使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法

使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法
【专利摘要】本发明涉及使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法。本发明方法包括用包含液体载体、研磨剂和氧化剂的抛光组合物对包含至少一个碳化硅层的基材进行化学机械抛光。
【专利说明】使用水溶性氧化剂的碳化枯抛光方法
[0001] 本申请是申请日为2009年3月2日、中国申请号为200980116265. 5、发明名称为 "使用水溶性氧化剂的碳化娃抛光方法"的发明申请的分案申请。

【背景技术】
[0002] 能够更加高效率地操作W实现功率消耗的显著降低的半导体是高度合乎需要的。 典型地，娃基材用于该样的器件的制造中，但是，由于娃的固有特性，进一步的开发受到限 巧||。下一代半导体器件的开发已着重使用具有更大硬度和其它独特性质的材料。例如，当 与氧化娃相比时，碳化娃具有更高的导热率、更大的耐福射性、更高的介电强度，且能够经 受更高的温度，该使得其适用于多种应用。但是，碳化娃的使用已经受到半导体制造技术的 限制。
[0003] 为了制造碳化娃半导体，必须对碳化娃基材的表面进行抛光W提供平滑表面和获 得表面的精确尺寸。所述使碳化娃成为该样的有用基材的性质提供了抛光工艺中的独特挑 战。由于碳化娃的硬度，典型地使用金刚砂对碳化娃基材进行机械抛光。
[0004] 化学机械抛光（CM巧技术广泛用于整个半导体工业中W抛光目前一代的娃器件。 CMP涉及使用含有研磨剂和含水材料的抛光组合物（也称为抛光浆料），通过使表面与用该 抛光组合物饱和的抛光垫接触而将该抛光组合物施加到该表面上。抛光组合物还可含有氧 化剂，其容许基材的更小侵蚀性的机械研磨，从而降低由研磨过程所导致的对基材的机械 损害。使用该样的技术抛光碳化娃基材可通过减少抛光时间和减少对基材的损害而大大降 低制造半导体的成本。
[0005] 为了碳化娃抛光而对CMP技术进行的调整一直是相对不成功的。含有胶态二氧 化娃的抛光组合物导致低的碳化娃移除速率，从而需要在约5(TC的温度下持续若干小时 的过长的抛光周期，该可能导致对碳化娃基材的损害。化OU等人的J. Electrochemical Soc. ,144，第 L161-L163 页（1997) ;Neslen 等人的 J. Electronic Materials, 30，第 1271-1275页（2001)。长的抛光周期给该工艺增加了相当大的成本并且是妨碍碳化娃在半 导体工业内的广泛使用的障碍。因此，仍然需要抛光包含碳化娃的基材的替代性抛光系统 和方法。


【发明内容】

[0006] 本发明提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括；（i)使包含至少一个 单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含；(a)液 体载体，化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为具有40纳米?130纳米 的平均粒度的基本上为球形的二氧化娃颗粒，和（C)选自如下的氧化剂；过氧化氨、过硫酸 氨钟制剂（oxone)、硝酸铺馈、高楓酸盐、楓酸盐、过硫酸盐、W及它们的混合物；（ii)使所 述抛光组合物相对于所述基材移动；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所 述基材。
[0007] 本发明进一步提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括；（i)使包含至 少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含： (a)液体载体，化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铅且W基于 所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和（C) 氧化剂，其中所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的 0. 001重量％?0. 5重量％的量存在，并且选自过氧化氨、过硫酸氨钟制剂、硝酸铺馈、高楓 酸盐、楓酸盐、过硫酸盐、W及它们的混合物；和（ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移 动；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
[0008] 本发明还提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括；（i)使包含至少一 个碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含；(a)液体 载体，化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，和（C)氧化剂，其中所述氧化剂W基于所述液 体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％?0. 5重量％的量存在，并 且选自过硫酸氨钟制剂、过硫酸钟、W及它们的混合物；（ii)使所述抛光组合物相对于所 述基材移动；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
