用于氧化硅、氮化硅、和多晶硅材料的化学机械抛光的组合物和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及抛光组合物和方法。更具体而言，本发明设及用于抛光含有氧化娃、氮 化娃和/或多晶娃的基材的方法和为此的组合物。
【背景技术】
[0002] 在存储器应用中，典型的固态存储器件（动态随机存取存储器值RAM)、静态随机 存取存储器（SRAM)、可擦除可编程只读存储器巧PROM)、W及电可擦除可编程只读存储器 巧EPROM))对于各存储位（memorybit)采用微电子电路元件。对于典型的非易失性存储元 件（例如邸PR0M，即，"闪速"存储器），采用浮栅场效应晶体管作为数据储存器件。运些器 件将电荷保持在场效晶体管的栅极上W储存各存储位，且具有受限的可再编程性。此外，它 们编程起来是慢的。
[0003] 在半导体和存储器件制造期间，必须移除或减少多种材料层W在晶片上形成电路 的多种部件，运典型地通过化学机械抛光（CM巧实现。许多传统的CMP组合物对在种类型 的集成电路部件相对于另一部件的移除是有选择性的。
[0004] 用于基材表面的CMP的组合物和方法在本领域中是公知的。用于半导体基材的表 面的CMP(例如，用于集成电路的制造）的抛光组合物（也称为抛光浆料、CMP浆料、和CMP 组合物）典型地含有研磨剂、多种添加剂化合物等等。
[0005] 在常规CMP技术中，在CMP装置中，基材载具或者抛光头安装在载具组件上并且定 位成与抛光垫接触。载具组件向基材提供可控制的压力，迫使基材抵靠着抛光垫。使该垫 和载具连同其附着的基材一起相对于彼此移动。该垫和基材的相对移动起到如下作用：研 磨基材的表面W从基材表面移除材料的一部分，从而抛光基材。基材表面的抛光典型地通 过抛光组合物的化学活性（例如通过存在于CMP组合物中的氧化剂、酸、碱或其它添加剂） 和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂的机械活性来进一步辅助。典型的研磨剂材料包括二 氧化娃、二氧化姉、氧化侣、氧化错、和氧化锡。
[0006] 具有=维晶体管堆叠的闪速存储器件（3D闪速存储器）越来越受欢迎。用于3D 闪速应用的抛光浆料通常应提供对于氧化娃（例如，得自等离子体增强原娃酸四乙醋的二 氧化娃，也称为叩ETE0S"或者"TE0S")、氮化娃和多晶娃的相对高的移除速率、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个缺陷 /晶片）。在现有的CMP组合物或方法中典型地未发现运样的特征组合。因此，存在开发提 供运样的有利性质的新的抛光方法和组合物的正在进行的需求。本发明解决该正在进行的 需求。从本文中提供的本发明的描述，本发明的运些和其它优点、W及额外的发明特征将是 明晰的。
【发明内容】
[0007] 本发明提供用于抛光包括二氧化娃、氮化娃、和/或多晶娃的基材的化学机械抛 光方法。用本文中描述的方法可实现的对于二氧化娃、氮化娃和多晶娃的移除速率是高的， 例如，对于所述=种材料各自的移除速率典型地大于1000埃/分钟(A/脚in),运对于3D闪 速存储器的制造是有利的。在优选实施方式中，该方法包括用CMP组合物研磨基材的表面W从其移除至少一些二氧化娃、氮化娃和多晶娃。该CMP组合物包括如下、基本上由如下组 成、或由如下组成：悬浮在具有在3至9. 5 (优选3至5)的范围内的抑且含有阳离子聚合 物的含水载体中的粒状二氧化姉研磨剂（例如胶体二氧化姉）。该阳离子聚合物由甲基丙 締酷氧烷基季锭聚合物例如2-甲基丙締酷氧乙基=甲基锭聚合物例如聚（2-甲基丙締酷 氧乙基S甲基氯化锭）（在本文中也称为叩OlyMADQUAT")和其类似材料组成。在使用点 (pointofuse)处，该二氧化姉研磨剂优选W0.1至2重量％ (wt%)的浓度存在于该CMP 组合物中，且该阳离子聚合物优选W20至200百万分率（ppm)的浓度存在于该CMP组合物 中。优选地，该粒状二氧化姉研磨剂的平均粒度为10至200nm，例如，60nm，对于一次研磨剂 颗粒而言。该2-甲基丙締酷氧烷基季锭聚合物优选为在本文中描述的组合物和方法中使 用的唯一阳离子聚合物。任选地，在所述组合物中可包括水溶性盐例如硝酸锭、杀生物剂、 抑缓冲剂等。
