包含聚乙烯亚胺的化学机械抛光组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种化学机械抛光组合物，其包含在范围介于2至6的抑值下具 有-15mV或-15mVW下的负C电位的表面改性二氧化娃粒子及聚乙締亚胺，W及关于聚乙 締亚胺作为化学机械抛光（CM巧组合物的添加剂的用途。本发明还设及用于制造半导体装 置的方法，包括在化学机械抛光（CM巧组合物存在下化学机械抛光基材或层。 现有技术
[0002] 在半导体工业中，化学机械抛光为在制造高级光子、微机电及微电子材料及装置 (如半导体晶圆）时所应用的熟知技术。
[0003] 在用于半导体工业的材料及装置的制造期间，采用CMPW使表面平面化。CMP利 用化学及机械作用的相互作用实现待抛光表面的平面化。化学作用由也称为CMP组合物或 CMP浆液的化学组合物提供。机械作用通常由典型地按压在待抛光表面上且安装于移动压 板上的抛光垫来进行。压板的移动通常为线性、旋转或轨道移动。
[0004] 在典型的CMP方法步骤中，旋转晶圆固持器使得待抛光晶圆与抛光垫接触。CMP组 合物通常施用于待抛光晶圆与抛光垫之间。 阳0化]在现有技术中，在包含表面改性二氧化娃粒子的CMP组合物存在下的CMP方法为 已知的且描述于例如W下参考文献中。
[0006] WO2006/028759A2描述一种用于抛光基材/使基材平面化的水性浆液组合物， 基材在IC装置上形成金属互连的过程中使用。浆液包含二氧化娃磨料粒子，其中磨料粒子 经选自侣酸根、锡酸根、锋酸根和铅酸根的金属酸根阴离子进行阴离子改性/渗杂，由此为 磨料粒子提供高负表面电荷且增强浆液组合物的稳定性。
[0007]EP2 533 274Al公开一种化学机械抛光水性分散液，其包含（A)包括至少一个 选自横基及其盐的官能基的二氧化娃粒子及度）酸性化合物。
[0008] 发明目的
[0009] 本发明的一个目的为提供CMP组合物及CMP方法，其尤其用于化学机械抛光III-V 族材料，特别是在线路前端（FE化)IC生产中用于形成晶体管的GaAs及InP基材且展示经 改进的抛光效能，尤其
[0010] (i)III-V族材料（例如GaAs和/或In巧的高材料移除速率（MRR)， W11] (U)在不同III-V族材料之间的高选择性（即不同III-V族材料的材料移除速率 之间的高比率），例如GaAs超过InP的高选择性，
[0012] (iii)在CMP步骤后，III-V族材料（例如GaAs和/或In巧的高表面质量，
[0013] (iv)安全操作及使危险副产物（例如在抛光GaAs和/或InP的情况下的毒气As& 和/或P&)减至最少，或
[0014] (V)或（i)、扣）、（iU)及（iv)的组合。
[0015] 此外，探寻易于应用且需要尽可能少的步骤的CMP方法。
【发明内容】
[0016] 根据本发明的第一方面，提供包含W下组分的化学机械抛光（CM巧组合物：
[0017] (A)在范围介于2至6的抑值下具有-15mV或-15mVW下的负C电位的表面改 性二氧化娃粒子， 阳〇1引 度）一种或多种聚乙締亚胺，
[0019]似水，
[0020] 做任选一种或多种其他成分，
[0021] 其中组合物的抑值在2至6的范围内。
[0022] 在另一方面，本发明设及聚乙締亚胺的用途，其作为化学机械抛光（CM巧组合物 的添加剂，优选作为包含在范围介于2至6的抑值下具有-15mV或-15mVW下的负C电 位的表面改性二氧化娃粒子的化学机械抛光（CMP)组合物的添加剂。优选地，聚乙締亚胺 具有在500g/mol至40000g/mol的范围内的平均分子量且优选为支化球形聚合物。
[0023] 根据本发明的另一方面，提供一种用于制造半导体装置的方法，其包括在如上文 或下文所定义的化学机械抛光（CM巧组合物存在下化学机械抛光基材或层。
[0024] 一般，可通过本发明的方法制造的半导体装置不受特别限制。因此，半导体装置可 为包含半导体材料（如娃、错及III-V族材料）的电子组件。半导体装置可为W单个离散 装置形式制造的半导体装置或W由在晶圆上制造及互连的许多装置组成的集成电路（IC) 形式制造的半导体装置。半导体装置可为两端装置（例如二极管）、=端装置（例如双极 晶体管）、四端装置（例如霍尔效应传感器）或多端装置。优选地，半导体装置为多端装 置。多端装置可为如集成电路及微处理器的逻辑设备或如随机存取内存（RAM)、只读存储 器（ROM)及相变随机存取内存（PCRAM)的内存装置。优选地，半导体装置为多端逻辑设备。 尤其是，半导体装置为集成电路或微处理器。