[0009] 本发明另外提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括；（i)使包含至少 一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含；(a) 液体载体，化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铅且W基于所述液 体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和（C)氧化剂， 其中所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重 量％?2. 5重量％的量存在，其中所述氧化剂选自过氧化氨、过硫酸氨钟制剂、硝酸铺馈、 高楓酸盐、高楓酸、楓酸盐、过硫酸盐、铅酸盐、高猛酸盐、漠酸盐、过漠酸盐、高铁酸盐、高練 酸盐、过钉酸盐、W及它们的混合物；和（ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和 (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
[0010] 本发明进一步提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括；（i)使包含至 少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含： (a)液体载体，化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铅、二氧化 铁、二氧化铺和氧化铅，和其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和（C)高猛酸盐，其中所述高猛酸盐W基于所述 液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在；
[11] 使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃 W抛光所述基材。
[0011] 本发明还提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括；（i)使包含至少一 个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含：(a) 液体载体，化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铅、二氧化铁、二 氧化铺和氧化铅，和其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分 的重量的3重量％或更少的量存在，和（C)高楓酸或高楓酸盐，其中所述高楓酸或高楓酸盐 W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％?1重量％的 量存在；（ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和（iii)磨除所述基材的至少一部 分碳化娃W抛光所述基材。
[0012] 本发明通过W下条目内容来实现：
[0013] 1.对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：
[0014] (i)使包含至少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学 机械抛光组合物包含：
[001引 （a)液体载体，
[0016] 化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铅并且W基于所述 液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和
[0017] (C)氧化剂，其中所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组 分的重量的0.001重量％?2. 5重量％的量存在，和其中所述氧化剂选自过氧化氨、过硫酸 氨钟制剂、硝酸铺馈、高楓酸盐、高楓酸、楓酸盐、过硫酸盐、铅酸盐、氯酸盐、高猛酸盐、漠酸 盐、过漠酸盐、高铁酸盐、高練酸盐、过钉酸盐、W及它们的混合物，和
[0018] (ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和
[0019] (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
[0020] 2.条目1的方法，其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的1重量％或更少的量存在。
