用于優先除去氧化硅的系統的制作方法

專利名稱：用于優先除去氧化硅的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種平面化或拋光系統，以及平面化或拋光復合基材的方法。
背景技術：
因為集成電路的尺寸變小以及芯片上集成電路的數目增加，因此構成該集成電路的組件在位置上必定靠地更近，以配合標準芯片上有限的空間。因此目前的研究是朝向如何使半導體基材每單位面積具有較高密度的活性成份。據此，電路間的有效隔離對確保半導體發揮最優選性能而言變得愈來愈重要。新式集成電路技術中電路組份的傳統隔離方法采用淺溝的形式，其被蝕刻于半導體基材內并填充有一絕緣物，像是二氧化硅。該技藝中這些區域通常稱的為淺溝隔離(STI)區。STI區域是供隔離集成電路中的活性區域用。
與STI加工處理有關的問題為半導體基材的平面化后接著形成溝槽(即溝槽被蝕刻并被一絕緣物所填充)。特別是在溝槽被絕緣物填充后，必需選擇性地移除來自介于半導體基材的每一溝槽間的″方山″區域的絕緣凸出物。此需要選擇性地移除位于方山區域頂端的障蔽膜(典型上為一種氮化物)上的氧化物絕緣物質。從方山區域將氧化物完全移除必需在使位于下方障蔽膜的稀薄化減到最低的情況下完成，以確保跨越半導體基材的障蔽膜具有均勻的厚度。事實上，對半導體是否能發揮最大性能而言，半導體基材的平面化具有關鍵性。高平面表面的地形可降低集成電路活性區域間漏電(即短路)的可能性。此外，高度的平面化可減低后續互相連接的加工步驟期間石板對焦過深問題的可能性。因此，優良的平面化或拋光加工，接著形成溝槽的步驟對確保半導體是否能夠發揮最優選性能具有關鍵性。
試圖解決如何在基材中已形成被氧化物填充的STI區域后提供高平面化集成電路結構的問題導致開發出許多平面化的流程。傳統的流程包括例如結合傳統化學-機械拋光(CMP)漿液和仿真的結構，氧化物逆轉光罩和蝕刻，二元氮化物，硬式光罩，和/或阻斷模件的″整合流程″。例如美國專利第5,721,173號(Yano等人)涉及形成溝槽隔離結構的方法，涉及使用漿料，以CMP平面化，之后用HF溶液濕式蝕刻的兩步驟方法。然而大部份傳統的流程為耗時且昂貴，并且對一個或一個以上的加工處理步驟而言不具有效益。
因此，當單獨使用或與傳統的平面化或整合流程并用時，仍需要這樣一種拋光系統，組合物，和/或方法，其可造就整個復合基材上障蔽膜的稀薄化為最少且障蔽膜平面化(即厚度的均勻度)程度為最大的結果，特別是在基材經歷淺溝隔離式加工處理后。本發明尋求提供這樣的一種拋光系統，組合物，和方法。本發明的這些優點和其它的優點通過本文所提供的說明而變得顯而易見。

發明內容
本發明提供一種平面化或拋光復合基材的系統，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。本發明亦提供平面化或拋光一種復合基材的方法，包括令該基材與系統接觸，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。


圖1為本發明拋光系統中，胺濃度和氟離子源濃度(即DMAMP∶HF混合物的濃度)相對于氧化物和氮化物的相對移除速率以及氧化物∶氮化物的移除速率比例的圖。
具體實施例方式
本發明提供平面化或拋光一種復合基材的系統，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。該拋光系統于整個復合基材上具有最低的障蔽膜稀薄度以及最高的障蔽膜平面化(即厚度的均勻度)程度，特別是在基材經歷淺溝隔離式加工后。
該拋光系統中的研磨劑可以是任何適當的研磨劑。適當的研磨劑包括例如金屬氧化物研磨劑。金屬氧化物研磨劑包括例如氧化鋁，二氧化硅，二氧化鈦，二氧化鈰，二氧化鋯，二氧化鍺，氧化鎂，其類似產品，和其混合物。適當的研磨劑亦包括經熱處理的研磨劑和經化學處理的研磨劑(例如包含化學交聯有機官能基團的研磨劑)。該拋光系統的研磨劑優選為二氧化硅。該拋光系統的研磨劑更優選為發煙二氧化硅。
