用于氧化硅、氮化硅、和多晶硅材料的化學機械拋光的組合物和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及拋光組合物和方法。更具體而言，本發(fā)明設及用于拋光含有氧化娃、氮 化娃和/或多晶娃的基材的方法和為此的組合物。
【背景技術】
[0002] 在存儲器應用中，典型的固態(tài)存儲器件（動態(tài)隨機存取存儲器值RAM)、靜態(tài)隨機 存取存儲器（SRAM)、可擦除可編程只讀存儲器巧PROM)、W及電可擦除可編程只讀存儲器 巧EPROM))對于各存儲位（memorybit)采用微電子電路元件。對于典型的非易失性存儲元 件（例如邸PR0M，即，"閃速"存儲器），采用浮柵場效應晶體管作為數(shù)據(jù)儲存器件。運些器 件將電荷保持在場效晶體管的柵極上W儲存各存儲位，且具有受限的可再編程性。此外，它 們編程起來是慢的。
[0003] 在半導體和存儲器件制造期間，必須移除或減少多種材料層W在晶片上形成電路 的多種部件，運典型地通過化學機械拋光（CM巧實現(xiàn)。許多傳統(tǒng)的CMP組合物對在種類型 的集成電路部件相對于另一部件的移除是有選擇性的。
[0004] 用于基材表面的CMP的組合物和方法在本領域中是公知的。用于半導體基材的表 面的CMP(例如，用于集成電路的制造）的拋光組合物（也稱為拋光漿料、CMP漿料、和CMP 組合物）典型地含有研磨劑、多種添加劑化合物等等。
[0005] 在常規(guī)CMP技術中，在CMP裝置中，基材載具或者拋光頭安裝在載具組件上并且定 位成與拋光墊接觸。載具組件向基材提供可控制的壓力，迫使基材抵靠著拋光墊。使該墊 和載具連同其附著的基材一起相對于彼此移動。該墊和基材的相對移動起到如下作用：研 磨基材的表面W從基材表面移除材料的一部分，從而拋光基材?；谋砻娴膾伖獾湫偷赝?過拋光組合物的化學活性（例如通過存在于CMP組合物中的氧化劑、酸、堿或其它添加劑） 和/或懸浮于拋光組合物中的研磨劑的機械活性來進一步輔助。典型的研磨劑材料包括二 氧化娃、二氧化姉、氧化侶、氧化錯、和氧化錫。
[0006] 具有=維晶體管堆疊的閃速存儲器件（3D閃速存儲器）越來越受歡迎。用于3D 閃速應用的拋光漿料通常應提供對于氧化娃（例如，得自等離子體增強原娃酸四乙醋的二 氧化娃，也稱為叩ETE0S"或者"TE0S")、氮化娃和多晶娃的相對高的移除速率、W及良好的 表面形貌（例如，小于50A的表面凹陷（dishing))和低的缺陷水平（例如，少于50個缺陷 /晶片）。在現(xiàn)有的CMP組合物或方法中典型地未發(fā)現(xiàn)運樣的特征組合。因此，存在開發(fā)提 供運樣的有利性質的新的拋光方法和組合物的正在進行的需求。本發(fā)明解決該正在進行的 需求。從本文中提供的本發(fā)明的描述，本發(fā)明的運些和其它優(yōu)點、W及額外的發(fā)明特征將是 明晰的。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明提供用于拋光包括二氧化娃、氮化娃、和/或多晶娃的基材的化學機械拋 光方法。用本文中描述的方法可實現(xiàn)的對于二氧化娃、氮化娃和多晶娃的移除速率是高的， 例如，對于所述=種材料各自的移除速率典型地大于1000埃/分鐘(A/腳in),運對于3D閃 速存儲器的制造是有利的。在優(yōu)選實施方式中，該方法包括用CMP組合物研磨基材的表面W從其移除至少一些二氧化娃、氮化娃和多晶娃。該CMP組合物包括如下、基本上由如下組 成、或由如下組成：懸浮在具有在3至9. 5 (優(yōu)選3至5)的范圍內的抑且含有陽離子聚合 物的含水載體中的粒狀二氧化姉研磨劑（例如膠體二氧化姉）。該陽離子聚合物由甲基丙 締酷氧烷基季錠聚合物例如2-甲基丙締酷氧乙基=甲基錠聚合物例如聚（2-甲基丙締酷 氧乙基S甲基氯化錠）（在本文中也稱為叩OlyMADQUAT")和其類似材料組成。在使用點 (pointofuse)處，該二氧化姉研磨劑優(yōu)選W0.1至2重量％ (wt%)的濃度存在于該CMP 組合物中，且該陽離子聚合物優(yōu)選W20至200百萬分率（ppm)的濃度存在于該CMP組合物 中。優(yōu)選地，該粒狀二氧化姉研磨劑的平均粒度為10至200nm，例如，60nm，對于一次研磨劑 顆粒而言。該2-甲基丙締酷氧烷基季錠聚合物優(yōu)選為在本文中描述的組合物和方法中使 用的唯一陽離子聚合物。任選地，在所述組合物中可包括水溶性鹽例如硝酸錠、殺生物劑、 抑緩沖劑等。
