FR2957549A1 - Procede de polissage d'un substrat comprenant du polysilicium et au moins un element choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium - Google Patents
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Abstract
Il est proposé un procédé de polissage chimico-mécanique d'un substrat, comprenant les étapes consistant à : fournir un substrat, dans lequel le substrat comprend du polysilicium et au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium ; fournir une composition de polissage chimico-mécanique comprenant, comme composants initiaux : de l'eau ; un abrasif ; et un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther, où le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther comporte une portion hydrophobe comportant un groupe alkyle lié à un cycle aryle et une portion hydrophile acyclique non ionique comportant 4 à 100 atomes de carbone ; fournir un tampon de polissage chimico-mécanique avec une surface de polissage ; déplacer la surface de polissage par rapport au substrat ; distribuer la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage ; et abraser au moins une partie du substrat pour polir le substrat ; où au moins une partie du polysilicium est éliminée du substrat ; et où au moins une partie dudit au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium est éliminée du substrat.
Description
PROCEDE DE POLISSAGE D'UN SUBSTRAT COMPRENANT DU POLYSILICIUM ET AU MOINS UN ELEMENT CHOISI PARMI L'OXYDE DE SILICIUM ET LE NITRURE DE SILICIUM
La présente invention concerne des procédés de polissage chimicomécanique. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de polissage chimico-mécanique permettant de polir un substrat comportant du polysiiicium en présence d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium. Dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matériaux conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques sont déposées sur ou éliminées d'une surface d'une plaque (« wafer ») de semi-conducteur. De fines couches de matériaux conducteurs, semi-conducteurs et diélectriques peuvent être déposées par nombre de techniques de dépôt. Les techniques de dépôt communes dans le traitement moderne incluent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), également connu sous le nom de pulvérisation cathodique, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), et le plaquage électrochimique (ECP). A mesure que des couches de matériaux sont séquentieflement déposées et éliminées, la surface !a plus haute de la plaque devient non plane. Du fait qu'un traitement ultérieur de semi-conducteur (par exemple, une métallisation) requiert que la plaque ait une surface plate, la plaque a besoin d'être aplanie. La planarisation est utile dans l'élimination d'une topographie de surface non souhaitée et de défauts de surface non souhaités, tels que des surfaces rugueuses, des matériaux agglomérés, des dommages au réseau cristallin, des rainures et des couches ou matériaux contaminés.
La planarisation chimico-mécanique, ou polissage chimicomécanique (CMP) est une technique courante utilisée pour aplanir des substrats, tels que des plaques de semi-conducteur. Dans le CMP classique, une plaque est montée sur un ensemble support et positionnée en contact avec un tampon de polissage dans un appareil CMP. L'ensemble support fournit une pression régulable à la plaque, la pressant contre le tampon de polissage. Le tampon est déplacé (par exemple tourné) par rapport à la plaque à l'aide d'une force d'entraînement externe. Simultanément, une composition de polissage (« une boue ») ou une autre solution de polissage est disposée entre la plaque et le tampon de polissage. Ainsi, la surface de la plaque est polie et rendue plane par l'action chimique et mécanique de la surface du tampon et de la boue. Un procédé utilisé pour isoler des éléments d'un dispositif à semi-conducteur, désigné par procédé d'isolation de tranchée peu profonde (STI) impliquait classiquement l'utilisation d'une couche de nitrure de silicium formée sur un substrat en silicium, des tranchée peu profondes formées dans la couche de nitrure de silicium et un matériau diélectrique (par exemple un oxyde) déposé pour remplir les tranchées. Typiquement, un excès de matériau diélectrique est déposé au sommet du substrat pour garantir un remplissage complet des tranchées. La couche de matériau diélectrique en excès est ensuite éliminée pour exposer la couche de nitrure de silicium au moyen de techniques de planarisation chimicomécanique. Les conceptions de dispositif passées mettaient en avant une sélectivité de planarisation chimico-mécanique envers l'oxyde de silicium par rapport au nitrure de silicium (c'est-à-dire une vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium plus élevée que la vitesse d'élimination du nitrure de silicium). Dans ces conceptions de dispositif, la couche de nitrure de silicium servait de couche d'arrêt pour e processus de planarisation chimico-mécanique. Certaines conceptions de dispositif récentes exigent des compositions de polissage qui assurent une sélectivité vis-à-vis d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium par rapport au polysilicium (c'est-à-dire une vitesse d'élimination d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium plus élevée que la vitesse d'élimination du polysilicium) à utiliser dans des processus de planarisation chimico-mécanique. Une formulation de polissage à utiliser dans un processus de planarisation chimico-mécanique qui assure une sélectivité vis-à-vis d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium par rapport au polysilicium est divulguée par la publication de demande de brevet U.S. n° 2007/0 077 865 de Dysard et al. Dysard et al. divulguent un procédé de polissage chimico-mécanique d'un substrat, lequel procédé comprend les étapes consistant à : (i) mettre en contact un substrat comprenant du polysilicium et un matériau choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium avec un système de polissage chimico-mécanique comprenant : (a) un abrasif, (b) un support liquide, (c) environ 1 ppm à environ 100 ppm, par rapport au poids du support liquide et de tout composant qui y est dissous ou mis en suspension, d'un copolymère poly(oxyde d'éthylène)/poly(oxyde de propylène) ayant une balance hydrophile-hypophile (HLB) d'environ 15 ou moins, et (d) un tampon de polissage, (ii) déplacer le tampon de polissage par rapport au substra (iii) abraser au moins une partie du substrat pour polir le substrat.
Une autre formulation de polissage à utiliser dans un processus de planarisation chimico-mécanique qui assure une sélectivité vis-à-vis d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium par rapport au polysilicium est divulguée dans le brevet U.S. n 6 626 968 de Park et al. Park et al. divulguent une composition de polissage chimico- mécanique sous forme de boue ayant un pH de 7 à 11 pour un polissage simultané d'une surface comportant une couche d'oxyde de silicium et une couche de polysilicium, ladite composition de boue étant essentiellement constituée d'eau, de grains abrasifs choisis dans le groupe constitué par la silice (Si0)), l'alumine (Al20;), l'oxyde de cérium (Ce02), l'oxyde de manganèse (MnO)), et leurs mélanges, et environ 0,001 % à environ 5 % en poids d'un additif polymère choisi dans le groupe constitué par le poly(vinylméthyléther) (PVME), le poly(éthylène glycol) (PEG), le poly(oxyéthylène 23 lauryl éther) (POLE), le poly(acide propanoïque) (PPA), le poly(acide acrylique) (PAA), le poly(étherglycolbiséther) (PEGBE), et leurs mélanges, où l'additif polymère améliore le rapport de sélectivité d'élimination de la couche d'oxyde de silicium par rapport à l'élimination de la couche de polysilicium. Néanmoins, pour soutenir le domaine dynamique des conceptions de dispositif à utiliser dans la fabrication de systèmes à semi-conducteur, il est nécessaire de proposer en continu des compositions de polissage chimico-mécanique formulées pour conférer un équilibre souhaitable de propriétés de polissage pour se conformer à des besoins de conception changeants. Par exemple, il reste à proposer des compositions de polissage chimico-mécanique qui présentent une vitesse d'élimination spécialement adaptée et une sélectivité de vitesse d'élimination qui favorise l'élimination d'au moins un élément choisi parmi le nitrure de silicium et l'oxyde de silicium par rapport au polysilicium. La présente invention propose un procédé de polissage chu-heu- mécanique d'un substrat, comprenant les étapes consistant à : fournir un substrat, dans lequel le substrat comprend du polysilicium et au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium ; fournir une composition de polissage chimico-mécanique comprenant, comme composants initiaux (et de préférence essentiellement constituée de) : de l'eau ; un abrasif ; et un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther, où le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther comporte une portion hydrophobe comportant un groupe alkyle lié à un cycle aryle et une portion hydrophile acyclique non ionique comportant 4 à 100 atomes de carbone ; fournir un tampon de polissage chimico-mécanique avec une surface de polissage ; déplacer la surface de polissage par rapport au substrat distribuer la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage ; et abraser au moins une partie du substrat pour polir le substrat où au moins une