制造半导体装置的方法
【技术领域】
[OOOU 本发明基本上设及一种制造半导体装置的方法，其包括在含N-杂环的特定化合 物的化学机械抛光（下文中缩写为CM巧组合物存在下化学机械抛光III-V族材料，及其在 抛光含III-V族材料的半导体工业基板中的用途。 现有技术
[0002] 在半导体工业中，化学机械抛光为一种应用于制造高级光子、微机电、W及微电子 材料及装置（如半导体晶片）的熟知技术。
[0003] 在制造半导体工业中使用的材料和装置期间，使用CMP W使金属和/或氧化物表 面平整。CMP利用化学和机械作用的相互影响来达成待抛光表面的平整化。由化学组合物 (也称为CMP组合物）或CMP浆液提供化学作用。通常由一般压至待抛光表面上并安装在 移动压板上的抛光垫进行机械作用。该压板的移动通常为线性、旋转或轨道式。
[0004] 在一典型CMP制程步骤中，旋转晶片支撑架使得待抛光晶片与抛光垫接触。通常 在该待抛光晶片与该抛光垫之间施覆CMP组合物。
[0005] 在当前最先进技术中，已知在包括含N-杂环聚合物的CMP组合物存在下的CMP制 程并描述在（例如）W下参考文献中。
[0006] EP 1757665 A1公开一种适用于抛光金属膜的CMP的水性分散液，该水性分散液 包含水、具有超过200, 000的重量平均分子量的聚己締化咯烧酬（下文中缩写为PVP)、氧化 剂、研磨颗粒、W及保护膜形成剂，其包含（a)形成非水溶性金属化合物的第一金属化合物 形成剂、W及化）形成水溶性金属化合物的第二金属化合物形成剂。该水性分散液能够在 低摩擦下均匀且稳定地抛光金属膜而不导致金属膜和绝缘膜缺陷。
[0007] US 2007/176141 A1公开一种适用于抛光半导体晶片上的二氧化娃和棚磯娃玻璃 的水性组合物，该水性组合物包含駿酸聚合物、研磨剂、PVP、阳离子性化合物、两性离子化 合物和水，其中该PVP具有介于100克/摩尔至1，000, 000克/摩尔之间的平均分子量。 [000引 US 2006/138086 A1公开一种用于抛光半导体晶片上的二氧化娃及氮化娃的方 法，该方法包括W第一水性组合物平整化二氧化娃的步骤，该第一水性组合物包含駿酸聚 合物、研磨剂、PVP、阳离子性化合物、邻苯二甲酸及盐、两性离子化合物及水，其中该PVP具 有介于100克/摩尔至1，000, 000克/摩尔之间的平均分子量。
[0009] US 2005/194562 A1公开一种适用于抛光具有非铁互连的半导体基板的抛光组合 物，该抛光组合物包含0. 001至2重量％的热塑性聚合物、和0. 001至1重量％的PVP ;其中 改变热塑性聚合物对PVP的重量比可控制该非铁互连的移除速率。非铁互连的实例为侣、 铜、金、镶、及销族金属、银、鹤及含至少一种前述金属的合金。
[0010] 在当前最先进技术中，已知在包括含N-杂环的非聚合化合物的CMP组合物存在下 进行III-V族材料的化学机械抛光的方法并描述在（例如）下述参考文献中。
[0011] W0 2010/105240 A2公开一种氮化嫁的CMP浆液，该CMP浆液包含；至少约80 重量％水；分散于水中的超分散金刚石扣孤），该U孤W不大于约5重量％的含量存在； W及抑调整剂，其量可有效将该浆液的抑调整至至少约8. 0。该浆液可任选包含如 1，2,4-^挫的纯化剂。例如，通过添加0.2重量％抓0、2.5重量％化(：10、875口口111巧樣酸、 及2(K)ppml，2, 4- S挫至去离子水W形成适用于GaN抛光的浆液（样品7)来制备该浆液。 [001引 WO 2011/158718 A1公开一种用于抛光含GaAs或GaN的半导体基板的抛光液，其 在5至9的抑下使用大于0质量％且小于1. 00质量％的含量的改性二氧化娃颗粒（非离 子性水溶性聚合物），且其中该抛光液进一步包含1，2, 4- S挫。
[001引发明目的
[0014] 本发明目的之一为提供一种CMP组合物W及适用于化学机械抛光III-V族材料， 特别是GaAs基板的CMP方法，且该方法尤其显示W下改进抛光性能：
[0015] (i) III-V族材料例如GaAs的高材料移除速率（MRR)，
[0016] (ii) III-V族材料例如GaAs的低静态蚀刻速率佛时，
[0017] (iii) III-V族材料例如GaAs在CMP步骤后的高表面品质，
[001引 （iv)安全处置且将危险副产物（例如在GaAs抛光的情形下具毒性的气体AsHs) 减至最少，或
