用于多晶硅化学机械抛光的组合物及方法
背景技术：
1.化学机械抛光为集成电路(ic)及微电机系统(mems)制造中的关键促成(赋能，enabling)技术。用于抛光(或平坦化)基板(诸如晶片)的表面的cmp组合物及方法是本领域中熟知的。抛光组合物(亦称作抛光浆液、cmp浆液及cmp组合物)通常包含悬浮(分散)于水性溶液中的研磨剂颗粒及化学添加剂，诸如用于在cmp操作期间提高材料移除速率的促进剂。
2.多结晶体硅(polycrystalline silicon)(本领域中亦称作多晶硅(polysilicon)、poly-si或poly)膜广泛用于ic及mems装置。例如，多晶硅已长期用作金属氧化物半导体(mos)及金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)器件中的栅极材料。多晶硅也通常用于ic器件中的各种镶嵌/互连应用以及mems装置中的结构组件。
3.可市面上购得的多晶硅cmp浆液通常包含提高多晶硅移除速率的氢氧化四甲基铵(tmah)化学促进剂。虽然已知这样的浆液提供足够的多晶硅移除速率且原本可以是可用的，但是，tmah为已知的危险且有毒的化学化合物，具有300的危险材料识别系统(hazardous materials identification system)(hims)评级。tmah可在皮肤接触时引起灼伤且对水生生物有毒。因此，本领域确实需要基本上无tmah及其他四烷基铵化合物且还提供高的多晶硅移除速率及对硅氧化物及硅氮化物层的高选择性的多晶硅cmp组合物。
技术实现要素：
4.公开了用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。在一个实施方式中，该抛光组合物包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：基于水的液体载剂，约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅(silica)研磨剂颗粒，约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物，及碱金属盐。该组合物包含以重量计小于约500ppm的四烷基铵盐且具有约10至约11的范围内的ph。
具体实施方式
5.公开了用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。该抛光组合物包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：基于水的液体载剂、氧化硅研磨剂、含氮的多晶硅抛光促进剂、及碱金属盐。该组合物的ph是在约10至约11的范围内。在一个示例性实施方式中，该组合物基本上无四烷基铵盐，诸如四甲基铵盐、四乙基铵盐及四丁基铵盐。
6.所公开的抛光组合物及对应者(cmp方法)可赋予显著且出人意料的优点。例如，所公开的抛光组合物提供同样的高的多晶硅抛光移除速率以及对硅氧化物(例如，teos)及硅氮化物这二者的高的移除速率选择性。此外，所公开的抛光组合物可基本上无四烷基铵化合物(诸如tmah)且因此倾向于具有更低的环境影响及减少的人类健康危害。
7.该抛光组合物含有悬浮于水性液体载剂中的研磨剂(包括二氧化硅(氧化硅)颗粒)。该研磨剂可基本上包括任何适宜的氧化硅颗粒，例如，包括胶体氧化硅颗粒及/或热解氧化硅(fumed silica)颗粒。如本文中所用，术语胶体氧化硅颗粒是指经由湿法工艺而非
经由通常产生结构上不同的颗粒的火成(pyrogenic)或火焰水解工艺制备的氧化硅颗粒。这样的胶体氧化硅颗粒可为聚集或非聚集的。非聚集的颗粒为单独的离散颗粒，其形状可为球形或近似球形，但也可具有其它形状(诸如，大体椭圆形、正方形或矩形的横截面)。聚集的颗粒为这样的颗粒，在所述颗粒中，多个离散颗粒簇集或粘结在一起以形成具有大体不规则形状的聚集体。
8.胶体氧化硅可为经沉淀或缩聚的氧化硅，其可使用本领域普通技术人员已知的任何方法(诸如藉由溶胶凝胶法或藉由硅酸盐离子交换)制备。缩聚氧化硅颗粒通常藉由缩合si(oh)4以形成基本上球形的颗粒来制备。前体si(oh)4可(例如)藉由高纯度烷氧基硅烷的水解或藉由硅酸盐水溶液的酸化获得。这样的研磨剂颗粒可(例如)根据美国专利第5,230,833号制备或可自许多商业供应商(例如，包括eka chemicals、fuso chemical company、nalco、dupont、bayer、applied research、nissan chemical及clariant)中的任一者获得。
9.火成氧化硅(pyrogenic silica)(也称作热解氧化硅(fumed silica))经由火焰水解工艺制备，其中，适宜的原料蒸气(诸如四氯化硅)于氢气和氧气的火焰中燃烧。大致球形的熔融颗粒是在燃烧制程中形成，其直径可经由制程参数而改变。这些熔融球体(通常称作初级颗粒)藉由在其接触点经历碰撞而彼此融合(fuse)以形成支化的三维链状聚集体。热解氧化硅研磨剂购自许多供应商，包括例如cabot corporation、evonic及wacker chemie。
10.氧化硅研磨剂颗粒可具有基本上任何适宜的粒度。悬浮于液体载剂中的颗粒的粒度可在工业中使用各种方式来定义。例如，粒度可定义为包围该颗粒的最小球体的直径且可使用许多可市面上购得的仪器，例如，包括dc24000hr型的cps盘式离心机(得自cps instruments,prairieville,louisiana)或可得自malvern 的量测。这样的仪器通常报告氧化硅分散体的平均粒度。
11.氧化硅研磨剂颗粒可具有约10nm或更多(例如，约20nm或更多，约25nm或更多，或约30nm或更多)的平均粒度。研磨剂颗粒可具有约200nm或更少(例如，约180nm或更少、约160nm或更少、约140nm或更少、或约120nm或更少)的平均粒度。因此，应理解，研磨剂颗粒可具有由上述端点中的任两者界定的范围内的平均粒度。例如，研磨剂颗粒可具有约10nm至约200nm(例如，约20nm至约200nm、约25nm至约180nm、约25nm至约160nm、约30nm至约140nm、或约30nm至约120nm)的范围内的平均粒度。
12.应理解，氧化硅研磨剂颗粒分散并悬浮于抛光组合物中(即，在水性液体载剂中)。当氧化硅颗粒悬浮于抛光组合物中时，氧化硅颗粒优选地是胶体稳定的。对于胶体稳定，其意指氧化硅颗粒随时间的流逝保持悬浮于组合物中。在本发明的上下文中，若当放入100ml量筒中并允许无搅动地静置2小时的时间时，量筒底部50ml中的颗粒的浓度(b，用g/ml表示)与量筒顶部50ml中的颗粒的浓度(t，用g/ml表示)之间的差除以研磨剂组合物中的颗粒的初始浓度(c，用g/ml表示)小于或等于0.5(即，(b-t)/c≤0.5)，则认为氧化硅研磨剂颗粒是胶体稳定的。更优选地，(b-t)/c的值小于或等于0.3，且最优选地小于或等于0.1。
13.该抛光组合物可包含基本上任何适宜量的氧化硅研磨剂颗粒。若该抛光组合物包含太少的研磨剂，则该组合物可能不展现足够的移除速率。与此相反，若该抛光组合物包含太多的研磨剂，则该抛光组合物可能展现不合乎期望的抛光性能及/或可能不具有成本效率及/或可能缺乏稳定性。该抛光组合物可包含约0.05重量％或更多(例如，约0.1重量％或
更多、约0.15重量％或更多、约0.2重量％或更多、或约0.25重量％或更多)的氧化硅研磨剂颗粒。抛光组合物中的研磨剂颗粒的浓度一般小于约5重量％，且更典型地约3重量％或更少(例如，约2重量％或更少、约1.5重量％或更少、约1.2重量％或更少、或约1重量％或更少)。应理解，研磨剂颗粒可以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，抛光组合物中的研磨剂颗粒的浓度可在约0.05重量％至约5重量％，及更优选地约0.1重量％至约3重量％(例如，约0.1重量％至约1.5重量％、约0.2重量％至约1.5重量％、约0.2重量％至约1.2重量％、约0.2重量％至约1重量％、或约0.25重量％至约1重量％)的范围内。
14.水性液体载剂用于促进研磨剂及任何任选的化学添加剂施用至待抛光(例如，平坦化)的基板的表面。对于水性(aqueous)，其意指该液体载剂由至少50重量％水(例如，去离子水)组成。该液体载剂可包含其他适宜的非水性载剂，例如，包括低级醇(例如，甲醇、乙醇等)及醚(例如，二烷、四氢呋喃等)。优选地，该液体载剂基本上由水(且更优选地去离子水)组成、或由水(且更优选地去离子水)组成。
15.该抛光组合物一般是碱性的，具有大于约7的ph。该抛光组合物可具有约8或更多(例如，约9或更多或约10或更多)的ph。此外，该抛光组合物可具有约13或更少(例如，约12或更少或约11或更少)的ph。应理解，该抛光组合物可具有由上述端点中的任两者界定的范围内(例如，在约9至约12(例如，约10至约11)的范围内)的ph。例如，该组合物的ph可为约10.5。
16.优选地，该抛光组合物包含和其量适合调整ph至所需水平的碱金属氢氧化物(诸如氢氧化钾)。调整ph所需的碱金属氢氧化物的量可取决于许多因素，例如，包括抛光组合物的选定ph、任选的化学添加剂的量及类型、及所选氧化硅研磨剂颗粒的各种属性。在某些实施方式中，该抛光组合物可包含(例如)约0.01重量％至约0.4重量％(例如，约0.02至约0.2重量％)的氢氧化钾。
17.该抛光组合物进一步包含含氮的多晶硅抛光促进剂。该含氮的抛光促进剂可包括氨基酸及胍衍生物。虽然不希望局限于理论，但是据信，适宜的氨基酸及胍衍生物活化或氧化多晶硅表面，从而在化学机械抛光期间促进快速移除。适宜的氨基酸可包括精氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、组氨酸、赖氨酸、甲基甘氨酸、三甲基甘氨酸(甜菜碱)或其混合物。适宜的胍衍生物可包括精氨酸、肌氨酸、胍盐或其混合物。在优选实施方式中，该多晶硅促进剂包括精氨酸、甜菜碱(三甲基甘氨酸)、碳酸胍或其混合物。在一个优选实施方式中，该多晶硅抛光促进剂包括精氨酸。
18.该多晶硅促进剂可以基本上任何适宜的量存在于抛光组合物中。例如，该抛光组合物中的多晶硅抛光促进剂的浓度可为0.01重量％或更多(例如，0.02重量％或更多、0.04重量％或更多、0.06重量％或更多、0.08重量％或更多、或0.1重量％或更多)的多晶硅促进剂。多晶硅抛光促进剂的浓度可小于约1重量％(例如，0.8重量％或更少、0.6重量％或更少、0.5重量％或更少、或0.4重量％或更少)。应理解，研磨剂颗粒可以由上述端点中的任两者界定的浓度下存在于抛光组合物中。例如，该抛光组合物中的多晶硅抛光促进剂的浓度可在约0.01重量％至约1重量％(例如，约0.02重量％至约1重量％、约0.02重量％至约0.8重量％、约0.04重量％至约0.8重量％、约0.04重量％至约0.6重量％、约0.06重量％至约0.6重量％、约0.08重量％至约0.5重量％、或约0.1重量％至约0.4重量％)的范围内。在一
个示例性实施方式中，该抛光组合物包含约0.05重量％至约0.5重量％的多晶硅抛光促进剂。
19.该抛光组合物可进一步包含其他任选的添加剂，例如，包括次要的(secondary)多晶硅促进剂、螯合剂、稳定剂及杀生物剂。这样的添加剂纯粹是任选的。所公开的实施方式不如此受限且不需要使用这样的添加剂中的任一者或多者。