該拋光系統的研磨劑可以任何適當的形式存在。例如將研磨劑混入該拋光組合物中，譬如該拋光系統的水性介質中，是適當的。將拋光系統中的研磨劑全部或部份固定(例如嵌入)于該拋光墊之中或之上亦為適當的。
該研磨劑適合以任何適當的濃度存在于該拋光組合物中，例如該拋光系統的水性介質中。拋光組合物中的研磨劑濃度宜為約0.1重量％或以上(例如約0.1-40重量％)。該拋光組合物中的研磨劑濃度優選為約0.1-30重量％，例如約拋光組合物的1-30重量％，或甚至約為組合物的5-25重量％。
該拋光系統中的氟離子可以是任何適當的氟離子源。適當的氟離子源包括例如氟化氫，氟化銨，二氟氫銨，氟化鉀，二氟氫化鉀，氟鈦酸，氟硅酸，氟鋯酸，氟硼酸，和其它的氟化物鹽，氟化物金屬配合物，和其組合。
該拋光系統中所存在氟離子的量可以是任何適當的量，宜為約0.5重量％或以上。該拋光系統中氟離子的最優選含量為約0.6重量％或以上，例如約0.7重量％或以上，約0.8重量％或以上，約0.9重量％或以上，或甚至約為0.95重量％或以上(例如約1重量％或以上)。該拋光系統中所存在氟離子的適當濃度亦可為約1.25重量％或以上，約1.5重量％或以上，或甚至約為1.75重量％或以上。再者，該拋光系統中存在較高濃度的氟離子為適當的，譬如約2重量％或以上，約3重量％或以上，約4重量％或以上，或甚至約為5重量％或以上。通常該拋光系統中氟離子的含量不超過約15重量％，優選為不超過約10重量％(例如約0.5-10重量％，或更優選為約1-5重量％)。
該拋光系統中的氟離子可以兩種形式存在″鈍性″形式(即和該拋光系統的其它組份(如胺組份)鍵結的離子)和″活性″形式(即易于和經平面化或拋光的復合基材反應的自由離子或未鍵結的離子)。雖然100％的氟離子可以是活性形式，但基本上會有一部份的氟離子為鈍性形態(即拋光系統中的氟離子不到約100％的量為活性形式)。因此，拋光系統中約有95％或不到約95％的氟離子(例如約90％或以下，或甚至約85％或以下)為活性形式。再者，該拋光系統中可能有約75％或以下(例如約65％或以下，約55％或以下，約45％或以下，或甚至約30％或以下)的氟離子為活性形式。通常該系統的氟離子含量的約1％或以上(例如約10％或以上)為活性形式。
該拋光系統中活性氟離子的濃度可以任何適當的技術測量。對活性氟離子濃度而言，其適合以對氟離子具特定性的電極測量。亦適合透過美國專利第3,329,587號所公開的技術測量活性氟離子的濃度。
該拋光系統中的胺可以是任何適當的胺。適當的胺包括例如氨基醇。適當的氨基醇包括例如C1-C12烷醇的含胺的衍生物，例如C1-C6烷醇的含氨的衍生物。適當的含氨烷醇包括例如乙醇胺，甲基氨基乙醇，二甲基氨基乙醇，二乙基氨基乙醇，異丙醇胺，甲基氨基丙醇，二甲基氨基丙醇，二乙基氨基丙醇，和其高級的烷基衍生物，如丁醇，戊醇，己醇，庚醇，辛醇，壬醇，和癸醇的含胺衍生物。該拋光系統中的胺優選為單甲基-2-氨基-2-甲基丙醇或2-甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。胺可以具有任何適當的pKb值。對胺而言，適當的pKb值例如為1-7，譬如是2-6。優選的pKb值為3-6，譬如為4-5。
該拋光系統中所存在的胺可為任何適當的含量，宜為約1重量％或以上，例如為約1.5重量％或以上。該拋光系統中所存在胺的優選含量為約2重量％或以上，例如約3重量％或以上，或甚至約4重量％或以上。該拋光系統中所存在胺的量更優選為約5重量％或以上，例如約6重量％或以上，或甚至約7重量％或以上。該拋光系統中所存在胺的適當量亦可為約8重量％或以上，約10重量％或以上，約12重量％或以上，或甚至約為15重量％或以上。通常該拋光系統中胺的含量不超過約25重量％，優選為不超過約20重量％(例如約1-20重量％，或更優選為約1-10重量％)。
