使用水溶性氧化劑的碳化硅拋光方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用水溶性氧化劑的碳化硅拋光方法。本發(fā)明方法包括用包含液體載體、研磨劑和氧化劑的拋光組合物對包含至少一個碳化硅層的基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。
【專利說明】使用水溶性氧化劑的碳化枯拋光方法
[0001] 本申請是申請日為2009年3月2日、中國申請?zhí)枮?00980116265. 5、發(fā)明名稱為 "使用水溶性氧化劑的碳化娃拋光方法"的發(fā)明申請的分案申請。

【背景技術(shù)】
[0002] 能夠更加高效率地操作W實(shí)現(xiàn)功率消耗的顯著降低的半導(dǎo)體是高度合乎需要的。 典型地，娃基材用于該樣的器件的制造中，但是，由于娃的固有特性，進(jìn)一步的開發(fā)受到限 巧||。下一代半導(dǎo)體器件的開發(fā)已著重使用具有更大硬度和其它獨(dú)特性質(zhì)的材料。例如，當(dāng) 與氧化娃相比時，碳化娃具有更高的導(dǎo)熱率、更大的耐福射性、更高的介電強(qiáng)度，且能夠經(jīng) 受更高的溫度，該使得其適用于多種應(yīng)用。但是，碳化娃的使用已經(jīng)受到半導(dǎo)體制造技術(shù)的 限制。
[0003] 為了制造碳化娃半導(dǎo)體，必須對碳化娃基材的表面進(jìn)行拋光W提供平滑表面和獲 得表面的精確尺寸。所述使碳化娃成為該樣的有用基材的性質(zhì)提供了拋光工藝中的獨(dú)特挑 戰(zhàn)。由于碳化娃的硬度，典型地使用金剛砂對碳化娃基材進(jìn)行機(jī)械拋光。
[0004] 化學(xué)機(jī)械拋光（CM巧技術(shù)廣泛用于整個半導(dǎo)體工業(yè)中W拋光目前一代的娃器件。 CMP涉及使用含有研磨劑和含水材料的拋光組合物（也稱為拋光漿料），通過使表面與用該 拋光組合物飽和的拋光墊接觸而將該拋光組合物施加到該表面上。拋光組合物還可含有氧 化劑，其容許基材的更小侵蝕性的機(jī)械研磨，從而降低由研磨過程所導(dǎo)致的對基材的機(jī)械 損害。使用該樣的技術(shù)拋光碳化娃基材可通過減少拋光時間和減少對基材的損害而大大降 低制造半導(dǎo)體的成本。
[0005] 為了碳化娃拋光而對CMP技術(shù)進(jìn)行的調(diào)整一直是相對不成功的。含有膠態(tài)二氧 化娃的拋光組合物導(dǎo)致低的碳化娃移除速率，從而需要在約5(TC的溫度下持續(xù)若干小時 的過長的拋光周期，該可能導(dǎo)致對碳化娃基材的損害?；疧U等人的J. Electrochemical Soc. ,144，第 L161-L163 頁（1997) ;Neslen 等人的 J. Electronic Materials, 30，第 1271-1275頁（2001)。長的拋光周期給該工藝增加了相當(dāng)大的成本并且是妨礙碳化娃在半 導(dǎo)體工業(yè)內(nèi)的廣泛使用的障礙。因此，仍然需要拋光包含碳化娃的基材的替代性拋光系統(tǒng) 和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括；（i)使包含至少一個 單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含；(a)液 體載體，化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑為具有40納米?130納米 的平均粒度的基本上為球形的二氧化娃顆粒，和（C)選自如下的氧化劑；過氧化氨、過硫酸 氨鐘制劑（oxone)、硝酸鋪饋、高楓酸鹽、楓酸鹽、過硫酸鹽、W及它們的混合物；（ii)使所 述拋光組合物相對于所述基材移動；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所 述基材。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步提供對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括；（i)使包含至 少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含： (a)液體載體，化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑為氧化鉛且W基于 所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和（C) 氧化劑，其中所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的 0. 001重量％?0. 5重量％的量存在，并且選自過氧化氨、過硫酸氨鐘制劑、硝酸鋪饋、高楓 酸鹽、楓酸鹽、過硫酸鹽、W及它們的混合物；和（ii)使所述拋光組合物相對于所述基材移 動；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
