专利名称：用于优先除去氧化硅的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面化或抛光系统，以及平面化或抛光复合基材的方法。
背景技术：
因为集成电路的尺寸变小以及芯片上集成电路的数目增加，因此构成该集成电路的组件在位置上必定靠地更近，以配合标准芯片上有限的空间。因此目前的研究是朝向如何使半导体基材每单位面积具有较高密度的活性成份。据此，电路间的有效隔离对确保半导体发挥最优选性能而言变得愈来愈重要。新式集成电路技术中电路组份的传统隔离方法采用浅沟的形式，其被蚀刻于半导体基材内并填充有一绝缘物，像是二氧化硅。该技艺中这些区域通常称的为浅沟隔离(STI)区。STI区域是供隔离集成电路中的活性区域用。
与STI加工处理有关的问题为半导体基材的平面化后接着形成沟槽(即沟槽被蚀刻并被一绝缘物所填充)。特别是在沟槽被绝缘物填充后，必需选择性地移除来自介于半导体基材的每一沟槽间的″方山″区域的绝缘凸出物。此需要选择性地移除位于方山区域顶端的障蔽膜(典型上为一种氮化物)上的氧化物绝缘物质。从方山区域将氧化物完全移除必需在使位于下方障蔽膜的稀薄化减到最低的情况下完成，以确保跨越半导体基材的障蔽膜具有均匀的厚度。事实上，对半导体是否能发挥最大性能而言，半导体基材的平面化具有关键性。高平面表面的地形可降低集成电路活性区域间漏电(即短路)的可能性。此外，高度的平面化可减低后续互相连接的加工步骤期间石板对焦过深问题的可能性。因此，优良的平面化或抛光加工，接着形成沟槽的步骤对确保半导体是否能够发挥最优选性能具有关键性。
试图解决如何在基材中已形成被氧化物填充的STI区域后提供高平面化集成电路结构的问题导致开发出许多平面化的流程。传统的流程包括例如结合传统化学-机械抛光(CMP)浆液和仿真的结构，氧化物逆转光罩和蚀刻，二元氮化物，硬式光罩，和/或阻断模件的″整合流程″。例如美国专利第5,721,173号(Yano等人)涉及形成沟槽隔离结构的方法，涉及使用浆料，以CMP平面化，之后用HF溶液湿式蚀刻的两步骤方法。然而大部份传统的流程为耗时且昂贵，并且对一个或一个以上的加工处理步骤而言不具有效益。
因此，当单独使用或与传统的平面化或整合流程并用时，仍需要这样一种抛光系统，组合物，和/或方法，其可造就整个复合基材上障蔽膜的稀薄化为最少且障蔽膜平面化(即厚度的均匀度)程度为最大的结果，特别是在基材经历浅沟隔离式加工处理后。本发明寻求提供这样的一种抛光系统，组合物，和方法。本发明的这些优点和其它的优点通过本文所提供的说明而变得显而易见。
发明内容
本发明提供一种平面化或抛光复合基材的系统，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。本发明亦提供平面化或抛光一种复合基材的方法，包括令该基材与系统接触，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。
图1为本发明抛光系统中，胺浓度和氟离子源浓度(即DMAMP∶HF混合物的浓度)相对于氧化物和氮化物的相对移除速率以及氧化物∶氮化物的移除速率比例的图。
具体实施例方式
本发明提供平面化或抛光一种复合基材的系统，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。该抛光系统于整个复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(即厚度的均匀度)程度，特别是在基材经历浅沟隔离式加工后。