該拋光系統中的堿可以是任何適當的堿。適當的堿包括例如無機氫氧化物堿和碳酸鹽堿。該拋光系統中的堿優選選自氫氧化鉀，氫氧化鈉，氫氧化銨，氫氧化銫，碳酸鈉，和其混合物。
該拋光系統中可存在任何適當量的堿。該拋光系統中所存在堿的含量宜為約0.1重量％或以上。該拋光系統中堿的適當含量亦可為約0.5重量％或以上，約1重量％或以上，約2重量％或以上，或甚至約3重量％或以上。該拋光系統中所存在堿的量亦可為約4重量％或以上，例如約5重量％或以上。通常該拋光系統中堿的含量不超過約15重量％，優選不超過約10重量％(例如約1-10重量％，或更優選為約2-8重量％)。
該拋光系統可進一步包含季銨化合物。適當的季銨化合物包括例如四烷基銨化合物(例如其中″烷基″為C1-C12烷基；優選為C1-C6烷基)。季銨化合物優選為四甲基氫氧化銨。
該拋光系統可視情況進一步包含一或多種其它的添加劑。此種添加劑包括界面活性劑(例如陽離子性界面活性劑，陰離子性界面活性劑，陰離子性聚電解質，非離子性界面活性劑，兩性界面活性劑，氟化界面活性劑，和其混合物)，成膜劑(例如雜環有機化合物，如苯并三唑，三唑，苯并咪唑，或其混合物)，聚合穩定劑或其它的表面活性分散劑(例如磷酸，有機酸，氧化錫，和膦酸鹽化合物)，pH緩沖劑(例如磷酸鉀)，和拋光加速劑，如催化劑，氧化劑，和其它的螯合或配合劑(例如金屬，特別是含羧基，羥基，磺酸基，和/或磷酸基的含鐵，硝酸鹽，硫酸鹽，鹵化物(包括氯化物，溴化物，和碘化物)的化合物，和/或二-，三-，多-，和聚-羧酸和其鹽(如酒石酸和酒石酸鹽，蘋果酸和蘋果酸鹽，丙二酸和丙二酸鹽，葡糖酸和葡糖酸鹽，檸檬酸和檸檬酸，鄰苯二甲酸和鄰苯二甲酸鹽，鄰苯二酚，焦棓酚，棓酸和棓酸鹽，單寧酸和單寧酸鹽)，過氧化物，高碘酸和鹽類，高氯酸和鹽類，高溴酸和鹽類，碘酸和鹽類，高錳酸鹽，鐵氰化鉀，氯酸鹽，過碳酸鹽，過硫酸鹽，溴酸鹽，鉻酸鹽，銫化合物，和其混合物)。
該拋光系統的pH可以是任何適當的pH值。本發明拋光系統的pH值優選為約7-14，例如約8-13。本發明拋光系統的pH值更優選為約9-12，例如約10-12，或甚至為約11-12。另一具體實施例中，當選擇性拋光金屬，金屬復合物，或其混合物或合金時，該拋光系統的適當pH值為約2-6，例如約3-5。此等金屬，金屬復合物，和金屬合金包括例如銅，鋁，鈦，鉭，鎢，金，鉑，銥，釕，金屬氮化物(例如氮化鈦，氮化鉭，和氮化鎢)，金屬碳化物(例如碳化硅和碳化鎢)，和亞磷化鋅。
該拋光系統宜具有氧化硅∶氮化硅(即氧化物∶氮化物)為約2∶1或2∶1以上的拋光選擇性，例如約5∶1或5∶1以上。該拋光系統優選具有氧化物∶氮化物為約10∶1或10∶1以上的拋光選擇性，例如約15∶1或15∶1以上，或甚至為約25∶1或25∶1以上。該拋光系統更優選為具有氧化物∶氮化物為約35∶1或35∶1以上的拋光選擇性，例如約45∶1或45∶1以上，或甚至為約55∶1或55∶1以上。該拋光系統最優選為具有氧化物∶氮化物為約65∶1或65∶1以上的拋光選擇性，例如約75∶1或75∶1以上，或甚至為約90∶1或90∶1以上。
可通過改變該拋光系統中各組份的相對濃度來控制通過該拋光系統所移除氧化硅的量。該拋光系統中與氧化物移除速率直接有關的活性氟離子的濃度尤其可由改變氟離子，胺，和季銨化合物(如果存在地話)的相對濃度，以及添加配合劑至該拋光系統中或是由改變該拋光系統pH值的方式加以控制。
