使用水溶性氧化剂的碳化硅抛光方法技术

本发明专利技术方法包括用包含液体载体、研磨剂和氧化剂的抛光组合物对包含至少一个碳化硅层的基材进行化学机械抛光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
能够更加高效率地操作以实现功率消耗的显著降低的半导体是高度合乎需要 的。典型地，硅基材用于这样的器件的制造中，但是，由于硅的固有特性，进一步的开 发受到限制。下一代半导体器件的开发已着重使用具有更大硬度和其它独特性质的材 料。例如，当与氧化硅相比时，碳化硅具有更高的导热率、更大的耐辐射性、更高的介 电强度，且能够经受更高的温度，这使得其适用于多种应用。但是，碳化硅的使用已经 受到半导体制造技术的限制。为了制造碳化硅半导体，必须对碳化硅基材的表面进行抛光以提供平滑表面和 获得表面的精确尺寸。所述使碳化硅成为这样的有用基材的性质提供了抛光工艺中的独 特挑战。由于碳化硅的硬度，典型地使用金刚砂对碳化硅基材进行机械抛光。化学机械抛光(CMP)技术广泛用于整个半导体工业中以抛光目前一代的硅器 件。CMP涉及使用含有研磨剂和含水材料的抛光组合物(也称为抛光浆料)，通过使表 面与用该抛光组合物饱和的抛光垫接触而将该抛光组合物施加到该表面上。抛光组合物 还可含有氧化剂，其容许基材的更小侵蚀性的机械研磨，从而降低由研磨过程所导致的 对基材的机械损害。使用这样的技术抛光碳化硅基材可通过减少抛光时间和减少对基材 的损害而大大降低制造半导体的成本。为了碳化硅抛光而对CMP技术进行的调整一直是相对不成功的。含有胶态二 氧化硅的抛光组合物导致低的碳化硅移除速率，从而需要在约50°C的温度下持续若干小 时的过长的抛光周期，这可能导致对碳化硅基材的损害。Zhou等人的LElectrochemical Soc.，144，第 L161-L163 页(1997) ； Neslen 等人的 J.Electronic Materials, 30，第 1271-1275页(2001)。长的抛光周期给该工艺增加了相当大的成本并且是妨碍碳化硅在 半导体工业内的广泛使用的障碍。因此，仍然需要抛光包含碳化硅的基材的替代性抛光 系统和方法。
技术实现思路
本专利技术提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含至少一个 单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含(a)液 体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为具有40纳米 130纳米 的平均粒度的基本上为球形的二氧化硅颗粒，和(c)选自如下的氧化剂过氧化氢、过 硫酸氢钾制剂(oxane)、硝酸铈铵、高碘酸盐、碘酸盐、过硫酸盐、以及它们的混合物； (ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和Gii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅 以抛光所述基材。本专利技术进一步提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含 至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包 含(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铝且以 基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和(C)氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重 量的0.001重量％ 0.5重量％的量存在，并且选自过氧化氢、过硫酸氢钾制剂、硝酸铈 铵、高碘酸盐、碘酸盐、过硫酸盐、以及它们的混合物；和Gi)使所述抛光组合物相对 于所述基材移动；和Gii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。本专利技术还提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括(i)使包含至少一 个碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含(a)液体 载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，和(C)氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述 液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的0.001重量％ 0.5重量％的量存在， 并且选自过硫酸氢钾制剂、过硫酸钾、以及它们的混合物；Gi)使所述抛光组合物相对 于所述基材移动；和Gii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。本专利技术另外提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含至少 一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含 (a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铝且以基于 所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和(C) 氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的 0.001重量％ 2.5重量％的量存在，其中所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸氢钾制剂、 硝酸铈铵、高碘酸盐、高碘酸、碘酸盐、过硫酸盐、铬酸盐、高锰酸盐、溴酸盐、过溴 酸盐、高铁酸盐、高铼酸盐、过钌酸盐、以及它们的混合物；和Gi)使所述抛光组合物 相对于所述基材移动；和Gii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。本专利技术进一步提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含 至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包 含(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铝、 二氧化钛、二氧化铈和氧化锆，和其中所述研磨剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于 其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和(C)高锰酸盐，其中所述高锰酸盐 以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的0.001重量％ 2.5重量％ 的量存在；Gi)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和Gii)磨除所述基材的至少一 部分碳化硅以抛光所述基材。