20.在某些实施方式中，该抛光组合物可包含下列任选的添加剂中的一者或多者：(i)钾盐多晶硅促进剂，(ii)氨基膦酸氧化硅螯合剂，(iii)杂环胺多晶硅促进剂，及(iv)羟基酸多晶硅促进剂。例如，该抛光组合物可包含钾盐多晶硅促进剂。虽然不希望局限于理论，但是据信，钾盐可起到调整该组合物的导电性并从而促进多晶硅活化的作用。该钾盐可包括基本上任何适宜的钾盐，例如，包括氯化钾、溴化钾、碘化钾、碳酸氢钾及其混合物。
21.在包含钾盐的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.01重量％或更多(例如，约0.02重量％或更多、约0.03重量％或更多、约0.04重量％或更多、或约0.05重量％或更多)的钾盐。在这样的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约1重量％或更少(例如，约0.8重量％或更少、约0.6重量％或更少、约0.4重量％或更少、或约0.2重量％或更少)的钾盐。应理解，钾盐可任选地以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，在任选实施方式中的钾盐的浓度可在约0.01重量％至约1重量％(例如，约0.02重量％至约0.8重量％、约0.02重量％至约0.6重量％、约0.04重量％至约0.4重量％、或约0.5重量％至约0.2重量％)的范围内。在一个示例性实施方式中，该抛光组合物包含约0.03重量％至约0.3重量％的碳酸氢钾。
22.该抛光组合物可任选地包含氨基膦酸氧化硅螯合剂。不希望局限于特定理论，据信，该氨基膦酸充当氧化硅螯合剂并从而提高某些组合物中的多晶硅抛光速率。氧化硅螯合剂可包括基本上任何适宜的氨基膦酸，例如，包括乙二胺四(亚甲基膦酸)、氨基三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、其盐及其组合。优选的氨基膦酸为氨基三(亚甲基膦酸)，说明性的氨基膦酸为可购自thermphos international的dequesttm2000eg。
23.在包含氨基膦酸的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.002重量％或更多(例如，约0.004重量％或更多、约0.006重量％或更多、约0.008重量％或更多、或约0.01重量％或更多)的氨基膦酸。在这样的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.5重量％或更少(例如，约0.2重量％或更少、约0.15重量％或更少、约0.1重量％或更少、约0.08重量％或更少、或约0.06重量％或更少)的氨基膦酸。应理解，氨基膦酸可任选地以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，在任选实施方式中的氨基膦酸的浓度可在约0.002重量％至约0.5重量％(例如，约0.002重量％至约0.2重量％、约0.006重量％至约0.15重量％、约0.006重量％至约0.1重量％、或约0.01重量％至约0.1重量％)的范围内。
24.该抛光组合物可任选地包含杂环胺次要(secondary)多晶硅促进剂及/或羟基酸次要(secondary)多晶硅促进剂。该杂环胺可包括杂环芳族胺或杂环脂族胺。优选的杂环芳族胺为1,2,4-三唑。优选的杂环脂族胺为氨基乙基哌嗪。该羟基酸可包括(例如)乙醇酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、及/或酒石酸。柠檬酸及乳酸为优选的羟基酸。
25.在包含次要的多晶硅促进剂的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.002重量％或更多(例如，约0.004重量％或更多、约0.006重量％或更多、约0.008重量％或更多、或约0.01重量％或更多)的次要的多晶硅促进剂。在这样的任选实施方式中，该抛光组合物
可包含约0.5重量％或更少(例如，约0.2重量％或更少、约0.15重量％或更少、约0.1重量％或更少、约0.08重量％或更少、或约0.06重量％或更少)的次要的多晶硅促进剂。应理解，次要的多晶硅促进剂可任选地以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，在任选实施方式中的次要的多晶硅促进剂的浓度可在约0.002重量％至约0.5重量％(例如，约0.002重量％至约0.2重量％、约0.006重量％至约0.15重量％、约0.006重量％至约0.1重量％、或约0.01重量％至约0.1重量％)的范围内。
26.该抛光组合物可任选地进一步包含杀生物剂。该杀生物剂可包括基本上任何适宜的杀生物剂，例如，异噻唑啉酮杀生物剂，诸如甲基异噻唑啉酮或苯并异噻唑酮。该抛光组合物中的杀生物剂的量典型地在约1ppm至约50ppm，及优选地约1ppm至约20ppm的范围内。
27.优选地，该抛光组合物基本上无四烷基铵盐，该四烷基铵盐例如包括四甲基铵盐、四乙基铵盐、四丙基铵盐、四丁基铵盐、鲸蜡基三甲基铵盐、及类似者。这样的盐包括(例如)四烷基铵的氢氧化物、氯化物、溴化物、及类似者。在优选实施方式中，该抛光组合物基本上无四烷基铵盐意指不将四烷基铵盐故意添加至抛光组合物中使得四烷基铵盐的预期浓度基本上为0。然而，所公开的实施方式不如此严格限制。更一般而言，对于基本上无，其意指该抛光组合物包含以重量计小于1000ppm(0.1重量％)(例如，小于500ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于20ppm、小于10ppm、小于5ppm、小于1ppm、小于0.5ppm、或小于0.1ppm)的四烷基铵盐。
28.该抛光组合物可使用任何适宜的技术制备，其中许多技术是本领域技术人员已知的。该抛光组合物可以分批或连续工艺制备。一般而言，该抛光组合物可藉由以任何顺序组合其组分来制备。如本文中所用，术语“组分”包括单独的成分(例如，研磨剂颗粒、多晶硅促进剂及任何任选的添加剂)。
29.应理解，抛光组合物的作为盐(例如，钾盐、碱金属氢氧化物、氨基膦酸等)的组分中的任一者当溶解于抛光组合物的水中时，可以解离形式作为阳离子及阴离子存在。存在于如本文中所述的抛光组合物中的盐的量应理解为是指在制备抛光组合物中所使用的未解离的盐的重量。例如，碱金属氢氧化物(例如，氢氧化钾)的重量是指如由其经验式(例如，koh)所提供的钾盐的量。
30.在一个实例中，可将该氧化硅研磨剂分散于水性液体载剂中。然后可将其他组分(诸如多晶硅促进剂及任选的添加剂)藉由能将所述组分并入抛光组合物中的任何方法添加并混合。例如，可将这些组分溶解于水中以获得水性溶液(以任何顺序或同时)。然后可将氧化硅分散体添加至水性溶液中(或者，可选择地，可将水性溶液添加至氧化硅分散体中)以获得抛光组合物。可在任何适宜的时间，例如，在合并氧化硅分散体及水性溶液之前或之后，调整ph。在一个实施方式中，在与氧化硅分散体合并之前，将预先确定量的koh添加至水性溶液中。然后检查ph以证实其落入预先确定的数值范围内。
31.本发明的抛光组合物可作为意欲在使用之前使用适宜量的水稀释的浓缩物提供。在这样的实施方式中，该抛光组合物浓缩物可包含上述研磨剂颗粒、多晶硅促进剂、及其他任选的添加剂，其量使得在用适宜量的水稀释浓缩物时，该抛光组合物中的每种组分将以上文针对每种组分所述的合适范围内的量存在于抛光组合物中。例如，该氧化硅研磨剂颗粒、多晶硅促进剂及其他任选的添加剂各自可以上文针对每种组分所述的浓度的约3倍(例如，约4倍、约5倍、约6倍、约7.5倍、约10倍、约15倍、约20倍、约25倍、约30倍或约50倍)的量
存在于抛光组合物中，使得当将该浓缩物用等体积的(例如，分别为2等体积的水、3等体积的水、4等体积的水、5等体积的水、5等体积的水、6.5等体积的水、9等体积的水、14等体积的水、19等体积的水、24等体积的水、29等体积的水、或甚至约49等体积的水)稀释时，每种组分将以上文针对各组分所阐述的范围内的量存在于抛光组合物中。此外，如由本领域普通技术人员将理解的，该浓缩物可含有适当比率的存在于最终抛光组合物中的水，以确保其他组分至少部分或完全溶解于该浓缩物中。
32.本发明的抛光方法特别适合与化学机械抛光(cmp)装置结合使用。典型地，该装置包含：压板，当使用时，该压板是处于运动中且具有自轨道、线性或圆周运动产生的速度；抛光垫，其与该压板接触且当处于运动时随压板移动；及载体，其固持待藉由接触抛光垫的表面且相对于抛光垫的表面移动而被抛光的基板。基板的抛光藉由以下发生：将基板放置成与抛光垫及本发明的抛光组合物接触，然后，使抛光垫相对于基板移动，以便研磨基板的至少一部分(诸如多晶硅层)以抛光基板。
33.虽然本发明的抛光组合物可用于抛光任何基板，但是，该抛光组合物特别可用于抛光包含硅且特别是多结晶体硅(polycrystalline silicon)(多晶硅(polysilicon))的基板。该抛光组合物在抛光进一步包含硅氧化物(例如，原硅酸四乙酯(teos))及硅氮化物(sin)层的基板中可为特别有利的。例如，该抛光组合物可有利地用于cmp操作中，其中，多晶硅相对于硅氧化物以及多晶硅相对于硅氮化物的高移除速率选择性是合乎期望的(即，其中多晶硅对硅氧化物以及多晶硅对硅氮化物的移除速率比率是高的)。例如，当合乎期望时，该抛光组合物可用于以约10:1或更高(例如，约20:1或更高、约40:1或更高、约50:1或更高、约100:1或更高、或约150:1或更高)的多晶硅对硅氧化物抛光选择性抛光基板。而且，本发明的化学机械抛光组合物可用于以约10:1或更高(例如，约20:1或更高、约40:1或更高、约50:1或更高、约100:1或更高、或约150:1或更高)的多晶硅对硅氮化物抛光选择性抛光基板。某些配制物与某些cmp抛光参数的组合可展现出甚至更高的多晶硅对硅氧化物以及多晶硅对硅氮化物的抛光选择性，诸如，约200:1或更高。
34.可采用化学机械抛光组合物使用任何适宜的抛光垫(例如，抛光表面)来平坦化或抛光基板。适宜的抛光垫包括(例如)编织及非编织的抛光垫。此外，适宜的抛光垫可包含具有各种密度、硬度、厚度、可压缩性、压缩回弹能力及压缩模量的任何适宜的聚合物。适宜的聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、氟碳化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成产物、及其混合物。
35.应理解，本公开内容包含许多实施方式。这些实施方式包括(但不限于)下列实施方式。
36.在第一实施方式中，公开了用于抛光含有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。该组合物可包含：基于水的液体载剂；约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅研磨剂颗粒；约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物；碱金属盐；其中该组合物具有约10至约11的范围内的ph；且其中该组合物包含以重量计小于500ppm的四烷基铵盐。