[0008] 本發(fā)明還提供對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括；（i)使包含至少一 個碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含；(a)液體 載體，化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，和（C)氧化劑，其中所述氧化劑W基于所述液 體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％?0. 5重量％的量存在，并 且選自過硫酸氨鐘制劑、過硫酸鐘、W及它們的混合物；（ii)使所述拋光組合物相對于所 述基材移動；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
[0009] 本發(fā)明另外提供對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括；（i)使包含至少 一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含；(a) 液體載體，化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑為氧化鉛且W基于所述液 體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和（C)氧化劑， 其中所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重 量％?2. 5重量％的量存在，其中所述氧化劑選自過氧化氨、過硫酸氨鐘制劑、硝酸鋪饋、 高楓酸鹽、高楓酸、楓酸鹽、過硫酸鹽、鉛酸鹽、高猛酸鹽、漠酸鹽、過漠酸鹽、高鐵酸鹽、高練 酸鹽、過釘酸鹽、W及它們的混合物；和（ii)使所述拋光組合物相對于所述基材移動；和 (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步提供對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括；（i)使包含至 少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含： (a)液體載體，化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑選自氧化鉛、二氧化 鐵、二氧化鋪和氧化鉛，和其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和（C)高猛酸鹽，其中所述高猛酸鹽W基于所述 液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在；
[11] 使所述拋光組合物相對于所述基材移動；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃 W拋光所述基材。
[0011] 本發(fā)明還提供對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括；（i)使包含至少一 個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含：(a) 液體載體，化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑選自氧化鉛、二氧化鐵、二 氧化鋪和氧化鉛，和其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分 的重量的3重量％或更少的量存在，和（C)高楓酸或高楓酸鹽，其中所述高楓酸或高楓酸鹽 W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％?1重量％的 量存在；（ii)使所述拋光組合物相對于所述基材移動；和（iii)磨除所述基材的至少一部 分碳化娃W拋光所述基材。
[0012] 本發(fā)明通過W下條目內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)：
[0013] 1.對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括：
[0014] (i)使包含至少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué) 機(jī)械拋光組合物包含：
[001引 （a)液體載體，