[0021] 3.条目1的方法，其中所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的0. 1重量％?0. 5重量％的量存在。
[0022] 4.条目1的方法，其中，所述具有溶解或息浮于其中的任何组分的液体载体具有 2?6的抑。
[002引 5.条目1的方法，其中所述氧化齐U为高猛酸钟。
[0024] 6.条目1的方法，其中所述氧化剂为高楓酸。
[002引 7.条目1的方法，其中W 30纳米/小时?2700纳米/小时的速率从所述基材移 除所述碳化娃。
[0026] 8.对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：
[0027] (i)使包含至少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学 机械抛光组合物包含：
[002引 （a)液体载体，
[0029] 化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铅、二氧化铁、二 氧化铺和氧化铅，和其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分 的重量的3重量％或更少的量存在，和
[0030] (C)高猛酸盐，其中所述高猛酸盐W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在，
[0031] (ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和
[0032] (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
[0033] 9.条目8的方法，其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的1重量％或更少的量存在。
[0034] 10.条目8的方法，其中所述研磨剂为氧化铅。
[0035] 11.条目8的方法，其中所述高猛酸盐W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中 的任何组分的重量的0. 1重量％?1重量％的量存在。
[0036] 12.条目8的方法，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何组分的液体载体具有 2?6的抑。
[0037] 13.对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：
[0038] (i)使包含至少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学 机械抛光组合物包含：
[00測 （a)液体载体，
[0040] 化）息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铅、二氧化铁、二 氧化铺和氧化铅，和其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分 的重量的3重量％或更少的量存在，和
[0041] (C)高楓酸或高楓酸盐，其中所述高楓酸或高楓酸盐W基于所述液体载体和溶解 或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％?1重量％的量存在，
[0042] (ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和
[0043] (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
[0044] 14.条目13的方法，其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的 任何组分的重量的1重量％或更少的量存在。
[0045] 15.条目13的方法，其中所述研磨剂为氧化铅。
[0046] 16.条目13的方法，其中所述高楓酸或高楓酸盐W基于所述液体载体和溶解或息 浮于其中的任何组分的重量的0. 1重量％?0. 5重量％的量存在。
[0047] 17.条目13的方法，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何组分的液体载体具有 2?6的抑。

【具体实施方式】
[0048] 本发明提供对包含碳化娃的基材进行化学机械抛光的方法。该方法包括；（i)使 包含至少一个单晶碳化娃层的基材与抛光组合物接触；（ii)使所述抛光组合物相对于所 述基材移动；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。所述抛光组合 物包含下列物质、基本上由下列物质组成、或由下列物质组成；(a)液体载体，化）息浮于所 述液体载体中的研磨剂，和（C)氧化剂。