37.第二实施方式可包含第一实施方式，其包含约0.2至约1.5重量％的该氧化硅研磨剂颗粒。
38.第三实施方式可包含第一实施方式至第二实施方式中的任一者，其包含约0.1至
约0.5重量％的该多晶硅促进剂。
39.第四实施方式可包含第一实施方式至第三实施方式中的任一者，其中该多晶硅促进剂为精氨酸、三甲基甘氨酸、碳酸胍或其混合物。
40.第五实施方式可包含第一实施方式至第三实施方式中的任一者，其中该多晶硅促进剂为胍衍生物。
41.第六实施方式可包含第一实施方式至第五实施方式中的任一者且可进一步包含约0.01至约0.5重量％的杂环胺。
42.第七实施方式可包含第六实施方式，其中该杂环胺为三唑化合物。
43.第八实施方式可包含第一实施方式至第七实施方式中的任一者且可进一步包含约0.05至约0.5重量％的氨基膦酸化合物。
44.第九实施方式可包含第八实施方式，其中该氨基膦酸化合物为氨基三亚甲基膦酸。
45.第十实施方式可包含第一实施方式至第九实施方式中的任一者且可进一步包含约0.01至约1重量％的钾盐。
46.第十一实施方式可包含第一实施方式至第九实施方式中的任一者且可进一步包含约0.03至约0.3重量％的碳酸氢钾。
47.第十二实施方式可包含第一实施方式至第十一实施方式中的任一者且可进一步包含0.05至约0.5重量％的氨基三亚甲基膦酸、约0.03至约0.3重量％的碳酸氢钾；且其中该多晶硅促进剂为精氨酸。
48.第十三实施方式可包含第一实施方式至第十二实施方式中的任一者，其中该组合物包含小于约10ppm的四烷基铵盐。
49.第十四实施方式公开了化学机械抛光包含多晶硅材料的基板的方法。该方法包括：(a)提供多晶硅抛光组合物，其包含：基于水的液体载剂；约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅研磨剂颗粒；约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物；碱金属盐；其中该组合物具有约10至约11的范围内的ph；且其中该组合物包含以重量计小于500ppm的四烷基铵盐；(b)使该基板与该化学机械抛光组合物接触；(c)相对于该基板移动该抛光组合物；及(d)研磨该基板以自该基板移除含硅氧的材料的一部分并从而抛光该基板。
50.第十五实施方式包含第十四实施方式，其中：该基板进一步包含硅氧化物材料及硅氮化物材料；在(d)中，多晶硅材料对硅氧化物材料的移除速率选择性大于约50:1；以及，在(d)中，多晶硅材料对硅氮化物材料的移除速率选择性大于约50:1。
51.第十六实施方式可包含第十四实施方式至第十五实施方式中的任一者，其中：该抛光组合物包含约0.2至约1.5重量％的该氧化硅研磨剂颗粒及约0.1至约0.5重量％的该多晶硅促进剂；该多晶硅促进剂为胍衍生物。
52.第十七实施方式包含第十六实施方式，其中：该抛光组合物进一步包含0.05至约0.5重量％的氨基三亚甲基膦酸及约0.03至约0.3重量％的碳酸氢钾；且其中该多晶硅促进剂为精氨酸。
53.第十八实施方式可包含第十四实施方式至第十七实施方式中的任一者，其中该抛光组合物包含小于约10ppm的四烷基铵盐。
54.第十九实施方式公开了化学机械抛光包含多晶硅材料的基板的方法。该方法包括：(a)提供浓缩的多晶硅抛光组合物，其包含：基于水的液体载剂；约1至约15重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅研磨剂颗粒；约0.5至约10重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物；碱金属盐；及小于0.1重量％的四烷基铵盐；(b)将一份该浓缩的抛光组合物添加至约5至约30份水中以获得具有约10至约11的范围内的ph的使用点抛光组合物；(c)相对于该基板移动该抛光组合物；及(d)研磨该基板以自该基板移除含硅氧的材料的一部分并从而抛光该基板。
55.第二十实施方式包含第十九实施方式，其中：该基板进一步包含硅氧化物材料及硅氮化物材料；多晶硅材料对硅氧化物材料的移除速率选择性大于约50:1；及多晶硅材料对硅氮化物材料的移除速率选择性大于约50:1。
56.下列实施例进一步说明本发明，但是当然不应被解释为以任何方式限制其范围。将含多晶硅的基板使用applied materials抛光工具或logitech台式抛光机抛光。将基板在上在93rpm的压板速度、87rpm的头速度、3psi的下压力及125ml/min的浆液流速下抛光60秒。将该基板在ic1010垫(自dow可得)上使用3m-a189l修整器(conditioner)抛光。将基板在logitech上在100rpm的压板速度、85rpm的头速度、3psi的下压力及45ml/min的浆液流速下抛光60秒。将基板在ic1010垫(自dow可得)或d100垫(自cabot microelectronics可得)上使用saesol c7修整器抛光。
57.将毯覆式的多晶硅、teos及/或sin晶片于下列实施例中抛光。该多晶硅晶片获自novarti且包含的多晶硅层。该teos晶片获自advantec且包含的teos层。而且，该sin晶片获自advantec且包含的pe-sin层。
58.实施例1
59.在工具上评价三种抛光组合物。对照组合物包含tmah多晶硅抛光促进剂。组合物1a及1b是无tmah的且包含l-精氨酸多晶硅抛光促进剂。对照组合物是作为15x浓缩物制备的且包含(a)13.125重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(b)2.63重量％tmah，(c)1.3重量％khco3，(d)0.79重量％koh，(e)0.39重量％2000eg，及(f)0.33重量％1,2,4-三唑于去离子水中。在抛光之前将一份对照组合物与14份水混合以获得使用点对照物，之后抛光。使用点(经稀释)的ph为约10.5。组合物1a及1b也是作为15x浓缩物制备的且包含(i)13.125重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)5.03重量％l-精氨酸(1a)或2.51重量％l-精氨酸(1b)，(iii)1.31重量％khco3，(d)0.79重量％koh，(e)0.39重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.33重量％1,2,4-三唑于去离子水中。在抛光之前将组合物1a及1b各自的一份与14份水混合以获得使用点对照物，之后抛光。使用点(经稀释)的ph为约10.5。抛光组合物1a中的l-精氨酸的摩尔浓度与对照物中的tmah的摩尔浓度(0.289m)相同。
60.将毯覆式的多晶硅、teos及sin晶片在工具上在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表1中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
61.表1
[0062] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin
对照物558253361051551a501021222392281b49122222223223
[0063]
自表1中所述的结果易于明晰的是，利用l-精氨酸多晶硅促进剂的组合物1a及1b可达成高的多晶硅移除速率(几乎等同于含tmah的对照物)。此外，组合物1a及1b达成对teos及sin的优异的移除速率选择性。
[0064]
实施例2
[0065]
在logitech台式抛光机上评价九种抛光组合物。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物1b与实施例1的组合物1b相同。组合物2a、2b、2c、2d、2e、2f及2g包含替代的多晶硅抛光促进剂，但是，在其它方面与组合物1b相同。所述替代的多晶硅抛光促进剂包括与组合物1b中的l-精氨酸的摩尔浓度(0.145m)相同的摩尔浓度的l-赖氨酸(2a)、l-组氨酸(2b)、碳酸胍(2c)、甘氨酸(2d)、柠檬酸(2e)、三甲基甘氨酸(甜菜碱)(2f)及半胱氨酸(2g)。
[0066]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表2中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0067]
表2
[0068] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物44091055642791b40255816692522a456728141633262b403721161922522c48605932821522d427238211122032e440943221032002f40674221971942g43042313187331
[0069]
如自表2中所述的结果易于明晰的，氨基酸及胍衍生物多晶硅抛光促进剂可达成高的多晶硅移除速率及对teos及sin的优异的移除速率选择性。一般认为组合物1b、2c及2f是优异的，因为在用于组合物2a、2b、2d、2e及2g的浓缩物组合物中观察到氧化硅颗粒生长。
[0070]
实施例3
[0071]
在logitech台式抛光机上评价八种抛光组合物。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物1b与实施例1的组合物1b相同。制备组合物3a、3b、3c、3d、3e及3f以评价氧化硅浓度的作用。组合物3a、3b及3c包含不同的氧化硅浓度，但是，在其它方面与组合物1b相同。组合物3a包含8.8重量％氧化硅于浓缩物中(自组合物1b减少三分之一)及组合物3b包含4.4重量％氧化硅于浓缩物中(自组合物1b减少三分之二)。组合物3c不包含任何氧化硅研磨剂(0.0重量％)。组合物3d为去离子水(即，不包含任何氧化硅研磨剂或任何化学添加剂)。组合物3e及3f不包含任何氧化硅研磨剂，但是包含更高浓度的l-精氨酸：10重量％于浓缩物中(4倍于组合物1b中的浓度)(3e)及15重量％于浓缩物中(6倍于组合物1b中的浓
度)(3f)。
[0072]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表3中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0073]
表3
[0074] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物44865028901601b406821231941773a392236161092453b3502
‑‑
11
‑‑
3183c924
‑‑
0.4
‑‑
3d823433e20
‑‑‑‑‑‑‑‑
3f1821918
[0075]
如表3中所述的数据证明的，针对具有减少的氧化硅浓度的抛光组合物可达成高的多晶硅移除速率。然而，针对无研磨剂的组合物(0重量％氧化硅)，移除速率基本上为0。甚至当使用极浓度的多晶硅抛光促进剂时，这样的无研磨剂的组合物的移除速率基本上为0，表明，无研磨剂的组合物是不可行的。
[0076]
实施例4
[0077]
