬酸鹽包括檸檬酸以及其單鹽、二鹽及三鹽；鄰苯二曱酸鹽包括鄰苯二曱酸以及其單鹽(例如，鄰苯二曱酸氫鉀)及二鹽；高氯酸鹽包括相應(yīng)的酸(即，高氯酸)及其鹽。此外，一些化合物或試劑可執(zhí)行多于一種的功能。例如，一些化合物可起到螯合劑與氧化劑二者的作用(例如，硝酸鐵(n)、硝酸鐵(in)等)。拋光組合物任選地進(jìn)一步包含一種或多種其它添加劑。這些添加劑包括包含一個(gè)或多個(gè)丙烯酸類亞單元的丙烯酸酯(例如，乙烯基丙烯酸酯及苯乙烯丙烯酸酯)及其聚合物、共聚物及低聚物、及其鹽。拋光組合物可包含表面活性劑和/或流變調(diào)節(jié)劑，包括粘度增強(qiáng)劑及促凝劑(例如，聚合物流變調(diào)節(jié)劑，諸如，氨基曱酸酯聚合物)。合適的表面活性劑可包括，例如，陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、其混合物等。優(yōu)選地，拋光組合物包含非離子表面活性劑。合適的非離子表面活性劑的實(shí)例為乙二胺聚氧乙烯表面活性劑。拋光組合物中表面活性劑的量通常為0.0001重量％至1重量％(優(yōu)選為0.001重量%至0.1重量％，且更優(yōu)選為0.005重量％至0.05重量％)。拋光組合物可包含消泡劑。消泡劑可為任何合適的消泡劑。合適的消泡劑包括，但不限于，基于硅及基于炔二醇的消泡劑。拋光組合物中消泡劑的量通常為10ppm至140ppm。拋光組合物可包含殺生物劑。殺生物劑可為任何合適的的殺生物劑，例如，異漆唑啉酮?dú)⑸飫?。拋光組合物中殺生物劑的量通常為1至50ppm,優(yōu)選為10至20ppm。拋光組合物優(yōu)選具有膠體穩(wěn)定性。術(shù)語膠體是指在液體載體中的顆粒的懸浮體。膠體穩(wěn)定性是指該懸浮體隨時(shí)間的保持性。若出現(xiàn)如下情形便認(rèn)為拋光組合物是膠體穩(wěn)定的當(dāng)將拋光組合物置于100ml量筒中且使其無干擾地靜置2小時(shí)的時(shí)間時(shí)，量筒底部50ml中的顆粒濃度([B]，以g/ml為單位)與量筒頂部50ml中的顆粒濃度([T],以g/ml為單位)之間的差值除以拋光組合物中顆粒的初始濃度([C],以g/ml為單位)小于或等于0.5(即，([B]-[，C]《0.5)。優(yōu)選地，[B]-[T]/[C]的值小于或等于0.3,更優(yōu)選小于或等于O.l,甚至更優(yōu)選小于或等于0.05，最優(yōu)選小于或等于O.Ol。拋光組合物可通過任何合適的技術(shù)來制備，其中的許多技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。拋光組合物可以間歇或連續(xù)方法制備。通常，拋光組合物可通過按任何順序組合其各組分來制備。本文所用的術(shù)語"組分"包括單獨(dú)的組分(例如，氧化劑、研磨劑等)以及各組分(例如，水、卣素陰離子、表面活性劑等)的任何組合。拋光組合物可作為包含液體載體、研磨劑、氧化劑及任選的的其它添加劑的單包裝體系提供。或者，一些組分(諸如氧化劑)可以干燥形式或作為在液體載體中的溶液或分散體提供于第一容器中，且剩余組分(諸如研磨劑及其它添加劑)可提供于第二容器或多個(gè)其它容器中。拋光組合物各組分的其它兩個(gè)容器、或者三個(gè)或多個(gè)容器組合在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。固體組分(諸如研磨劑)可以干燥形式或作為在液體載體中的溶液置于一個(gè)或多個(gè)容器中。此外，第一、第二或其它容器中的組分適于具有不同的pH值，或者適于具有基本上相似乃至相等的pH值。拋光組合物的組分可部分或全部彼此獨(dú)立地提供且可例如在使用前不久(例如，使用前1周或更短時(shí)間，使用前l(fā)天或更短時(shí)間，使用前l(fā)小時(shí)或更短時(shí)間，使用前10分鐘或更短時(shí)間，或使用前1分鐘或更短時(shí)間)由最終使用者組合。拋光組合物還可作為濃縮物提供，該濃縮物意欲在使用之前用適量液體載體進(jìn)行稀釋。在這樣的實(shí)施方式中，拋光組合物濃縮物可包含液體載體及任選的的其它組分，其量使得在用適量液體載體稀釋濃縮物時(shí)，各組分將以上文對(duì)于各組分所述的適當(dāng)范圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。