[0049] 在第一实施方式中，所述研磨剂为具有40纳米?130纳米的平均粒度的基本上为 球形的二氧化娃颗粒，和所述氧化剂选自过氧化氨、过硫酸氨钟制剂、硝酸铺馈、高楓酸盐、 楓酸盐、过硫酸盐、W及它们的混合物。在第二实施方式中，所述研磨剂为氧化铅并且W基 于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和所 述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％? 0.5重量％的量存在，并且选自过氧化氨、过硫酸氨钟制剂、硝酸铺馈、高楓酸盐、楓酸盐、过 硫酸盐、W及它们的混合物。在第H实施方式中，所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或 息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％?0. 5重量％的量存在，并且选自过硫酸氨 钟制剂、过硫酸钟、W及它们的混合物。在第四实施方式中，所述研磨剂为氧化铅并且W基 于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和所 述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％? 0.5重量％的量存在，并且选自过氧化氨、过硫酸氨钟制剂、硝酸铺馈、高楓酸盐、高楓酸、楓 酸盐、过硫酸盐、铅酸盐、高猛酸盐、漠酸盐、过漠酸盐、高铁酸盐、高練酸盐、过钉酸盐、W及 它们的混合物。在第五实施方式中，所述研磨剂为氧化铅、二氧化铁、二氧化铺或氧化铅，并 且W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存 在，和所述氧化剂为高猛酸盐，其中所述高猛酸盐W基于所述液体载体和溶解或息浮于其 中的任何组分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在。在第六实施方式中，所述研 磨剂为氧化铅、二氧化铁、二氧化铺或氧化铅，并且W基于所述液体载体和溶解或息浮于其 中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和所述氧化剂为高楓酸，其中所述高楓 酸W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的0. 001重量％?1重量％ 的量存在。
[0050] 将使用本发明的方法抛光的基材可为包含至少一个碳化娃层的任何合适的基材。 合适的基材包括，但不限于，平板显示器、集成电路、存储器或硬盘、金属、层间电介质（ILD) 器件、半导体、微机电系统、铁电体及磁头。所述碳化娃可包含任何合适的碳化娃、基本上由 任何合适的碳化娃组成、或者由任何合适的碳化娃组成，其中的许多是本领域中已知的。所 述碳化娃可为单晶或多晶的。碳化娃具有许多不同类型的晶体结构，各晶体结构具有其自 身独特的一组电子学性质。但是，该些多型体（polytype)中仅有少数可W对于用作半导体 而言是可接受的形式再现。该样的多型体可为立方的（例如3C碳化娃）或非立方的（例 如4H碳化娃、6H碳化娃）。该些多型体的性质是本领域中公知的。
[0051] 抛光垫可为任何合适的抛光垫，其中的许多是本领域中已知的。合适的抛光垫包 括，例如，编织及非编织抛光垫。此外，合适的抛光垫可包含具有不同密度、硬度、厚度、压缩 性、压缩时的回弹能力、W及压缩模量的任何合适的聚合物。合适的聚合物包括，例如，聚氯 己帰、聚氣己帰、尼龙、碳氣化合物、聚碳酸醋、聚醋、聚丙帰酸醋、聚離、聚己帰、聚醜胺、聚 氨醋、聚苯己帰、聚丙帰、其共形成（C0化rmed)产物、W及其混合物。
[0052] 抛光垫可包括在抛光垫的抛光表面上或内部的固定研磨剂颗粒，或者该抛光垫可 基本上不含有固定研磨剂颗粒。固定研磨剂抛光垫包括具有通过粘合剂、粘结剂、陶瓷体 (ceramer)、树脂等固定至抛光垫的抛光表面的研磨剂颗粒或者已浸溃在抛光垫内W形成 该抛光垫的不可或缺的部分的研磨剂的垫，例如，用含有研磨剂的聚氨醋分散体浸溃过的 纤维租片化att)。
[0053] 抛光垫可具有任何合适的构造。例如，抛光垫可W是圆形的并且在使用时典型地 具有围绕垂直于由垫表面所界定的平面的轴的旋转运动。抛光垫可W是圆柱形的，其表面 起到抛光表面的作用，并且在使用时典型地具有围绕该圆柱体的中也轴的旋转运动。抛光 垫可为环形带的形式，其在使用时典型地具有相对于正被抛光的切削边缘的线性运动。抛 光垫可具有任何合适的形状，并且在使用时具有沿着平面或半圆的往复或轨道运动。本领 域技术人员容易地明白许多其它的变型。
[0054] 抛光组合物包含研磨剂，合意地，研磨剂息浮于液体载体（例如，水）中。研磨剂 典型地为颗粒形式。可使用任何合适的研磨剂，其中的许多在本领域中是公知的。优选地， 研磨剂包含一种或多种金属氧化物、基本上由一种或多种金属氧化物组成、或者由一种或 多种金属氧化物组成。合意地，金属氧化物选自氧化铅、二氧化铺、氧化错（germania)、氧化 镇、二氧化娃、二氧化铁、氧化铅、其共形成产物、及其组合。