在logitech台式抛光机上评价五种抛光组合物以评价稀释的影响。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物4a与实施例1中的组合物1a相同，不同之处在于组合物4a是作为10x浓缩物制备的且包含0.0重量％的1,2,4三唑使得该浓缩物包含(i)8.75重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)3.35重量％l-精氨酸，(iii)0.87重量％khco3，(d)0.53重量％koh，(e)0.26重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.0重量％1,2,4-三唑于去离子水中。如在实施例1、2及3中一样，在抛光之前，将组合物4a以9份水:1份浓缩物进行稀释。组合物4b、4c及4d与组合物4a相同，但是在抛光之前以14份(4b)、24份(4c)及34份(4d)水:1份浓缩物进行稀释。
[0078]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表4中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0079]
表4
[0080] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物42399929431464a37938829431314b363827111353314c30142751126034d2532155169506
[0081]
如表4中所述的数据证明的，观察到多晶硅移除速率随着过度稀释(即，随着降低
氧化硅研磨剂及l-精氨酸的使用点浓度)而单调地减少。然而，针对过度稀释的组合物(即，包含较低使用点浓度的氧化硅研磨剂及l-精氨酸的组合物)还观察到对teos及sin的优异的移除速率选择性。
[0082]
实施例5
[0083]
在logitech台式抛光机上评价六种抛光组合物以评价1,2,4三唑及碳酸氢钾的影响。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物1b与实施例1的组合物1b相同。组合物5a及5b包含不同的1,2,4三唑浓度，但是，在其它方面与组合物1b相同。组合物5a包含0.16重量％的1,2,4三唑，而组合物5b是无三唑的(0.0重量％1,2,4三唑)。组合物5c及5d包含不同的khco3浓度，但是，在其它方面与组合物1b相同。组合物5c包含0.655重量％的khco3，而组合物5d是无碳酸氢钾的(0.0重量％khco3)。
[0084]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表5中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0085]
表5
[0086] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物44091055642791b412613153172755a428728101534295b431219122273595c412729121423445d36503111118332
[0087]
如自表5中所述的数据证明的，1,2,4-三唑对多晶硅、teos及sin移除速率基本上无影响。在无khco3下，多晶硅移除速率减少约10％。将khco3浓度减半，对多晶硅、teos及sin移除速率无影响。
[0088]
实施例6
[0089]
在logitech台式抛光机上评价五种抛光组合物以评价替代的钾盐的影响。组合物4b与实施例4中的组合物4b相同。组合物6a、6b、6c及6d与实施例4中的组合物4b相同，不同之处在于(i)组合物6a包含等摩尔量的kcl代替khco3，(ii)组合物6b包含两倍摩尔量的kcl代替khco3，(iii)组合物6c包含等摩尔量的kbr代替khco3，及(iv)组合物6d包含等摩尔量的ki代替khco3。使用点组合物的电导率为3.55ms/cm(4b)、2.34ms/cm(6a)、3.35ms/cm(6b)。
[0090]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表6中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0091]
表6
[0092] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin6a37938829431316b40089924401676c3867503177125
6d412134241211726e4029422696155
[0093]
如自表6中所述的数据证明的，多晶硅移除速率不受钾盐选择或导电性(conductivity)的强烈影响。
[0094]
实施例7
[0095]
在logitech台式抛光机上评价三种抛光组合物以评价ph对多晶硅移除速率的影响。组合物7a、7b及7c与实施例4的组合物4a相同，不同之处在于调整koh的量使得使用点组合物的ph为10.0(7a)、10.5(7b)及11.0(7c)。
[0096]
将毯覆式的多晶硅晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表7中。移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0097]
表7
[0098] polysi rr7a31827b42477c3872
[0099]
如自表7中所述的数据证明的，多晶硅移除速率在10.0、10.5及11.0的ph值下是高的。多晶硅移除速率在ph 10.5下是最高的。
[0100]
实施例8
[0101]
在logitech台式抛光机上评价八种抛光组合物。组合物8a及8b与相应的实施例5和1中的组合物5b及1b相同，不同之处在于其是作为7.5x浓缩物制备的且因此包含(i)6.56重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)1.26重量％l-精氨酸；(iii)0.65重量％khco3，(d)0.39重量％koh，(e)0.19重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.165重量％1,2,4-三唑(8a)或0.0重量％1,2,4-三唑(8b)于去离子水中。组合物8c、8e及8g与组合物8a相同，不同之处在于其包含替代的胶体氧化硅。组合物8d、8e及8h与组合物8b相同，不同之处在于其包含替代的胶体氧化硅。组合物8c及8d包含fuso pl-3胶体氧化硅。组合物8e及8f包含fuso pl-5胶体氧化硅。组合物8g及8h包含fuso pl-7胶体氧化硅。将组合物8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g及8h各自的一份与6.5份去离子水混合以获得使用点抛光组合物。
[0102]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表8中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0103]
表8
[0104] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin8a287417101692878b294824221231348c33113933851008d333621161592098e3172362188151
8f32133818851798g31284326731208h33423325101134
[0105]
易于明晰的，多晶硅抛光速率不受约65nm至约120nm的范围内的氧化硅粒度的强烈影响。
[0106]
实施例9
[0107]
在抛光工具上评价六种抛光组合物以证实使用logitech台式抛光机进行的某些观察结果。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物9a及9b与实施例1中的组合物1a及1b相同，不同之处在于其是作为10x浓缩物制备的且因此包含(i)8.75重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)3.35重量％l-精氨酸(9a)或1.67重量％l-精氨酸(9b)，(iii)0.87重量％khco3，(d)0.53重量％koh，(e)0.26重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.22重量％1,2,4-三唑于去离子水中。组合物9c与组合物9a相同，不同之处在于其包含5.83重量％氧化硅于浓缩物中(自组合物9a减少三分之一)。组合物9d与实施例1中的组合物9a相同，不同之处在于其是无三唑的(0.0重量％1,2,4三唑)。组合物9e与组合物9c相同，不同之处在于其是无三唑的(0.0重量％1,2,4三唑)。
[0108]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表9中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0109]
表9
[0110] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物54443668151809a485821232312119b466720232332039c494514133533809d473220222372159e47701313367367
[0111]
如自表9中所述的数据证明的，各组合物均达成高的多晶硅移除速率。包含减少的氧化硅(三分之一减少)的氧化硅浓度的组合物达成对teos及sin这二者的更高的移除速率选择性。
[0112]
在描述本发明的范围(特别是所附权利要求的范围)中使用术语“一个”和“一种”和“该”以及类似的指示物应理解为包括单数和复数，除非本文中另有说明或上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”、和“含有”应理解为开放式术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另有说明。本文中数值范围的列举仅仅用作单独提及落在该范围内的每个独立值的简写方法，除非本文中另有说明，并且在说明书中引入每个独立值，就如同其在这里被单独列举一样。本文描述的所有方法可以任何适合的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文中提供的任何和所有实例、或示例性语言(如，“例如(诸如)”)的使用仅用来更好地说明本发明，而不是对本发明的范围加以限定，除非另有说明。说明书中没有语言应被理解为是在将任何非要求保护的要素表明为是本发明的实践所必需的。
[0113]
