一种制造半导体装置的方法，其包括在包含特定有机化合物的CMP组合物的存在下化学机 ...的制作方法
【专利摘要】一种制造半导体装置的方法，其包括在化学机械抛光(CMP)组合物的存在下化学机械抛光元素锗及/或0.1≤x<1的Si1-xGex材料，所述CMP组合物包含：(A)无机粒子、有机粒子或其混合物或复合物，(B)至少一种类型的氧化剂，(C)至少一种类型的包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐除外，其中{k}为1、2或3，(Z)为羟基(-OH)、烷氧基(-OR1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-COOH)、羧酸酯(-COOR2)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)、膦酸酯(-P(=O)(OR7)(OR8))、磷酸酯(-O-P(=O)(OR9)(OR10))、膦酸(-P(=O)(OH)2)、磷酸(-O-P(=O)(OH)2)结构部分或其质子化或去质子化形式，R1、R2、R7、R9彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，R3、R4、R5、R8、R10彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，R6为亚烷基或芳基亚烷基，R11、R12、R13彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R11、R12、R13不包含任何结构部分(Z)，R14为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R14不包含任何结构部分(Z)，及(D)含水介质。
【专利说明】一种制造半导体装置的方法，其包括在包含特定有机化
合物的CMP组合物的存在下化学机械抛光元素锗及/或
Si^xGexMW
[0001]本发明本质上涉及一种化学机械抛光(CMP)组合物及其用于抛光半导体工业的基材的用途。本发明的方法包括在特定CMP组合物的存在下化学机械抛光元素锗及/或SihGex。
[0002]在半导体工业中，化学机械抛光(缩写为CMP)为一项熟知应用于制造先进光子、微机电及微电子材料及装置(例如半导体晶片)的技术。
[0003]在制造半导体工业中所用的材料及装置期间，采用CMP来平坦化金属及/或氧化物表面。CMP利用化学与机械作用的相互影响来达到待抛光表面的平坦度。化学作用由化学组合物(也称为CMP组合物或CMP浆料)提供。机械作用通常由抛光垫实现，抛光垫典型地压至待抛光表面上且安装于移动压板上。压板通常按直线、旋转或轨道移动。
[0004]在典型的CMP方法步骤中，旋转晶片固持器使待抛光晶片接触抛光垫。CMP组合物通常施加于待抛光晶片与抛光垫之间。
[0005]在现有技术中，已知化学机械抛光含锗的层的方法，且其描述于例如以下参考文献中。
[0006]US2010/0130012A1公开一种抛光具备应变松弛Si^Gex层的半导体晶片的方法，其包括在抛光机中使用含有粒度为0.55 μ m或小于0.55 μ m的固定黏结的研磨材料的抛光垫机械加工半导体晶片的SihGex层的第一步骤，及使用抛光垫且在供应含有研磨材料的抛光剂浆料下化学机械加工半导体晶片的先前机械加工的SihGex层的第二步骤。抛光剂溶液可含有例如以下的化合物:碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4 OH)、氢氧化四甲基铵(TMAH)或其任何所需混合物。
[0007]US2008/0265375A1公开一种单面抛光具备松弛Si^Gex层的半导体晶片的方法，其包括:在多轮抛光中抛光多个半导体晶片，一轮抛光包括至少一个抛光步骤且在每轮抛光结束时该多个半导体晶片中的至少一个具有抛光SihGex层；及在至少一个抛光步骤期间在具备抛光布的旋转抛光板上移动该至少一个半导体晶片，同时施加抛光压力，且供应抛光剂于抛光布与该至少一个半导体晶片之间，供应的抛光剂含有碱性组分及溶解锗的组分。溶解锗的组分可包含过氧化氢、臭氧、次氯酸钠或其混合物。碱性组分可包含碳酸钾(K2CO3)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化铵(NH4OH)、氢氧化四甲基铵(N(CH3)4OH)或其混合物。
[0008]FR2876610A1公开一种抛光锗表面的方法，其包括用至少一种抛光剂及轻度锗蚀刻溶液进行抛光操作。蚀刻溶液可为选自以下的溶液:过氧化氢溶液、水、H2SO4溶液的溶液、HCl溶液、HF溶液、NaOCl溶液、NaOH溶液、NH4OH溶液、KOH溶液的溶液、Ca (ClO) 2溶液或这些溶液中的两种或更多种的混合物。
[0009]US2006/0218867A1公开一种用于抛光锗或硅-锗单晶的抛光组合物，该抛光组合物包含次氯酸钠、胶体二氧化硅及水，其中抛光组合物中有效氯浓度为0.5至2.5%，且抛光组合物中胶体二氧化硅含量以重量计为I至13%。[0010]US2011/0045654A1公开一种抛光包含至少一个锗表面层(121)的结构(12)的方法，其特征在于其包括用具有酸性PH值的第一抛光溶液对锗层(121)的表面(121a)进行化学机械抛光的第一步骤，及用具有碱性PH值的第二抛光溶液对锗层(121)的表面进行化学机械抛光的第二步骤。