partie du polysilicium est éliminée du substrat et où au moins une partie dudit au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium est éliminée du substrat. La présente invention propose également un procédé de polissage chimico-mécanique d'un substrat, comprenant les étapes consistant à : fournir un substrat, dans lequel le substrat comprend du polysilicium et au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium fournir une composition de polissage chimico-mécanique comprenant (de préférence essentiellement constitué de), comme composants initiaux : de l'eau ; un abrasif et un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther, où le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther comporte une portion hydrophobe comportant un groupe alkyle lié à un cycle aryle et une portion hydrophile acyclique non ionique comportant 4 à 100 atomes de carbone fournir un tampon de polissage chimico-mécanique avec une surface de polissage ; déplacer la surface de polissage par rapport au substrat ; distribuer la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage ; et abraser au moins une partie du substrat pour polir le substrat ; où au moins une partie du polysilicium est éliminée du substrat ; et où au moins une partie dudit au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium est éliminée du substrat ; et où la composition de polissage chimico-mécanique présente un pH de polissage de 2 à 5.
La présente invention propose en outre un procédé de polissage chimico-mécanique d'un substrat, comprenant les étapes consistant à fournir un substrat, où le substrat comprend du polysilicium et au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium fournir une composition de polissage chimico-mécanique, comprenant (de préférence essentiellement constituée de) comme composants initiaux de l'eau ; un abrasif et un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther, où le composé sulfonate d'alky arylpolyéther a pour formule CH2CH20 CI12CI12S03M dans laquelle R est un groupe alkyle en C6à la ramifié n vaut 2 à 8 ; M est choisi dans le groupe constitué par H, Na, K, Li et NH4; ; fournir un tampon de polissage chimico-mécanique avec une surface de polissage déplacer la surface de polissage par rapport au substrat ; distribuer la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage et abraser au moins une partie du substrat pour polir le substrat où au moins une partie du polysilicium est éliminée du substrat et où au moins une partie dudit au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium est éliminée du substrat et où la composition de polissage chimico-mécanique présente un pH de polissage de 2 à 5, ajusté avec un acide inorganique.
DESCRIPTION DETAILLEE Le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention est utile pour polir un substrat comprenant du polysilicium en combinaison avec au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium. La composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention contient une quantité d'un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther réduisant la vitesse d'élimination de polysilicium, avec un effet réduit sur la vitesse d'élimination d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium nitrure de silicium. L'expression « sensiblement inférieure » telle qu'utilisée ici et dans les revendications annexées concernant la réduction de la vitesse d'élimination (pour la vitesse mesurée en Â/min) résultant de l'addition 1> d'un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther à la composition de polissage chimico-mécanique signifie que la vitesse d'élimination du polysilicium est de >_ 50 % inférieure. A savoir, l'expression suivante sera satisfaite lorsque la vitesse d'élimination de polysilicium sera sensiblement inférieure :
15 ((Ao-A)lAo)* 100 > 50
où A est la vitesse d'élimination de polysilicium en Â/min pour une composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention contenant un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther ; 20 Ao est la vitesse d'élimination de polysilicium en Â/min obtenue dans des conditions identiques à l'exception que le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther est absent de la composition de polissage chimicomécanique. Le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther utilisé dans la 25 composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention peut étre représenté par la formule générale R-SO,H ou sous forme d'un sel, R-S où R comprend une portion hydrophobe acyclique et une portion hydrophile acyclique non ionique. Le fragment acide sulfonique dire -SO2H) et le fragment sulfonate (-SO3) sont utilisés façon interchangeable ici. La portion hydrophobe dans composé