研磨组成物及其使用方法与流程

背景技术：

1、半导体工业通过制程与整合创新而被持续地驱动，以通过器件的进一步小型化来改善芯片性能。化学机械研磨/平坦化(cmp)是一种强大的技术，因为它使得处于晶体管层级的许多复杂的整合方案成为可能，因而促进芯片密度的增加。

2、cmp是一种被用来平坦化/修平一个晶圆表面的制程，通过使用基于磨耗的物理过程同时使用基于表面的化学反应来移除材料。一般而言，cmp制程涉及对晶圆表面施加cmp浆料(例如，水性化学调配物)同时令该晶圆表面与研磨垫接触并且相对于该晶圆来移动该研磨垫。浆料通常包含磨料组分以及溶解的化学组分，这些组分可根据存在于晶圆上的材料(例如，金属、金属氧化物、金属氮化物、诸如氧化硅和氮化硅的介电材料等)而有很大不同，这些材料在cmp制程中会会与浆料以及研磨垫相互作用。

3、钼是一种带有极低的化学反应性、高硬度、优良的传导性、更强的耐磨性以及高腐蚀抗性的过渡金属。钼也可以与其它的元素来形成杂多与合金化合物(heteropoly andalloy compounds)。就其在微电子产业中的用途而言，钼以及它的合金可作为互连、扩散阻挡、光掩模以及插塞填充材料。但是，由于它的硬度与化学抗性，钼要以高移除率和低缺陷率来进行研磨是困难的，这对含钼基板的cmp提出了挑战。

技术实现思路

1、提供这个发明概要是为了介绍一些概念，这些概念将在下文的详细描述中进一步描述。这个发明概要无意于辨识所要求保护的主题的关键或基本特征，也无意于作为限制所要求保护的主题范围辅助手段。

2、本公开是根据如下的意外发现：相对于半导体基板中的其他材料(例如，介电材料)，某些研磨组成物在cmp制程期间，以可控的方式选择性地去除半导体基板中的钼和或其合金，针对mo，具有优良的耐腐蚀性和较低的静态蚀刻速率。

3、在一个方面中，本公开的特征在于：研磨组成物包括：(1)至少一种磨料；(2)至少一种有机酸或其盐；(3)至少一种第一胺化合物，该至少一种第一胺化合物包含烷基胺，该烷基胺具有6-24个碳的烷基链；(4)至少一种含有至少两个氮原子的第二胺化合物，该第二胺化合物不同于该第一胺化合物；以及(5)水性溶剂。

4、在另一个方面中，本公开的特征在于：研磨组成物包括：(1)至少一种磨料；(2)至少一种有机酸或其盐；(3)至少一种第一胺化合物，该至少一种第一胺化合物包含具有6-24个碳的烷基链的烷基胺；以及(4)水性溶剂。

5、在又一个方面中，本公开的特征在于：方法包括：(a)将本文中描述的研磨组成物施加至基板，该基板含有钼或其合金于该基板的表面上；以及(b)使垫子来与该基板的该表面接触并且相对于该基板来移动该垫子。

技术特征：

1.一种研磨组成物，包含：

2.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种磨料是选自于由下列所构成的群组：氧化铝，氧化硅，氧化钛，氧化铈，氧化锆，氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈或氧化锆的共成型的产物，经涂覆的磨料，经表面改质的磨料，以及其混合物。

3.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种磨料的量按重量计是所述组成物的约0.01％至约50％。

4.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种有机酸是选自于由下列所构成的群组：羧酸、氨基酸、磺酸、膦酸，以及其混合物。

5.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种有机酸或其盐是选自于由下列所构成的群组：葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、甘醇酸、丙二酸、甲酸、草酸、乙酸、丙酸、过乙酸、琥珀酸、乳酸、氨基乙酸、苯氧乙酸、n,n-二羟乙基甘氨酸、二乙醇酸、甘油酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、丙氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、酪氨酸、苯甲酸、1,2-乙二磺酸、4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸、8-羟喹啉-5-磺酸、氨基甲磺酸、苯磺酸、羟胺-o-磺酸、甲磺酸、间二甲苯-4-磺酸、聚对苯乙烯磺酸、聚茴香脑磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、乙基磷酸、氰乙基磷酸、苯基磷酸、乙烯基磷酸、聚乙烯基膦酸、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、n,n,n'n'-四羟乙二胺(氨基三亚甲基膦酸)、正己基膦酸、芐基膦酸、苯基膦酸，其盐类，以及其混合物。

6.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种有机酸或其盐类的量按重量计为所述组成物的约0.001％至约10％。

7.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种第一胺化合物包含具有介于6和18个碳之间的烷基链的烷基胺。

8.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种第一胺化合物的量按重量计是该组成物的约0.001％至约5％。

9.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种第二胺化合物具有介于大约50g/mol和大约1000g/mol之间的分子量。

10.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种第二胺化合物包含非直链二胺。

11.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种第二胺化合物是选自于由下列所构成的群组：1,3-戊二胺、氨基丙基二异丙醇胺、氨基丙基二乙醇胺、乙二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、胺乙基乙醇胺、三甲基乙二胺、1,2-丙二胺，以及其混合物。

12.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述至少一种第二胺化合物的量按重量计是所述组成物的约0.001％至约5％。

13.如权利要求1的研磨组成物，进一步包含：

14.如权利要求13的研磨组成物，其中，所述有机溶剂是选自于由下列所构成的群组：乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇丙醚、乙二醇，以及其任何组合。

15.如权利要求1的研磨组成物，其中，所述组成物具有范围约2至约11的ph值。

16.一种方法，包括：

17.如权利要求16的方法，进一步包括，基于所述基板形成半导体器件。

18.一种研磨组成物，包含：

技术总结
本公开涉及研磨组成物，包括：(1)至少一种磨料；(2)至少一种有机酸或其盐类；(3)至少一种第一胺化合物，该至少一种第一胺化合物包含具有6‑24个碳的烷基链的烷基胺；(4)至少一种第二胺化合物含有至少两个氮原子，该第二胺化合物不同于该第一胺化合物；以及(5)水性溶剂。

技术研发人员：成庆民,胡斌,梁燕南,李孝相,温立清,张益彬,A·米什拉
受保护的技术使用者：富士胶片电子材料美国有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13