[0011]在现有技术中，化学机械抛光含锗合金(例如锗-锑-碲(GST)合金)的方法是已知的，且其描述于例如以下参考文献中。
[0012]US2009/0057834A1公开一种化学机械平坦化上面具有至少一个特征的包含硫族化物材料的表面的方法，该方法包括以下步骤:A)将具有上面具有至少一个特征的包含硫族化物材料的表面的基材置放成与抛光垫接触；B)传递抛光组合物，其包含:b)研磨剂；及b)氧化剂 '及O用抛光组合物抛光基材。硫族化物材料为例如锗、锑及碲的合金。
[0013]US2009/0057661A1公开一种化学机械平坦化上面具有至少一个特征的包含硫族化物材料的表面的方法，该方法包括以下步骤:A)将具有上面具有至少一个特征的包含硫族化物材料的表面的基材置放成与抛光垫接触；B)传递抛光组合物，其包含:a)具有正ζ电位的表面改性的研磨剂；及《氧化剂；及0用抛光组合物抛光基材。硫族化物材料为例如锗、铺及締的合金。
[0014]US2009/0001339A1公开一种用于化学机械抛光(CMP)相变存储装置的浆料组合物，其包含去离子水及含氮化合物。相变存储装置优选包含至少一种选自以下的化合物:InSe, Sb2Te3' GeTe, Ge2Sb2Te5' InSbTe, GaSeTe, SnSb2Te4' InSbGe, AgInSbTe, (GeSn) SbTe,GeSb(SeTe)或Te81Ge15Sb2S2。含氮化合物可为一种选自以下的化合物:脂族胺、芳族胺、铵盐、铵碱或其组合。
[0015]US2007/0178700A1公开一种用于抛光含有相变合金的基材的化学机械抛光(CMP)组合物，该组合物包含`:(a)粒状研磨材料，其量以重量计不超过约3%; (b)至少一种能够螯合相变合金、其组分或由相变合金材料在化学机械抛光期间形成的物质的螯合剂；及(c)其含水载体。相变合金为例如锗-锑-碲(GST)合金。螯合剂可包含至少一种选自以下的化合物:二羧酸、聚羧酸、氨基羧酸、磷酸酯、聚磷酸酯、氨基膦酸酯及膦酰基羧酸、聚合螯合剂及其盐。
[0016]本发明的目的之一为提供一种CMP组合物及CMP方法，其适于化学机械抛光元素锗及/或SihGex且展示改进的抛光性能,尤其高锗及/或SihGex材料(0.1 ( x〈l)的材料移除率(MRR)，或锗及/或SihGex相对于二氧化硅的高选择性(Ge及/或SihGex: SiO2选择性)或低锗及/或SihGex静态蚀刻率(SER)，或高锗及/或SihGex MRR与高Ge及/或SihGex = SiO2选择性及/或低锗及/或SihGex SER的组合。此外，本发明的目的之一为提供一种CMP组合物及CMP方法，其适于化学机械抛光已填充或生长在STI (浅沟槽隔离)二氧化硅之间的沟槽中的元素锗及/或SihGex。本发明的另一目的为提供一种CMP组合物及CMP方法，其适于化学机械抛光具有层及/或过度生长的形状且锗及/或SihGex含量以相应层及/或过度生长的重量计超过98%的元素锗及/或SihGextl此外，寻求一种易于应用且需要尽可能少的步骤的CMP方法。
[0017]因此，发现了一种制造半导体装置的方法，其包括在化学机械抛光(CMP)组合物(下文中称为(Q)或CMP组合物(Q))的存在下化学机械抛光元素锗及/或具有0.1 ( χ<1的SihGex材料，且该CMP组合物包含:[0018](A)无机粒子、有机粒子或其混合物或复合物，
[0019](B)至少一种类型的氧化剂，
[0020](C)至少一种类型的包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外，其中{k}为1、2或3，
[0021](Z)为羟基(-0H)、烷氧基(-0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-0R1)、羧酸(-C00H)、羧酸酯(-C00R2)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)、膦酸酯(-P (=0) (OR7) (OR8))、磷酸酯(-0-P (=0) (OR9) (OR10))、膦酸(-P (=0)(OH)2)、磷酸(-0-P(=0) (OH)2)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0022]R1、R2、R7、R9彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，R3、R4、R5、R8、R10彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，
[0023]R6为亚烷基或芳基亚烷基，
[0024]R11、R12、R13彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R11、R12、R13不包含任何结构部分(Z)，
[0025]R14为烷 基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R14不包含任何结构部分(Z)，
[0026]及
[0027](D)含水介质。
[0028]此外，发现了 CMP组合物(Q)用于化学机械抛光包含元素锗及/或SihGex层及/或过度生长的基材的用途。
[0029]优选实施方案在权利要求书及说明书中予以说明。应了解优选实施方案的组合在本发明的范畴内。