本文中描述了本发明的优选实施方式，包括本发明人已知的进行本发明的最佳模式。通过阅读上述说明书，那些优选实施方式的变化对于本领域的普通技术人员来说将变得明晰。本发明人希望技术人员适当地采用这种变化，且本发明人希望本发明用不同于本文具体描述的方式进行实践。因此，本发明包括适用法律所允许的、所附权利要求书中所列举的主题的所有修改和等价物。此外，本发明涵盖上述要素在其所有可能变化中的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。
背景技术：
1.化学机械抛光为集成电路(ic)及微电机系统(mems)制造中的关键促成(赋能，enabling)技术。用于抛光(或平坦化)基板(诸如晶片)的表面的cmp组合物及方法是本领域中熟知的。抛光组合物(亦称作抛光浆液、cmp浆液及cmp组合物)通常包含悬浮(分散)于水性溶液中的研磨剂颗粒及化学添加剂，诸如用于在cmp操作期间提高材料移除速率的促进剂。
2.多结晶体硅(polycrystalline silicon)(本领域中亦称作多晶硅(polysilicon)、poly-si或poly)膜广泛用于ic及mems装置。例如，多晶硅已长期用作金属氧化物半导体(mos)及金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)器件中的栅极材料。多晶硅也通常用于ic器件中的各种镶嵌/互连应用以及mems装置中的结构组件。
3.可市面上购得的多晶硅cmp浆液通常包含提高多晶硅移除速率的氢氧化四甲基铵(tmah)化学促进剂。虽然已知这样的浆液提供足够的多晶硅移除速率且原本可以是可用的，但是，tmah为已知的危险且有毒的化学化合物，具有300的危险材料识别系统(hazardous materials identification system)(hims)评级。tmah可在皮肤接触时引起灼伤且对水生生物有毒。因此，本领域确实需要基本上无tmah及其他四烷基铵化合物且还提供高的多晶硅移除速率及对硅氧化物及硅氮化物层的高选择性的多晶硅cmp组合物。
技术实现要素：
4.公开了用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。在一个实施方式中，该抛光组合物包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：基于水的液体载剂，约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅(silica)研磨剂颗粒，约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物，及碱金属盐。该组合物包含以重量计小于约500ppm的四烷基铵盐且具有约10至约11的范围内的ph。
具体实施方式
5.公开了用于抛光具有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。该抛光组合物包含以下、由以下组成或基本上由以下组成：基于水的液体载剂、氧化硅研磨剂、含氮的多晶硅抛光促进剂、及碱金属盐。该组合物的ph是在约10至约11的范围内。在一个示例性实施方式中，该组合物基本上无四烷基铵盐，诸如四甲基铵盐、四乙基铵盐及四丁基铵盐。
6.所公开的抛光组合物及对应者(cmp方法)可赋予显著且出人意料的优点。例如，所公开的抛光组合物提供同样的高的多晶硅抛光移除速率以及对硅氧化物(例如，teos)及硅氮化物这二者的高的移除速率选择性。此外，所公开的抛光组合物可基本上无四烷基铵化合物(诸如tmah)且因此倾向于具有更低的环境影响及减少的人类健康危害。
7.该抛光组合物含有悬浮于水性液体载剂中的研磨剂(包括二氧化硅(氧化硅)颗粒)。该研磨剂可基本上包括任何适宜的氧化硅颗粒，例如，包括胶体氧化硅颗粒及/或热解氧化硅(fumed silica)颗粒。如本文中所用，术语胶体氧化硅颗粒是指经由湿法工艺而非
经由通常产生结构上不同的颗粒的火成(pyrogenic)或火焰水解工艺制备的氧化硅颗粒。这样的胶体氧化硅颗粒可为聚集或非聚集的。非聚集的颗粒为单独的离散颗粒，其形状可为球形或近似球形，但也可具有其它形状(诸如，大体椭圆形、正方形或矩形的横截面)。聚集的颗粒为这样的颗粒，在所述颗粒中，多个离散颗粒簇集或粘结在一起以形成具有大体不规则形状的聚集体。
8.胶体氧化硅可为经沉淀或缩聚的氧化硅，其可使用本领域普通技术人员已知的任何方法(诸如藉由溶胶凝胶法或藉由硅酸盐离子交换)制备。缩聚氧化硅颗粒通常藉由缩合si(oh)4以形成基本上球形的颗粒来制备。前体si(oh)4可(例如)藉由高纯度烷氧基硅烷的水解或藉由硅酸盐水溶液的酸化获得。这样的研磨剂颗粒可(例如)根据美国专利第5,230,833号制备或可自许多商业供应商(例如，包括eka chemicals、fuso chemical company、nalco、dupont、bayer、applied research、nissan chemical及clariant)中的任一者获得。
9.火成氧化硅(pyrogenic silica)(也称作热解氧化硅(fumed silica))经由火焰水解工艺制备，其中，适宜的原料蒸气(诸如四氯化硅)于氢气和氧气的火焰中燃烧。大致球形的熔融颗粒是在燃烧制程中形成，其直径可经由制程参数而改变。这些熔融球体(通常称作初级颗粒)藉由在其接触点经历碰撞而彼此融合(fuse)以形成支化的三维链状聚集体。热解氧化硅研磨剂购自许多供应商，包括例如cabot corporation、evonic及wacker chemie。
10.氧化硅研磨剂颗粒可具有基本上任何适宜的粒度。悬浮于液体载剂中的颗粒的粒度可在工业中使用各种方式来定义。例如，粒度可定义为包围该颗粒的最小球体的直径且可使用许多可市面上购得的仪器，例如，包括dc24000hr型的cps盘式离心机(得自cps instruments,prairieville,louisiana)或可得自malvern 的量测。这样的仪器通常报告氧化硅分散体的平均粒度。
11.氧化硅研磨剂颗粒可具有约10nm或更多(例如，约20nm或更多，约25nm或更多，或约30nm或更多)的平均粒度。研磨剂颗粒可具有约200nm或更少(例如，约180nm或更少、约160nm或更少、约140nm或更少、或约120nm或更少)的平均粒度。因此，应理解，研磨剂颗粒可具有由上述端点中的任两者界定的范围内的平均粒度。例如，研磨剂颗粒可具有约10nm至约200nm(例如，约20nm至约200nm、约25nm至约180nm、约25nm至约160nm、约30nm至约140nm、或约30nm至约120nm)的范围内的平均粒度。
12.应理解，氧化硅研磨剂颗粒分散并悬浮于抛光组合物中(即，在水性液体载剂中)。当氧化硅颗粒悬浮于抛光组合物中时，氧化硅颗粒优选地是胶体稳定的。对于胶体稳定，其意指氧化硅颗粒随时间的流逝保持悬浮于组合物中。在本发明的上下文中，若当放入100ml量筒中并允许无搅动地静置2小时的时间时，量筒底部50ml中的颗粒的浓度(b，用g/ml表示)与量筒顶部50ml中的颗粒的浓度(t，用g/ml表示)之间的差除以研磨剂组合物中的颗粒的初始浓度(c，用g/ml表示)小于或等于0.5(即，(b-t)/c≤0.5)，则认为氧化硅研磨剂颗粒是胶体稳定的。更优选地，(b-t)/c的值小于或等于0.3，且最优选地小于或等于0.1。
13.该抛光组合物可包含基本上任何适宜量的氧化硅研磨剂颗粒。若该抛光组合物包含太少的研磨剂，则该组合物可能不展现足够的移除速率。与此相反，若该抛光组合物包含太多的研磨剂，则该抛光组合物可能展现不合乎期望的抛光性能及/或可能不具有成本效率及/或可能缺乏稳定性。该抛光组合物可包含约0.05重量％或更多(例如，约0.1重量％或
更多、约0.15重量％或更多、约0.2重量％或更多、或约0.25重量％或更多)的氧化硅研磨剂颗粒。抛光组合物中的研磨剂颗粒的浓度一般小于约5重量％，且更典型地约3重量％或更少(例如，约2重量％或更少、约1.5重量％或更少、约1.2重量％或更少、或约1重量％或更少)。应理解，研磨剂颗粒可以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，抛光组合物中的研磨剂颗粒的浓度可在约0.05重量％至约5重量％，及更优选地约0.1重量％至约3重量％(例如，约0.1重量％至约1.5重量％、约0.2重量％至约1.5重量％、约0.2重量％至约1.2重量％、约0.2重量％至约1重量％、或约0.25重量％至约1重量％)的范围内。
14.水性液体载剂用于促进研磨剂及任何任选的化学添加剂施用至待抛光(例如，平坦化)的基板的表面。对于水性(aqueous)，其意指该液体载剂由至少50重量％水(例如，去离子水)组成。该液体载剂可包含其他适宜的非水性载剂，例如，包括低级醇(例如，甲醇、乙醇等)及醚(例如，二烷、四氢呋喃等)。优选地，该液体载剂基本上由水(且更优选地去离子水)组成、或由水(且更优选地去离子水)组成。
15.该抛光组合物一般是碱性的，具有大于约7的ph。该抛光组合物可具有约8或更多(例如，约9或更多或约10或更多)的ph。此外，该抛光组合物可具有约13或更少(例如，约12或更少或约11或更少)的ph。应理解，该抛光组合物可具有由上述端点中的任两者界定的范围内(例如，在约9至约12(例如，约10至约11)的范围内)的ph。例如，该组合物的ph可为约10.5。
16.优选地，该抛光组合物包含和其量适合调整ph至所需水平的碱金属氢氧化物(诸如氢氧化钾)。调整ph所需的碱金属氢氧化物的量可取决于许多因素，例如，包括抛光组合物的选定ph、任选的化学添加剂的量及类型、及所选氧化硅研磨剂颗粒的各种属性。在某些实施方式中，该抛光组合物可包含(例如)约0.01重量％至约0.4重量％(例如，约0.02至约0.2重量％)的氢氧化钾。
17.该抛光组合物进一步包含含氮的多晶硅抛光促进剂。该含氮的抛光促进剂可包括氨基酸及胍衍生物。虽然不希望局限于理论，但是据信，适宜的氨基酸及胍衍生物活化或氧化多晶硅表面，从而在化学机械抛光期间促进快速移除。适宜的氨基酸可包括精氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、组氨酸、赖氨酸、甲基甘氨酸、三甲基甘氨酸(甜菜碱)或其混合物。适宜的胍衍生物可包括精氨酸、肌氨酸、胍盐或其混合物。在优选实施方式中，该多晶硅促进剂包括精氨酸、甜菜碱(三甲基甘氨酸)、碳酸胍或其混合物。在一个优选实施方式中，该多晶硅抛光促进剂包括精氨酸。
18.该多晶硅促进剂可以基本上任何适宜的量存在于抛光组合物中。例如，该抛光组合物中的多晶硅抛光促进剂的浓度可为0.01重量％或更多(例如，0.02重量％或更多、0.04重量％或更多、0.06重量％或更多、0.08重量％或更多、或0.1重量％或更多)的多晶硅促进剂。多晶硅抛光促进剂的浓度可小于约1重量％(例如，0.8重量％或更少、0.6重量％或更少、0.5重量％或更少、或0.4重量％或更少)。应理解，研磨剂颗粒可以由上述端点中的任两者界定的浓度下存在于抛光组合物中。例如，该抛光组合物中的多晶硅抛光促进剂的浓度可在约0.01重量％至约1重量％(例如，约0.02重量％至约1重量％、约0.02重量％至约0.8重量％、约0.04重量％至约0.8重量％、约0.04重量％至约0.6重量％、约0.06重量％至约0.6重量％、约0.08重量％至约0.5重量％、或约0.1重量％至约0.4重量％)的范围内。在一
个示例性实施方式中，该抛光组合物包含约0.05重量％至约0.5重量％的多晶硅抛光促进剂。
