本申請(qǐng)要求2015年10月15日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2015-0144315的權(quán)益，其公開內(nèi)容全部引入本文中作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式涉及用于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的漿料組合物、制備所述漿料組合物的方法、和使用所述漿料組合物的拋光方法，并且更特別地涉及用于CMP工藝的漿料組合物、制造所述漿料組合物的方法、和使用所述漿料組合物的拋光方法，通過(guò)所述漿料組合物可以更高的產(chǎn)率(產(chǎn)量)更迅速地制造半導(dǎo)體產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體器件的線寬的降低，影響產(chǎn)率的顆粒或缺陷的下限也已經(jīng)降低。因此，即使在過(guò)去不成問題的細(xì)微的缺陷或顆粒也可影響具有降低的線寬的半導(dǎo)體器件的產(chǎn)率?？尚枰糜贑MP工藝中的拋光顆粒的尺寸的降低以降低顆粒或缺陷的尺寸。因?yàn)閽伖忸w粒的尺寸的降低涉及降低拋光速率，故生產(chǎn)率可降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式提供用于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的漿料組合物，通過(guò)所述漿料組合物可以相對(duì)高的產(chǎn)率迅速地制造半導(dǎo)體產(chǎn)品。

本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式還提供制備用于CMP工藝的漿料組合物的方法，通過(guò)所述方法可以相對(duì)高的產(chǎn)率迅速地制造半導(dǎo)體產(chǎn)品。

此外，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式提供能夠以相對(duì)高的產(chǎn)率迅速地制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的CMP方法。

另外，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式提供以相對(duì)高的產(chǎn)率迅速地制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的方法。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，用于CMP工藝的漿料組合物包括分散介質(zhì)和具有結(jié)合至其表面的NO₃^-官能團(tuán)的二氧化鈰顆粒。以約0.1重量份-約15重量份的量包含所述二氧化鈰顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。

所述漿料組合物的pH值可范圍為1-9。所述漿料組合物可進(jìn)一步包括pH控制劑。

所述二氧化鈰顆粒的傅立葉變換紅外光譜法(FT-IR)光譜可具有在范圍約1250cm^-1-約1400cm^-1的位置或者在范圍約1500cm^-1-約1700cm^-1的位置的峰。所述二氧化鈰顆粒的ζ電勢(shì)值至少在0-9.5的pH范圍內(nèi)可大于0。

在所述漿料組合物中可不包括拋光加速劑。在所述漿料組合物中可不包括氧化劑。

所述二氧化鈰顆粒可具有約1nm-約150nm的平均粒徑。所述二氧化鈰顆?？删哂屑s1nm-約80nm的平均粒徑。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，用于CMP工藝的漿料組合物包括具有結(jié)合至其表面的表面改性官能團(tuán)的陶瓷顆粒、pH控制劑和分散介質(zhì)。所述表面改性官能團(tuán)包括硝酸根基團(tuán)(NO₃^-)、碳酸根基團(tuán)(CO₃^2-)、硫酸根基團(tuán)(SO₄^2-)、草酸根基團(tuán)(C₂O₄^2-)和甲磺酸根基團(tuán)(CH₃SO₃^-)的至少一種。

所述陶瓷顆?？砂ǘ趸?、二氧化硅、氧化鋁和二氧化鈦的至少一種。所述陶瓷顆?？删哂屑s1nm-約150nm的平均粒徑?？梢约s0.1-15重量份的量包含所述陶瓷顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。

在所述漿料組合物中可不包含拋光加速劑。所述拋光加速劑可為陰離子型低聚物、陰離子型聚合物、羥基酸、和氨基酸之一。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，漿料組合物包括分散介質(zhì)和多個(gè)具有結(jié)合至其表面的表面改性官能團(tuán)的陶瓷顆粒。所述漿料組合物不包括氧化劑。