[0016] 化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑為氧化鉛并且W基于所述 液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和
[0017] (C)氧化劑，其中所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組 分的重量的0.001重量％?2. 5重量％的量存在，和其中所述氧化劑選自過氧化氨、過硫酸 氨鐘制劑、硝酸鋪饋、高楓酸鹽、高楓酸、楓酸鹽、過硫酸鹽、鉛酸鹽、氯酸鹽、高猛酸鹽、漠酸 鹽、過漠酸鹽、高鐵酸鹽、高練酸鹽、過釘酸鹽、W及它們的混合物，和
[0018] (ii)使所述拋光組合物相對于所述基材移動，和
[0019] (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
[0020] 2.條目1的方法，其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的1重量％或更少的量存在。
[0021] 3.條目1的方法，其中所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的0. 1重量％?0. 5重量％的量存在。
[0022] 4.條目1的方法，其中，所述具有溶解或息浮于其中的任何組分的液體載體具有 2?6的抑。
[002引 5.條目1的方法，其中所述氧化齊U為高猛酸鐘。
[0024] 6.條目1的方法，其中所述氧化劑為高楓酸。
[002引 7.條目1的方法，其中W 30納米/小時?2700納米/小時的速率從所述基材移 除所述碳化娃。
[0026] 8.對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括：
[0027] (i)使包含至少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué) 機(jī)械拋光組合物包含：
[002引 （a)液體載體，
[0029] 化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑選自氧化鉛、二氧化鐵、二 氧化鋪和氧化鉛，和其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分 的重量的3重量％或更少的量存在，和
[0030] (C)高猛酸鹽，其中所述高猛酸鹽W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在，
[0031] (ii)使所述拋光組合物相對于所述基材移動，和
[0032] (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
[0033] 9.條目8的方法，其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的1重量％或更少的量存在。
[0034] 10.條目8的方法，其中所述研磨劑為氧化鉛。
[0035] 11.條目8的方法，其中所述高猛酸鹽W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中 的任何組分的重量的0. 1重量％?1重量％的量存在。
[0036] 12.條目8的方法，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何組分的液體載體具有 2?6的抑。
[0037] 13.對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括：
[0038] (i)使包含至少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué) 機(jī)械拋光組合物包含：
[00測 （a)液體載體，
[0040] 化）息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑選自氧化鉛、二氧化鐵、二 氧化鋪和氧化鉛，和其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分 的重量的3重量％或更少的量存在，和
[0041] (C)高楓酸或高楓酸鹽，其中所述高楓酸或高楓酸鹽W基于所述液體載體和溶解 或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％?1重量％的量存在，
[0042] (ii)使所述拋光組合物相對于所述基材移動，和
[0043] (iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
[0044] 14.條目13的方法，其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的 任何組分的重量的1重量％或更少的量存在。
[0045] 15.條目13的方法，其中所述研磨劑為氧化鉛。