19.该抛光组合物可进一步包含其他任选的添加剂，例如，包括次要的(secondary)多晶硅促进剂、螯合剂、稳定剂及杀生物剂。这样的添加剂纯粹是任选的。所公开的实施方式不如此受限且不需要使用这样的添加剂中的任一者或多者。
20.在某些实施方式中，该抛光组合物可包含下列任选的添加剂中的一者或多者：(i)钾盐多晶硅促进剂，(ii)氨基膦酸氧化硅螯合剂，(iii)杂环胺多晶硅促进剂，及(iv)羟基酸多晶硅促进剂。例如，该抛光组合物可包含钾盐多晶硅促进剂。虽然不希望局限于理论，但是据信，钾盐可起到调整该组合物的导电性并从而促进多晶硅活化的作用。该钾盐可包括基本上任何适宜的钾盐，例如，包括氯化钾、溴化钾、碘化钾、碳酸氢钾及其混合物。
21.在包含钾盐的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.01重量％或更多(例如，约0.02重量％或更多、约0.03重量％或更多、约0.04重量％或更多、或约0.05重量％或更多)的钾盐。在这样的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约1重量％或更少(例如，约0.8重量％或更少、约0.6重量％或更少、约0.4重量％或更少、或约0.2重量％或更少)的钾盐。应理解，钾盐可任选地以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，在任选实施方式中的钾盐的浓度可在约0.01重量％至约1重量％(例如，约0.02重量％至约0.8重量％、约0.02重量％至约0.6重量％、约0.04重量％至约0.4重量％、或约0.5重量％至约0.2重量％)的范围内。在一个示例性实施方式中，该抛光组合物包含约0.03重量％至约0.3重量％的碳酸氢钾。
22.该抛光组合物可任选地包含氨基膦酸氧化硅螯合剂。不希望局限于特定理论，据信，该氨基膦酸充当氧化硅螯合剂并从而提高某些组合物中的多晶硅抛光速率。氧化硅螯合剂可包括基本上任何适宜的氨基膦酸，例如，包括乙二胺四(亚甲基膦酸)、氨基三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、其盐及其组合。优选的氨基膦酸为氨基三(亚甲基膦酸)，说明性的氨基膦酸为可购自thermphos international的dequesttm2000eg。
23.在包含氨基膦酸的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.002重量％或更多(例如，约0.004重量％或更多、约0.006重量％或更多、约0.008重量％或更多、或约0.01重量％或更多)的氨基膦酸。在这样的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.5重量％或更少(例如，约0.2重量％或更少、约0.15重量％或更少、约0.1重量％或更少、约0.08重量％或更少、或约0.06重量％或更少)的氨基膦酸。应理解，氨基膦酸可任选地以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，在任选实施方式中的氨基膦酸的浓度可在约0.002重量％至约0.5重量％(例如，约0.002重量％至约0.2重量％、约0.006重量％至约0.15重量％、约0.006重量％至约0.1重量％、或约0.01重量％至约0.1重量％)的范围内。
24.该抛光组合物可任选地包含杂环胺次要(secondary)多晶硅促进剂及/或羟基酸次要(secondary)多晶硅促进剂。该杂环胺可包括杂环芳族胺或杂环脂族胺。优选的杂环芳族胺为1,2,4-三唑。优选的杂环脂族胺为氨基乙基哌嗪。该羟基酸可包括(例如)乙醇酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、及/或酒石酸。柠檬酸及乳酸为优选的羟基酸。
25.在包含次要的多晶硅促进剂的任选实施方式中，该抛光组合物可包含约0.002重量％或更多(例如，约0.004重量％或更多、约0.006重量％或更多、约0.008重量％或更多、或约0.01重量％或更多)的次要的多晶硅促进剂。在这样的任选实施方式中，该抛光组合物
可包含约0.5重量％或更少(例如，约0.2重量％或更少、约0.15重量％或更少、约0.1重量％或更少、约0.08重量％或更少、或约0.06重量％或更少)的次要的多晶硅促进剂。应理解，次要的多晶硅促进剂可任选地以由上述端点中的任两者界定的浓度存在于抛光组合物中。例如，在任选实施方式中的次要的多晶硅促进剂的浓度可在约0.002重量％至约0.5重量％(例如，约0.002重量％至约0.2重量％、约0.006重量％至约0.15重量％、约0.006重量％至约0.1重量％、或约0.01重量％至约0.1重量％)的范围内。
26.该抛光组合物可任选地进一步包含杀生物剂。该杀生物剂可包括基本上任何适宜的杀生物剂，例如，异噻唑啉酮杀生物剂，诸如甲基异噻唑啉酮或苯并异噻唑酮。该抛光组合物中的杀生物剂的量典型地在约1ppm至约50ppm，及优选地约1ppm至约20ppm的范围内。
27.优选地，该抛光组合物基本上无四烷基铵盐，该四烷基铵盐例如包括四甲基铵盐、四乙基铵盐、四丙基铵盐、四丁基铵盐、鲸蜡基三甲基铵盐、及类似者。这样的盐包括(例如)四烷基铵的氢氧化物、氯化物、溴化物、及类似者。在优选实施方式中，该抛光组合物基本上无四烷基铵盐意指不将四烷基铵盐故意添加至抛光组合物中使得四烷基铵盐的预期浓度基本上为0。然而，所公开的实施方式不如此严格限制。更一般而言，对于基本上无，其意指该抛光组合物包含以重量计小于1000ppm(0.1重量％)(例如，小于500ppm、小于200ppm、小于100ppm、小于20ppm、小于10ppm、小于5ppm、小于1ppm、小于0.5ppm、或小于0.1ppm)的四烷基铵盐。
28.该抛光组合物可使用任何适宜的技术制备，其中许多技术是本领域技术人员已知的。该抛光组合物可以分批或连续工艺制备。一般而言，该抛光组合物可藉由以任何顺序组合其组分来制备。如本文中所用，术语“组分”包括单独的成分(例如，研磨剂颗粒、多晶硅促进剂及任何任选的添加剂)。
29.应理解，抛光组合物的作为盐(例如，钾盐、碱金属氢氧化物、氨基膦酸等)的组分中的任一者当溶解于抛光组合物的水中时，可以解离形式作为阳离子及阴离子存在。存在于如本文中所述的抛光组合物中的盐的量应理解为是指在制备抛光组合物中所使用的未解离的盐的重量。例如，碱金属氢氧化物(例如，氢氧化钾)的重量是指如由其经验式(例如，koh)所提供的钾盐的量。
30.在一个实例中，可将该氧化硅研磨剂分散于水性液体载剂中。然后可将其他组分(诸如多晶硅促进剂及任选的添加剂)藉由能将所述组分并入抛光组合物中的任何方法添加并混合。例如，可将这些组分溶解于水中以获得水性溶液(以任何顺序或同时)。然后可将氧化硅分散体添加至水性溶液中(或者，可选择地，可将水性溶液添加至氧化硅分散体中)以获得抛光组合物。可在任何适宜的时间，例如，在合并氧化硅分散体及水性溶液之前或之后，调整ph。在一个实施方式中，在与氧化硅分散体合并之前，将预先确定量的koh添加至水性溶液中。然后检查ph以证实其落入预先确定的数值范围内。
31.本发明的抛光组合物可作为意欲在使用之前使用适宜量的水稀释的浓缩物提供。在这样的实施方式中，该抛光组合物浓缩物可包含上述研磨剂颗粒、多晶硅促进剂、及其他任选的添加剂，其量使得在用适宜量的水稀释浓缩物时，该抛光组合物中的每种组分将以上文针对每种组分所述的合适范围内的量存在于抛光组合物中。例如，该氧化硅研磨剂颗粒、多晶硅促进剂及其他任选的添加剂各自可以上文针对每种组分所述的浓度的约3倍(例如，约4倍、约5倍、约6倍、约7.5倍、约10倍、约15倍、约20倍、约25倍、约30倍或约50倍)的量
存在于抛光组合物中，使得当将该浓缩物用等体积的(例如，分别为2等体积的水、3等体积的水、4等体积的水、5等体积的水、5等体积的水、6.5等体积的水、9等体积的水、14等体积的水、19等体积的水、24等体积的水、29等体积的水、或甚至约49等体积的水)稀释时，每种组分将以上文针对各组分所阐述的范围内的量存在于抛光组合物中。此外，如由本领域普通技术人员将理解的，该浓缩物可含有适当比率的存在于最终抛光组合物中的水，以确保其他组分至少部分或完全溶解于该浓缩物中。
32.本发明的抛光方法特别适合与化学机械抛光(cmp)装置结合使用。典型地，该装置包含：压板，当使用时，该压板是处于运动中且具有自轨道、线性或圆周运动产生的速度；抛光垫，其与该压板接触且当处于运动时随压板移动；及载体，其固持待藉由接触抛光垫的表面且相对于抛光垫的表面移动而被抛光的基板。基板的抛光藉由以下发生：将基板放置成与抛光垫及本发明的抛光组合物接触，然后，使抛光垫相对于基板移动，以便研磨基板的至少一部分(诸如多晶硅层)以抛光基板。
33.虽然本发明的抛光组合物可用于抛光任何基板，但是，该抛光组合物特别可用于抛光包含硅且特别是多结晶体硅(polycrystalline silicon)(多晶硅(polysilicon))的基板。该抛光组合物在抛光进一步包含硅氧化物(例如，原硅酸四乙酯(teos))及硅氮化物(sin)层的基板中可为特别有利的。例如，该抛光组合物可有利地用于cmp操作中，其中，多晶硅相对于硅氧化物以及多晶硅相对于硅氮化物的高移除速率选择性是合乎期望的(即，其中多晶硅对硅氧化物以及多晶硅对硅氮化物的移除速率比率是高的)。例如，当合乎期望时，该抛光组合物可用于以约10:1或更高(例如，约20:1或更高、约40:1或更高、约50:1或更高、约100:1或更高、或约150:1或更高)的多晶硅对硅氧化物抛光选择性抛光基板。而且，本发明的化学机械抛光组合物可用于以约10:1或更高(例如，约20:1或更高、约40:1或更高、约50:1或更高、约100:1或更高、或约150:1或更高)的多晶硅对硅氮化物抛光选择性抛光基板。某些配制物与某些cmp抛光参数的组合可展现出甚至更高的多晶硅对硅氧化物以及多晶硅对硅氮化物的抛光选择性，诸如，约200:1或更高。
34.可采用化学机械抛光组合物使用任何适宜的抛光垫(例如，抛光表面)来平坦化或抛光基板。适宜的抛光垫包括(例如)编织及非编织的抛光垫。此外，适宜的抛光垫可包含具有各种密度、硬度、厚度、可压缩性、压缩回弹能力及压缩模量的任何适宜的聚合物。适宜的聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、氟碳化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成产物、及其混合物。
35.应理解，本公开内容包含许多实施方式。这些实施方式包括(但不限于)下列实施方式。
36.在第一实施方式中，公开了用于抛光含有多晶硅层的基板的化学机械抛光组合物。该组合物可包含：基于水的液体载剂；约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅研磨剂颗粒；约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物；碱金属盐；其中该组合物具有约10至约11的范围内的ph；且其中该组合物包含以重量计小于500ppm的四烷基铵盐。