本专利技术还提供对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含至少一 个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含(a) 液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铝、二氧化 钛、二氧化铈和氧化锆，和其中所述研磨剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的 任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和(c)高碘酸或高碘酸盐，其中所述高碘酸 或高碘酸盐以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的0.001重量％ 1重量％的量存在；(ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和(iii)磨除所述基材的 至少一部分碳化硅以抛光所述基材。具体实施例方式toon] 本专利技术提供对包含碳化硅的基材进行化学机械抛光的方法。该方法包括ω使 包含至少一个单晶碳化硅层的基材与抛光组合物接触；(ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动；和Gii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。所述抛光组合 物包含下列物质、基本上由下列物质组成、或由下列物质组成(a)液体载体，(b)悬浮 于所述液体载体中的研磨剂，和(C)氧化剂。在第一实施方式中，所述研磨剂为具有40纳米 130纳米的平均粒度的基本上 为球形的二氧化硅颗粒，和所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸氢钾制剂、硝酸铈铵、高 碘酸盐、碘酸盐、过硫酸盐、以及它们的混合物。在第二实施方式中，所述研磨剂为氧 化铝并且以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少 的量存在，和所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的 0.001重量％ 0.5重量％的量存在，并且选自过氧化氢、过硫酸氢钾制剂、硝酸铈铵、 高碘酸盐、碘酸盐、过硫酸盐、以及它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：　　（ｉ）使包含至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械抛光组合物包含：　　（ａ）液体载体，　　（ｂ）悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铝并且以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的３重量％或更少的量存在，和　　（ｃ）氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的０．００１重量％～２．５重量％的量存在，和其中所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸氢钾制剂、硝酸铈铵、高碘酸盐、高碘酸、碘酸盐、过硫酸盐、铬酸盐、氯酸盐、高锰酸盐、溴酸盐、过溴酸盐、高铁酸盐、高铼酸盐、过钌酸盐、以及它们的混合物，和　　（ｉｉ）使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和　　（ｉｉｉ）磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-5 12/043,0101.对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械 抛光组合物包含(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂为氧化铝并且以基于所述液体 载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的重量的3重量％或更少的量存在，和(c)氧化剂，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分的 重量的0.001重量％ 2.5重量％的量存在，和其中所述氧化剂选自过氧化氢、过硫酸氢 钾制剂、硝酸铈铵、高碘酸盐、高碘酸、碘酸盐、过硫酸盐、铬酸盐、氯酸盐、高锰酸 盐、溴酸盐、过溴酸盐、高铁酸盐、高铼酸盐、过钌酸盐、以及它们的混合物，和(ii)使所述抛光组合物相对于所述基材移动，和(iii)磨除所述基材的至少一部分碳化硅以抛光所述基材。2.权利要求1的方法，其中所述研磨剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任 何组分的重量的1重量％或更少的量存在。3.权利要求1的方法，其中所述氧化剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任 何组分的重量的0.1重量％ 0.5重量％的量存在。4.权利要求1的方法，其中，所述具有溶解或悬浮于其中的任何组分的液体载体具有 2 6的pH。5.权利要求1的方法，其中所述氧化剂为高锰酸钾。6.权利要求1的方法，其中所述氧化剂为高碘酸。7.权利要求1的方法，其中以30纳米/小时 2700纳米/小时的速率从所述基材移 除所述碳化硅。8.对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括ω使包含至少一个单晶碳化硅层的基材与化学机械抛光组合物接触，所述化学机械 抛光组合物包含(a)液体载体，(b)悬浮于所述液体载体中的研磨剂，其中所述研磨剂选自氧化铝、二氧化钛、二氧 化铈和氧化锆，和其中所述研磨剂以基于所述液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔怀特，拉蒙琼斯，杰弗里吉里兰德，凯文摩根伯格，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US