例如，各組分可以上文對(duì)拋光組合物中的各組分所述的濃度的2倍(例如，3倍、4倍或5倍)的量存在于濃縮物中，使得當(dāng)用適當(dāng)體積的液體載體(例如，分別用等體積的液體載體、2倍等體積的液體載體、3倍等體積的液體載體、或4倍等體積的液體載體)稀釋濃縮物時(shí)，各組分將以上文對(duì)各組分所述的范圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。此外，如由本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，濃縮物可含有存在于最終拋光組合物中的適當(dāng)分?jǐn)?shù)的液體載體，以確保拋光組合物的其它組分至少部分或完全溶解或懸浮于濃縮物中。用。通常，該裝置包括壓板(platen),其在使用時(shí)處于運(yùn)動(dòng)中且具有由軌道、線性或圓周運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的速度；拋光墊，其與壓板相接觸且在運(yùn)動(dòng)時(shí)隨著壓板一起移動(dòng)；及載體(carrier),其固持待通過接觸拋光墊的表面并相對(duì)于拋光墊的表面移動(dòng)而進(jìn)行拋光的基板。基板的拋光通過如下發(fā)生將基板放置成與拋光墊及拋光組合物(其一般置于基板與拋光墊之間)接觸，使拋光墊相對(duì)于基板移動(dòng)，以便磨除基板的至少一部分以拋光基板。合意地，拋光終點(diǎn)通過監(jiān)測碳化硅基板的重量來確定，碳化硅基板的重量用以計(jì)算從基板移除的碳化硅的量。這樣的技術(shù)是本領(lǐng)域中公知的。拋光是指移除表面的至少一部分以拋光該表面?？赏ㄟ^移除鑿孔、凹坑、凹痕等進(jìn)行拋光以提供具有降低的表面粗糙度的表面，但也可進(jìn)行拋光以引入或恢復(fù)以平面區(qū)段的相交為特征的表面幾何形狀。本發(fā)明的方法可用于拋光包含至少一層碳化硅的任何合適的基板。碳化硅可以任何合適的速率移除以實(shí)現(xiàn)基板的拋光。例如，碳化硅可以5納米/小時(shí)或更高(例如，10納米/小時(shí)或更高、20納米/小時(shí)或更高、50納米/小時(shí)或更高、70納米/小時(shí)或更高、100納米/小時(shí)或更高、或者200納米/小時(shí)或更高)的速率移除。碳化硅可以800納米/小時(shí)或更低(例如，500納米/小時(shí)或更低、300納米/小時(shí)或更低、250納米/小時(shí)或更低、或者200納米/小時(shí)或更低)的速率移除。因此，碳化硅可以5納米/小時(shí)至1500納米/小時(shí)(例如，10納米/小時(shí)至1000納米/小時(shí)、20納米/小時(shí)至800納米/小時(shí)、30納米/小時(shí)至500納米/小時(shí)、40納米/小時(shí)至300納米/小時(shí)、或者50納米/小時(shí)至180納米/小時(shí))的速率從基板移除。更優(yōu)選地，碳化硅可以下列速率從基板移除20納米/小時(shí)至180納米/小時(shí)、70納米/小時(shí)至180納米/小時(shí)、100納米/小時(shí)至180納米/小時(shí)、30納米/小時(shí)至1000納米/小時(shí)、100納米/小時(shí)至500納米/小時(shí)、或者200納米/小時(shí)至400納米/小時(shí)。以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但當(dāng)然不應(yīng)解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1該實(shí)施例證明在拋光組合物中存在基本上為球形的二氧化硅以及氧化劑對(duì)碳化硅移除速率的影響。用10種不同的拋光組合物拋光6H半絕緣單晶碳化硅晶片。各拋光組合物的含量及pH值示于表1中。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表1中。表1拋光組合物研磨劑濃度氧化劑濃度pH值碳化硅移除速率(納米/小時(shí))1A(對(duì)比)30重量％的熱解二氧化硅N/A10-10.501B(對(duì)比)30重量％的熱解二氧化硅0.5重量％的H20210-10.546.51C30重量％的1.0重量％的H20210-10.577.513<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表1中所示數(shù)據(jù)明顯看出，當(dāng)拋光組合物包含與氧化劑諸如過硫酸銨、碘酸鉀或過硫酸氫鉀制劑組合的基本上為球形的二氧化硅顆粒時(shí)，碳化硅移除速率增加。