该抛光系统中的研磨剂可以是任何适当的研磨剂。适当的研磨剂包括例如金属氧化物研磨剂。金属氧化物研磨剂包括例如氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，二氧化铈，二氧化锆，二氧化锗，氧化镁，其类似产品，和其混合物。适当的研磨剂亦包括经热处理的研磨剂和经化学处理的研磨剂(例如包含化学交联有机官能基团的研磨剂)。该抛光系统的研磨剂优选为二氧化硅。该抛光系统的研磨剂更优选为发烟二氧化硅。
该抛光系统的研磨剂可以任何适当的形式存在。例如将研磨剂混入该抛光组合物中，譬如该抛光系统的水性介质中，是适当的。将抛光系统中的研磨剂全部或部份固定(例如嵌入)于该抛光垫之中或之上亦为适当的。
该研磨剂适合以任何适当的浓度存在于该抛光组合物中，例如该抛光系统的水性介质中。抛光组合物中的研磨剂浓度宜为约0.1重量％或以上(例如约0.1-40重量％)。该抛光组合物中的研磨剂浓度优选为约0.1-30重量％，例如约抛光组合物的1-30重量％，或甚至约为组合物的5-25重量％。
该抛光系统中的氟离子可以是任何适当的氟离子源。适当的氟离子源包括例如氟化氢，氟化铵，二氟氢铵，氟化钾，二氟氢化钾，氟钛酸，氟硅酸，氟锆酸，氟硼酸，和其它的氟化物盐，氟化物金属配合物，和其组合。
该抛光系统中所存在氟离子的量可以是任何适当的量，宜为约0.5重量％或以上。该抛光系统中氟离子的最优选含量为约0.6重量％或以上，例如约0.7重量％或以上，约0.8重量％或以上，约0.9重量％或以上，或甚至约为0.95重量％或以上(例如约1重量％或以上)。该抛光系统中所存在氟离子的适当浓度亦可为约1.25重量％或以上，约1.5重量％或以上，或甚至约为1.75重量％或以上。再者，该抛光系统中存在较高浓度的氟离子为适当的，譬如约2重量％或以上，约3重量％或以上，约4重量％或以上，或甚至约为5重量％或以上。通常该抛光系统中氟离子的含量不超过约15重量％，优选为不超过约10重量％(例如约0.5-10重量％，或更优选为约1-5重量％)。
该抛光系统中的氟离子可以两种形式存在″钝性″形式(即和该抛光系统的其它组份(如胺组份)键结的离子)和″活性″形式(即易于和经平面化或抛光的复合基材反应的自由离子或未键结的离子)。虽然100％的氟离子可以是活性形式，但基本上会有一部份的氟离子为钝性形态(即抛光系统中的氟离子不到约100％的量为活性形式)。因此，抛光系统中约有95％或不到约95％的氟离子(例如约90％或以下，或甚至约85％或以下)为活性形式。再者，该抛光系统中可能有约75％或以下(例如约65％或以下，约55％或以下，约45％或以下，或甚至约30％或以下)的氟离子为活性形式。通常该系统的氟离子含量的约1％或以上(例如约10％或以上)为活性形式。
该抛光系统中活性氟离子的浓度可以任何适当的技术测量。对活性氟离子浓度而言，其适合以对氟离子具特定性的电极测量。亦适合透过美国专利第3,329,587号所公开的技术测量活性氟离子的浓度。
该抛光系统中的胺可以是任何适当的胺。适当的胺包括例如氨基醇。适当的氨基醇包括例如C1-C12烷醇的含胺的衍生物，例如C1-C6烷醇的含氨的衍生物。适当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，异丙醇胺，甲基氨基丙醇，二甲基氨基丙醇，二乙基氨基丙醇，和其高级的烷基衍生物，如丁醇，戊醇，己醇，庚醇，辛醇，壬醇，和癸醇的含胺衍生物。该抛光系统中的胺优选为单甲基-2-氨基-2-甲基丙醇或2-甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。胺可以具有任何适当的pKb值。对胺而言，适当的pKb值例如为1-7，譬如是2-6。优选的pKb值为3-6，譬如为4-5。