[0046] 16.條目13的方法，其中所述高楓酸或高楓酸鹽W基于所述液體載體和溶解或息 浮于其中的任何組分的重量的0. 1重量％?0. 5重量％的量存在。
[0047] 17.條目13的方法，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何組分的液體載體具有 2?6的抑。

【具體實(shí)施方式】
[0048] 本發(fā)明提供對包含碳化娃的基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法。該方法包括；（i)使 包含至少一個單晶碳化娃層的基材與拋光組合物接觸；（ii)使所述拋光組合物相對于所 述基材移動；和（iii)磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。所述拋光組合 物包含下列物質(zhì)、基本上由下列物質(zhì)組成、或由下列物質(zhì)組成；(a)液體載體，化）息浮于所 述液體載體中的研磨劑，和（C)氧化劑。
[0049] 在第一實(shí)施方式中，所述研磨劑為具有40納米?130納米的平均粒度的基本上為 球形的二氧化娃顆粒，和所述氧化劑選自過氧化氨、過硫酸氨鐘制劑、硝酸鋪饋、高楓酸鹽、 楓酸鹽、過硫酸鹽、W及它們的混合物。在第二實(shí)施方式中，所述研磨劑為氧化鉛并且W基 于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和所 述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％? 0.5重量％的量存在，并且選自過氧化氨、過硫酸氨鐘制劑、硝酸鋪饋、高楓酸鹽、楓酸鹽、過 硫酸鹽、W及它們的混合物。在第H實(shí)施方式中，所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或 息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％?0. 5重量％的量存在，并且選自過硫酸氨 鐘制劑、過硫酸鐘、W及它們的混合物。在第四實(shí)施方式中，所述研磨劑為氧化鉛并且W基 于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和所 述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％? 0.5重量％的量存在，并且選自過氧化氨、過硫酸氨鐘制劑、硝酸鋪饋、高楓酸鹽、高楓酸、楓 酸鹽、過硫酸鹽、鉛酸鹽、高猛酸鹽、漠酸鹽、過漠酸鹽、高鐵酸鹽、高練酸鹽、過釘酸鹽、W及 它們的混合物。在第五實(shí)施方式中，所述研磨劑為氧化鉛、二氧化鐵、二氧化鋪或氧化鉛，并 且W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存 在，和所述氧化劑為高猛酸鹽，其中所述高猛酸鹽W基于所述液體載體和溶解或息浮于其 中的任何組分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在。在第六實(shí)施方式中，所述研 磨劑為氧化鉛、二氧化鐵、二氧化鋪或氧化鉛，并且W基于所述液體載體和溶解或息浮于其 中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和所述氧化劑為高楓酸，其中所述高楓 酸W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的0. 001重量％?1重量％ 的量存在。
[0050] 將使用本發(fā)明的方法拋光的基材可為包含至少一個碳化娃層的任何合適的基材。 合適的基材包括，但不限于，平板顯示器、集成電路、存儲器或硬盤、金屬、層間電介質(zhì)（ILD) 器件、半導(dǎo)體、微機(jī)電系統(tǒng)、鐵電體及磁頭。所述碳化娃可包含任何合適的碳化娃、基本上由 任何合適的碳化娃組成、或者由任何合適的碳化娃組成，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。所 述碳化娃可為單晶或多晶的。碳化娃具有許多不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，各晶體結(jié)構(gòu)具有其自 身獨(dú)特的一組電子學(xué)性質(zhì)。但是，該些多型體（polytype)中僅有少數(shù)可W對于用作半導(dǎo)體 而言是可接受的形式再現(xiàn)。該樣的多型體可為立方的（例如3C碳化娃）或非立方的（例 如4H碳化娃、6H碳化娃）。該些多型體的性質(zhì)是本領(lǐng)域中公知的。