sulfonate d'alkylarylpolyéther comprend un groupe alkyle lié à un cycle aryle. En particulier, la portion hydrophobe comprend un groupe alkyle comportant 4 à 24 atomes de carbone lié à un cycle aryle, de préférence un cycle benzène. De préférence, la portion hydrophobe comprend un groupe alkyle comportant 4 à 15 atomes de carbone lié à un cycle benzène. De manière davantage préférée, la portion hydrophobe comprend un groupe alkyle comportant 6 à 10 atomes de carbone lié à un cycle benzène. Le groupe alkyle lié au cycle aryle peut être soit une chaîne droite, soit une chaîne ramifiée. Le groupe alkyle lié au cycle aryle peut être saturé ou insaturé. De manière préférée entre toutes, le groupe alkyle lié au cycle aryle est un groupe alkyle saturé à chaîne ramifiée comportant 6 à 10 atomes de carbone. La portion hydrophile acyclique non ionique dans le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther contient 4 à 100 atomes de carbone. De préférence, la portion hydrophile acyclique non ionique contient 6 à 50 atomes de carbone. De manière encore davantage préférée, la portion hydrophile acyclique non ionique contient 6 à 20 atomes de carbone. La portion hydrophile acyclique non ionique peut être soit une chaîne droite, soit une chaîne ramifiée. La portion hydrophile acyclique non ionique peut être saturée ou insaturée. De préférence, la portion hydrophile acyclique non ionique est une chaîne droite saturée ou insaturée de poly(oxyde d'alkylène). De manière préférée entre toutes, la portion hydrophile acyclique non ionique est une chaîne droite de poly(oxyde d'éthylène). Le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther est facultativement ajouté à la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention, sous forme de sel d'ammonium, de potassium, d'ammonium quaternaire, de sodium ou de lithium. De préférence, le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther est ajouté à la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans e procédé de Ca présente invention sous forme de sel de sodium. De préférence, le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther a pour formule CH2CH2S03M 10 dans laquelle R est un groupe alkyle en C6 à Io ramifié n vaut 2 à 8 ; M est choisi dans le groupe constitué par H, Na, K, Li et NH4 (de manière davantage préférée H et Na de manière préférée entre toutes M est Na). La quantité de composé sulfonate d'alkylarylpolyéther utilisée dans 15 la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention est choisie pour adapter spécialement la vitesse d'élimination de polysilicium à la vitesse d'élimination d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium. La composition de polissage chimico-mécanique utilisée 20 contient de préférence, comme composant initial, 0,0001 à 1 % en poids du composé sulfonate d'alkylarylpolyéther. De manière davantage préférée la composition de polissage chimico-mécanique utilisée comprend, comme composant initial, 0,01 à 1 %, de manière encore davantage préférée 0,01 à 0,1 % en poids, de manière préférée entre 25 toute 0,01 à 0,05 % en poids, du composé sulfonate d'alkylarylpolyéther. L'eau contenue dans la composition de polissage chimicomécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention est de préférence au moins l'une choisie parmi l'eau désionisée et l'eau distillée pour limiter les impuretés secondaires. La composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans e procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention contient ()ri à 40 % en poids d'abrasif, de préférence 5 à 25 0/0 en poids d'abrasif. L'abrasif utilisé a de préférence une taille moyenne de particule de < 100 nm; de manière davantage préférée de 10 à 100 nm; de manière préférée entre toutes de 25 à 60 nm. Les abrasifs appropriés pour une utilisation dans la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la polissage chimico-mécanique de la présente invention incluent, par exemple, les oxydes inorganiques, les hydroxydes inorganiques, les hydroxyde oxydes inorganiques, les borures de métal, les carbures de métal, les nitrures de métal, les particules de polymère et les mélanges comprenant au moins l'un des précédents. Les oxydes inorganiques appropriés incluent, par exemple, la silice (SiO2), l'alumine (AI203), la zircone (ZrO2), l'oxyde de cérium (Ce02), l'oxyde de manganèse (Mn02), l'oxyde de titane (TiO2) ou des combinaisons comprenant au moins l'un des oxydes précédents. Des formes modifiées de ces oxydes inorganiques, telles que des particules d'oxyde inorganique revêtues d'un polymère organique et des particules revêtues d'un inorganique peuvent également être utilisées si on le souhaite. Les carbures, borures et nitrures de métal appropriés