可通過改變該拋光系統中各組份的相對濃度來控制通過該拋光系統所移除氮化硅的量。陽離子物質(即胺，譬如經氫化的胺，和季銨化合物)吸入氮化硅層中，因而降低，大幅降低，或甚至抑制(即阻斷)拋光過程中氮化硅的移除量。該拋光系統中的堿會中和該陽離子性胺，由而降低其吸附于氮化硅層上的能力，進而抑制其移除量。關于此點，可通過改變該拋光系統中胺，堿，和季銨化合物(如果存在地話)的相對濃度，以及通過改變該拋光系統pH值的方式控制通過該拋光系統所移除氮化硅的量。
測量該拋光系統的自由堿度和總堿度以定量出該拋光系統的緩沖能力。自由堿度和總堿度值系通過滴定的方式測量，并且可以任何測量pH的技術或裝置(例如pH儀)監控。該拋光系統宜具有約0.001-0.15摩爾/升的自由堿度值。該拋光系統的優選自由堿度值為約0.005-0.1摩爾/升，例如約0.01-0.1摩爾/升。該拋光系統宜具有約0.005-0.2摩爾/升的總堿度值。該拋光系統優選具有約0.008-0.15摩爾/升的總堿度值，例如約0.01-0.125摩爾/升。該拋光系統的總堿度值更優選為約0.01-0.1摩爾/升。
本發明亦提供利用本文所述的拋光系統平面化或拋光一種復合基材的方法，其中該拋光系統包含任何適當濃度的研磨劑，氟離子，胺，堿，和水。如上所示，研磨劑可包含于該拋光組合物中，例如該拋光系統的水性介質中，和/或固定(例如嵌入)于該拋光墊中或之上。因此，本發明提供平面化或拋光復合基材的方法，包括令該基材與系統接觸，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。該復合基材可為任何適當的復合基材。該復合基材典型上為含有金屬氧化物組份(例如氧化硅)和/或氮化物組份(例如氮化硅)的基材(例如硅基材)。
該拋光系統特別適合用來平面化或拋光經淺溝隔離式(STI)加工處理的基材。STI加工處理通常需提供其上沉積有一層二氧化硅和一層氮化硅的硅基材。溝槽在經照相石印后予以蝕刻，并以二氧化硅填充。過多的二氧化硅被平面化直到氮化硅完全曝露出為止，使得溝槽中所殘留氧化硅的量大致相當于方山區域上氮化硅的量或是大致相當于氧化物墊的量。平面化或拋光步驟宜使用本發明拋光系統，以此典型的STI加工方式進行，優選為得以移除二氧化硅，并于氮化硅層上停止平面化作用。
亦可使用該拋光系統平面化或拋光經硬化的半加工制品，如主要是硅、硬式或記憶磁盤片，金屬(例如貴重金屬和低k值金屬)，ILD層狀物，微電子機械系統，鐵電物質，磁頭，聚合膜，和低與高常數的介電膜。
可以任何適當的技術，利用該拋光系統平面化或拋光基材。關于此點，宜于被輸送至拋光墊片或基材表面前先行調配該拋光系統。亦適合在拋光墊片表面上或基材表面上調配(即混合)此拋光系統，系透過拋光系統中來自兩個或兩個以上不同來源的組份的輸送，由此拋光系統的組份會于拋光墊片表面上或基材表面上匯合。關于此點，該拋光系統的組份被輸送至拋光墊片或基材表面上的流動速率(即拋光系統中特定組份的輸送量)可在拋光過程的前和/或拋光過程期間改變，以使拋光系統的拋光選擇率和/或粘度得以改變。再者，拋光系統中被輸送的特定組份來自兩個或兩個以上不同的來源而有不同的pH值為適當者，抑或在輸送至拋光墊片或基材表面上前，不同來源具有實質上類似或甚至相同的pH值也是適當者。被輸送的特定組份來自兩個或兩個以上不同的來源在被輸送至拋光墊片表面或基材表面上前被各別過濾或一齊過濾也是適當的。
基材可以任何適當的拋光墊片(例如拋光表面)，使用該拋光系統予以平面化或拋光。適當的拋光墊片包括例如織物和非織物拋光墊片。再者，適當的拋光墊片可包含不同密度，硬度，厚度，壓縮性，壓縮后反彈的能力，和壓縮系數的任何適當的聚合物。適當的聚合物包括例如聚氯乙烯，聚氟乙烯，尼龍，氟碳化物，聚碳酸酯，聚酯，聚丙烯酸酯，聚醚，聚乙烯，聚酰胺，聚氨基甲酸酯，聚苯乙烯，聚丙烯，和其類似產品，及其混合物。如上文所作討論，該拋光系統的研磨劑可全部或部份固定(例如嵌入)于該拋光墊片中或之上，此固定于拋光墊片上的步驟可利用例如該拋光墊片形成期間摻合研磨劑于上述聚合物中的方式完成。