[0051] 拋光墊可為任何合適的拋光墊，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。合適的拋光墊包 括，例如，編織及非編織拋光墊。此外，合適的拋光墊可包含具有不同密度、硬度、厚度、壓縮 性、壓縮時的回彈能力、W及壓縮模量的任何合適的聚合物。合適的聚合物包括，例如，聚氯 己帰、聚氣己帰、尼龍、碳?xì)饣衔?、聚碳酸醋、聚醋、聚丙帰酸醋、聚離、聚己帰、聚醜胺、聚 氨醋、聚苯己帰、聚丙帰、其共形成（C0化rmed)產(chǎn)物、W及其混合物。
[0052] 拋光墊可包括在拋光墊的拋光表面上或內(nèi)部的固定研磨劑顆粒，或者該拋光墊可 基本上不含有固定研磨劑顆粒。固定研磨劑拋光墊包括具有通過粘合劑、粘結(jié)劑、陶瓷體 (ceramer)、樹脂等固定至拋光墊的拋光表面的研磨劑顆?；蛘咭呀⒃趻伖鈮|內(nèi)W形成 該拋光墊的不可或缺的部分的研磨劑的墊，例如，用含有研磨劑的聚氨醋分散體浸潰過的 纖維租片化att)。
[0053] 拋光墊可具有任何合適的構(gòu)造。例如，拋光墊可W是圓形的并且在使用時典型地 具有圍繞垂直于由墊表面所界定的平面的軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。拋光墊可W是圓柱形的，其表面 起到拋光表面的作用，并且在使用時典型地具有圍繞該圓柱體的中也軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。拋光 墊可為環(huán)形帶的形式，其在使用時典型地具有相對于正被拋光的切削邊緣的線性運(yùn)動。拋 光墊可具有任何合適的形狀，并且在使用時具有沿著平面或半圓的往復(fù)或軌道運(yùn)動。本領(lǐng) 域技術(shù)人員容易地明白許多其它的變型。
[0054] 拋光組合物包含研磨劑，合意地，研磨劑息浮于液體載體（例如，水）中。研磨劑 典型地為顆粒形式?？墒褂萌魏魏线m的研磨劑，其中的許多在本領(lǐng)域中是公知的。優(yōu)選地， 研磨劑包含一種或多種金屬氧化物、基本上由一種或多種金屬氧化物組成、或者由一種或 多種金屬氧化物組成。合意地，金屬氧化物選自氧化鉛、二氧化鋪、氧化錯（germania)、氧化 鎮(zhèn)、二氧化娃、二氧化鐵、氧化鉛、其共形成產(chǎn)物、及其組合。
[0055] 特別地，研磨劑包含下列物質(zhì)、基本上由下列物質(zhì)組成、或者由下列物質(zhì)組成：基 本上為球形的二氧化娃、氧化鉛、二氧化鋪、氧化鉛或二氧化鐵。基本上為球形的二氧化娃 也被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為膠態(tài)二氧化娃。優(yōu)選地，基本上為球形的二氧化娃為沉淀或縮聚 二氧化娃，其使用溶膠-凝膠法制備。縮聚二氧化娃顆粒典型地通過使Si (0H) 4縮合W形 成基本上為球形的顆粒而制備。前體Si (0H)4可例如通過高純度焼氧基娃焼的水解或通過 娃酸鹽水溶液的酸化而獲得。該樣的研磨劑顆?？筛鶕?jù)美國專利5, 230, 833制備或者可W 作為諸如下列的各種市售產(chǎn)品中的任何產(chǎn)品而獲得；來自EKA化emicals的Bindzil，化so Pkl、化-2和化-3產(chǎn)品，W及化Ico 1034A、1050、2327和2329產(chǎn)品，W及其它類似的可得 自 DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Qiemical 和 Clariant 的產(chǎn)品。優(yōu)選地，氧 化鉛為種子凝膠法（seeded gel process) a-氧化鉛，其可得自例如Saint Gobain(a-氧 化鉛）的制造商?；旧蠟榍蛐蔚亩趸?、氧化鉛、二氧化鋪、氧化鉛和二氧化鐵顆粒可 具有任何合適的粒度。例如，基本上為球形的二氧化娃、氧化鉛、二氧化鋪、氧化鉛和二氧化 鐵顆?？删哂?0納米或更大（例如，20納米或更大、30納米或更大、40納米或更大、或者 50納米或更大）的平均粒度?；旧蠟榍蛐蔚亩趸蕖⒀趸U、二氧化鋪、氧化鉛和二氧 化鐵顆?？删哂?00納米或更小（例如，180納米或更小、170納米或更小、160納米或更小、 150納米或更小、130納米或更小、110納米或更小、或100納米或更?。┑钠骄６?。因此， 基本上為球形的二氧化娃、氧化鉛、二氧化鋪、氧化鉛和二氧化鐵顆?？删哂?0納米?130 納米（例如，45納米?125納米、50納米?120納米、55納米?115納米、或60納米?110 納米）的平均粒度。顆粒的粒度為包圍該顆粒的最小球的直徑。
[0056] 拋光組合物中可存在任何合適量的研磨劑。典型地，拋光組合物中存在0.01重 量％或更多（例如，0.05重量％或更多）的研磨劑。更典型地，拋光組合物中存在0.1重 量％或更多（例如，1重量％或更多、5重量％或更多、7重量％或更多、10重量％或更多、或 者12重量％或更多）的研磨劑。拋光組合物中研磨劑的量典型地為50重量％或更少、更 典型地為40重量％或更少（例如，15重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、3 重量％或更少、1重量％或更少、0. 6重量％或更少、或者0. 3重量％或更少）。因此，拋光 組合物中研磨劑的量可為2重量％?50重量％，且更優(yōu)選為5重量％?40重量％ (例如， 10重量％?35重量％、15重量％?35重量％、或者20重量％?35重量％ )。拋光組合物 中研磨劑的量還可為0. 01重量％?3重量％ (例如，0. 05重量％?1重量％、或者0. 1重 量％?0. 6重量％ )。