[0030]可由本发明的方法制造半导体装置，该方法包括在CMP组合物(Q)的存在下化学机械抛光元素锗及/或SihGex材料(0.1 ^ χ<1),优选地，该方法包括在CMP组合物(Q)的存在下化学机械抛光元素锗及/或SihGex。一般而言，此元素锗及/或SihGex可为任何类型、形式或形状的元素锗及/或SihGep此元素锗及/或SihGex优选具有层及/或过度生长的形状。若此元素锗及/或SihGex具有层及/或过度生长的形状，则锗及/或SihGex含量以相应层及/或过度生长的重量计优选超过90%，更优选超过95%，最优选超过98%，尤其超过99%，例如超过99.9%。一般而言，此元素锗及/或SihGex可以不同方式生产或获得。此元素锗及/或SihGex优选已填充或生长在其他基材之间的沟槽中，更优选填充或生长在二氧化硅、硅或半导体工业中所用的其他绝缘及半导材料之间的沟槽中，最优选填充或生长在STI (浅沟槽隔离)二氧化硅之间的沟槽中，尤其生长在选择性外延生长方法中STI 二氧化硅之间的沟槽中。若此元素锗及/或SihGex已填充或生长在STI 二氧化硅之间的沟槽中，则所述沟槽的深度优选为20至500nm,更优选150至400nm,且最优选250至350nm，尤其280至320nm。在另一实施方案中，若此元素锗及/或SVxGex已填充或生长在二氧化硅、硅或半导体工业中所用的其他绝缘及半导材料之间的沟槽中，则所述沟槽的深度优选为5至IOOnm,更优选8至50nm,且最优选10至35nm,尤其15至25nm。
[0031]元素锗为呈其化学元素形式的锗且不包括锗盐或锗含量以相应合金的重量计低于90%的锗合金。
[0032]该SihGex材料(0.1 ( χ<1)可为任何类型、形式或形状的0.1 ( χ<1的Si1Jex材料。一般而言，X可为0.1≤x〈l范围内的任何值。X优选在0.1≤x〈0.8范围内，X更优选在0.1 ( χ〈0.5范围内，X最优选在0.1 ( χ〈0.3范围内，例如X为0.2。该Si1Jex材料优选为SihGex层，更优选为应变-松弛SihGex层。此应变-松弛Si1Jex层可为US2008/0265375A1 的段落[0006]中描述的 Si1Jex 层。
[0033]若本发明的方法包括化学机械抛光包含元素锗及/或SihGex及二氧化硅的基材，则在材料移除率方面，锗及/或SihGex相对于二氧化硅的选择性优选高于10:1，更优选高于20:1，最优选高于30:1，尤其高于50:1，特别是高于75:1，例如高于100:1。该选择性可例如通过CMP组合物(Q)的有机化合物(C)的类型和浓度以及通过设定其他参数如pH值调节。
[0034]CMP组合物(Q)用于化学机械抛光包含元素锗及/或SihGex材料(0.1 ^ χ<1)的基材，优选用于化学机械抛光包含元素锗及/或SihGex层及/或过度生长的基材。该元素锗及/或SihGex层及/或过度生长的锗及/或SihGex含量以相应层及/或过度生长的重量计优选超过90%，更优选超过95%，最优选超过98%，尤其超过99%，例如超过99.9%。元素锗及/或SihGex层及/或过度生长可以不同方式来获得，优选通过填充或生长在其他基材之间的沟槽中，更优选通过填充或生长在二氧化硅、硅或半导体工业中所用的其他绝缘及半导材料之间的沟槽中，最优选通过填充或生长在STI (浅沟槽隔离)二氧化硅之间的沟槽中，尤其通过生长在选择性外延生长方法中的STI 二氧化硅之间的沟槽中。
[0035]若CMP组合物(Q)用于抛光包含元素锗及二氧化硅的基材，则在材料移除率方面，锗及/或SihGex相对于二氧化硅的选择性优选高于10:1，更优选高于20:1，最优选高于30:1,尤其高于50:1，特别是高于75:1，例如高于100:1。
[0036]CMP组合物(Q)包含如下所述的组分㈧、⑶、(C)和⑶。
[0037]CMP组合物(Q)包含无机粒子、有机粒子或其混合物或复合物(A)。(A)可为
[0038]-一种类型的无机粒子，
[0039]-不同类型的无机粒子的混合物或复合物，
[0040]-一种类型的有机粒子，
[0041]-不同类型的有机粒子的混合物或复合物，或
[0042]-一或多种类型的无机粒子与一或多种类型的有机粒子的混合物或复合物。
[0043]复合物为包含两种或更多种类型粒子且所述粒子以机械方式、化学方式或以另一方式彼此结合的复合粒子。复合物的实例为在外层(壳)中包含一种类型的粒子且在内层(核)中包含另一类型的粒子的核-壳型粒子。
[0044]—般而言，CMP组合物(Q)中粒子⑷的含量可变化。⑷的量以组合物(Q)的总重量计优选不超过IOwt.% (wt.%代表“重量百分比”)，更优选不超过5wt.%，最优选不超过
2.5wt.%，例如不超过1.8wt.%。(A)的量以组合物(Q)的总重量计优选为至少0.002wt.%，更优选至少0.01wt.%,最优选至少0.08wt.%,例如至少0.4wt.%。
[0045]一般而言，可含有粒度分布不定的粒子(A)。粒子(A)的粒度分布可呈单峰或多峰。在多峰粒度分布的情况下，双峰常为优选。为在本发明的CMP方法期间具有可容易地再现的性质特征及可容易地再现的条件，(A)优选具有单峰粒度分布。(A)最优选具有单峰粒度分布。
[0046]粒子(A)的平均粒度可在宽范围内变化。平均粒度为含水介质(D)中(A)的粒度分布的d5(l值且可使用动态光散射技术测定。接着，在假设粒子基本上为球形下计算d50值。平均粒度分布的宽度为粒度分布曲线与相对粒子数的50%高度相交的两个交叉点之间的距离(以X轴的单位给出)，其中最大粒子数的高度标准化为100%高度。