實(shí)施例2該實(shí)施例證明在本發(fā)明的拋光組合物中存在不同的氧化劑對(duì)碳化硅移除速率的影響。用7種不同的拋光組合物拋光4HN單晶碳化硅晶片。各拋光組合物含有30重量％的基本上為球形的二氧化硅。如表2中所示，通過添加過硫酸銨或硝酸鈰銨對(duì)這些拋光組合物中的6種進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從表2中所示數(shù)據(jù)明顯看出，拋光組合物中過硫酸銨或硝酸鈰銨的存在使碳化硅移除速率從0增加至高達(dá)182納米/小時(shí)。實(shí)施例3該實(shí)施例證明在拋光組合物中存在氧化劑對(duì)碳化硅移除速率的影響。用3種不同的拋光組合物拋光4HPSI單晶碳化硅晶片。各拋光組合物含有30重量％的基本上為球形的二氧化硅且調(diào)節(jié)至pH值為10。如表3中所示，通過添加過硫酸銨對(duì)這些拋光組合物中的兩種進(jìn)行進(jìn)一步改性。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從表3中所示數(shù)據(jù)明顯看出，當(dāng)拋光組合物包含過^5克酸銨時(shí)，碳化硅移除速率增加。實(shí)施例4該實(shí)施例證明在拋光組合物中存在氧化劑及研磨劑對(duì)碳化硅移除速率的影響。用15種不同拋光組合物拋光4H單晶碳化硅晶片。各拋光組合物的含量及pH值示于下表4中。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表4中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>從表4中所示數(shù)據(jù)明顯看出，當(dāng)添加氧化劑至拋光組合物中時(shí)，碳化硅移除速率通常增加。晶種凝膠法CX氧化鋁與過硫酸鉀的組合在增加碳化硅移除速率方面特別有效。實(shí)施例5該實(shí)施例證明在拋光組合物中存在不同類型的氧化鋁研磨劑對(duì)碳化硅移除速率的影響。用6種不同的拋光組合物拋光4H單晶碳化硅晶片。各拋光組合物含有3重量％的研磨劑及1.0重量％的過硫酸鉀，且調(diào)節(jié)至pH值為3。用于各拋光組合物中的氧化鋁研磨劑的類型示于下表5中。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表5中。表5拋光組合物氧化鋁類型氧化鋁制造商平均粒度c—碳化硅移除速率(納米/小時(shí))5A(本發(fā)明)晶種凝膠法oc氧化鋁SaintGobain(oc)<1003155B(本發(fā)明)熱解氧化鋁Degussa(RMU3-11)1201095C(本發(fā)明)熱解氧化鋁Cabot(固WA-ll)1201295D(本發(fā)明)聚合物涂覆的氧化鋁CabotMicroelectronics(TPA6)120585E(本發(fā)明)a氧化鋁SaintGobainPN7955.353501215F(本發(fā)明)a氧化鋁SaintGobainPN7955.80訓(xùn)151從表5中所示數(shù)據(jù)明顯看出，使用晶種凝膠法a氧化鋁導(dǎo)致比用含有其它類型的氧化鋁的組合物所獲得的碳化硅移除速率顯著更大的速率。實(shí)施例6該實(shí)施例證明拋光組合物中的過硫酸鉀濃度對(duì)碳化硅移除速率的影響。17用5種不同的拋光組合物拋光4HN單晶碳化硅晶片。各拋光組合物含有3重量。/。的晶種凝膠法ct氧化鋁且調(diào)節(jié)至pH值為4。通過添加過硫酸鉀對(duì)這些拋光組合物中的4種進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表6中。表6拋光組合物過好u酸鉀濃度(重量％)膠體穩(wěn)定性碳化硅移除速率(納米/小時(shí))6A(對(duì)比)0穩(wěn)定156B(本發(fā)明)0.002穩(wěn)定2906C(本發(fā)明)0.005穩(wěn)定3366D(本發(fā)明)0.03穩(wěn)定2706E(本發(fā)明)0.1不穩(wěn)定288從表6中所示數(shù)據(jù)明顯看出，碳化硅移除速率隨著過硫酸鉀的濃度增加至高達(dá)0.005重量％至0.03重量％的過硫酸鉀濃度而持續(xù)增加。