该抛光系统中所存在的胺可为任何适当的含量，宜为约1重量％或以上，例如为约1.5重量％或以上。该抛光系统中所存在胺的优选含量为约2重量％或以上，例如约3重量％或以上，或甚至约4重量％或以上。该抛光系统中所存在胺的量更优选为约5重量％或以上，例如约6重量％或以上，或甚至约7重量％或以上。该抛光系统中所存在胺的适当量亦可为约8重量％或以上，约10重量％或以上，约12重量％或以上，或甚至约为15重量％或以上。通常该抛光系统中胺的含量不超过约25重量％，优选为不超过约20重量％(例如约1-20重量％，或更优选为约1-10重量％)。
该抛光系统中的碱可以是任何适当的碱。适当的碱包括例如无机氢氧化物碱和碳酸盐碱。该抛光系统中的碱优选选自氢氧化钾，氢氧化钠，氢氧化铵，氢氧化铯，碳酸钠，和其混合物。
该抛光系统中可存在任何适当量的碱。该抛光系统中所存在碱的含量宜为约0.1重量％或以上。该抛光系统中碱的适当含量亦可为约0.5重量％或以上，约1重量％或以上，约2重量％或以上，或甚至约3重量％或以上。该抛光系统中所存在碱的量亦可为约4重量％或以上，例如约5重量％或以上。通常该抛光系统中碱的含量不超过约15重量％，优选不超过约10重量％(例如约1-10重量％，或更优选为约2-8重量％)。
该抛光系统可进一步包含季铵化合物。适当的季铵化合物包括例如四烷基铵化合物(例如其中″烷基″为C1-C12烷基；优选为C1-C6烷基)。季铵化合物优选为四甲基氢氧化铵。
该抛光系统可视情况进一步包含一或多种其它的添加剂。此种添加剂包括界面活性剂(例如阳离子性界面活性剂，阴离子性界面活性剂，阴离子性聚电解质，非离子性界面活性剂，两性界面活性剂，氟化界面活性剂，和其混合物)，成膜剂(例如杂环有机化合物，如苯并三唑，三唑，苯并咪唑，或其混合物)，聚合稳定剂或其它的表面活性分散剂(例如磷酸，有机酸，氧化锡，和膦酸盐化合物)，pH缓冲剂(例如磷酸钾)，和抛光加速剂，如催化剂，氧化剂，和其它的螯合或配合剂(例如金属，特别是含羧基，羟基，磺酸基，和/或磷酸基的含铁，硝酸盐，硫酸盐，卤化物(包括氯化物，溴化物，和碘化物)的化合物，和/或二-，三-，多-，和聚-羧酸和其盐(如酒石酸和酒石酸盐，苹果酸和苹果酸盐，丙二酸和丙二酸盐，葡糖酸和葡糖酸盐，柠檬酸和柠檬酸，邻苯二甲酸和邻苯二甲酸盐，邻苯二酚，焦棓酚，棓酸和棓酸盐，单宁酸和单宁酸盐)，过氧化物，高碘酸和盐类，高氯酸和盐类，高溴酸和盐类，碘酸和盐类，高锰酸盐，铁氰化钾，氯酸盐，过碳酸盐，过硫酸盐，溴酸盐，铬酸盐，铯化合物，和其混合物)。
该抛光系统的pH可以是任何适当的pH值。本发明抛光系统的pH值优选为约7-14，例如约8-13。本发明抛光系统的pH值更优选为约9-12，例如约10-12，或甚至为约11-12。另一具体实施例中，当选择性抛光金属，金属复合物，或其混合物或合金时，该抛光系统的适当pH值为约2-6，例如约3-5。此等金属，金属复合物，和金属合金包括例如铜，铝，钛，钽，钨，金，铂，铱，钌，金属氮化物(例如氮化钛，氮化钽，和氮化钨)，金属碳化物(例如碳化硅和碳化钨)，和亚磷化锌。
该抛光系统宜具有氧化硅∶氮化硅(即氧化物∶氮化物)为约2∶1或2∶1以上的抛光选择性，例如约5∶1或5∶1以上。该抛光系统优选具有氧化物∶氮化物为约10∶1或10∶1以上的抛光选择性，例如约15∶1或15∶1以上，或甚至为约25∶1或25∶1以上。该抛光系统更优选为具有氧化物∶氮化物为约35∶1或35∶1以上的抛光选择性，例如约45∶1或45∶1以上，或甚至为约55∶1或55∶1以上。该抛光系统最优选为具有氧化物∶氮化物为约65∶1或65∶1以上的抛光选择性，例如约75∶1或75∶1以上，或甚至为约90∶1或90∶1以上。
可通过改变该抛光系统中各组份的相对浓度来控制通过该抛光系统所移除氧化硅的量。该抛光系统中与氧化物移除速率直接有关的活性氟离子的浓度尤其可由改变氟离子，胺，和季铵化合物(如果存在地话)的相对浓度，以及添加配合剂至该抛光系统中或是由改变该抛光系统pH值的方式加以控制。