[0008] 在优选实施方式中，该研磨在连带着抛光垫的CMP抛光装置中进行。
[0009] 在另一方面，本发明提供对于抛光包括氧化娃、氮化娃、和/或多晶娃（渗杂的或 未渗杂的）成分的基材是有用的CMP组合物（浆料）。该CMP浆料具有3至9. 5的抑且包 括如下、基本上由如下组成、或由如下组成：悬浮在含有如W上对于抛光方法方面所描述的 阳离子聚合物的含水载体中的粒状二氧化姉研磨剂。该二氧化姉研磨剂（例如，胶体二氧 化姉）优选W0. 1至4重量％的浓度存在于所述组合物中。该CMP组合物的该阳离子聚合 物优选W20至80化pm的浓度存在于该CMP组合物中。在使用时，如果必要，可将所述组合 物用水或另外的合适的含水载体稀释，使得在使用点处，该二氧化姉的浓度优选为0. 1至1 重量％，且该阳离子聚合物的浓度为20至2(K)ppm。
[0010] 在一种实施方式中，该CMP组合物包括如下、基本上由如下组成、或由如下组成： 悬浮在含有150至2(K)ppm的阳离子聚合物的含水载体中的1. 2至2重量％的粒状胶体二 氧化姉研磨剂；其中该阳离子聚合物由聚（2-甲基丙締酷氧乙基=甲基氯化锭）组成，且所 述组合物具有在3至5的范围内的pH。任选地，在所述组合物中可包括例如水溶性盐例如 硝酸锭、杀生物剂、抑缓冲剂等。
[0011] 本文中描述的组合物和方法在3D闪速存储器抛光应用中是特别有用的，且有利 地提供对于二氧化娃、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
【附图说明】
[0012] 图1提供在本发明的组合物和方法评价的所选择的阳离子聚合物的结构式。
[0013] 图2提供如本文中的实施例1中所描述的使用含有多种阳离子聚合物的二氧化姉 CMP组合物1至8(水平轴）抛光氧化物、氮化物和多晶娃毯覆式（空白，blanket)晶片的 移除速率（RR)的图。
[0014] 图3提供使用没有添加的盐的二氧化姉CMP组合物抛光氧化物、氮化物和多晶娃 毯覆式晶片的移除速率（RR)的图。
[0015] 图4提供使用具有添加的盐的二氧化姉CMP组合物抛光氧化物、氮化物和多晶娃 毯覆式晶片的移除速率（RR)的图。
[0016] 图5提供使用没有添加的盐且具有比图3中的实施例高的聚合物浓度的二氧化姉 CMP组合物抛光氧化物、氮化物和多晶娃毯覆式晶片的移除速率（RR)的图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明提供适合用于抛光包括氧化娃（例如TEOS)、氮化娃、和多晶娃的一种或多 种的基材的方法和组合物。具体地，在本文中描述的方法中利用的组合物包括粒状二氧化 姉研磨剂和甲基丙締酷氧烷基季锭聚合物例如MADQUAT均聚物等的组合，所述甲基丙締酷 氧烷基季锭聚合物优选作为所述组合物中的唯一阳离子聚合物。该独特的材料组合保证对 于氧化物、氮化物和多晶娃的期望的高的移除速率，运使得所述组合物和方法对于例如3D 闪速存储器抛光应用是有用的。除甲基丙締酷氧烷基季锭聚合物之外的其它阳离子聚合物 曾被评价，但是提供例如如下的结果：氧化移除速率的过度抑制、或氮化物和多晶娃移除速 率的提升不足，运对于3D闪速存储器抛光应用不是合乎需要的。
[0018] 本发明的组合物优选具有3至9. 5的抑（更优选3至5、例如4至5的抑)。所述组 合物的抑可通过包含缓冲材料来实现和/或维持，所述缓冲材料包括酸性组分，所述酸性 组分可为任何无机或有机酸。在一些优选实施方式中，所述酸性组分可为无机酸、簇酸、有 机麟酸、酸性杂环化合物、其盐、或前述物质的两种或更多种的组合。合适的无机酸的非限 制性实例包括氨氯酸、硫酸、憐酸、亚憐酸、焦憐酸、亚硫酸、和四棚酸、或其任意酸性盐。合 适的簇酸的非限制性实例包括单簇酸（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、马来酸、富马酸、天冬氨