該拋光系統(特別是其中包含有研磨劑的拋光組合物)宜具有約25厘泊或以上的粘度，例如約100厘泊或以上，或甚至約500厘泊或以上。該拋光系統的粘度優選為約1000厘泊或以上，例如約2000厘泊或以上。該拋光系統的粘度更優選為約3000厘泊或以上，例如約4000厘泊或以上，或甚至約5000厘泊或以上。該拋光系統的粘度最優選為約6000-9000厘泊(如約7000-8000厘泊)。該拋光系統具有相對上為高的粘度可使復合基材被有效拋光所需拋光系統的總量減少。可以任何適當的方式測量該拋光系統的粘度。本文所述粘度值可例如使用Brookfield粘度計(機型為LVDVI，其電壓為115伏且測量范圍為15-2,000,000厘泊)和適當的心軸(即LV心軸#4)測量。
可通過改變該拋光系統中特定組份的濃度來調整該拋光系統的粘度。亦可通過于該拋光系統中添加任何適當的流變控制劑(即一種聚合性流變控制劑)調整該拋光系統的粘度。適當的流變控制劑包括例如氨基甲酸酯聚合物(例如分子量大于約100,000Daltons的胺基甲酸乙酯聚合物)，和包含一或多個丙烯酸副單元的丙烯酸酯(例如丙烯酸乙烯酯和丙烯酸苯乙烯酯)，和聚合物，共聚物，和其低聚物，以及其鹽類。
某些情況中宜例如于拋光過程期間，于原處改變拋光系統的拋光選擇率。此可經由任何適當的方式完成，例如通過向前選料或向后進料的控制。此拋光方法可利用例如增加或減少拋光聚積性獲得調整。拋光聚積性可通過增加或減少墊片與基材彼此的壓力，增加或減少基材與墊片接觸期間的運轉速度或是增加或減少墊片與基材接觸時的滾筒速度，或任何組合的方式加以調整。
在平面化或拋光復合基材后，所使用的拋光系統可和任何適合促進該拋光系統的支配性的化合物混合。適當的化合物包括例如可降低所用拋光系統pH值的酸，對氟離子作用作為配合劑的含鈣鹽，和其它本領域普通技術人員已知的化合物。可以任何適當的方式將此等化合物加入本發明的拋光系統中。例如適宜將該等化合物加入廢料流中，其中該拋光系統系從拋光表面離開。
實施例1本實施例進一步說明本發明，但當然不應以任何方式解釋為限制其范圍。根據本發明，拋光系統配方如下混合10,000克Cabot′s Semi-Sperse25的發煙二氧化硅含水分散液(水中25重量％的發煙二氧化硅)和177克的2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇80(DMAMP-80)(得自ANGUS化學公司)制備組份A。混合34.5重量％的去離子水，12.7重量％的KOH(溶于水中，濃度為40％)，14.2重量％的DMAMP-80，和38.6重量％的氫氟酸(溶于水中，濃度為5％)制備組份B。于相同流速(110毫升/分鐘)下混合組份A和B，形成拋光系統，使所得拋光系統的pH值為9-11.5。所得拋光系統中各組份的濃度為約12重量％的發煙二氧化硅(研磨劑)，約2重量％的氫氟酸(氟離子源)，約7重量％的DMAMP-80(胺)，約5重量％的KOH(堿)，和約74重量％的水。測得活性氟離子的濃度約為該拋光系統的0.925重量％。
實施例2本實施例進一步說明本發明，但當然不應以任何方式解釋為限制其范圍。根據本發明，拋光系統系配方如下利用孔徑為1微米的過濾器過濾一定量的Cabot′s Cab-O-SperseSC-1的發煙二氧化硅含水分散液，并用去離子水稀釋的方式制備組份A，使分散液約包含20％的固體物。混合71.87重量％的去離子水，1.25重量％的KOH(溶于水中，濃度為40％)，15.68重量％的DMAMP-80(80％的活性)，和11.2重量％的氟化鉀(KF)(溶于水中，濃度為50％)制備組份B。于相同流速(50毫升/分鐘)下混合組份A和B，形成拋光系統，使所得拋光系統的pH值為9-11.5。所得拋光系統中各組份的濃度為約10重量％的發煙二氧化硅(研磨劑)，約3重量％的KF(氟離子源)，約6重量％的DMAMP-80(胺)，約0.25重量％的KOH(堿)，和約80.75重量％的水。測得活性氟離子的濃度約為該拋光系統的0.925重量％。