[0047]如使用仪器(例如来自Malvern Instruments有限公司的高性能粒度分析仪(HPPS)或Horiba LB550)用动态光散射技术所量测，粒子(A)的平均粒度优选在5至500nm范围内，更优选在5至250nm范围内，最优选在20至150nm范围内，且尤其在35至130nm范围内。
[0048]粒子(A)可具有各种形状。因此，粒子(A)可具有一种或基本上仅一种类型的形状。然而，粒子(A)也可能具有不同形状。例如，可存在两种类型的不同形状的粒子(A)。例如，(A)可具有立方体、具有削角边缘的立方体、八面体、二十面体、有或无突起或凹痕的结节或球体的形状。其优选为无或仅有很少突起或凹痕的球形。
[0049]粒子(A)的化学性质不受特别限制。(A)可具有相同化学性质或为具有不同化学性质的粒子的混合物或复合物。一般而言，具有相同化学性质的粒子(A)为优选。一般而言，(A)可为
[0050]-无机粒子，例如金属、金属氧化物或碳化物，包括准金属、准金属氧化物或碳化物，或
[0051]-有机粒子，例如聚合物粒子，
[0052]-无机与有机粒子的混合物或复合物。
[0053]粒子(A)优选为无机粒子。金属或准金属的氧化物及碳化物尤其优选。粒子(A)更优选为氧化铝、氧化铈、氧化铜、氧化铁、氧化镍、氧化锰、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氧化锡、二氧化钛、碳化钛、氧化钨、氧化钇、氧化锆或其混合物或复合物。粒子(A)最优选为氧化铝、氧化铈、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆或其混合物或复合物。(A)尤其为二氧化硅粒子。
(A)例如为胶体二氧化硅粒子。胶体二氧化硅粒子典型地由湿式沉淀方法生产。
[0054]在(A)为有机粒子或无机与有机粒子的混合物或复合物的另一实施方案中，聚合物粒子优选作为有机粒子。聚合物粒子可为均聚物或共聚物。后者可例如为嵌段共聚物或统计共聚物。均聚物或共聚物可具有各种结构，例如线性、分支、梳状、树枝状、缠结或交联。聚合物粒子可根据阴离子、阳离子、可控自由基、自由基机制及通过悬浮或乳液聚合的方法获得。聚合物粒子优选为以下中的至少一种:聚苯乙烯、聚酯、醇酸树脂、聚氨酯、聚内酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醚、聚(N-烷基丙烯酰胺)、聚(甲基乙烯基醚)或包含乙烯基芳族化合物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酐丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸中的至少一种作为单体单元的共聚物，或其混合物或复合物。具有交联结构的聚合物粒子尤其优选。
[0055]CMP组合物(Q)包含至少一种类型的氧化剂(B)，优选一种至两种类型的氧化剂
(B)，更优选一种类型的氧化剂(B)。一般而言，氧化剂为能够氧化待抛光基材或其一个层的化合物。(B)优选为过型(per-type)氧化剂。(B)更优选为过氧化物、过氧硫酸盐、过氯酸盐、过溴酸盐、过碘酸盐、过锰酸盐或其衍生物。(B)最优选为过氧化物或过氧硫酸盐。(B)尤其为过氧化物。例如，(B)为过氧化氢。 [0056]CMP组合物(Q)中氧化剂⑶的含量可变化。(B)的量以组合物(Q)的总重量计优选不超过20wt.%,更优选不超过IOwt.%,最优选不超过5wt.%,尤其不超过3.5wt.%,例如不超过2.7wt.%。(B)的量以组合物(Q)的总重量计优选为至少0.01wt.%,更优选至少0.08wt.%,最优选至少0.4wt.%,尤其至少0.75wt.%,例如至少Iwt.%。若过氧化氢用作氧化剂(B)，则⑶的量以组合物(Q)的总重量计为例如2.5wt.%。
[0057]CMP组合物(Q)包含至少一种类型的包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物
(C)，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外。CMP组合物(Q)优选包含一种至两种类型的该类有机化合物(C)，更优选一种类型的该类有机化合物(C)。
[0058]排除的盐⑶为阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐，其中
[0059]R11、R12、R13彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且
[0060]R11、R12、R13不包含任何结构部分(Z)，
[0061]R14为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R14不包含任何结构部分(Z)。
[0062]排除的盐(S)的实例为氢氧化四甲基铵及碳酸四甲基铵。
[0063]“有机化合物”及“有机阳离子”中的术语“有机”意指分子含有至少一个碳原子的化合物，以下无机含碳化合物除外:
[0064]-碳的同素异形体，例如金刚石、石墨及富勒烯(fullerene),
[0065]-含碳合金或碳化物，
[0066]-碳原子均包括在以下`中的化合物:
[0067]中性分子、配位体或阴离子，其仅由以下组成:
[0068](il)至少一个碳原子及至少一个为至少一种第15族、第16族及/或第17族元素的原子，
[0069](?2)碳酸氢盐、碳酸、硫代碳酸氢盐或硫代碳酸，或