incluent, par exemple, le carbure de silicium, le nitrure de silicium, le carbonitrure de silicium (SiCN), le carbure de bore, le carbure de tungstène, le carbure 2 de zirconium, le borure d'aluminium, le carbure de tantale, le carbure de titane, les combinaisons comprenant au moins l'un des carbures, borures et nitrures de métal précédents. L'abrasif préféré à utiliser dans la composition de polissage chimicomécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention est la silice colloïdale. De préférence, la silice colloïdale utilisée contient au moins un élément choisi parmi la silice précipitée et la silice agglomérée. De préférence, la silice colloïdale utilisée a une taille moyenne de particule de < 100 nm, de manière davantage préférée de 10 à 100 nrn, de manière préférée entre toutes de 25 à 60 nm ; et représente 0,1 à 40 % en poids, de préférence 1 à 30 % en poids, de manière préférée entre toutes 15à 25 % en poids de la composition de polissage chimico-mécanique. La composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention contient en outre des additifs additionnels choisis parmi les dispersants, les agents tensioactifs, les tampons, les agents anti-mousse et les biocides. La composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention a un pH ≤ 5, de préférence de 2 à 4, de manière davantage préférée de 2 à 3. La composition de polissage chimico-mécanique utilisée peut inclure un agent d'ajustement du pH inorganique et organique. Facultativement, l'agent d'ajustement du pH est choisi parmi un acide inorganique (par exemple, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide phosphorique). Le substrat poli dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention comprend du polysilicium en combinaison avec au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium. Le polysilicium dans le substrat peut être tout matériau de polysilicium approprié connu dans l'art. Le polysilicium peut être dans toute phase appropriée, et peut être amorphe, cristallin ou l'une de leurs combinaisons. L'oxyde de silicium dans le substrat, s'il est présent, peut être tout matériau d'oxyde de silicium approprié connu dans l'art ; par exemple, le verre de borophosphosilicate (BPSG), l'orthosilicate de tétraéthyle gravé au plasma (PETEOS), l'oxyde thermique, le verre de silicate non dopé et l'oxyde de plasma haute densité (HOP). Le nitrure de silicium dans le substrat, s'il est présent, peut être 5 tout matériau de nitrure de silicium approprié connu dans l'art; par exemple le 93N4. Le tampon de polissage chimico-mécanique utilisé dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention peut être tout tampon de polissage approprié connu dans l'art. Le tampon de polissage 10 chimico-mécanique peut facultativement être choisi parmi les tampons de polissage tissés et non tissés. Le tampon de polissage chimico-mécanique peut être constitué de tout polymère approprié de densité, dureté, épaisseur, compressibilité et module variables. Le tampon de polissage chimico-mécanique peut être rainuré et perforé si nécessaire. 15 Le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther contenu dans la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention réduit de préférence la vitesse d'élimination du polysilicium (telle que mesurée en Angstrom/minute (Â/min)) à une vitesse différentielle plus grande qu'il ne 20 réduit la vitesse d'élimination d'au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium. Nous définissons la réduction relative (_\X) de !a vitesse d'élimination d'un film X, comme A)<=(X-Xn)/X où X et Xn représentent la vitesse d'élimination du film X, mesurée en Â/min au moyen d'une composition de polissage sans (X0) et avec (X) l'addition d'un 25 composé sulfonate d'alkylarylpolyéther. L'inclusion d'un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther dans la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention satisfait de préférence au moins l'une des équations suivantes (i) \polysiliclum > \oxyde de silicium \polysilicium \Si N4, telles que mesurées dans les conditions de polissage exposées dans les exemples. Par exempte, si un polissage dans Ces conditions exposées dans les exemples avec une composition dépourvue de composé sulfonate d'alkylarylpolyéther assure une vitesse d'élimination témoin X(, = 500 Â/min pour te polysilicium et 500 Â/min pour le dioxyde de silicium et le nitrure de silicium ; et l'addition d'un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther à la composition de polissage réduit la vitesse d'élimination du polysilicium à X=300 Â/min, alors la vitesse d'élimination d'au moins un élément choisi parmi le dioxyde de silicium et le nitrure de silicium doit être supérieure à 300 Â/min.