實施例3本實施例說明為使氧化物的移除速率達最大限度，本發明拋光系統中胺和氟離子源的濃度重要性。
用五種拋光組合物(組合物A-E)拋光包含氧化硅層的介電基材和硬式記憶磁盤片，組合物A-E包含12.5重量％的發煙二氧化硅(特定為Cabot′s Semi-Sperse25的發煙二氧化硅含水分散液)，適當量的KOH，以維持該拋光組合物的pH為約11-12(即濃度約2-5重量％的KOH)，可變濃度的DMAMP-80(DMAMP)和氫氟酸(HF)的1∶1等摩爾混合物(特定為1.7重量％(1.45重量％DMAMP/0.25重量％HF)，3.4重量％(2.9重量％DMAMP∶0.5重量％HF)，5重量％(4.3重量％DMAMP/0.7重量％HF)，6.7重量％(5.7重量％DMAMP/1重量％HF)，和8.7重量％(7.4重量％DMAMP/1.3重量％HF))，和水(即約82.5重量％，約80.5重量％，約79重量％，約77.5重量％，和約75.5重量％)。DMAMP和HF的濃度使組合物A-E中每一個組合物中的DMAMP∶HF混合物的摩爾濃度分別為0，0.12，0.24，0.37，0.48，和0.62。
類似上述組合物A-E，用四種拋光組合物(組合物F-1)拋光各別的基材，除以季銨化合物取代胺外。具體地，組合物F-I包含12.5重量％的發煙二氧化硅(特定為Cabot′s Semi-Sperse25的發煙二氧化硅含水分散液)，適當量的KOH，以維持該拋光組合物的pH為約11-12(即濃度約2-5重量％的KOH)，可變濃度的氫氟酸(HF)和季銨化合物(即四甲基氫氧化銨(TMAH))的1∶1的等摩爾混合物(特定為1.6重量％(1.3重量％TMAH/0.3重量％HF)，2.1重量％(1.7重量％TMAH/0.4重量％HF)，2.7重量％(2.2重量％TMAH/0.5重量％HF)，和4.4重量％(3.6重量％TMAH/0.8重量％HF))，和水(即約82.5重量％，約82重量％，約81.5重量％，和約79.5重量％)。TMAH和HF的濃度系使組合物F-I中每一個組合物中的TMAHHF混合物的摩爾濃度分別為0.14，0.19，0.24，和0.39。
亦以″對照組″組合物(包含12.5重量％的發煙二氧化硅(特定為Cabot′sSemi-Sperse25的發煙二氧化硅含水分散液)，適當量的KOH，以維持該拋光組合物的pH為約11-12(即濃度約2-5重量％的KOH)，和約82.5-85.5重量％的水)拋光基材以作比較用。
接著使用這些拋光組合物，測量出每一拋光組合物的氧化硅(SiO2)的移除速率，數據列于表1中。
表 1

由表1所示數據顯見，包含胺和氟離子源且DMAMP∶HF的濃度分別為0.12M，0.24M，0.37M，和0.48M)的拋光組合物(組合物A-D)的SiO2移除速率大于″對照組″組合物和包含氟離子源，但結合季銨化合物而非胺的拋光組合物(組合物F-I)。由表1所示數據亦顯見，DMAMP∶HF濃度為0.24M的拋光組合物(組合物B)，其SiO2的移除速率高于DMAMP∶HF濃度小于0.24M(例如0.12M(組合物A))者，并且高于0.24M(例如0.37M，0.48M，和0.62M(分別為組合物C-E))者。這些結果證實了為使氧化物的移除速率達最大限度的本發明拋光系統中胺和氟離子源的濃度重要性。