[0070](i3) HCN、H2NCN, HOCN、HSCN 或其异构体；
[0071]无机含碳化合物(il)的实例为CO、Ni (CO)4、CO2、Na2CO3、K2CO3、(NH4)2C03、COS、CS2、(CN)2, BrCN、NaCN、KCN、Na(OCN)、K(SCN)、CCl4, COF2 等。无机含碳化合物(i2)的实例为NaHCO3、KHCO3、(NH4) HCO3 等。
[0072]根据以上定义，不为“有机”的任何化合物(包括任何阳离子或阴离子)均为“无机”。
[0073]{k}，即化合物(C)中所包含的结构部分(Z)的最小数目，为1，优选为2，更优选为3。
[0074]有机化合物(C)中所包含的结构部分(Z)为羟基(-0H)、烷氧基(-0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、羧酸酯(-C00R2)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)、膦酸酯(-P(=0) (OR7) (OR8))、磷酸酯(_0_Ρ(=0) (OR9) (OR10))、膦酸(_P(=0) (OH)2)、磷酸(-0-P(=0) (OH)2)结构部分或其质子化或去质子化形式，其中
[0075]R1、R2、R7、R9彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，
[0076]R3、R4、R5、R8、R10彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，
[0077]R6为亚烷基或芳基亚烷基。
[0078]有机化合物(C)中所包含的结构部分(Z)优选为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，其中
[0079]R1、R2、R7、R9彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，
[0080]R3、R4、R5、R8、R10彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，
[0081]R6为亚烷基或芳基亚烷基。
[0082]若结构部分(Z)为杂环烷氧基或杂环亚氨基结构部分，则术语“作为杂环结构的一部分”意指相应结构部分⑵以相应取代基R1、!?5、R6直接或经由其他部分间接再键结于相同结构部分(Z)的方式位于化合物(C)的杂环结构内。若结构部分(Z)为杂环亚氨基结构部分且若杂环结构具有芳族特征，则由于芳族特征而无法区分=N-R5与-N=R6。若结构部分(Z)为杂环氨基结构部分，则术语“作为杂环结构的一部分”意指相应结构部分(Z)以相应取代基R3或R4中的至少一个直接或经由其他结构部分间接再键结于相同结构部分(Z)的方式位于化合物(C)的杂环结构内。
[0083]杂环化合物或结构为具有至少两种不同元素的原子作为环成员原子的化合物或结构。
[0084]若取代基R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9或Riq内包含一个或多个结构部分(Z)(此处称为(Z'))，则仅除{I' )以外的相应取代基部分被视为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9或 R10。
[0085]R1 一般可为任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R1优选为经取代或未经取代的 烷基，更优选为未经取代的烷基。R1最优选为C1至C12烷基，尤其C1至
C6烷基。
[0086]R2 一般可为任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R2优选为经取代或未经取代的烷基，更优选为未经取代的烷基。R2最优选为C1至C12烷基，尤其为C1至(:6烷基。
[0087]R3 一般可为H或任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R3优选为H或经取代或未经取代的烷基，更优选为H或未经取代的烷基。R3最优选为H或C1至C12烷基，尤其为H或C1至C6烷基，例如为H。
[0088]R4 一般可为H或任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R4优选为H或经取代或未经取代的烷基，更优选为H或未经取代的烷基。R4最优选为H或C1至C12烷基，尤其为H或C1至C6烷基，例如为H。
[0089]R5 一般可为H或任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R5优选为H或经取代或未经取代的烷基，更优选为H或未经取代的烷基。R5最优选为H或C1至C12烷基，尤其为H或C1至C6烷基，例如为H。
[0090]R6 一般可为任何经取代或未经取代的亚烷基或芳基亚烷基。R6优选为经取代或未经取代的亚烷基，更优选为未经取代的亚烷基。R6最优选为C1至C12亚烷基，尤其为C1至C6亚烷基。
[0091]R7—般可为任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。RM尤选为经取代或未经取代的烷基，更优选为未经取代的烷基。R7最优选为C1至C12烷基，尤其为C1至(:6烷基。