II est souhaitable, dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention, que la vitesse d'élimination de polissage du polysilicium présentée par la composition polissage chimico-mécanique comprenant un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther soit sensiblement inférieure à la vitesse d'élimination du polysilicium obtenue dans les mêmes conditions à l'exception que le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther est absent. De préférence, la réduction de la vitesse d'alimentation du polysilicium obtenue par l'addition du composé sulfonate d'alkylarylpolyéther à la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention est ? 50 % ; de manière davantage préférée ≥ 60 %, de manière préférée entre toutes >_ 70 % (c'est-à-dire la réduction de vitesse d'élimination = ((Ao-A)/A0)*100)), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples. Typiquement, la réduction de vitesse d'élimination de polysilicium obtenue par l'addition du composé sulfonate d'alkylarylpolyéther à la composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention est 200 %. t souhaitable que la composition de polissage chimicomécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention présente une réduction de vitesse d'élimination de polissage pour le polysilicium de ≥. 50 %, de manière davantage préférée -2 60 %, de manière préférée entre toutes > 70 % (c'est-à-dire une réduction de vitesse d'élimination = ((Ao-A /Ao)*'100)), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples et présente un changement de vitesse d'élimination de polissage pour au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium < 50 %, de manière davantage préférée s 25 % (c'est-à-dire un changement de vitesse d'élimination ((valeur absolue de (Bo-B))/Bo)*100, où B est la vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium ou du nitrure de silicium en Â/min pour une composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de la présente invention comprenant un composé sulfonate d'alkylaryl polyéther ; Bo est la vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium ou du nitrure de silicium obtenue dans des conditions identiques à l'exception que le composé sulfonate d'alkylaryl polyéther est absent de la composition de polissage chimico-mécanique), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples. Il est souhaitable que le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention puisse être utilisé pour polir un substrat avec une vitesse d'élimination de nitrure de silicium 500 Â/min, de préférence 800 Â/min, de manière davantage préférée ≥ 1 000 Â/min, de manière préférée entre toutes ≥ 1 200 Â/min, telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples une sélectivité de vitesse d'élimination entre nitrure de silicium et polysilicium amorce de 5 : 1, de préférence 6 : 1, de manière davantage préférée 8 1 (c'est-à-dire vitesse d'élimination du nitrure de silicium : vitesse d'élimination du polysilicium amorphe), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples ; et une sélectivité de vitesse d'élimination entre nitrure de silicium et polysilicium cristallin de 10 : 1 de préférence de 1.5 : 1 ; de manière davantage préférée de 20 : 1 (c'est-à-dire vitesse d'élimination du nitrure de silicium : vitesse d'élimination du polysilicium cristallin), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples. est souhaitable que le procédé de polissage chimico-mécanique de !a présente invention puisse être utilisé pour polir un substrat avec une vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium de à 500 Â/min, de préférence 800 Â/min, de manière davantage préférée à 1 000 Â/min, telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples; une sélectivité de vitesse d'élimination entre oxyde de silicium et polysilicium amorphe de à 5 : 1, de préférence à 6 1, de manière davantage préférée à 7 : 1 (c'est-à-dire vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium : vitesse d'élimination de polysilicium amorphe), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemples, et une sélectivité de vitesse d'élimination entre oxyde de silicium et polysilicium cristallin de à. 10 : 1, de préférence à 15 : 1, de manière davantage préférée à_ 18 : 1 (c'est-à-dire vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium : vitesse d'élimination de polysilicium cristallin), telle que mesurée dans les conditions de polissage exposées dans les exemple. Il est souhaitable que le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention assure simultanément un polissage sélectif (c'est-à-dire une élimination) à la fois de l'oxyde de silicium et du nitrure de silicium par rapport au polysilicium (c'est-à-dire présente une vitesse d'élimination à la fois pour l'oxyde de silicium et pour le nitrure de silicium plus élevée que la vitesse d'élimination du polysilicium, telle que mesurée 2 dans les conditions de polissage exposées dans les exemples). La composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention permet un fonctionnement avec une faible pression nominale de tampon de polissage, par exemple de 3 à 35 kPa. La faible pression nominale de tampon de polissage améliore la performance de polissage en réduisant la formation de rayures et d'autres défauts de polissage non souhaitables et minimise les dommages aux matériaux fragiles. On décrira à présent certains modes de réalisation de la présente invention en détail dans les exemples suivants.
Exemple 1 Compositions de polissage chimico-mécanique On décrit les compositions de polissage chimico-mécanique (CMPC) 10 évaluées dans le Tableau 1. La composition de polissage chimicomécanique A est une formulation comparative, qui n'entre pas dans la portée de l'invention revendiquée, Tableau 1 CMP Composé sulfonate Abrasif pH' d'alkylarylpolyéther r (°/o en final (% en poids) C Poids) 12 2,5 0,03 12 2 0,05 12 2,5 15 r le composé sulfonate d'alkylaryléther utilisé dans les exemples était selon la formule CH3 H3C H2 11,c C Oû1-Cl i CH3 dans laquelle n vaut 2; et M est Na (spécifiquement le Triton X200 disponible auprès de The Dow Chemical Company). 20 l'abrasif utilisé dans les exemples était la silice colloïdale Klebosol,,R) PL1598B25 fabriquée par AZ Electronic Materials et disponible auprès de The Dow Chemical Company. on a ajusté le pH de la composition le cas échéant en utilisant du N ou du KOH. Exemple 2 Essais de polissage On a évalué les compositions de polissage chimico-mécanique décrites dans le Tableau 1 au moyen de plaques de couverture de 200 mm, spécifiquement (A) des plaques diélectriques de TEOS ; (B) des plaques diélectriques en Si3N4 et (C) des plaques diélectriques en polysilicium amorphe et (D) des plaques diélectriques en polysilicium cristallin. On a utilisé une plate-forme de polissage Mirra® d'Applied Materials pour polir toutes les plaques de couverture dans les exemples au moyen d'un tampon de polissage comprenant une couche de polissage en poly(uréthane) contenant des microparticules polymères à âme creuse et un sous-tampon non tissé imprégné de poly(uréthane) (à savoir un tampon de polissage IC1010TM disponible dans le commerce auprès de Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.). Les conditions de polissage utilisées dans tous les exemples incluaient une vitesse de chariot de 93 tr/min une vitesse de support de 87 tr/min ; avec un débit de milieu de polissage de 200 mL/min et un force descendante de 20,7 kPa. Les vitesses d'élimination pour chacune des expériences de polissage sont fournies dans le Tableau 2. If faut noter que les vitesses d'élimination étaient calculées à partir de l'épaisseur de film avant et après polissage. Spécifiquement, on a déterminé une vitesse d'élimination au moyen d'un système de métrologie à film mince optique SpectraFX 200 disponible auprès de KLA-Tencor.