[0055] 特别地，研磨剂包含下列物质、基本上由下列物质组成、或者由下列物质组成：基 本上为球形的二氧化娃、氧化铅、二氧化铺、氧化铅或二氧化铁。基本上为球形的二氧化娃 也被本领域技术人员称为胶态二氧化娃。优选地，基本上为球形的二氧化娃为沉淀或缩聚 二氧化娃，其使用溶胶-凝胶法制备。缩聚二氧化娃颗粒典型地通过使Si (0H) 4缩合W形 成基本上为球形的颗粒而制备。前体Si (0H)4可例如通过高纯度焼氧基娃焼的水解或通过 娃酸盐水溶液的酸化而获得。该样的研磨剂颗粒可根据美国专利5, 230, 833制备或者可W 作为诸如下列的各种市售产品中的任何产品而获得；来自EKA化emicals的Bindzil，化so Pkl、化-2和化-3产品，W及化Ico 1034A、1050、2327和2329产品，W及其它类似的可得 自 DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Qiemical 和 Clariant 的产品。优选地，氧 化铅为种子凝胶法（seeded gel process) a-氧化铅，其可得自例如Saint Gobain(a-氧 化铅）的制造商。基本上为球形的二氧化娃、氧化铅、二氧化铺、氧化铅和二氧化铁颗粒可 具有任何合适的粒度。例如，基本上为球形的二氧化娃、氧化铅、二氧化铺、氧化铅和二氧化 铁颗粒可具有10纳米或更大（例如，20纳米或更大、30纳米或更大、40纳米或更大、或者 50纳米或更大）的平均粒度。基本上为球形的二氧化娃、氧化铅、二氧化铺、氧化铅和二氧 化铁颗粒可具有200纳米或更小（例如，180纳米或更小、170纳米或更小、160纳米或更小、 150纳米或更小、130纳米或更小、110纳米或更小、或100纳米或更小）的平均粒度。因此， 基本上为球形的二氧化娃、氧化铅、二氧化铺、氧化铅和二氧化铁颗粒可具有40纳米?130 纳米（例如，45纳米?125纳米、50纳米?120纳米、55纳米?115纳米、或60纳米?110 纳米）的平均粒度。颗粒的粒度为包围该颗粒的最小球的直径。
[0056] 抛光组合物中可存在任何合适量的研磨剂。典型地，抛光组合物中存在0.01重 量％或更多（例如，0.05重量％或更多）的研磨剂。更典型地，抛光组合物中存在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）的研磨剂。抛光组合物中研磨剂的量典型地为50重量％或更少、更 典型地为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、1重量％或更少、0. 6重量％或更少、或者0. 3重量％或更少）。因此，抛光 组合物中研磨剂的量可为2重量％?50重量％，且更优选为5重量％?40重量％ (例如， 10重量％?35重量％、15重量％?35重量％、或者20重量％?35重量％ )。抛光组合物 中研磨剂的量还可为0. 01重量％?3重量％ (例如，0. 05重量％?1重量％、或者0. 1重 量％?0. 6重量％ )。
[0057] 使用液体载体W促进将研磨剂及任何任选的添加剂施加至待抛光（如平坦化）的 合适基材的表面上。液体载体可为任何合适的液体，例如溶剂，包括低级醇（例如甲醇、己 醇等）、醜（例如二嗦焼、四氨巧喃等）、水、W及它们的混合物。优选地，液体载体包含水 (更优选去离子水）、基本上由水（更优选去离子水）组成、或者由水（更优选去离子水） 组成。
[0058] 抛光组合物包含氧化剂，所述氧化剂可为用于将要W抛光组合物抛光的基材的一 种或多种材料的任何合适的氧化剂。优选地，所述氧化剂选自过氧化氨、过硫酸氨钟制剂、 硝酸铺馈、高楓酸盐、楓酸盐、过硫酸盐、氯酸盐、铅酸盐、高猛酸盐、漠酸盐、过漠酸盐、高铁 酸盐、高練酸盐、过钉酸盐、W及它们的混合物。所述高猛酸盐、高楓酸盐和过硫酸盐可为任 何高楓酸盐，楓酸盐，过硫酸盐，或者高楓酸盐、楓酸盐和过硫酸盐的组合，例如，高楓酸钟、 高楓酸、过硫酸馈、过硫酸钟或高猛酸钟。更优选地，氧化剂为过硫酸氨钟制剂、过硫酸钟、 高猛酸钟或高楓酸。氧化剂可W任何合适的量存在于抛光组合物中。典型地，抛光组合物 包含0. 001重量％或更多（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）的氧化剂。抛光组合物优选包含20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、2. 5重量％或更少、2重量％或更少、1重 量％或更少、或者0.5重量％或更少）的氧化剂。优选地，抛光组合物包含0.001重量％? 20重量％ (例如，0. 001重量％?15重量％、0. 001重量％?2. 5重量％、0. 005重量％?10 重量％、0. 01重量％?5重量％、0. 05重量％?2重量％、或者0. 1重量％?0. 5重量％ ) 的氧化剂。更优选地，抛光组合物包含0. 001重量％?0. 05重量％、0. 001重量％?0. 1重 量％、0. 001重量％?0.5重量％、或0.001重量％?2重量％的氧化剂。
[0059] 抛光组合物，具体而言，具有溶解或息浮于其中的任何组分的液体载体，可具有任 何合适的pH。抛光组合物的实际抑部分取决于正在被抛光的基材的类型。抛光组合物可 具有11或更低（例如，9或更低、7或更低、6或更低、5或更低、4或更低、3或更低、或者2或 更低）的抑。抛光组合物可具有1或更高（例如，2或更高、3或更高、4或更高、6或更高、8 或更高、或者9或更高）的抑。所述抑可例如为1?11(例如，2?10、2?6、3?9、4? 8、5?7、或者3?5)。
