硅石和硅石基淤浆制造技术

本发明专利技术涉及一种淤浆组合物用于的化学机械平面化衬底的用途，所述淤浆组合物包含硅石，所述硅石包含一次颗粒的聚集体，其中所述硅石的ＢＥＴ／ＣＴＡＢ比率大于１。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅石，淤浆组合物，和其制备方法。尤其是，本专利技术硅石包括聚集的一次颗粒。引入硅石的淤浆组合物适用于抛光制品和尤其可用于半导体衬底和其它微电子衬底的化学-机械平面化(″CMP″)。
技术介绍
一般来说，多个集成电路在半导体衬底上形成以制造半导体晶片。集成电路通常通过系列工艺步骤而形成，其中材料，如导电，绝缘和半导体材料的图案化层在衬底上形成。铜和钽金属互连在半导体衬底上的应用是本领域已知的。一般来说，铜用作被绝缘中间层介电材料(ILD)如二氧化硅包围的导电互连，和钽用作铜和ILD之间的阻挡层以防铜迁移至ILD。CMP是一种已知用于从半导体衬底中去除这些金属材料的技术。对金属去除速率，以及例如，铜，钽，钨，铝和ILD之间的选择性的控制是获得平面性要求所需的。制品如半导体衬底的粗糙表面CMP至光滑的表面一般包括使用受控的和重复的运动用抛光垫的工作表面摩擦粗糙表面。因此，该工艺通常包括在存在流体的情况下将抛光垫和半导体衬底相对进行旋转。流体可包含颗粒材料如矾土，铈土，硅石或其混合物。垫和颗粒材料用于机械平面化半导体衬底，而流体和颗粒材料用于化学平面化衬底和有助于从制品的粗糙表面上去除和运送走被磨掉材料。为了使半导体晶片上的集成电路的密度最大化，需要在整个半导体晶片生产工艺的各种阶段具有非常平面的衬底。因此，半导体晶片生产通常包括至少一个，和通常多个平面化步骤。本领域已知在CMP工艺中使用矾土和硅石磨料。美国专利5,980,775公开了一种CMP组合物，包括氧化剂，至少一种催化剂，至少一种稳定剂和金属氧化物磨料如矾土或硅石。另外，该专利公开了一种使用CMP组合物抛光衬底的至少一金属层的方法。美国专利6,136,711公开了一种CMP组合物，包括一种能够刻蚀钨的化合物，至少一种钨刻蚀抑制剂，和金属氧化物磨料如矾土或硅石。另外，该专利公开了一种使用CMP组合物抛光包含钨的衬底的方法。美国专利5,904,159公开了一种包含通过将汽相法硅石颗粒分散在含水溶剂中而得到的分散硅石的抛光淤浆，其中在重量基础上的平均一次颗粒尺寸是5-30nm，具有光散射指数3-6和硅石浓度1.5％重量，和平均二次颗粒尺寸30-100nm。一般来说，矾土的使用在本领域被认为是理想的，因为矾土颗粒在二氧化硅上具有低于硅石颗粒的化学反应性，和因此，矾土颗粒表现出高于硅石颗粒的金属选择性。没有高选择性，非所需量的二氧化硅层可与金属一起抛光掉。但矾土淤浆一般比硅石淤浆更昂贵，和更容易出现缺陷。一般，矾土颗粒比硅石颗粒更难以分散。因此，最好开发出一种具有受控的去除速率和相对各种金属材料的高选择性的硅石淤浆。这里所用的″选择性″是指两种或多种材料在CMP过程中的去除速率的比率。例如，铜对钽的选择性表示铜的去除速率与钽的去除速率的比率。现已发现，包含具有本专利技术所确定的特性的硅石的淤浆组合物在金属去除速率和选择性方面提供性能优点。按照本专利技术，提供了一种硅石，包含(i)一次颗粒的聚集体，所述一次颗粒具有平均直径至少7纳米，其中所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米；和(ii)羟基含量至少7个羟基基团/平方纳米。在一个实施方案中，本专利技术硅石的这些确定特性使用沉淀硅石而得到。本专利技术还包括一种包含本专利技术所述硅石的硅石基淤浆。表征本专利技术的特点在作为本公开内容一部分的以下技术方案中具体给出。本专利技术的这些和其它特点，其操作优点和通过其使用而得到的特定目的根据以下的详细描述和操作实施例获得更全面的理解。在本专利技术中提供以下技术方案(1)一种硅石，包含(a)一次颗粒的聚集体，所述一次颗粒具有平均直径至少7纳米，其中所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米；和(b)羟基含量至少7个羟基基团/平方纳米。(2)根据上述(1)的硅石，其中所述一次颗粒的所述平均直径是至少10纳米。(3)根据上述(1)的硅石，其中所述一次颗粒的所述平均直径是至少15纳米。(4)根据上述(1)的硅石，其中所述羟基含量是至少10个羟基基团/平方纳米。(5)根据上述(1)的硅石，其中所述羟基含量是至少15个羟基基团/平方纳米。(6)根据上述(1)的硅石，其中所述聚集体尺寸低于0.5微米。