2957549 Tableau 2, CMPC Vitesse Si3N4 Polysilicium Polysilicium d'élimination de A min amorphe cristallin TEOS (ÂJmin) fÂ/min) (Â/min) A 1296 1412 649 223 1 1045 1404 167 58 2 1020 651 129 54
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de polissage chimico-mécanique d'un substrat, caractérisé en ce qu'Il comprend les étapes consistant à : fournir un substrat, dans lequel le substrat comprend du polysilicium et au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium ; fournir une composition de polissage chimico-mécanique comprenant, comme composants initiaux : de l'eau ; un abrasif et un composé sulfonate d'alkylarylpolyéther, où le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther comporte une portion hydrophobe comportant un groupe alkyle lié à un cycle aryle et une portion hydrophile acyclique non ionique comportant 4 à 100 atomes de carbone fournir un tampon de polissage chimico-mécanique présentant une surface de polissage ; déplacer la surface de polissage par rapport au substrat distribuer la composition de polissage chimico-mécanique sur la surface de polissage et abraser au moins une partie du substrat pour polir le substrat et dans lequel au moins une partie du polysilicium est éliminée du substrat et au moins une partie dudit au moins un élément choisi parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium est éliminée du substrat.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans leduel le substrat comprend du polysilicium en présence d'oxyde de silicium et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une sélectivité de vitesse d'élimination entre oxyde de silicium et polysilicium supérieure ou égale à 5 : 1.
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ia composition de polissage chimico-mécanique présente une vitesse d'élimination de l'oxyde de silicium supérieure ou égale à 500 Â/min ; avec une vitesse de chariot de 93 tours par minute, une vitesse de support de 87 tours par minute, un débit de composition de polissage chimico-mécanique de 200 mL/ n, une force descendante nominale de 3 psi sur une machine de polissage de 200 mm ; et dans lequel le tampon de polissage chimicomécanique comprend une couche de polissage en poly(uréthane) contenant des microparticules polymères à âme creuse et un sous-tampon non tissé imprégné de poly(uréthane).
- 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le polysilicium est du polysilicium amorphe et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une sélectivité de vitesse d'élimination entre oxyde de silicium et polysilicium amorphe supérieure ou égale à 5 : 1.
- 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le polysilicium est du polysilicium amorphe et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une sélectivité de vitesse d'élimination entre oxyde de silicium et polysilicium amorphe supérieure ou égale à 10 : 1.
- 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le substrat comprend du polysilicium en présence de nitrure de silicium et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une sélectivité de vitesse d'élimination entre nitrure de silicium polysilicium supérieure ou égale à 5 : 1.
- 7. Procédé selon fa revendication dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une vitesse d'élimination du nitrure de silicium supérieure ou égale à 500 Â/min ; avec une vitesse de chariotde 93 tours par minute, une vitesse de support de 87 tours par minute, un débit de composition de polissage chimico-mécanique de 200 mL/min, une force descendante nominale de 3 psi sur une machine de polissage de 200 mm ; et dans lequel le tampon de polissage chimico-mécanique comprend une couche de polissage en poly{uréthane} contenant des microparticules polymères à âme creuse et un sous-tampon non tissé imprégné de poly(uréthane).
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le polysilicium est du polysilicium amorphe et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une sélectivité de vitesse d'élimination entre nitrure de silicium et polysilicium amorphe supérieure ou égale à 5 :
- 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le polysilicium est du polysilicium cristallin et dans lequel la composition de polissage chimico-mécanique présente une sélectivité de vitesse d'élimination entre nitrure de silicium et polysilicium cristallin supérieure ou égale à Io : 1.
- 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé sulfonate d'alkylarylpolyéther a pour formule dans laquelle R est un groupe alkyle en ramifié ; n vaut 2 à est choisi dans le groupe constitué par et NH.1.
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