可通过改变该抛光系统中各组份的相对浓度来控制通过该抛光系统所移除氮化硅的量。阳离子物质(即胺，譬如经氢化的胺，和季铵化合物)吸入氮化硅层中，因而降低，大幅降低，或甚至抑制(即阻断)抛光过程中氮化硅的移除量。该抛光系统中的碱会中和该阳离子性胺，由而降低其吸附于氮化硅层上的能力，进而抑制其移除量。关于此点，可通过改变该抛光系统中胺，碱，和季铵化合物(如果存在地话)的相对浓度，以及通过改变该抛光系统pH值的方式控制通过该抛光系统所移除氮化硅的量。
测量该抛光系统的自由碱度和总碱度以定量出该抛光系统的缓冲能力。自由碱度和总碱度值系通过滴定的方式测量，并且可以任何测量pH的技术或装置(例如pH仪)监控。该抛光系统宜具有约0.001-0.15摩尔/升的自由碱度值。该抛光系统的优选自由碱度值为约0.005-0.1摩尔/升，例如约0.01-0.1摩尔/升。该抛光系统宜具有约0.005-0.2摩尔/升的总碱度值。该抛光系统优选具有约0.008-0.15摩尔/升的总碱度值，例如约0.01-0.125摩尔/升。该抛光系统的总碱度值更优选为约0.01-0.1摩尔/升。
本发明亦提供利用本文所述的抛光系统平面化或抛光一种复合基材的方法，其中该抛光系统包含任何适当浓度的研磨剂，氟离子，胺，碱，和水。如上所示，研磨剂可包含于该抛光组合物中，例如该抛光系统的水性介质中，和/或固定(例如嵌入)于该抛光垫中或之上。因此，本发明提供平面化或抛光复合基材的方法，包括令该基材与系统接触，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。该复合基材可为任何适当的复合基材。该复合基材典型上为含有金属氧化物组份(例如氧化硅)和/或氮化物组份(例如氮化硅)的基材(例如硅基材)。
该抛光系统特别适合用来平面化或抛光经浅沟隔离式(STI)加工处理的基材。STI加工处理通常需提供其上沉积有一层二氧化硅和一层氮化硅的硅基材。沟槽在经照相石印后予以蚀刻，并以二氧化硅填充。过多的二氧化硅被平面化直到氮化硅完全曝露出为止，使得沟槽中所残留氧化硅的量大致相当于方山区域上氮化硅的量或是大致相当于氧化物垫的量。平面化或抛光步骤宜使用本发明抛光系统，以此典型的STI加工方式进行，优选为得以移除二氧化硅，并于氮化硅层上停止平面化作用。
亦可使用该抛光系统平面化或抛光经硬化的半加工制品，如主要是硅、硬式或记忆磁盘片，金属(例如贵重金属和低k值金属)，ILD层状物，微电子机械系统，铁电物质，磁头，聚合膜，和低与高常数的介电膜。
可以任何适当的技术，利用该抛光系统平面化或抛光基材。关于此点，宜于被输送至抛光垫片或基材表面前先行调配该抛光系统。亦适合在抛光垫片表面上或基材表面上调配(即混合)此抛光系统，系透过抛光系统中来自两个或两个以上不同来源的组份的输送，由此抛光系统的组份会于抛光垫片表面上或基材表面上汇合。关于此点，该抛光系统的组份被输送至抛光垫片或基材表面上的流动速率(即抛光系统中特定组份的输送量)可在抛光过程的前和/或抛光过程期间改变，以使抛光系统的抛光选择率和/或粘度得以改变。再者，抛光系统中被输送的特定组份来自两个或两个以上不同的来源而有不同的pH值为适当者，抑或在输送至抛光垫片或基材表面上前，不同来源具有实质上类似或甚至相同的pH值也是适当者。被输送的特定组份来自两个或两个以上不同的来源在被输送至抛光垫片表面或基材表面上前被各别过滤或一齐过滤也是适当的。