(7)一种淤浆组合物，该组合物包含硅石，它包含(a)一次颗粒的聚集体，所述一次颗粒具有平均直径至少7纳米，其中所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米；(b)羟基含量至少7个羟基基团/平方纳米；和(c)液体。(8)根据上述(7)的硅石，其中所述一次颗粒的所述平均直径是至少10纳米。(9)根据上述(7)的硅石，其中所述一次颗粒的所述平均直径是至少15纳米。(10)根据上述(7)的硅石，其中所述羟基含量是至少10个羟基基团/平方纳米。(11)根据上述(7)的硅石，其中所述羟基含量是至少15个羟基基团/平方纳米。(12)一种化学机械平面化衬底的方法，包括供给包含硅石的淤浆组合物的步骤，所述硅石包含(a)一次颗粒的聚集体，所述一次颗粒具有平均直径至少7纳米，其中所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米；和(b)羟基含量至少7个羟基基团/平方纳米。(13)根据上述(12)的方法，其中所述化学机械平面化包括从所述衬底上去除选自金属，金属氧化物和聚合物介电体的材料。(14)根据上述(12)的方法，其中所述化学机械平面化包括从所述衬底上去除选自铜，钽，钨和铝的元素。(15)根据上述(12)的方法，其中所述化学机械平面化包括从所述衬底上去除二氧化硅。(16)根据上述(12)的方法，其中所述化学机械平面化包括从所述衬底上去除铜和钽。(17)根据上述(16)的方法，其中所述钽去除的速率是等于或高于所述铜去除的速率。(18)一种包含硅石的用于衬底的化学机械平面化的淤浆组合物，所述硅石包含一次颗粒的聚集体，其中所述硅石的BET/CTAB比率大于1。(19)根据上述(18)的淤浆组合物，其中所述硅石所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米。(20)根据上述(18)的淤浆组合物，其中所述硅石的所述一次颗粒平均直径大于7纳米。(21)根据上述(18)的淤浆组合物，其中所述硅石的羟基含量大于7个羟基基团/平方纳米。(22)一种包含硅石的用于化学机械平面化衬底的淤浆组合物，所述硅石包含一次颗粒的聚集体，所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米，其中所述硅石具有油吸收值至少150毫升/100克硅石。(23)根据上述(22)的淤浆组合物，其中所述油吸收值是至少220毫升/100克硅石。(24)根据上述(1)的硅石，其中所述硅石包含沉淀硅石。(25)一种沉淀硅石，包含(a)一次颗粒的聚集体，所述一次颗粒具有平均直径至少7纳米，其中所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米；和(b)羟基含量至少7个羟基基团/平方纳米。(26)根据上述(25)的沉淀硅石，其中所述一次颗粒的所述平均直径是至少10纳米。(27)根据上述(25)的沉淀硅石，其中所述一次颗粒的所述平均直径是至少15纳米。(28)根据上述(25)的沉淀硅石，其中所述羟基含量是至少10个羟基基团/平方纳米。(29)根据上述(25)的沉淀硅石，其中所述羟基含量是至少15个羟基基团/平方纳米。(30)根据上述(7)的淤浆组合物，其中所述硅石包含沉淀硅石。(31)根据上述(7)的淤浆组合物，其中所述淤浆被施用到衬底上用于所述衬底的化学机械平面化。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种淤浆组合物用于的化学机械平面化衬底的用途，所述淤浆组合物包含硅石，所述硅石包含一次颗粒的聚集体，其中所述硅石的ＢＥＴ／ＣＴＡＢ比率大于１。

【技术特征摘要】
US 2001-6-14 09/882,5491.一种淤浆组合物用于的化学机械平面化衬底的用途，所述淤浆组合物包含硅石，所述硅石包含一次颗粒的聚集体，其中所述硅石的BET/CTAB比率大于1。2.权利要求1的用途，其中所述硅石所述聚集体的聚集体尺寸低于1微米。3.权利要求1的用途，其中所述硅石的所述一次颗粒平均直径大于7纳米。4.权利要求1的用途，其中所述硅石的羟基含量大于7个羟基基团/平方纳米。5.权利要求1的用途，其中所述BET/CTAB比率为至少1.2或更大。6.一种淤浆组合物用于化学机械平面化衬底的用途，所述淤浆组合物包含硅石，所述硅石包...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD赫尔灵，CP麦克卡恩，SV巴布，李玉琢，N萨缇施，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]