[0057] 使用液體載體W促進(jìn)將研磨劑及任何任選的添加劑施加至待拋光（如平坦化）的 合適基材的表面上。液體載體可為任何合適的液體，例如溶劑，包括低級醇（例如甲醇、己 醇等）、醜（例如二嗦焼、四氨巧喃等）、水、W及它們的混合物。優(yōu)選地，液體載體包含水 (更優(yōu)選去離子水）、基本上由水（更優(yōu)選去離子水）組成、或者由水（更優(yōu)選去離子水） 組成。
[0058] 拋光組合物包含氧化劑，所述氧化劑可為用于將要W拋光組合物拋光的基材的一 種或多種材料的任何合適的氧化劑。優(yōu)選地，所述氧化劑選自過氧化氨、過硫酸氨鐘制劑、 硝酸鋪饋、高楓酸鹽、楓酸鹽、過硫酸鹽、氯酸鹽、鉛酸鹽、高猛酸鹽、漠酸鹽、過漠酸鹽、高鐵 酸鹽、高練酸鹽、過釘酸鹽、W及它們的混合物。所述高猛酸鹽、高楓酸鹽和過硫酸鹽可為任 何高楓酸鹽，楓酸鹽，過硫酸鹽，或者高楓酸鹽、楓酸鹽和過硫酸鹽的組合，例如，高楓酸鐘、 高楓酸、過硫酸饋、過硫酸鐘或高猛酸鐘。更優(yōu)選地，氧化劑為過硫酸氨鐘制劑、過硫酸鐘、 高猛酸鐘或高楓酸。氧化劑可W任何合適的量存在于拋光組合物中。典型地，拋光組合物 包含0. 001重量％或更多（例如，0. 005重量％或更多、0. 01重量％或更多、0. 05重量％或 更多、或者0. 1重量％或更多）的氧化劑。拋光組合物優(yōu)選包含20重量％或更少（例如，15 重量％或更少、10重量％或更少、5重量％或更少、2. 5重量％或更少、2重量％或更少、1重 量％或更少、或者0.5重量％或更少）的氧化劑。優(yōu)選地，拋光組合物包含0.001重量％? 20重量％ (例如，0. 001重量％?15重量％、0. 001重量％?2. 5重量％、0. 005重量％?10 重量％、0. 01重量％?5重量％、0. 05重量％?2重量％、或者0. 1重量％?0. 5重量％ ) 的氧化劑。更優(yōu)選地，拋光組合物包含0. 001重量％?0. 05重量％、0. 001重量％?0. 1重 量％、0. 001重量％?0.5重量％、或0.001重量％?2重量％的氧化劑。
[0059] 拋光組合物，具體而言，具有溶解或息浮于其中的任何組分的液體載體，可具有任 何合適的pH。拋光組合物的實(shí)際抑部分取決于正在被拋光的基材的類型。拋光組合物可 具有11或更低（例如，9或更低、7或更低、6或更低、5或更低、4或更低、3或更低、或者2或 更低）的抑。拋光組合物可具有1或更高（例如，2或更高、3或更高、4或更高、6或更高、8 或更高、或者9或更高）的抑。所述抑可例如為1?11(例如，2?10、2?6、3?9、4? 8、5?7、或者3?5)。
[0060] 拋光組合物的抑可通過任何合適的手段實(shí)現(xiàn)和/或維持。更具體而言，拋光組合 物可進(jìn)一步包含抑調(diào)節(jié)劑、抑緩沖劑、或它們的組合。所述抑調(diào)節(jié)劑可包含任何合適的 pH調(diào)節(jié)化合物、基本上由任何合適的抑調(diào)節(jié)化合物組成、或者由任何合適的抑調(diào)節(jié)化合物 組成。例如，抑調(diào)節(jié)劑可為任何合適的酸，諸如無機(jī)酸或有機(jī)酸、或它們的組合。例如，所 述酸可為硝酸。所述抑緩沖劑可為任何合適的緩沖劑，例如，磯酸鹽、己酸鹽、測酸鹽、賴酸 鹽、駿酸鹽等。拋光組合物可包含任何合適的量的抑調(diào)節(jié)劑和/或抑緩沖劑，條件是該樣 的量足W實(shí)現(xiàn)和/或維持拋光組合物的所需抑，例如在本文所述范圍內(nèi)的抑。
[0061] 應(yīng)理解，上述化合物中的許多可W鹽、酸的形式存在、或作為偏鹽（partial salt) 存在。此外，一些化合物或試劑可執(zhí)行多于一種的功能。例如，一些化合物可起到馨合劑和 氧化劑兩者的作用。
[0062] 拋光組合物可包含表面活性劑和/或流變調(diào)節(jié)劑，包括粘度增強(qiáng)劑和凝結(jié)劑（例 女口，聚合物型流變調(diào)節(jié)劑，諸如，氨基甲酸醋聚合物）。合適的表面活性劑可包括例如陽離子 表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、它們的混合物等。拋 光組合物中的表面活性劑的量典型地為0. 0001重量％?1重量％ (優(yōu)選為0. 001重量％? 0. 1重量％，和更優(yōu)選為0. 005重量％?0. 05重量％ )。
[0063] 拋光組合物可包含消泡劑。該消泡劑可為任何合適的消泡劑。合適的消泡劑包括， 但不限于，基于娃和基于快二醇的消泡劑。拋光組合物中的消泡劑的量典型地為lOppm? 140ppmD