[0092]R8 一般可为H或任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R8优选为H或经取代或未经取代的烷基，更优选为H或未经取代的烷基。R8最优选为H或C1至C12烷基，尤其为H或C1至C6烷基，例如为H。
[0093]R9—般可为任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。R9优选为经取代或未经取代的烷基，更优选为未经取代的烷基。R9最优选为C1至C12烷基，尤其为C1至(:6烷基。
[0094]R10 一般可为H或任何经取代或未经取代的烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。Rw优选为H或经取代或未经取代的烷基，更优选为H或未经取代的烷基。Rki最优选为H或C1至C12烷基，尤其为H或C1至C6烷基，例如为H。
[0095]一般而言，有机化合物(C)的含量可变化。(C)的量以组合物(Q)的总重量计优选不超过5wt.%,更优选不超过2wt.%,最优选不超过0.5wt.%,尤其不超过0.25wt.%,例如不超过Iwt.%。(C)的量以组合物(Q)的总重量计优选为至少0.0OOlwt.%,更优选至少0.0Olwt.%，最优选至少0.005wt.%，尤其至少0.01wt.%，例如至少0.05wt.%。
[0096]一般而言，有机化合物(C)可具有不同重量平均分子量。(C)的重量平均分子量优选为至少50，更优选至少100，最优选至少150，尤其至少200，例如至少250。(B)的重量平均分子量优选不超过25，000,更优选不超过5，000，最优选不超过1，000，尤其不超过700，例如不超过400。在具有高重量平均分子量的化合物的状况下，重量平均分子量可通过本领域熟练技术人员已知的标准凝胶渗透层析(GPC)技术测定。在具有低重量平均分子量的化合物的状况下，重量平均分子量可通过本领域熟练技术人员已知的质谱分析(MS)技术测定。
[0097]一般而言，有机化合物(C)于含水介质中的溶解度可在宽范围内变化。在大气压力下在25°C下，(C)在pH7的水中的溶解度优选为至少lg/L,更优选至少5g/L,最优选至少20g/L，尤其至少50g/L，例如至少150g/L。该溶解度可通过蒸发溶剂且量测饱和溶液中的剩余质量来测定。
[0098]在一个实施方 案中，有机化合物(C)优选为包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外，其中{k}为2，且其中
[0099](Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式。
[0100]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外，其中{k}为3，且其中
[0101](Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-0R1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式。
[0102]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外，其中{k}为3，且其中[0103](Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0104]且
[0105]其中至少一个(Z)结构部分为氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0106]且
[0107]其中至少一个(Z)结构部分为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)结构部分或其质子化或去质子化形式。
[0108]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外，其中{k}为3，且其中
[0109](Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0110]且
[0111]其中至少两个(Z)结构部分选自:氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0112]且
[0113]其中至少一个(Z)结构部分为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)结构部分或其质子化或去质子化形式。
[0114]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐⑶除外，其中{k}为3，且其中
[0115](Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-0R1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0116]且
[0117]其中至少一个(Z)结构部分为氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式，
[0118]且