[0060] 抛光组合物的抑可通过任何合适的手段实现和/或维持。更具体而言，抛光组合 物可进一步包含抑调节剂、抑缓冲剂、或它们的组合。所述抑调节剂可包含任何合适的 pH调节化合物、基本上由任何合适的抑调节化合物组成、或者由任何合适的抑调节化合物 组成。例如，抑调节剂可为任何合适的酸，诸如无机酸或有机酸、或它们的组合。例如，所 述酸可为硝酸。所述抑缓冲剂可为任何合适的缓冲剂，例如，磯酸盐、己酸盐、测酸盐、賴酸 盐、駿酸盐等。抛光组合物可包含任何合适的量的抑调节剂和/或抑缓冲剂，条件是该样 的量足W实现和/或维持抛光组合物的所需抑，例如在本文所述范围内的抑。
[0061] 应理解，上述化合物中的许多可W盐、酸的形式存在、或作为偏盐（partial salt) 存在。此外，一些化合物或试剂可执行多于一种的功能。例如，一些化合物可起到馨合剂和 氧化剂两者的作用。
[0062] 抛光组合物可包含表面活性剂和/或流变调节剂，包括粘度增强剂和凝结剂（例 女口，聚合物型流变调节剂，诸如，氨基甲酸醋聚合物）。合适的表面活性剂可包括例如阳离子 表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、它们的混合物等。抛 光组合物中的表面活性剂的量典型地为0. 0001重量％?1重量％ (优选为0. 001重量％? 0. 1重量％，和更优选为0. 005重量％?0. 05重量％ )。
[0063] 抛光组合物可包含消泡剂。该消泡剂可为任何合适的消泡剂。合适的消泡剂包括， 但不限于，基于娃和基于快二醇的消泡剂。抛光组合物中的消泡剂的量典型地为lOppm? 140ppmD
[0064] 抛光组合物可包含杀生物剂。杀生物剂可为任何合适的杀生物剂，例如异喔哇晰 丽杀生物剂。抛光组合物中的杀生物剂的量典型地为1?50ppm、优选为10?20ppm。
[0065] 抛光组合物可通过任何合适的技术制备，其中的许多是本领域技术人员已知的。 抛光组合物可W间歇或连续方法制备。通常，抛光组合物可通过W任意顺序组合其各组分 而制备。本文中所使用的术语"组分"包括单独成分（例如，氧化剂、研磨剂等）W及各成 分（例如，水、团素阴离子、表面活性剂等）的任何组合。
[0066] 抛光组合物可作为包含液体载体、研磨剂、氧化剂W及任选的其它添加剂的单包 装体系提供。或者，一些组分例如氧化剂可w干燥形式或者作为在液体载体中的溶液或分 散体提供在第一容器中，且剩余组分例如研磨剂及其它添加剂可提供在第二容器或多个其 它容器中。抛光组合物的各组分的其它两个容器的组合、或者H个或更多个容器的组合在 本领域技术人员的知识范围内。
[0067] 固体组分例如研磨剂可W干燥形式或作为在液体载体中的溶液置于一个或多个 容器中。另外，合适的是第一、第二或其它容器中的组分具有不同的抑值，或者可选择地， 具有基本上相似或甚至相等的抑值。抛光组合物的各组分可部分或全部地彼此独立地供 应且可例如由最终使用者在使用前不久（例如，使用前1周或更短时间、使用前1天或更短 时间、使用前1小时或更短时间、使用前10分钟或更短时间、或者使用前1分钟或更短时 间）组合。
[0068] 抛光组合物还可作为浓缩物提供，该浓缩物意图在使用之前用适量的液体载体进 行稀释。在该样的实施方式中，抛光组合物浓缩物可包含液体载体W及任选的其它组分， 其量使得在用适量的液体载体稀释浓缩物时，各组分将W在上文对各组分所列举的合适范 围内的量存在于抛光组合物中。例如，各组分可W上文对抛光组合物中各组分所列举的浓 度的2倍（例如，3倍、4倍或5倍）大的量存在于浓缩物中，使得当用适当体积的液体载体 (例如，分别W等体积的液体载体、2倍体积的液体载体、3倍体积的液体载体、或4倍体积的 液体载体）稀释浓缩物时，各组分将W在上文对各组分所述的范围内的量存在于抛光组合 物中。此外，如本领域技术人员应理解的，浓缩物可含有适当分数的存在于最终抛光组合物 中的液体载体，W确保抛光组合物的其它组分至少部分地或全部地溶解或息浮于该浓缩物 中。
[0069] 本发明的抛光基材的方法特别适于与化学机械抛光（CM巧装置一起使用。典型 地，该装置包括：压板，其在使用时处于运动中并且具有由轨道、线性或圆周运动所产生的 速度；抛光垫，其与压板接触且在运动时随着压板一起移动；W及夹持器，其固持将通过与 抛光垫的表面接触并相对于抛光垫的表面移动而抛光的基材。基材的抛光通过如下发生： 将基材放置成与抛光垫及抛光组合物（其通常布置在基材与抛光垫之间）接触，其中抛光 垫相对于基材移动，W便磨除基材的至少一部分W抛光基材。
[0070] 合意地，通过监控碳化娃基材的重量（其用于计算从基材移除的碳化娃的量）来 确定抛光终点。该样的技术是本领域中公知的。
[0071] 抛光是指移除表面的至少一部分W抛光该表面。可通过移除擦伤（gouge)、凹坑、 凹痕等进行抛光W提供具有降低的表面粗趟度的表面，但也可进行抛光W引入或恢复W平 面部分的相交为特征的表面几何形状。
[0072] 本发明方法可用于抛光包含至少一个碳化娃层的任何合适的基材。碳化娃可W任 何合适的速率移除W实现基材的抛光。例如，碳化娃可W5纳米/小时或更高（例如，10纳 米/小时或更高、20纳米/小时或更高、50纳米/小时或更高、70纳米/小时或更高、100 纳米/小时或更高、或200纳米/小时或更高）的速率移除。碳化娃可W 800纳米/小时 或更低（例如，500纳米/小时或更低、300纳米/小时或更低、250纳米/小时或更低、或 200纳米/小时或更低）的速率移除。因此，碳化娃可W 5纳米/小时?1500纳米/小时 (例如，10纳米/小时?1000纳米/小时、20纳米/小时?800纳米/小时、30纳米/小 时?500纳米/小时、40纳米/小时?300纳米/小时、或50纳米/小时?180纳米/小 时）的速率从基材移除。更优选地，碳化娃可W 20纳米/小时?180纳米/小时、70纳米 /小时?180纳米/小时、100纳米/小时?180纳米/小时、30纳米/小时?2700纳米/ 小时、30纳米/小时?1000纳米/小时、100纳米/小时?500纳米/小时、或200纳米/ 小时?400纳米/小时的速率从基材移除。