實(shí)施例7該實(shí)施例證明拋光組合物中的晶種凝膠法a氧化鋁的濃度對(duì)碳化硅移除速率的影響。用2種不同的拋光組合物拋光4HN單晶碳化硅晶片。各拋光組合物含有0.1重量％的過硫酸鉀且調(diào)節(jié)至pH值為4。拋光組合物還含有濃度為0.1重量％或0.5重量％的晶種凝膠法a氧化鋁。對(duì)于各拋光組合物測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表7中。表7拋光組合物氧化鋁濃度(重量％)碳化硅移除速率(納米/小時(shí))7A(本發(fā)明)0.12137B(本發(fā)明)0.5288從表7中所示數(shù)據(jù)明顯看出，盡管2種組合物在拋光碳化硅晶片方面皆有效，但含有較高濃度氧化鋁的組合物獲得較高的碳化硅拋光速率。實(shí)施例818該實(shí)施例證明拋光組合物對(duì)幾種不同類型的碳化硅晶片的移除速率的影響。用含有0.6重量％的晶種凝膠法a氧化鋁及0.03重量。/。的過硫酸鉀且pH值調(diào)節(jié)至4的拋光組合物拋光9種不同類型的單晶碳化硅晶片。對(duì)于各類型晶片測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表8中。表8碳化硅晶片類型碳化硅移除速率(納米/小時(shí))4HN2826HPSI2356HPSI2226HPSI2414麗3226HPSI3416HPSI3586HPSI3454麗316從表8中所示數(shù)據(jù)明顯看出，本發(fā)明的拋光組合物能夠成功地拋光所測試的各類型的碳化硅晶片。實(shí)施例9基板對(duì)碳化硅移除速率的影響。用含有1重量。/。的晶種凝膠法a氧化鋁及0.3重量。/。的過硫酸鉀且pH值調(diào)節(jié)至4的拋光組合物，使用5組不同的拋光工具參數(shù)拋光化學(xué)氣相沉積(CVD)多晶碳化硅晶片。對(duì)于各組拋光條件測定碳化硅移除速率(納米/小時(shí))，且結(jié)果示于表9中。表9拋光條件壓板速度(rpm)向下的力(psi)碳化硅移除速率(納米/小時(shí))9A(本發(fā)明)600.9663199B(本發(fā)明)602.872219C(本發(fā)明)1002,876559D(本發(fā)明)1204.789789E(本發(fā)明)1204.78982從表9中所示數(shù)據(jù)明顯看出，碳化硅移除速率隨著拋光墊的壓板轉(zhuǎn)速及基板對(duì)拋光墊的下壓力的增加而增加。20權(quán)利要求1.一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一層單晶碳化硅的基板與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含(a)液體載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，其中該研磨劑為平均粒度為40納米至130納米的基本上為球形的二氧化硅顆粒，及(c)選自過氧化氫、過硫酸氫鉀制劑、硝酸鈰銨、高碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物的氧化劑，及(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)該拋光組合物，及(iii)磨除該基板的至少一部分所述碳化硅以拋光該基板。2.權(quán)利要求1的方法，其中該研磨劑的存在量為5重量％至40重量％，基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量。3.權(quán)利要求1的方法，其中該液體載體包括水。4.權(quán)利要求1的方法，其中該基本上為球形的二氧化硅為縮聚二氧化硅。5.權(quán)利要求1的方法，其中該氧化劑的存在量為0.001重量°/。至2重量%，基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量。6.權(quán)利要求1的方法，其中具有任何溶解或懸浮于其中的組分的該液體載體的pH值為9或更大。7.權(quán)利要求1的方法，其中具有任何溶解或懸浮于其中的組分的該液體載體的pH值為3或更小。8.權(quán)利要求1的方法，其中該碳化硅以20納米/小時(shí)至180納米/小時(shí)的速率從該基板移除。