基材可以任何适当的抛光垫片(例如抛光表面)，使用该抛光系统予以平面化或抛光。适当的抛光垫片包括例如织物和非织物抛光垫片。再者，适当的抛光垫片可包含不同密度，硬度，厚度，压缩性，压缩后反弹的能力，和压缩系数的任何适当的聚合物。适当的聚合物包括例如聚氯乙烯，聚氟乙烯，尼龙，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，和其类似产品，及其混合物。如上文所作讨论，该抛光系统的研磨剂可全部或部份固定(例如嵌入)于该抛光垫片中或之上，此固定于抛光垫片上的步骤可利用例如该抛光垫片形成期间掺合研磨剂于上述聚合物中的方式完成。
该抛光系统(特别是其中包含有研磨剂的抛光组合物)宜具有约25厘泊或以上的粘度，例如约100厘泊或以上，或甚至约500厘泊或以上。该抛光系统的粘度优选为约1000厘泊或以上，例如约2000厘泊或以上。该抛光系统的粘度更优选为约3000厘泊或以上，例如约4000厘泊或以上，或甚至约5000厘泊或以上。该抛光系统的粘度最优选为约6000-9000厘泊(如约7000-8000厘泊)。该抛光系统具有相对上为高的粘度可使复合基材被有效抛光所需抛光系统的总量减少。可以任何适当的方式测量该抛光系统的粘度。本文所述粘度值可例如使用Brookfield粘度计(机型为LVDVI，其电压为115伏且测量范围为15-2,000,000厘泊)和适当的心轴(即LV心轴#4)测量。
可通过改变该抛光系统中特定组份的浓度来调整该抛光系统的粘度。亦可通过于该抛光系统中添加任何适当的流变控制剂(即一种聚合性流变控制剂)调整该抛光系统的粘度。适当的流变控制剂包括例如氨基甲酸酯聚合物(例如分子量大于约100,000Daltons的胺基甲酸乙酯聚合物)，和包含一或多个丙烯酸副单元的丙烯酸酯(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，以及其盐类。
某些情况中宜例如于抛光过程期间，于原处改变抛光系统的抛光选择率。此可经由任何适当的方式完成，例如通过向前选料或向后进料的控制。此抛光方法可利用例如增加或减少抛光聚积性获得调整。抛光聚积性可通过增加或减少垫片与基材彼此的压力，增加或减少基材与垫片接触期间的运转速度或是增加或减少垫片与基材接触时的滚筒速度，或任何组合的方式加以调整。
在平面化或抛光复合基材后，所使用的抛光系统可和任何适合促进该抛光系统的支配性的化合物混合。适当的化合物包括例如可降低所用抛光系统pH值的酸，对氟离子作用作为配合剂的含钙盐，和其它本领域普通技术人员已知的化合物。可以任何适当的方式将此等化合物加入本发明的抛光系统中。例如适宜将该等化合物加入废料流中，其中该抛光系统系从抛光表面离开。
实施例1本实施例进一步说明本发明，但当然不应以任何方式解释为限制其范围。根据本发明，抛光系统配方如下混合10,000克Cabot′s Semi-Sperse25的发烟二氧化硅含水分散液(水中25重量％的发烟二氧化硅)和177克的2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇80(DMAMP-80)(得自ANGUS化学公司)制备组份A。混合34.5重量％的去离子水，12.7重量％的KOH(溶于水中，浓度为40％)，14.2重量％的DMAMP-80，和38.6重量％的氢氟酸(溶于水中，浓度为5％)制备组份B。于相同流速(110毫升/分钟)下混合组份A和B，形成抛光系统，使所得抛光系统的pH值为9-11.5。所得抛光系统中各组份的浓度为约12重量％的发烟二氧化硅(研磨剂)，约2重量％的氢氟酸(氟离子源)，约7重量％的DMAMP-80(胺)，约5重量％的KOH(碱)，和约74重量％的水。测得活性氟离子的浓度约为该抛光系统的0.925重量％。