實施例4本實施例說明為使氧化物∶氮化物的移除速率比例達最大限度的本發明拋光系統中氟離子和胺源的濃度的重要性。
用實施例3的拋光組合物A-E和實施例3的″對照組″組合物拋光包含氧化硅層和氮化硅層的介電基材。接著使用該等拋光組合物，測量該等拋光組合物的氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)的移除速率，計算氧化物∶氮化物的移除速率比例，所得結果示于表2中。
表2

由表2所示數據顯見，該拋光組合物的氧化硅移除速率大于氮化硅的，不論DMAMP∶HF混合物的濃度如何。此外，包含DMAMP∶HF(組合物A-E)的拋光組合物的SiO2∶Si3N4的相對移除速率大于″對照″組合物的SiO2∶Si3N4的相對移除速率。由表2所示數據亦顯見，DMAMP∶HF濃度為0.48M的拋光組合物(組合物D)，其SiO2∶Si3N4的相對移除速率高于DMAMP∶HF濃度小于0.48M(例如0.12M，0.24M，和0.37M(組合物A-C))的拋光組合物的SiO2∶Si3N4的相對移除速率，并且高于DMAMP∶HF濃度大于0.48M(例如0.62M(組合物E))的拋光組合物的SiO2∶Si3N4的相對移除速率。另外，由表2數據顯見，DMAMP∶HF濃度為0.37M和0.48M的拋光組合物(分別為組合物C和D)具有較″對照″組合物為高的SiO2移除速率，較低的Si3N4移除速率，和較高的SiO2∶Si3N4的相對移除速率。
將表2數據制圖，見圖1，其為使用各種組合物所得氧化物和氮化物的移除速率，以及氧化物∶氮化物的移除速率比例，相對該拋光系統中DMAMP∶HF混合物(即胺和氟離子源的濃度)的濃度。
這些結果證實了為使氧化物∶氮化物的相對移除速率達最大限度的本發明拋光系統中胺和氟離子源的濃度重要性，不僅增加了氧化物的移除速率，同時也降低了氮化物的移除速率。
本文所引據的所有參考數據，包括專利，專利申請，和出版物全文均并入作為參考。
雖然本發明已就強調優選具體實施例的方式作說明，但對本領域普通技術人員而言，可采用優選具體實施例的變化試樣，以及本發明可以其它非本文所特定描述的方式實施是顯而易見的。因此，本發明包括所有以下權利要求所涵蓋的適用法律與規則所允許程度的所有改變。圖1氧化物移除速率氮化物移除速率氧化物∶氮化物的相對移除速率DMAMP∶HF混合物的濃度[M]移除速率(埃/分鐘)氧化物∶氮化物的移除速率比率
權利要求
1.一種平面化或拋光復合基材的系統，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。
2.根據權利要求1的系統，其中該系統的pH值為約7-14。
3.根據權利要求1的系統，其中該研磨劑選自氧化鋁，二氧化硅，二氧化鈦，二氧化鈰，二氧化鋯，二氧化鍺，氧化鎂，其類似產品，和其混合物。
4.根據權利要求3的系統，其中該研磨劑為二氧化硅。
5.根據權利要求1的系統，其中該拋光組合物中研磨劑的濃度為約0.1重量％或以上。
6.根據權利要求1的系統，其中該研磨劑固定于該拋光墊中或之上。
7.根據權利要求1的系統，其中該氟離子來自選自氟化物鹽、氟化物酸、氟化物金屬配合物、和其組合的氟離子源。
8.根據權利要求1的系統，其中該胺為氨基醇。
9.根據權利要求8的系統，其中該胺為2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。
10.根據權利要求1的系統，其中該堿選自無機氫氧化物堿和碳酸鹽堿。
11.根據權利要求10的系統，其中該堿選自氫氧化鉀，氫氧化鈉，氫氧化銨，氫氧化銫，碳酸鈉，和其混合物。
12.根據權利要求1的系統，其中該系統進一步包括季銨化合物。
13.根據權利要求1的系統，其中該系統的氧化物∶氮化物的拋光選擇率為約2∶1或大于2∶1。