37.第二实施方式可包含第一实施方式，其包含约0.2至约1.5重量％的该氧化硅研磨剂颗粒。
38.第三实施方式可包含第一实施方式至第二实施方式中的任一者，其包含约0.1至
约0.5重量％的该多晶硅促进剂。
39.第四实施方式可包含第一实施方式至第三实施方式中的任一者，其中该多晶硅促进剂为精氨酸、三甲基甘氨酸、碳酸胍或其混合物。
40.第五实施方式可包含第一实施方式至第三实施方式中的任一者，其中该多晶硅促进剂为胍衍生物。
41.第六实施方式可包含第一实施方式至第五实施方式中的任一者且可进一步包含约0.01至约0.5重量％的杂环胺。
42.第七实施方式可包含第六实施方式，其中该杂环胺为三唑化合物。
43.第八实施方式可包含第一实施方式至第七实施方式中的任一者且可进一步包含约0.05至约0.5重量％的氨基膦酸化合物。
44.第九实施方式可包含第八实施方式，其中该氨基膦酸化合物为氨基三亚甲基膦酸。
45.第十实施方式可包含第一实施方式至第九实施方式中的任一者且可进一步包含约0.01至约1重量％的钾盐。
46.第十一实施方式可包含第一实施方式至第九实施方式中的任一者且可进一步包含约0.03至约0.3重量％的碳酸氢钾。
47.第十二实施方式可包含第一实施方式至第十一实施方式中的任一者且可进一步包含0.05至约0.5重量％的氨基三亚甲基膦酸、约0.03至约0.3重量％的碳酸氢钾；且其中该多晶硅促进剂为精氨酸。
48.第十三实施方式可包含第一实施方式至第十二实施方式中的任一者，其中该组合物包含小于约10ppm的四烷基铵盐。
49.第十四实施方式公开了化学机械抛光包含多晶硅材料的基板的方法。该方法包括：(a)提供多晶硅抛光组合物，其包含：基于水的液体载剂；约0.1至约3重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅研磨剂颗粒；约0.05至约1重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物；碱金属盐；其中该组合物具有约10至约11的范围内的ph；且其中该组合物包含以重量计小于500ppm的四烷基铵盐；(b)使该基板与该化学机械抛光组合物接触；(c)相对于该基板移动该抛光组合物；及(d)研磨该基板以自该基板移除含硅氧的材料的一部分并从而抛光该基板。
50.第十五实施方式包含第十四实施方式，其中：该基板进一步包含硅氧化物材料及硅氮化物材料；在(d)中，多晶硅材料对硅氧化物材料的移除速率选择性大于约50:1；以及，在(d)中，多晶硅材料对硅氮化物材料的移除速率选择性大于约50:1。
51.第十六实施方式可包含第十四实施方式至第十五实施方式中的任一者，其中：该抛光组合物包含约0.2至约1.5重量％的该氧化硅研磨剂颗粒及约0.1至约0.5重量％的该多晶硅促进剂；该多晶硅促进剂为胍衍生物。
52.第十七实施方式包含第十六实施方式，其中：该抛光组合物进一步包含0.05至约0.5重量％的氨基三亚甲基膦酸及约0.03至约0.3重量％的碳酸氢钾；且其中该多晶硅促进剂为精氨酸。
53.第十八实施方式可包含第十四实施方式至第十七实施方式中的任一者，其中该抛光组合物包含小于约10ppm的四烷基铵盐。
54.第十九实施方式公开了化学机械抛光包含多晶硅材料的基板的方法。该方法包括：(a)提供浓缩的多晶硅抛光组合物，其包含：基于水的液体载剂；约1至约15重量％的分散于该液体载剂中的氧化硅研磨剂颗粒；约0.5至约10重量％的多晶硅促进剂，该多晶硅促进剂选自氨基酸、胍衍生物及其混合物；碱金属盐；及小于0.1重量％的四烷基铵盐；(b)将一份该浓缩的抛光组合物添加至约5至约30份水中以获得具有约10至约11的范围内的ph的使用点抛光组合物；(c)相对于该基板移动该抛光组合物；及(d)研磨该基板以自该基板移除含硅氧的材料的一部分并从而抛光该基板。
55.第二十实施方式包含第十九实施方式，其中：该基板进一步包含硅氧化物材料及硅氮化物材料；多晶硅材料对硅氧化物材料的移除速率选择性大于约50:1；及多晶硅材料对硅氮化物材料的移除速率选择性大于约50:1。
56.下列实施例进一步说明本发明，但是当然不应被解释为以任何方式限制其范围。将含多晶硅的基板使用applied materials抛光工具或logitech台式抛光机抛光。将基板在上在93rpm的压板速度、87rpm的头速度、3psi的下压力及125ml/min的浆液流速下抛光60秒。将该基板在ic1010垫(自dow可得)上使用3m-a189l修整器(conditioner)抛光。将基板在logitech上在100rpm的压板速度、85rpm的头速度、3psi的下压力及45ml/min的浆液流速下抛光60秒。将基板在ic1010垫(自dow可得)或d100垫(自cabot microelectronics可得)上使用saesol c7修整器抛光。
57.将毯覆式的多晶硅、teos及/或sin晶片于下列实施例中抛光。该多晶硅晶片获自novarti且包含的多晶硅层。该teos晶片获自advantec且包含的teos层。而且，该sin晶片获自advantec且包含的pe-sin层。
58.实施例1
59.在工具上评价三种抛光组合物。对照组合物包含tmah多晶硅抛光促进剂。组合物1a及1b是无tmah的且包含l-精氨酸多晶硅抛光促进剂。对照组合物是作为15x浓缩物制备的且包含(a)13.125重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(b)2.63重量％tmah，(c)1.3重量％khco3，(d)0.79重量％koh，(e)0.39重量％2000eg，及(f)0.33重量％1,2,4-三唑于去离子水中。在抛光之前将一份对照组合物与14份水混合以获得使用点对照物，之后抛光。使用点(经稀释)的ph为约10.5。组合物1a及1b也是作为15x浓缩物制备的且包含(i)13.125重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)5.03重量％l-精氨酸(1a)或2.51重量％l-精氨酸(1b)，(iii)1.31重量％khco3，(d)0.79重量％koh，(e)0.39重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.33重量％1,2,4-三唑于去离子水中。在抛光之前将组合物1a及1b各自的一份与14份水混合以获得使用点对照物，之后抛光。使用点(经稀释)的ph为约10.5。抛光组合物1a中的l-精氨酸的摩尔浓度与对照物中的tmah的摩尔浓度(0.289m)相同。
60.将毯覆式的多晶硅、teos及sin晶片在工具上在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表1中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
61.表1
[0062] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin
对照物558253361051551a501021222392281b49122222223223
[0063]
自表1中所述的结果易于明晰的是，利用l-精氨酸多晶硅促进剂的组合物1a及1b可达成高的多晶硅移除速率(几乎等同于含tmah的对照物)。此外，组合物1a及1b达成对teos及sin的优异的移除速率选择性。
[0064]
实施例2
[0065]
在logitech台式抛光机上评价九种抛光组合物。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物1b与实施例1的组合物1b相同。组合物2a、2b、2c、2d、2e、2f及2g包含替代的多晶硅抛光促进剂，但是，在其它方面与组合物1b相同。所述替代的多晶硅抛光促进剂包括与组合物1b中的l-精氨酸的摩尔浓度(0.145m)相同的摩尔浓度的l-赖氨酸(2a)、l-组氨酸(2b)、碳酸胍(2c)、甘氨酸(2d)、柠檬酸(2e)、三甲基甘氨酸(甜菜碱)(2f)及半胱氨酸(2g)。
[0066]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表2中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0067]
表2
[0068] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物44091055642791b40255816692522a456728141633262b403721161922522c48605932821522d427238211122032e440943221032002f40674221971942g43042313187331
[0069]
如自表2中所述的结果易于明晰的，氨基酸及胍衍生物多晶硅抛光促进剂可达成高的多晶硅移除速率及对teos及sin的优异的移除速率选择性。一般认为组合物1b、2c及2f是优异的，因为在用于组合物2a、2b、2d、2e及2g的浓缩物组合物中观察到氧化硅颗粒生长。
[0070]
实施例3
[0071]
在logitech台式抛光机上评价八种抛光组合物。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物1b与实施例1的组合物1b相同。制备组合物3a、3b、3c、3d、3e及3f以评价氧化硅浓度的作用。组合物3a、3b及3c包含不同的氧化硅浓度，但是，在其它方面与组合物1b相同。组合物3a包含8.8重量％氧化硅于浓缩物中(自组合物1b减少三分之一)及组合物3b包含4.4重量％氧化硅于浓缩物中(自组合物1b减少三分之二)。组合物3c不包含任何氧化硅研磨剂(0.0重量％)。组合物3d为去离子水(即，不包含任何氧化硅研磨剂或任何化学添加剂)。组合物3e及3f不包含任何氧化硅研磨剂，但是包含更高浓度的l-精氨酸：10重量％于浓缩物中(4倍于组合物1b中的浓度)(3e)及15重量％于浓缩物中(6倍于组合物1b中的浓
度)(3f)。
[0072]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表3中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0073]
表3
[0074] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物44865028901601b406821231941773a392236161092453b3502
‑‑
11
‑‑
3183c924
‑‑
0.4
‑‑
3d823433e20
‑‑‑‑‑‑‑‑
3f1821918
[0075]
如表3中所述的数据证明的，针对具有减少的氧化硅浓度的抛光组合物可达成高的多晶硅移除速率。然而，针对无研磨剂的组合物(0重量％氧化硅)，移除速率基本上为0。甚至当使用极浓度的多晶硅抛光促进剂时，这样的无研磨剂的组合物的移除速率基本上为0，表明，无研磨剂的组合物是不可行的。
[0076]
实施例4
[0077]