实施例2本实施例进一步说明本发明，但当然不应以任何方式解释为限制其范围。根据本发明，抛光系统系配方如下利用孔径为1微米的过滤器过滤一定量的Cabot′s Cab-O-SperseSC-1的发烟二氧化硅含水分散液，并用去离子水稀释的方式制备组份A，使分散液约包含20％的固体物。混合71.87重量％的去离子水，1.25重量％的KOH(溶于水中，浓度为40％)，15.68重量％的DMAMP-80(80％的活性)，和11.2重量％的氟化钾(KF)(溶于水中，浓度为50％)制备组份B。于相同流速(50毫升/分钟)下混合组份A和B，形成抛光系统，使所得抛光系统的pH值为9-11.5。所得抛光系统中各组份的浓度为约10重量％的发烟二氧化硅(研磨剂)，约3重量％的KF(氟离子源)，约6重量％的DMAMP-80(胺)，约0.25重量％的KOH(碱)，和约80.75重量％的水。测得活性氟离子的浓度约为该抛光系统的0.925重量％。
实施例3本实施例说明为使氧化物的移除速率达最大限度，本发明抛光系统中胺和氟离子源的浓度重要性。
用五种抛光组合物(组合物A-E)抛光包含氧化硅层的介电基材和硬式记忆磁盘片，组合物A-E包含12.5重量％的发烟二氧化硅(特定为Cabot′s Semi-Sperse25的发烟二氧化硅含水分散液)，适当量的KOH，以维持该抛光组合物的pH为约11-12(即浓度约2-5重量％的KOH)，可变浓度的DMAMP-80(DMAMP)和氢氟酸(HF)的1∶1等摩尔混合物(特定为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(即约82.5重量％，约80.5重量％，约79重量％，约77.5重量％，和约75.5重量％)。DMAMP和HF的浓度使组合物A-E中每一个组合物中的DMAMP∶HF混合物的摩尔浓度分别为0，0.12，0.24，0.37，0.48，和0.62。
类似上述组合物A-E，用四种抛光组合物(组合物F-1)抛光各别的基材，除以季铵化合物取代胺外。具体地，组合物F-I包含12.5重量％的发烟二氧化硅(特定为Cabot′s Semi-Sperse25的发烟二氧化硅含水分散液)，适当量的KOH，以维持该抛光组合物的pH为约11-12(即浓度约2-5重量％的KOH)，可变浓度的氢氟酸(HF)和季铵化合物(即四甲基氢氧化铵(TMAH))的1∶1的等摩尔混合物(特定为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(即约82.5重量％，约82重量％，约81.5重量％，和约79.5重量％)。TMAH和HF的浓度系使组合物F-I中每一个组合物中的TMAHHF混合物的摩尔浓度分别为0.14，0.19，0.24，和0.39。
亦以″对照组″组合物(包含12.5重量％的发烟二氧化硅(特定为Cabot′sSemi-Sperse25的发烟二氧化硅含水分散液)，适当量的KOH，以维持该抛光组合物的pH为约11-12(即浓度约2-5重量％的KOH)，和约82.5-85.5重量％的水)抛光基材以作比较用。
接着使用这些抛光组合物，测量出每一抛光组合物的氧化硅(SiO2)的移除速率，数据列于表1中。
表 1
由表1所示数据显见，包含胺和氟离子源且DMAMP∶HF的浓度分别为0.12M，0.24M，0.37M，和0.48M)的抛光组合物(组合物A-D)的SiO2移除速率大于″对照组″组合物和包含氟离子源，但结合季铵化合物而非胺的抛光组合物(组合物F-I)。由表1所示数据亦显见，DMAMP∶HF浓度为0.24M的抛光组合物(组合物B)，其SiO2的移除速率高于DMAMP∶HF浓度小于0.24M(例如0.12M(组合物A))者，并且高于0.24M(例如0.37M，0.48M，和0.62M(分别为组合物C-E))者。这些结果证实了为使氧化物的移除速率达最大限度的本发明抛光系统中胺和氟离子源的浓度重要性。
实施例4本实施例说明为使氧化物∶氮化物的移除速率比例达最大限度的本发明抛光系统中氟离子和胺源的浓度的重要性。