所述陶瓷顆?？砂ǘ趸?、二氧化硅、氧化鋁和二氧化鈦的至少一種，且所述表面改性官能團(tuán)可包括硝酸根基團(tuán)(NO₃^-)、碳酸根基團(tuán)(CO₃^2-)、硫酸根基團(tuán)(SO₄^2-)、草酸根基團(tuán)(C₂O₄^2-)和甲磺酸根基團(tuán)(CH₃SO₃^-)的至少一種。在所述漿料組合物中可不包含拋光加速劑?？梢约s0.1-15重量份的量包含所述陶瓷顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，用于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的拋光設(shè)備包括：包括置于其上的拋光墊的拋光盤(臺(tái)板，platen)、配置成將示例實(shí)施方式的漿料組合物分配在所述拋光墊上的漿料端口、和至少一個(gè)配置成保持基材靠著(against)所述拋光墊基材的承載頭140。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，制造用于CMP工藝的漿料組合物的方法包括：通過(guò)將陶瓷顆粒與改性劑混合而制備第一混合物，加熱所述第一混合物以獲得經(jīng)改性的陶瓷顆粒，和將所述陶瓷顆粒與所述改性劑分離并且將所述陶瓷顆粒分散在分散介質(zhì)中以獲得所述漿料組合物。所述改性劑包括硝酸、硫酸、碳酸、草酸、和甲磺酸的至少一種。

所述陶瓷顆?？删哂屑s1nm-約150nm的平均粒徑。

所述方法可進(jìn)一步包括控制所述漿料組合物的pH值，且所述漿料組合物的pH值可在1-9的范圍內(nèi)?？刂扑鰸{料組合物的pH值可包括添加pH控制劑。可將所述第一混合物加熱至約60℃-約150℃的溫度。

所述陶瓷顆?？砂ǘ趸?、二氧化硅、氧化鋁和二氧化鈦的至少一種。

所述方法可不包括(排除)添加拋光加速劑或添加氧化劑。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，通過(guò)CMP工藝拋光基材的方法包括：將所述基材安置在拋光墊上，在所述拋光墊和所述基材之間供應(yīng)漿料組合物，和在恒定壓力下用所述拋光墊拋光所述基材。所述漿料組合物包括二氧化鈰顆粒和分散介質(zhì)。所述二氧化鈰顆粒具有結(jié)合至其表面的NO₃^-官能團(tuán)。以約0.1重量份-約15重量份的量包含所述二氧化鈰顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。

所述二氧化鈰顆粒可具有約1nm-約150nm的平均粒徑，例如，約1nm-約80nm的平均粒徑。

當(dāng)所述用于CMP工藝的漿料組合物具有約7.0的pH值且所述恒定壓力為約4psi時(shí)，所述基材上的氧化硅層可以約/分鐘-約/分鐘的拋光速率被拋光。

當(dāng)所述用于CMP工藝的漿料組合物具有約2.0的pH值且所述恒定壓力為約4psi時(shí)，所述基材上的氧化硅層可以約/分鐘-約/分鐘的拋光速率被拋光。

當(dāng)所述用于CMP工藝的漿料組合物具有約2.0的pH值且所述恒定壓力為約4psi時(shí)，所述基材上的鎢層或銅層可以約/分鐘-約/分鐘的拋光速率被拋光。

當(dāng)所述用于CMP工藝的漿料組合物具有約2.0的pH值且所述恒定壓力為約4psi時(shí)，所述基材上的氮化硅層可以約/分鐘-約/分鐘的拋光速率被拋光。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，制造半導(dǎo)體器件的方法包括：在半導(dǎo)體基材上形成具有凹部的第一材料層，在所述凹部?jī)?nèi)和在所述第一材料層的整個(gè)表面上形成第二材料層，和通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝拋光所述第二材料層，使得所述第二材料層限定在所述凹部?jī)?nèi)。所述第二材料層包括不同于所述第一材料層的材料的材料。通過(guò)CMP工藝拋光所述第二材料層包括：在拋光墊和所述半導(dǎo)體基材之間供應(yīng)漿料組合物，和在恒定壓力下用所述拋光墊拋光所述半導(dǎo)體基材。所述漿料組合物包括陶瓷顆粒、pH控制劑、和分散介質(zhì)。所述陶瓷顆粒具有結(jié)合至其表面的表面改性官能團(tuán)。所述表面改性官能團(tuán)包括硝酸根基團(tuán)(NO₃^-)、碳酸根基團(tuán)(CO₃^2-)、硫酸根基團(tuán)(SO₄^2-)、草酸根基團(tuán)(C₂O₄^2-)和甲磺酸根基團(tuán)(CH₃SO₃^-)的至少一種。