[0064] 拋光組合物可包含殺生物劑。殺生物劑可為任何合適的殺生物劑，例如異喔哇晰 麗殺生物劑。拋光組合物中的殺生物劑的量典型地為1?50ppm、優(yōu)選為10?20ppm。
[0065] 拋光組合物可通過任何合適的技術(shù)制備，其中的許多是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。 拋光組合物可W間歇或連續(xù)方法制備。通常，拋光組合物可通過W任意順序組合其各組分 而制備。本文中所使用的術(shù)語"組分"包括單獨(dú)成分（例如，氧化劑、研磨劑等）W及各成 分（例如，水、團(tuán)素陰離子、表面活性劑等）的任何組合。
[0066] 拋光組合物可作為包含液體載體、研磨劑、氧化劑W及任選的其它添加劑的單包 裝體系提供?；蛘撸恍┙M分例如氧化劑可w干燥形式或者作為在液體載體中的溶液或分 散體提供在第一容器中，且剩余組分例如研磨劑及其它添加劑可提供在第二容器或多個其 它容器中。拋光組合物的各組分的其它兩個容器的組合、或者H個或更多個容器的組合在 本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)。
[0067] 固體組分例如研磨劑可W干燥形式或作為在液體載體中的溶液置于一個或多個 容器中。另外，合適的是第一、第二或其它容器中的組分具有不同的抑值，或者可選擇地， 具有基本上相似或甚至相等的抑值。拋光組合物的各組分可部分或全部地彼此獨(dú)立地供 應(yīng)且可例如由最終使用者在使用前不久（例如，使用前1周或更短時間、使用前1天或更短 時間、使用前1小時或更短時間、使用前10分鐘或更短時間、或者使用前1分鐘或更短時 間）組合。
[0068] 拋光組合物還可作為濃縮物提供，該濃縮物意圖在使用之前用適量的液體載體進(jìn) 行稀釋。在該樣的實(shí)施方式中，拋光組合物濃縮物可包含液體載體W及任選的其它組分， 其量使得在用適量的液體載體稀釋濃縮物時，各組分將W在上文對各組分所列舉的合適范 圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。例如，各組分可W上文對拋光組合物中各組分所列舉的濃 度的2倍（例如，3倍、4倍或5倍）大的量存在于濃縮物中，使得當(dāng)用適當(dāng)體積的液體載體 (例如，分別W等體積的液體載體、2倍體積的液體載體、3倍體積的液體載體、或4倍體積的 液體載體）稀釋濃縮物時，各組分將W在上文對各組分所述的范圍內(nèi)的量存在于拋光組合 物中。此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的，濃縮物可含有適當(dāng)分?jǐn)?shù)的存在于最終拋光組合物 中的液體載體，W確保拋光組合物的其它組分至少部分地或全部地溶解或息浮于該濃縮物 中。
[0069] 本發(fā)明的拋光基材的方法特別適于與化學(xué)機(jī)械拋光（CM巧裝置一起使用。典型 地，該裝置包括：壓板，其在使用時處于運(yùn)動中并且具有由軌道、線性或圓周運(yùn)動所產(chǎn)生的 速度；拋光墊，其與壓板接觸且在運(yùn)動時隨著壓板一起移動；W及夾持器，其固持將通過與 拋光墊的表面接觸并相對于拋光墊的表面移動而拋光的基材?；牡膾伖馔ㄟ^如下發(fā)生： 將基材放置成與拋光墊及拋光組合物（其通常布置在基材與拋光墊之間）接觸，其中拋光 墊相對于基材移動，W便磨除基材的至少一部分W拋光基材。
[0070] 合意地，通過監(jiān)控碳化娃基材的重量（其用于計(jì)算從基材移除的碳化娃的量）來 確定拋光終點(diǎn)。該樣的技術(shù)是本領(lǐng)域中公知的。
[0071] 拋光是指移除表面的至少一部分W拋光該表面?？赏ㄟ^移除擦傷（gouge)、凹坑、 凹痕等進(jìn)行拋光W提供具有降低的表面粗趟度的表面，但也可進(jìn)行拋光W引入或恢復(fù)W平 面部分的相交為特征的表面幾何形狀。
[0072] 本發(fā)明方法可用于拋光包含至少一個碳化娃層的任何合適的基材。碳化娃可W任 何合適的速率移除W實(shí)現(xiàn)基材的拋光。例如，碳化娃可W5納米/小時或更高（例如，10納 米/小時或更高、20納米/小時或更高、50納米/小時或更高、70納米/小時或更高、100 納米/小時或更高、或200納米/小時或更高）的速率移除。碳化娃可W 800納米/小時 或更低（例如，500納米/小時或更低、300納米/小時或更低、250納米/小時或更低、或 200納米/小時或更低）的速率移除。因此，碳化娃可W 5納米/小時?1500納米/小時 (例如，10納米/小時?1000納米/小時、20納米/小時?800納米/小時、30納米/小 時?500納米/小時、40納米/小時?300納米/小時、或50納米/小時?180納米/小 時）的速率從基材移除。更優(yōu)選地，碳化娃可W 20納米/小時?180納米/小時、70納米 /小時?180納米/小時、100納米/小時?180納米/小時、30納米/小時?2700納米/ 小時、30納米/小時?1000納米/小時、100納米/小時?500納米/小時、或200納米/ 小時?400納米/小時的速率從基材移除。