用实施例3的抛光组合物A-E和实施例3的″对照组″组合物抛光包含氧化硅层和氮化硅层的介电基材。接着使用该等抛光组合物，测量该等抛光组合物的氧化硅(SiO2)和氮化硅(Si3N4)的移除速率，计算氧化物∶氮化物的移除速率比例，所得结果示于表2中。
表2
由表2所示数据显见，该抛光组合物的氧化硅移除速率大于氮化硅的，不论DMAMP∶HF混合物的浓度如何。此外，包含DMAMP∶HF(组合物A-E)的抛光组合物的SiO2∶Si3N4的相对移除速率大于″对照″组合物的SiO2∶Si3N4的相对移除速率。由表2所示数据亦显见，DMAMP∶HF浓度为0.48M的抛光组合物(组合物D)，其SiO2∶Si3N4的相对移除速率高于DMAMP∶HF浓度小于0.48M(例如0.12M，0.24M，和0.37M(组合物A-C))的抛光组合物的SiO2∶Si3N4的相对移除速率，并且高于DMAMP∶HF浓度大于0.48M(例如0.62M(组合物E))的抛光组合物的SiO2∶Si3N4的相对移除速率。另外，由表2数据显见，DMAMP∶HF浓度为0.37M和0.48M的抛光组合物(分别为组合物C和D)具有较″对照″组合物为高的SiO2移除速率，较低的Si3N4移除速率，和较高的SiO2∶Si3N4的相对移除速率。
将表2数据制图，见图1，其为使用各种组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，相对该抛光系统中DMAMP∶HF混合物(即胺和氟离子源的浓度)的浓度。
这些结果证实了为使氧化物∶氮化物的相对移除速率达最大限度的本发明抛光系统中胺和氟离子源的浓度重要性，不仅增加了氧化物的移除速率，同时也降低了氮化物的移除速率。
本文所引据的所有参考数据，包括专利，专利申请，和出版物全文均并入作为参考。
虽然本发明已就强调优选具体实施例的方式作说明，但对本领域普通技术人员而言，可采用优选具体实施例的变化试样，以及本发明可以其它非本文所特定描述的方式实施是显而易见的。因此，本发明包括所有以下权利要求所涵盖的适用法律与规则所允许程度的所有改变。图1氧化物移除速率氮化物移除速率氧化物∶氮化物的相对移除速率DMAMP∶HF混合物的浓度[M]移除速率(埃/分钟)氧化物∶氮化物的移除速率比率
权利要求
1.一种平面化或抛光复合基材的系统，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。
2.根据权利要求1的系统，其中该系统的pH值为约7-14。
3.根据权利要求1的系统，其中该研磨剂选自氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，二氧化铈，二氧化锆，二氧化锗，氧化镁，其类似产品，和其混合物。
4.根据权利要求3的系统，其中该研磨剂为二氧化硅。
5.根据权利要求1的系统，其中该抛光组合物中研磨剂的浓度为约0.1重量％或以上。
6.根据权利要求1的系统，其中该研磨剂固定于该抛光垫中或之上。
7.根据权利要求1的系统，其中该氟离子来自选自氟化物盐、氟化物酸、氟化物金属配合物、和其组合的氟离子源。
8.根据权利要求1的系统，其中该胺为氨基醇。
9.根据权利要求8的系统，其中该胺为2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。
10.根据权利要求1的系统，其中该碱选自无机氢氧化物碱和碳酸盐碱。
11.根据权利要求10的系统，其中该碱选自氢氧化钾，氢氧化钠，氢氧化铵，氢氧化铯，碳酸钠，和其混合物。
12.根据权利要求1的系统，其中该系统进一步包括季铵化合物。
13.根据权利要求1的系统，其中该系统的氧化物∶氮化物的抛光选择率为约2∶1或大于2∶1。
14.根据权利要求1的系统，其中该系统包含阳离子物质，其减少来自复合基材的氮化物。