所述陶瓷顆?？删哂屑s1nm-約150nm的平均粒徑。所述漿料組合物可不包括拋光加速劑。而且，所述用于CMP工藝的漿料組合物的pH值可范圍為1-9。所述第二材料層可為金屬層，且所述用于CMP工藝的漿料組合物的pH值可范圍為1-4。

附圖說(shuō)明

將從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述更清楚地理解本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，在附圖中：

圖1是能夠?qū)嵤┗瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝的拋光設(shè)備的概念性透視圖；

圖2是具有包括硝酸根官能團(tuán)的表面的二氧化鈰顆粒的示意圖；

圖3是顯示通過(guò)如下獲得的結(jié)果的圖：對(duì)通過(guò)用硝酸根基團(tuán)改性二氧化鈰顆粒的表面而制備的實(shí)例和在不改性二氧化鈰顆粒的表面的情況下制備的實(shí)例進(jìn)行傅立葉變換紅外光譜法(FT-IR)分析；

圖4是顯示通過(guò)在經(jīng)由使用硝酸根官能團(tuán)改性二氧化鈰顆粒的表面之前和之后分析等電點(diǎn)(IEP)特性獲得的結(jié)果的圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的制造用于CMP工藝的漿料組合物的方法的流程圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的拋光方法的流程圖；和

圖7A-7M是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的側(cè)視橫截面圖。

具體實(shí)施方式

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的任意和全部組合。表述如“…的至少一種(個(gè))”當(dāng)在要素列表之前或之后時(shí)修飾整個(gè)要素列表，而不是修飾所述列表的單獨(dú)要素。

現(xiàn)在將在下文中參照其中顯示本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的附圖更全面地描述本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以許多不同的形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡述的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式，使得本公開內(nèi)容徹底且完整，并將本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的范圍全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相同的標(biāo)記始終表示相同的元件。在圖中，為了清楚起見，放大層和區(qū)域的厚度。因此，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式不被附圖中的相對(duì)尺寸或間隔限制。

將理解，盡管術(shù)語(yǔ)第一、第二等可在本文中用來(lái)描述各種元件、組分、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。因此，在不背離本發(fā)明構(gòu)思的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組分、區(qū)域、層或部分可稱為第二元件、組分、區(qū)域、層或部分。

本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述具體實(shí)施方式且不意圖為本發(fā)明構(gòu)思的限制。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一種(個(gè))(a，an)”和“所述(該)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外說(shuō)明。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”當(dāng)用在本說(shuō)明書中時(shí)則表示存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一種或多種另外的特征、整體、步驟、操作、元件、組分和/或其集合。

除非另外定義，在本文中所使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))的含義與這些發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)，例如在常用字典中定義的那些，應(yīng)被解釋為其含義與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域和本說(shuō)明書的背景中的含義一致，并且將不以理想化或過(guò)度形式意義進(jìn)行解釋，除非在本文中清楚地如此定義。

當(dāng)一些示例實(shí)施方式可以另外的方式體現(xiàn)時(shí)，在本文中描述的各工藝步驟可以另外的方式進(jìn)行。例如，以相繼的順序描述的兩個(gè)工藝步驟可基本上同時(shí)或者以相反的順序進(jìn)行。