14.根據權利要求1的系統，其中該系統包含陽離子物質，其減少來自復合基材的氮化物。
15.根據權利要求1的系統，其中該氟離子包含少于約100％的活性氟離子。
16.根據權利要求1的系統，其中該系統的自由堿度值為約0.001-0.15摩爾/升。
17.根據權利要求1的系統，其中該系統的總堿度值為約0.005-0.2摩爾/升。
18.一種拋光組合物，包含(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。
19.根據權利要求18的組合物，其中該組合物進一步包含研磨劑。
20.一種平面化或拋光復合基材的方法，包括使該基材與拋光系統接觸，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。
21.根據權利要求20的方法，其中該基材為復合半導體基材。
22.根據權利要求20的方法，其中該基材在經淺溝隔離式加工后被平面化或拋光。
23.根據權利要求20的方法，其中該基材包含氧化物。
24.根據權利要求20的方法，其中該基材包含氮化物。
25.根據權利要求20的方法，其中該系統的pH值為約7-14。
26.根據權利要求20的方法，其中該研磨劑選自氧化鋁，二氧化硅，二氧化鈦，二氧化鈰，二氧化鋯，二氧化鍺，氧化鎂，其類似產品，和其混合物。
27.根據權利要求26的方法，其中該研磨劑為二氧化硅。
28.根據權利要求20的方法，其中該拋光組合物中研磨劑的濃度為約0.1重量％或以上。
29.根據權利要求20的方法，其中該研磨劑固定于該拋光墊中或之上。
30.根據權利要求20的方法，其中該氟離子來自選自氟化物鹽，氟化物酸，氟化物金屬配合物，和其組合的氟離子源。
31.根據權利要求20的方法，其中該胺為氨基醇。
32.根據權利要求31的方法，其中該胺為2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。
33.根據權利要求20的方法，其中該堿選自無機氫氧化物堿和碳酸鹽堿。
34.根據權利要求33的方法，其中該堿選自氫氧化鉀，氫氧化鈉，氫氧化銨，氫氧化銫，碳酸鈉，和其混合物。
35.根據權利要求20的方法，其中該系統進一步包括季銨化合物。
36.根據權利要求20的方法，其中該復合基材的平面化或拋光操作發生于氧化物∶氮化物的拋光選擇率為約2∶1或大于2∶1之時。
37.根據權利要求20的方法，其中該組合物包含陽離子物質，其減少來自復合基材的氮化物的移除量。
38.根據權利要求20的方法，其中該氟離子包含少于約100％的活性氟離子。
39.根據權利要求20的方法，其中該漿料的自由堿度值為約0.001-0.15摩爾/升。
40.根據權利要求20的方法，其中該漿料的總堿度值為約0.005-0.2摩爾/升。
41.根據權利要求20的方法，其中該漿料在被輸送至基材表面的前先行混合。
42.根據權利要求20的方法，其中該漿料于拋光墊的表面上加以混合。
全文摘要
提供平面化或拋光一種復合基材的系統、組合物和方法，該平面化或拋光系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。本發明也提供平面化或拋光復合基材的方法，包括令該基材與系統接觸，該系統包含(i)一種拋光組合物和(ii)一種研磨劑，該拋光組合物包括(a)約0.5重量％或以上的氟離子，(b)約1重量％或以上的胺，(c)約0.1重量％或以上的堿，和(d)水。
文檔編號C09K3/14GK1422314SQ01807885
公開日2003年6月4日 申請日期2001年4月9日 優先權日2000年4月11日
發明者布賴恩·L·米勒, 杰弗里·P·張伯倫, 戴維·J·施羅德 申請人:卡伯特微電子公司