[0073] 下列实施例进一步说明本发明，但当然不应解释为W任何方式限制本发明的范 围。
[0074] 实施例1
[0075] 该实施例说明氧化剂和基本上为球形的二氧化娃在抛光组合物中的存在对碳化 娃移除速率的影响。
[0076] 用10种不同的抛光组合物抛光細半绝缘单晶碳化娃晶片。所述抛光组合物各自 的内容物和抑示于表1中。巧1|定各抛光组合物的碳化娃移除速率（纳米/小时），且结果 示于表1中。
[0077] 表 1
[0078]

【权利要求】
1. 对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括： (i) 使包含至少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械 抛光组合物包含： (a) 液体载体，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何组分的液体载体具有2?6的 pH, (b) 息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铅并且W基于所述液体 载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和 (C)氧化剂，其中所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的 重量的0.001重量％?2. 5重量％的量存在，和其中所述氧化剂选自过氧化氨、过硫酸氨钟 巧惊U、硝酸铺馈、过硫酸盐、铅酸盐、氯酸盐、高猛酸盐、漠酸盐、过漠酸盐、高铁酸盐、高練酸 盐、过钉酸盐、W及它们的混合物，和 (ii) 使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和 (iii) 磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
2. 权利要求1的方法，其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的1重量％或更少的量存在。
3. 权利要求1的方法，其中所述氧化剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的0. 1重量％?0. 5重量％的量存在。
4. 权利要求1的方法，其中所述氧化剂为高猛酸钟。
5. 权利要求1的方法，其中W 30纳米/小时?2700纳米/小时的速率从所述基材移 除所述碳化娃。
6. 对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括： (i) 使包含至少一个单晶碳化娃层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械 抛光组合物包含： (a) 液体载体，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何组分的液体载体具有2?6的 pH, (b) 息浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铅、二氧化铁、二氧化 铺和氧化铅，和其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组分的重 量的3重量％或更少的量存在，和 (C)高猛酸盐，其中所述高猛酸盐W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任何组 分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在， (ii) 使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和 (iii) 磨除所述基材的至少一部分碳化娃W抛光所述基材。
7. 权利要求6的方法，其中所述研磨剂W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的任 何组分的重量的1重量％或更少的量存在。
8. 权利要求6的方法，其中所述研磨剂为氧化铅。
9. 权利要求6的方法，其中所述高猛酸盐W基于所述液体载体和溶解或息浮于其中的 任何组分的重量的0. 1重量％?1重量％的量存在。
【文档编号】H01L21/306GK104465362SQ201410709244
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2009年3月2日 优先权日:2008年3月5日
【发明者】迈克尔.怀特, 拉蒙.琼斯, 杰弗里.吉里兰德, 凯文.摩根伯格 申请人:卡伯特微电子公司