在logitech台式抛光机上评价五种抛光组合物以评价稀释的影响。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物4a与实施例1中的组合物1a相同，不同之处在于组合物4a是作为10x浓缩物制备的且包含0.0重量％的1,2,4三唑使得该浓缩物包含(i)8.75重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)3.35重量％l-精氨酸，(iii)0.87重量％khco3，(d)0.53重量％koh，(e)0.26重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.0重量％1,2,4-三唑于去离子水中。如在实施例1、2及3中一样，在抛光之前，将组合物4a以9份水:1份浓缩物进行稀释。组合物4b、4c及4d与组合物4a相同，但是在抛光之前以14份(4b)、24份(4c)及34份(4d)水:1份浓缩物进行稀释。
[0078]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表4中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0079]
表4
[0080] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物42399929431464a37938829431314b363827111353314c30142751126034d2532155169506
[0081]
如表4中所述的数据证明的，观察到多晶硅移除速率随着过度稀释(即，随着降低
氧化硅研磨剂及l-精氨酸的使用点浓度)而单调地减少。然而，针对过度稀释的组合物(即，包含较低使用点浓度的氧化硅研磨剂及l-精氨酸的组合物)还观察到对teos及sin的优异的移除速率选择性。
[0082]
实施例5
[0083]
在logitech台式抛光机上评价六种抛光组合物以评价1,2,4三唑及碳酸氢钾的影响。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物1b与实施例1的组合物1b相同。组合物5a及5b包含不同的1,2,4三唑浓度，但是，在其它方面与组合物1b相同。组合物5a包含0.16重量％的1,2,4三唑，而组合物5b是无三唑的(0.0重量％1,2,4三唑)。组合物5c及5d包含不同的khco3浓度，但是，在其它方面与组合物1b相同。组合物5c包含0.655重量％的khco3，而组合物5d是无碳酸氢钾的(0.0重量％khco3)。
[0084]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表5中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0085]
表5
[0086] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物44091055642791b412613153172755a428728101534295b431219122273595c412729121423445d36503111118332
[0087]
如自表5中所述的数据证明的，1,2,4-三唑对多晶硅、teos及sin移除速率基本上无影响。在无khco3下，多晶硅移除速率减少约10％。将khco3浓度减半，对多晶硅、teos及sin移除速率无影响。
[0088]
实施例6
[0089]
在logitech台式抛光机上评价五种抛光组合物以评价替代的钾盐的影响。组合物4b与实施例4中的组合物4b相同。组合物6a、6b、6c及6d与实施例4中的组合物4b相同，不同之处在于(i)组合物6a包含等摩尔量的kcl代替khco3，(ii)组合物6b包含两倍摩尔量的kcl代替khco3，(iii)组合物6c包含等摩尔量的kbr代替khco3，及(iv)组合物6d包含等摩尔量的ki代替khco3。使用点组合物的电导率为3.55ms/cm(4b)、2.34ms/cm(6a)、3.35ms/cm(6b)。
[0090]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表6中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0091]
表6
[0092] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin6a37938829431316b40089924401676c3867503177125
6d412134241211726e4029422696155
[0093]
如自表6中所述的数据证明的，多晶硅移除速率不受钾盐选择或导电性(conductivity)的强烈影响。
[0094]
实施例7
[0095]
在logitech台式抛光机上评价三种抛光组合物以评价ph对多晶硅移除速率的影响。组合物7a、7b及7c与实施例4的组合物4a相同，不同之处在于调整koh的量使得使用点组合物的ph为10.0(7a)、10.5(7b)及11.0(7c)。
[0096]
将毯覆式的多晶硅晶片在logitech台式抛光机上使用d100垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表7中。移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0097]
表7
[0098] polysi rr7a31827b42477c3872
[0099]
如自表7中所述的数据证明的，多晶硅移除速率在10.0、10.5及11.0的ph值下是高的。多晶硅移除速率在ph 10.5下是最高的。
[0100]
实施例8
[0101]
在logitech台式抛光机上评价八种抛光组合物。组合物8a及8b与相应的实施例5和1中的组合物5b及1b相同，不同之处在于其是作为7.5x浓缩物制备的且因此包含(i)6.56重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)1.26重量％l-精氨酸；(iii)0.65重量％khco3，(d)0.39重量％koh，(e)0.19重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.165重量％1,2,4-三唑(8a)或0.0重量％1,2,4-三唑(8b)于去离子水中。组合物8c、8e及8g与组合物8a相同，不同之处在于其包含替代的胶体氧化硅。组合物8d、8e及8h与组合物8b相同，不同之处在于其包含替代的胶体氧化硅。组合物8c及8d包含fuso pl-3胶体氧化硅。组合物8e及8f包含fuso pl-5胶体氧化硅。组合物8g及8h包含fuso pl-7胶体氧化硅。将组合物8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g及8h各自的一份与6.5份去离子水混合以获得使用点抛光组合物。
[0102]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表8中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0103]
表8
[0104] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin8a287417101692878b294824221231348c33113933851008d333621161592098e3172362188151
8f32133818851798g31284326731208h33423325101134
[0105]
易于明晰的，多晶硅抛光速率不受约65nm至约120nm的范围内的氧化硅粒度的强烈影响。
[0106]
实施例9
[0107]
在抛光工具上评价六种抛光组合物以证实使用logitech台式抛光机进行的某些观察结果。对照组合物与实施例1的对照物相同。组合物9a及9b与实施例1中的组合物1a及1b相同，不同之处在于其是作为10x浓缩物制备的且因此包含(i)8.75重量％氧化硅(nalco dvsts006氧化硅颗粒)，(ii)3.35重量％l-精氨酸(9a)或1.67重量％l-精氨酸(9b)，(iii)0.87重量％khco3，(d)0.53重量％koh，(e)0.26重量％氨基三(亚甲基膦酸)(2000eg)，及(f)0.22重量％1,2,4-三唑于去离子水中。组合物9c与组合物9a相同，不同之处在于其包含5.83重量％氧化硅于浓缩物中(自组合物9a减少三分之一)。组合物9d与实施例1中的组合物9a相同，不同之处在于其是无三唑的(0.0重量％1,2,4三唑)。组合物9e与组合物9c相同，不同之处在于其是无三唑的(0.0重量％1,2,4三唑)。
[0108]
将毯覆式的多晶硅、teos晶片及sin晶片在logitech台式抛光机上使用ic1010垫在以上所列的条件下抛光60秒。抛光结果示于表9中。所有移除速率(rr)是以埃/分钟列出。
[0109]
表9
[0110] polysi rrteos rrsin rrpolysi:teospolysi:sin对照物54443668151809a485821232312119b466720232332039c494514133533809d473220222372159e47701313367367
[0111]
如自表9中所述的数据证明的，各组合物均达成高的多晶硅移除速率。包含减少的氧化硅(三分之一减少)的氧化硅浓度的组合物达成对teos及sin这二者的更高的移除速率选择性。
[0112]
在描述本发明的范围(特别是所附权利要求的范围)中使用术语“一个”和“一种”和“该”以及类似的指示物应理解为包括单数和复数，除非本文中另有说明或上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”、和“含有”应理解为开放式术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另有说明。本文中数值范围的列举仅仅用作单独提及落在该范围内的每个独立值的简写方法，除非本文中另有说明，并且在说明书中引入每个独立值，就如同其在这里被单独列举一样。本文描述的所有方法可以任何适合的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文中提供的任何和所有实例、或示例性语言(如，“例如(诸如)”)的使用仅用来更好地说明本发明，而不是对本发明的范围加以限定，除非另有说明。说明书中没有语言应被理解为是在将任何非要求保护的要素表明为是本发明的实践所必需的。
[0113]
本文中描述了本发明的优选实施方式，包括本发明人已知的进行本发明的最佳模式。通过阅读上述说明书，那些优选实施方式的变化对于本领域的普通技术人员来说将变得明晰。本发明人希望技术人员适当地采用这种变化，且本发明人希望本发明用不同于本文具体描述的方式进行实践。因此，本发明包括适用法律所允许的、所附权利要求书中所列举的主题的所有修改和等价物。此外，本发明涵盖上述要素在其所有可能变化中的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