[0019] (V)或（i)、扣）、（iU)和（iv)的组合。
[0020] 此外，寻求容易施用且需要尽量少步骤的CMP方法。
【发明内容】
[0021] 因此，发现一种制造半导体装置的方法，其包括在CMP组合物怕1)存在下化学机 械抛光含至少一种III-V族材料的基板或层，该CMP组合物怕1)包含W下：
[0022] (A)无机颗粒、有机颗粒、或其混合物或复合物，
[002引 炬）至少一种类型的含至少一种N-杂环的聚合物，和 [0024] (M)水性介质，
[002引其中Q1具有1. 5至4. 5的抑。
[0026] 此外，发现CMP组合物怕1)在化学机械抛光含至少一种III-V族材料的基板或层 中的用途。
[0027] 另一方面，发现一种制造半导体装置的方法，其包括在化学机械抛光组合物怕2) 存在下化学机械抛光含至少一种III-V族材料的基板或层，该化学机械抛光组合物怕2)包 含W下：
[002引 （A)无机颗粒，其选自；氧化侣、二氧化锦、氧化铜、氧化铁、氧化镶、氧化铺、二氧 化娃、氮化娃、碳化娃、氧化锡、二氧化铁、碳化铁、氧化鹤、氧化锭和二氧化错，或有机颗粒、 或其混合物或复合物，
[0029] (C)含至少一种N-杂环的非聚合化合物，和
[0030] (M)水性介质，
[003U 其中Q2具有1. 5至4. 5的抑。
[0032] 此外，发现CMP组合物怕2)在化学机械抛光含至少一种III-V族材料的基板或层 中的用途。
[0033] 优选实施方案在申请专利范围及说明书中作说明。应理解优选实施方案的组合属 于本发明的范畴。
[0034] 可通过本发明的方法制造半导体装置，该方法包括在CMP组合物（Ql)或怕2)存 在下化学机械抛光包含至少一种III-V族材料的基板或层（优选层）。假若该III-V族材料 具有层形状，则W对应层的重量计，该层中的所有III-V族材料含量优选大于90%，更优选 大于95%，最优选大于98%，特别是大于99%，例如大于99. 9%。III-V族材料为由至少一 种13族元素（包括Al、Ga、In)和至少一种15族元素（包括N、P、As、Sb)组成的材料。术 语"13族"及"15族"意指目前用于命名化学元素周期表中族别的IUPAC规约。优选地，该 III-V 族材料为 GaN、GaP、GaAs、Ga訊、AlAs、AlN、InP、InAs、In訊、InGaAs、InAlAs、AlGaAs、 GaAlN、GaInN、InGaAlAs、InGaAsP、InGaP、AllnP、GaAlSb、Gain訊、GaAlAs訊或 GalnAsSb。 更优选地，该m-V族材料为GaN、GaP、GaAs、Ga訊、InP、InAs、In訊、InGaAs或InAlAs。最 优选，该III-V族材料为GaN、GaP、GaAs、GaAs、InP或InAs。尤其是，该III-V族材料为 GaAs (神化嫁）。
[003引该CMP组合物（Q1)或胞）用于化学机械抛光包含至少一种III-V族材料的基板 或层（优选层），优选用于化学机械抛光含至少一种III-V族材料的层。假若该III-V族 材料具有层形状，则W对应层的重量计该层中的所有III-V族材料含量优选大于90 %，更 优选大于95%，最优选大于98%，特别是大于99%，例如大于99. 9%。优选地，该III-V族 材料为 GaN、GaP、GaAs、Ga訊、AlAs、A1N、InP、InAs、In訊、InGaAs、InAlAs、AlGaAs、GaAlN、 GaInN、InGaAlAs、InGaAsP、InGaP、AlInP、GaAlSb、Gain訊、GaAlAs訊或 GalnAsSb。更优选 地，该 III-V 族材料为 GaN、GaP、GaAs、Ga訊、InP、InAs、In訊、InGaAs 或 InAlAs。最优选， 该III-V族材料为GaN、GaP、GaAs、GaAs、InP或InAs。特别是，该III-V族材料为GaAs (神 化嫁）。
[0036] 该CMP组合物怕1)包含组分（A)、炬）、（M)及任选的其他如下文所述组分。
[0037] 该CMP组合物怕2)包含组分（A)、（C)、（M)及任选的其他如下文所述组分。
[003引该CMP组合物怕1)或怕2)包含无机颗粒、有机颗粒、或其混合物或复合物（A)。 (A)可W是：
[0039] -一种类型的无机颗粒，
[0040] -不同类型的无机颗粒的混合物或复合物，
[0041] -一种类型的有机颗粒，
[0042] -不同类