[0119]其中至少两个(Z)结构部分选自:羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)结构部分或其质子化或去质子化形式。[0120]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为氨基羧酸或其盐，更优选为α-氨基酸或其盐，最优选为蛋白型α -氨基酸或其盐，尤其为丝氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸或其盐，例如为组氨酸或其盐。
[0121]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为包含至少两个羧酸(-C00H)基团的有机化合物或其盐，更优选为包含两个至五个羧酸(-C00H)基团的有机化合物或其盐，最优选为包含两个至三个羧酸(_⑶0Η)基团的有机化合物或其盐，尤其为丙二酸、柠檬酸、酒石酸或其盐，例如为酒石酸或其盐。
[0122]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为氨基醇、氨基醚或其盐。此处，包含至少一个羟基结构部分的氨基醚被视为一种类型的氨基醚。若(C)为氨基醇或其盐，则(C)更优选为单烷醇胺、二烷醇胺、三烷醇胺或其盐，最优选为单烷醇胺或其盐，尤其为C2至C8单烷醇胺或其盐，例如为单乙醇胺或其盐。若(C)为氨基醚或其盐，则(C)更优选为包含另一氨基、羟基、烷氧基、羧基结构部分的氨基醚或其盐，最优选为双(氨基烷基)醚、氨基烷基羟基烷基醚、氨基烷基烷氧基烷基醚或其盐，尤其为双(氨基烷基)醚，例如为双(N，N-二甲基氨基乙基)醚。
[0123]若有机化合物(C)为氨基醇、氨基醚或其盐，则有机化合物(C)尤其为-二甲基氨
基乙氧基乙醇，
[0124]-双(N，N-二甲基氨基乙基)醚，
[0125]-2-甲氧基乙基胺，
[0126]-2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇，
[0127]-3-氨基-1-丙醇`，
[0128]-N, N-二(2_羟基乙基)苯胺，
[0129]-1-(2-羟基乙基)哌嗪，
[0130]-单乙醇胺，
[0131]-二乙醇胺，
[0132]-三乙醇胺，
[0133]或其盐，或三乙醇胺(=2，2' ,2''-次氮基三(乙醇))及4-[(2_乙基己基)氨基]-4-氧代异丁烯酸的盐或加合物。
[0134]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为包含至少两个羟基(-0H)基团的有机化合物或其盐，更优选为包含两个至四个羟基(-0H)基团的有机化合物或其盐，最优选为二醇或其盐，尤其为乙二醇、2- 丁炔-1，4- 二醇或其盐，例如为2- 丁炔-1，4- 二醇。
[0135]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为含氮杂环化合物或其盐，更优选为包含5或6员环且具有一至三个氮原子作为环成员原子的杂环化合物或其盐，最优选为咪唑、苯并咪唑、乙烯基咪唑、吡啶、1，2，4-三唑、苯并三唑、哌嗪或其衍生物或其盐，尤其为咪唑、乙烯基咪唑、吡啶、哌嗪或其衍生物或其盐，例如为咪唑或其衍生物或其盐。
[0136]在另一实施方案中，有机化合物(C)优选为
[0137]
【权利要求】
1.一种制造半导体装置的方法，其包括在化学机械抛光(CMP)组合物的存在下化学机械抛光元素锗及/或0.1 < X〈1的SihGex材料，所述CMP组合物包含: (A)无机粒子、有机粒子或其混合物或复合物， (B)至少一种类型的氧化剂， (C)至少一种类型的包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐除外，其中{k}为1、2或3， (Z)为羟基(-0H)、烷氧基(-OR1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、羧酸酯(-C00R2)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)、膦酸酯(-P(=0) (OR7) (OR8))、磷酸酯(-0-P(=0) (OR9) (OR1。))、膦酸(_P(=0) (OH)2)、磷酸(_0_Ρ(=0)(OH)2)结构部分或其质子化或去质子化形式， R1、R2、R7、R9彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，R3> R4、R5> R8> R10彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R6为亚烷基或芳基亚烷基， R11、R12、R13彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R11、R12、R13不包含任何结构部分(Z)， R14为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R14不包含任何结构部分(Z)， 及 (D)含水介质。
2.根据权利要求1的方法，其中{k}为2且其中 (Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-0R1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式。