將預(yù)計(jì)到作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的圖的形狀的變化。因而，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式不應(yīng)解釋為限于本文中所示區(qū)域的具體形狀，而是包括由例如制造所造成的形狀上的偏差。如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的任意和全部組合。當(dāng)在本文中使用術(shù)語(yǔ)“基材”時(shí)，其應(yīng)被理解為基材本身或者包括基材和包括形成于基材上的給定的或預(yù)定的層或膜二者的堆疊結(jié)構(gòu)體。而且，當(dāng)在本文中使用表述“基材的表面”時(shí)，其應(yīng)被理解為基材本身的暴露表面或者形成于基材上的給定的或預(yù)定的層或膜的外表面。

將理解，當(dāng)一個(gè)元件被稱為“連接”或“結(jié)合”至另外的元件時(shí)，其可直接連接或結(jié)合至所述另外的元件或者可存在中間元件。相反，當(dāng)一個(gè)元件被稱為“直接連接”或“直接結(jié)合”至另外的元件時(shí)，則不存在中間元件。用于描述元件或?qū)又g的關(guān)系的其它詞語(yǔ)應(yīng)以類似的方式解釋(例如，“在…之間”對(duì)“直接在…之間”，“相鄰”對(duì)“直接相鄰”，或“在…上”對(duì)“直接在…上”)。如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)所列項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的任意和全部組合。

為了便于描述，在本文中可使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)如“在……之下”、“在……下面”、“下部”、“在……之上”、“上部”等來(lái)描述如圖中所示的一個(gè)元件或特征與另外的元件或特征的關(guān)系。將理解，除圖中描繪的方位以外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)還意圖包括在使用或操作中的裝置的不同方位。例如，如果翻轉(zhuǎn)圖中的裝置，則被描述為“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件將被定向“在”其它元件或特征“之上”。因此，術(shù)語(yǔ)“在……下面”可包括在……之上和在……下面兩種方位。裝置可以其它方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其它方位上)，并且相應(yīng)地解釋本文中使用的空間相對(duì)描述詞。

本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述具體實(shí)施方式且不意圖為示例實(shí)施方式的限制。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一種(個(gè))(a，an)”和“所述(該)”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外說(shuō)明。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”如果在本文中使用則表示存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一種或多種另外的特征、整體、步驟、操作、元件、組分和/或其集合。表述如“…的至少一種(個(gè))”當(dāng)在要素列表之前或之后時(shí)修飾整個(gè)要素列表，而不是修飾所述列表的單獨(dú)要素。

本文中參照橫截面圖描述示例實(shí)施方式，所述橫截面圖是示例實(shí)施方式的理想化實(shí)施方式(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖。這樣，將預(yù)料到作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果的與圖的形狀的偏差。因此，示例實(shí)施方式不應(yīng)解釋為限于如本文中所示的區(qū)域的具體形狀，而是包括由例如制造導(dǎo)致的形狀上的偏差。例如，圖解為矩形的蝕刻區(qū)域或注入?yún)^(qū)域可具有圓化或彎曲的特征。因此，圖中圖解的區(qū)域在本質(zhì)上是示意性的且它們的形狀不意圖說(shuō)明裝置的區(qū)域的實(shí)際形狀且不意圖限制示例實(shí)施方式的范圍。

圖1是能夠?qū)嵤┗瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)方法的拋光設(shè)備100的概念性透視圖。

參照?qǐng)D1，拋光設(shè)備100可包括拋光墊110置于其上的具有旋轉(zhuǎn)盤形狀的拋光盤120。拋光盤120可能夠圍繞軸125旋轉(zhuǎn)。例如，電動(dòng)機(jī)121可使驅(qū)動(dòng)軸124轉(zhuǎn)動(dòng)以使拋光盤120旋轉(zhuǎn)。拋光墊110可為具有包括外拋光層112和比外拋光層112更柔性的背襯層114的至少兩層的拋光墊。

拋光設(shè)備100可包括配置成朝向拋光墊110分配拋光劑132(例如，漿料)的漿料端口130。拋光設(shè)備100可包括配置成修整拋光墊110使得拋光墊110可保持在一致的(穩(wěn)定的)拋光狀態(tài)的拋光墊修整器160。