[00巧]在又一方面，本发明设及如上文或下文所定义的化学机械抛光（CM巧组合物的用 途，其用于抛光含有一种或多种III-V族材料的基材或层，其中III-V族材料中的一种或至 少一种或全部优选选自GaN、GaP、GaAs、Ga訊、AlAs、AlN、InP、InAs、In訊、InGaAs、InAlAs、 AlGaAs、GaAlN、GaInN、InGaAlAs、InGaAsP、InGaP、AllnP、GaAlSb、GalnSb、GaAlAsSb和 GaInAsSb。
[00%] 优选实施方案在权利要求及说明书中加W阐明。应了解，优选实施方案的组合属 于本发明的范畴内。
[0027] 在本发明的优选方法中，基材或层含有一种或多种III-V族材料。优选地，III-V 族材料中的一种或至少一种或全部选自GaN、GaP、GaAs、Ga訊、AlAs、A1N、InP、InAs、In訊、 InGaAs、InAlAs、AlGaAs、GaAlN、GaInN、InGaAlAs、InGaAsP、InGaP、AlInP、GaAlSb、GaInSb、 GaAlAs訊和GaInAsSb。
[0028] 半导体装置可通过本发明的方法制造。该方法优选包括在如上文或下文所定义的 CMP组合物存在下化学机械抛光含有一种或多种III-V族材料的基材或层（优选为层）。
[0029] 若III-V族材料为层状，层中所含所有III-V族材料的含量W相应层的重量计优 选大于90%、更优选大于95%、最优选大于98%、特别大于99%、例如大于99. 9%。III-V 族材料为由至少一种13族元素（包括A1、Ga、In)及至少一种15族元素（包括N、P、As、 Sb)组成的材料。术语"13族（groupl3)"及"15族（group15)"指当前用于命名化学元 素周期表中各族的IUPAC惯例。优选地，III-V族材料为GaN、GaP、GaAs、Ga訊、AlAs、AIN、InP、InAs、InSb、InGaAs、InAlAs、AlGaAs、GaAlN、GaInN、InGaAlAs、InGaAsP、InGaP、AlInP、 GaAlSb、Gain訊、GaAlAs訊或GalnAsSb。更优选地，III-V族材料为GaN、GaP、GaAs、Ga訊、 InP、InAs、In訊、InGaAs或InAlAs。最优选地，III-V族材料为GaN、GaP、GaAs、GaAs、InP 或InAs。特别地，III-V族材料为GaAs(神化嫁）和/或InP(憐化铜）。
[0030] 本发明的CMP组合物用于化学机械抛光含有一种或多种III-V族材料的基材或层 (优选为层），优选用于化学机械抛光含有一种或多种III-V族材料的层。若III-V族材料 为层状，层中所含所有III-V族材料的含量W相应层的重量计优选大于90%、更优选大于 95%、最优选大于98%、特别大于99%、例如大于99. 9%。优选地，III-V族材料为GaN、GaP、 GaAs、GaSb、AlAs、AlN、InP、InAs、InSb、InGaAs、InAlAs、AlGaAs、GaAlN、GaInN、InGaAlAs、 1祐曰43?、1祐3?、411证、634156、63111訊、634143訊或631^3513。更优选地，111-￥族材料为 GaN、GaP、GaAs、Ga訊、InP、InAs、In訊、InGaAs或InAlAs。最优选地，III-V族材料为GaN、 GaP、GaAs、GaAs、InP或InAs。特别地，III-V族材料为GaAs(神化嫁）和/或InP(憐化 铜）。
[0031] 本发明的CMP组合物包含如下所述的组分（A)、度）及（C)水及任选其他组分值）。 阳03引组分（A):在范围介于2至6的抑值下具有-15mV或-15mVW下的负C电位的 表面改性二氧化娃粒子
[0033] 表面改性二氧化娃粒子具有比-15mV更负、优选比-25mV更负且最优选比-30mV 更负的C电位。
[0034] 表面改性二氧化娃粒子为二氧化娃粒子，优选胶态二氧化娃粒子，其由于粒子表 面的变化而稳定。表面改性二氧化娃粒子优选为非晶形且未聚结，且因此典型地W彼此未 交联的离散球体形式存在，且在表面上含有径基。胶态二氧化娃粒子可通过此项技术中已 知的方法获得，如娃酸盐的离子交换或通过溶胶-凝胶技术（例如金属醇盐的水解或缩合、 或沉淀水合氧化娃的胶溶等）。 阳03引优选地，组分（A)的在范围介于2至6的抑值下具有-15mV或-15mVW下的负C电位的表面改性二氧化娃粒子为经金属酸根离子进行阴离子改性或经横酸改性的二氧化 娃粒子。
[0036] 在酸性条件下高度稳定的横酸改性水性阴离子型二氧化娃溶胶公开于例如WO 2010734542