[0008] 在優(yōu)選實施方式中，該研磨在連帶著拋光墊的CMP拋光裝置中進行。
[0009] 在另一方面，本發(fā)明提供對于拋光包括氧化娃、氮化娃、和/或多晶娃（滲雜的或 未滲雜的）成分的基材是有用的CMP組合物（漿料）。該CMP漿料具有3至9. 5的抑且包 括如下、基本上由如下組成、或由如下組成：懸浮在含有如W上對于拋光方法方面所描述的 陽離子聚合物的含水載體中的粒狀二氧化姉研磨劑。該二氧化姉研磨劑（例如，膠體二氧 化姉）優(yōu)選W0. 1至4重量％的濃度存在于所述組合物中。該CMP組合物的該陽離子聚合 物優(yōu)選W20至80化pm的濃度存在于該CMP組合物中。在使用時，如果必要，可將所述組合 物用水或另外的合適的含水載體稀釋，使得在使用點處，該二氧化姉的濃度優(yōu)選為0. 1至1 重量％，且該陽離子聚合物的濃度為20至2(K)ppm。
[0010] 在一種實施方式中，該CMP組合物包括如下、基本上由如下組成、或由如下組成： 懸浮在含有150至2(K)ppm的陽離子聚合物的含水載體中的1. 2至2重量％的粒狀膠體二 氧化姉研磨劑；其中該陽離子聚合物由聚（2-甲基丙締酷氧乙基=甲基氯化錠）組成，且所 述組合物具有在3至5的范圍內的pH。任選地，在所述組合物中可包括例如水溶性鹽例如 硝酸錠、殺生物劑、抑緩沖劑等。
[0011] 本文中描述的組合物和方法在3D閃速存儲器拋光應用中是特別有用的，且有利 地提供對于二氧化娃、氮化娃和多晶娃的出乎意料地高的移除速率（例如，>IO()〇A/min )〇
【附圖說明】
[0012] 圖1提供在本發(fā)明的組合物和方法評價的所選擇的陽離子聚合物的結構式。
[0013] 圖2提供如本文中的實施例1中所描述的使用含有多種陽離子聚合物的二氧化姉 CMP組合物1至8(水平軸）拋光氧化物、氮化物和多晶娃毯覆式（空白，blanket)晶片的 移除速率（RR)的圖。
[0014] 圖3提供使用沒有添加的鹽的二氧化姉CMP組合物拋光氧化物、氮化物和多晶娃 毯覆式晶片的移除速率（RR)的圖。
[0015] 圖4提供使用具有添加的鹽的二氧化姉CMP組合物拋光氧化物、氮化物和多晶娃 毯覆式晶片的移除速率（RR)的圖。
[0016] 圖5提供使用沒有添加的鹽且具有比圖3中的實施例高的聚合物濃度的二氧化姉 CMP組合物拋光氧化物、氮化物和多晶娃毯覆式晶片的移除速率（RR)的圖。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明提供適合用于拋光包括氧化娃（例如TEOS)、氮化娃、和多晶娃的一種或多 種的基材的方法和組合物。具體地，在本文中描述的方法中利用的組合物包括粒狀二氧化 姉研磨劑和甲基丙締酷氧烷基季錠聚合物例如MADQUAT均聚物等的組合，所述甲基丙締酷 氧烷基季錠聚合物優(yōu)選作為所述組合物中的唯一陽離子聚合物。該獨特的材料組合保證對 于氧化物、氮化物和多晶娃的期望的高的移除速率，運使得所述組合物和方法對于例如3D 閃速存儲器拋光應用是有用的。除甲基丙締酷氧烷基季錠聚合物之外的其它陽離子聚合物 曾被評價，但是提供例如如下的結果：氧化移除速率的過度抑制、或氮化物和多晶娃移除速 率的提升不足，運對于3D閃速存儲器拋光應用不是合乎需要的。
[0018] 本發(fā)明的組合物優(yōu)選具有3至9. 5的抑（更優(yōu)選3至5、例如4至5的抑)。所述組 合物的抑可通過包含緩沖材料來實現(xiàn)和/或維持，所述緩沖材料包括酸性組分，所述酸性 組分可為任何無機或有機酸。在一些優(yōu)選實施方式中，所述酸性組分可為無機酸、簇酸、有 機麟酸、酸性雜環(huán)化合物、其鹽、或前述物質的兩種或更多種的組合。合適的無機酸的非限 制性實例包括氨氯酸、硫酸、憐酸、亞憐酸、焦憐酸、亞硫酸、和四棚酸、或其任意酸性鹽。合 適的簇酸的非限制性實例包括單簇酸（例如乙酸、苯甲酸、苯乙酸、1-糞甲酸、2-糞甲酸、乙 醇酸、甲酸、乳酸、扁桃酸等）、和多簇酸（例如草酸、丙二酸、班巧酸、己二酸、酒石酸、巧樣 酸、馬來酸、富馬酸、天冬氨