[0073] 下列實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但當(dāng)然不應(yīng)解釋為W任何方式限制本發(fā)明的范 圍。
[0074] 實(shí)施例1
[0075] 該實(shí)施例說明氧化劑和基本上為球形的二氧化娃在拋光組合物中的存在對碳化 娃移除速率的影響。
[0076] 用10種不同的拋光組合物拋光細(xì)半絕緣單晶碳化娃晶片。所述拋光組合物各自 的內(nèi)容物和抑示于表1中。巧1|定各拋光組合物的碳化娃移除速率（納米/小時），且結(jié)果 示于表1中。
[0077] 表 1
[0078]

【權(quán)利要求】
1. 對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括： (i) 使包含至少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械 拋光組合物包含： (a) 液體載體，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何組分的液體載體具有2?6的 pH, (b) 息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑為氧化鉛并且W基于所述液體 載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重量的3重量％或更少的量存在，和 (C)氧化劑，其中所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的 重量的0.001重量％?2. 5重量％的量存在，和其中所述氧化劑選自過氧化氨、過硫酸氨鐘 巧驚U、硝酸鋪饋、過硫酸鹽、鉛酸鹽、氯酸鹽、高猛酸鹽、漠酸鹽、過漠酸鹽、高鐵酸鹽、高練酸 鹽、過釘酸鹽、W及它們的混合物，和 (ii) 使所述拋光組合物相對于所述基材移動，和 (iii) 磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的1重量％或更少的量存在。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中所述氧化劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的0. 1重量％?0. 5重量％的量存在。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中所述氧化劑為高猛酸鐘。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中W 30納米/小時?2700納米/小時的速率從所述基材移 除所述碳化娃。
6. 對基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括： (i) 使包含至少一個單晶碳化娃層的基材與化學(xué)機(jī)械拋光組合物接觸，所述化學(xué)機(jī)械 拋光組合物包含： (a) 液體載體，其中所述具有溶解或息浮于其中的任何組分的液體載體具有2?6的 pH, (b) 息浮于所述液體載體中的研磨劑，其中所述研磨劑選自氧化鉛、二氧化鐵、二氧化 鋪和氧化鉛，和其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組分的重 量的3重量％或更少的量存在，和 (C)高猛酸鹽，其中所述高猛酸鹽W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任何組 分的重量的0. 001重量％?2. 5重量％的量存在， (ii) 使所述拋光組合物相對于所述基材移動，和 (iii) 磨除所述基材的至少一部分碳化娃W拋光所述基材。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中所述研磨劑W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的任 何組分的重量的1重量％或更少的量存在。
8. 權(quán)利要求6的方法，其中所述研磨劑為氧化鉛。
9. 權(quán)利要求6的方法，其中所述高猛酸鹽W基于所述液體載體和溶解或息浮于其中的 任何組分的重量的0. 1重量％?1重量％的量存在。
【文檔編號】H01L21/306GK104465362SQ201410709244
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日:2008年3月5日
【發(fā)明者】邁克爾.懷特, 拉蒙.瓊斯, 杰弗里.吉里蘭德, 凱文.摩根伯格 申請人:卡伯特微電子公司