15.根据权利要求1的系统，其中该氟离子包含少于约100％的活性氟离子。
16.根据权利要求1的系统，其中该系统的自由碱度值为约0.001-0.15摩尔/升。
17.根据权利要求1的系统，其中该系统的总碱度值为约0.005-0.2摩尔/升。
18.一种抛光组合物，包含(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。
19.根据权利要求18的组合物，其中该组合物进一步包含研磨剂。
20.一种平面化或抛光复合基材的方法，包括使该基材与抛光系统接触，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。
21.根据权利要求20的方法，其中该基材为复合半导体基材。
22.根据权利要求20的方法，其中该基材在经浅沟隔离式加工后被平面化或抛光。
23.根据权利要求20的方法，其中该基材包含氧化物。
24.根据权利要求20的方法，其中该基材包含氮化物。
25.根据权利要求20的方法，其中该系统的pH值为约7-14。
26.根据权利要求20的方法，其中该研磨剂选自氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，二氧化铈，二氧化锆，二氧化锗，氧化镁，其类似产品，和其混合物。
27.根据权利要求26的方法，其中该研磨剂为二氧化硅。
28.根据权利要求20的方法，其中该抛光组合物中研磨剂的浓度为约0.1重量％或以上。
29.根据权利要求20的方法，其中该研磨剂固定于该抛光垫中或之上。
30.根据权利要求20的方法，其中该氟离子来自选自氟化物盐，氟化物酸，氟化物金属配合物，和其组合的氟离子源。
31.根据权利要求20的方法，其中该胺为氨基醇。
32.根据权利要求31的方法，其中该胺为2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇。
33.根据权利要求20的方法，其中该碱选自无机氢氧化物碱和碳酸盐碱。
34.根据权利要求33的方法，其中该碱选自氢氧化钾，氢氧化钠，氢氧化铵，氢氧化铯，碳酸钠，和其混合物。
35.根据权利要求20的方法，其中该系统进一步包括季铵化合物。
36.根据权利要求20的方法，其中该复合基材的平面化或抛光操作发生于氧化物∶氮化物的抛光选择率为约2∶1或大于2∶1之时。
37.根据权利要求20的方法，其中该组合物包含阳离子物质，其减少来自复合基材的氮化物的移除量。
38.根据权利要求20的方法，其中该氟离子包含少于约100％的活性氟离子。
39.根据权利要求20的方法，其中该浆料的自由碱度值为约0.001-0.15摩尔/升。
40.根据权利要求20的方法，其中该浆料的总碱度值为约0.005-0.2摩尔/升。
41.根据权利要求20的方法，其中该浆料在被输送至基材表面的前先行混合。
42.根据权利要求20的方法，其中该浆料于抛光垫的表面上加以混合。
全文摘要
提供平面化或抛光一种复合基材的系统、组合物和方法，该平面化或抛光系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。本发明也提供平面化或抛光复合基材的方法，包括令该基材与系统接触，该系统包含(i)一种抛光组合物和(ii)一种研磨剂，该抛光组合物包括(a)约0.5重量％或以上的氟离子，(b)约1重量％或以上的胺，(c)约0.1重量％或以上的碱，和(d)水。
文档编号C09K3/14GK1422314SQ01807885
公开日2003年6月4日 申请日期2001年4月9日 优先权日2000年4月11日
发明者布赖恩·L·米勒, 杰弗里·P·张伯伦, 戴维·J·施罗德 申请人:卡伯特微电子公司