3.根据权利要求1-14中任一项的方法，其中所述CMP组合物具有2.5至5.5的pH值且包含: (A)二氧化硅粒子，其量以所述CMP组合物的重量计为0.01至5wt.%， (B)过氧化氢，其量以所述CMP组合物的重量计为0.2至5wt.%， (C)至少一种类型的包含至少两个结构部分(Z)的有机化合物，其量以所述CMP组合物的重量计为0.001至5wt.%，其中(Z)为羟基(-0H)、烷氧基(0R1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-0R1)、羧酸(-C00H)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)结构部分或其质子化或去质子化形式， R1为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R3为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R4为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R5为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R6为亚烷基或芳基亚烷基， 及(D)含水介质。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中(C)为
5.根据权利要求1-4中任一项的制造半导体装置的方法，其包括化学机械抛光元素锗。
6.根据权利要求1-5中任一项的制造半导体装置的方法，其包括化学机械抛光SihGex。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中所述元素锗已填充或生长在STI(浅沟槽隔离)二氧化硅之间的沟槽中。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中所述CMP组合物的pH值在2.5至5.5范围内。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中所述元素锗具有层及/或过度生长的形状且锗及/或SihGex含量以相应层及/或过度生长的重量计超过98%。
10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中所述化合物(C)的量以所述CMP组合物的重量计在0.0Olwt.%至5wt.%范围内。
11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述化合物(C)为氨基羧酸或其盐。
12.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述化合物(C)为包含至少两个羧酸(-COOH)基团的有机化合物或其盐。
13.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述化合物(C)为氨基醇、氨基醚或其盐。
14.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述化合物(C)为包含至少两个羟基(-OH)基团的有机化合物或其盐。
15.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中所述化合物(C)为含氮杂环化合物或其盐。
16.CMP组合物在化学机械抛光包含元素锗及/或SihGex层及/或过度生长的基材中的用途，所述CMP组合物包含: (A)无机粒子、有机粒子或其混合物或复合物， (B)至少一种类型的氧化剂， (C)至少一种类型的包含至少{k}个结构部分(Z)的有机化合物，但阴离子为无机且唯一有机阳离子为[NR11R12R13R14]+的盐除外，其中{k}为1、2或3， (Z)为羟基(-OH)、烷氧基(-OR1)、杂环烷氧基(作为杂环结构的一部分的-OR1)、羧酸(-C00H)、羧酸酯(-C00R2)、氨基(-NR3R4)、杂环氨基(作为杂环结构的一部分的-NR3R4)、亚氨基(=N-R5或-N=R6)、杂环亚氨基(作为杂环结构的一部分的=N-R5或-N=R6)、膦酸酯(-P(=0) (OR7) (OR8))、磷酸酯(-0-P(=0) (OR9) (OR1。))、膦酸(_P(=0) (OH)2)、磷酸(_0_Ρ(=0)(OH)2)结构部分或其质子化或去质子化形式， R1、R2、R7、R9彼此独立地为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R3> R4、R5> R8> R10彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基， R6为亚烷基或芳基亚烷基， R11、R12、R13彼此独立地为H、烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R11、R12、R13不包含任何结构部分(Z)，· R14为烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，且R14不包含任何结构部分(Z)， 及 (D)含水介质。
17.根据权利要求16的CMP组合物的用途，其中(C)为
【文档编号】C09G1/02GK103827235SQ201280038321
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2011年8月1日
【发明者】B·M·诺勒, B·德雷舍尔, C·吉洛特, Y·李 申请人:巴斯夫欧洲公司