9.權(quán)利要求1的方法，其中該氧化劑為高碘酸鉀、碘酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鉀。10.—種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一層單晶碳化硅的基板與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，其中該研磨劑為氧化鋁且以基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的3重量％或更少的量存在，及(c)氧化劑，其中該氧化劑以基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的0.001重量％至0.5重量％的量存在，且選自過氧化氬、過硫酸氫鉀制劑、硝酸鈰銨、高碘酸鹽、碘酸鹽、過硫酸鹽、及其混合物，及(ii)相對(duì)于該基纟反移動(dòng)該拋光組合物，及(iii)磨除該基板的至少一部分所述碳化硅以拋光該基板。11.權(quán)利要求10的方法，其中該研磨劑的存在量為1重量％或更少，基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量。12.權(quán)利要求10的方法，其中該研磨劑包含平均粒度為130納米或更小的顆粒。13.權(quán)利要求10的方法，其中該液體載體包括水。14.權(quán)利要求10的方法，其中該氧化劑的存在量為0.001重量％至0.1重量％,基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量。15.權(quán)利要求10的方法，其中具有任何溶解或懸浮于其中的組分的該液體載體的pH值為5或更小。16.權(quán)利要求10的方法，其中該氧化劑為高碘酸鉀、碘酸鉀、過硫酸銨或過;克酸4甲。17.權(quán)利要求10的方法，其中該氧化鋁為晶種凝膠法cc氧化鋁。18.權(quán)利要求10的方法，其中該碳化硅以30納米/小時(shí)至1000納米/小時(shí)的速率從該基板移除。19.一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一層碳化硅的基板與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含(a)液體載體，(b)懸浮于該液體載體中的研磨劑，及(c)氧化劑，其中該氧化劑以基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量的0.001重量％至0.5重量％的量存在，且選自過硫酸氬鉀制劑、過碌u酸鉀、及其混合物，及(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)該拋光組合物，及(iii)磨除該基板的至少一部分所述碳化硅以拋光該基板。20.權(quán)利要求19的方法，其中該研磨劑為平均粒度為40納米至130納米的氧化鋁或基本上為球形的二氧化硅。21.權(quán)利要求19的方法，其中該碳化硅為單晶碳化硅。22.權(quán)利要求19的方法，其中該液體載體包含水。23.權(quán)利要求19的方法，其中該氧化劑的存在量為0.001重量°/。至0.1重量％,基于該液體載體及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量。24.權(quán)利要求19的方法，其中具有任何溶解或懸浮于其中的組分的該液體載體的pH值為5或更小。25.權(quán)利要求19的方法，其中該氧化劑為過^J臾鉀。26.權(quán)利要求19的方法，其中該碳化硅以30納米/小時(shí)至1000納米/小時(shí)的速率從該基板移除。全文摘要本發(fā)明的方法包括用包含液體載體、研磨劑及氧化劑的拋光組合物對(duì)包含至少一層碳化硅的基板進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。文檔編號(hào)H01L21/304GK101512732SQ200780032800公開日2009年8月19日申請日期2007年9月4日優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日發(fā)明者凱文·莫根伯格,菲利普·卡特,馬克施·德賽申請人:卡伯特微電子公司