拋光設(shè)備100可包括至少一個(gè)承載頭140。承載頭140可配置成保持基材10靠著拋光墊110基材。承載頭140可獨(dú)立地控制與各基材相關(guān)的拋光參數(shù)(例如，壓力)。

特別地，承載頭140可包括護(hù)環(huán)(保持環(huán)，retaining ring)143以將基材10保持在柔性膜之下。承載頭140可包括多個(gè)可加壓室，其可由所述柔性膜限定并且獨(dú)立地控制。所述多個(gè)可加壓室可獨(dú)立地向基材10和所述柔性膜的相關(guān)區(qū)施加可控的壓力。

承載頭140可從支撐結(jié)構(gòu)體150(例如，旋轉(zhuǎn)式傳送帶或軌道)懸掛并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸152連接至承載頭旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)154，且承載頭140可圍繞中心軸155旋轉(zhuǎn)。任選地，承載頭140可在橫向方向上例如在旋轉(zhuǎn)式傳送帶150或軌道上的滑塊上游移(振蕩)或者由于旋轉(zhuǎn)式傳送帶150的旋轉(zhuǎn)游移而游移。在運(yùn)行期間，拋光盤120可圍繞其中心軸125旋轉(zhuǎn)，并且承載頭140可圍繞其中心軸155旋轉(zhuǎn)并且在橫向方向上跨越(穿過(guò))拋光墊110的頂表面平移。

盡管在圖1中示出僅一個(gè)承載頭140，但是可設(shè)置用于保持另外的基材的至少兩個(gè)承載頭以有效地使用拋光墊110的表面區(qū)域。

拋光設(shè)備100還可包括配置成控制拋光盤120的旋轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)可包括控制器190(例如，通用的可編程數(shù)字計(jì)算機(jī))、輸出裝置192(例如，監(jiān)測(cè)器)、和輸入裝置194(例如，鍵盤)。

盡管圖1示出其中所述控制系統(tǒng)僅連接至電動(dòng)機(jī)121的實(shí)例，但是所述控制系統(tǒng)還可連接至承載頭140并且控制承載頭140的壓力或旋轉(zhuǎn)速度。此外，所述控制系統(tǒng)可連接至漿料端口130并且控制漿料的供應(yīng)。

本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式提供用于CMP工藝的漿料組合物，其可用于拋光設(shè)備100。

所述用于CMP工藝的漿料組合物可包括具有結(jié)合有表面改性官能團(tuán)的表面的陶瓷顆粒和分散介質(zhì)。

圖2是具有擁有表面改性官能團(tuán)的表面的陶瓷顆粒20的示意圖。

參照?qǐng)D2，陶瓷顆粒20可具有不規(guī)則的形狀。在該情況下，陶瓷顆粒20的尺寸(或粒徑)可定義為陶瓷顆粒20的表面上的兩個(gè)任意點(diǎn)之間的最大值L。

陶瓷顆粒20可包括金屬或半金屬的氧化物、氮化物、或氮氧化物，但是包括在陶瓷顆粒20中的材料沒有特別限制。特別地，所述金屬或半金屬可包括選自硅(Si)、鋁(Al)、鈰(Ce)和鈦(Ti)的至少一種。特別地，陶瓷顆粒20可為二氧化鈰顆粒。

陶瓷顆粒20可具有約1nm-約150nm的平均粒徑。替代地，陶瓷顆粒20可具有約1nm-約100nm的平均粒徑。替代地，陶瓷顆粒20可具有約1nm-約80nm的平均粒徑。替代地，陶瓷顆粒20可具有約1nm-約60nm的平均粒徑。替代地，陶瓷顆粒20可具有約5nm-約100nm的平均粒徑。替代地，陶瓷顆粒20可具有約20nm-約80nm的平均粒徑。

所述表面改性官能團(tuán)(-R)可結(jié)合至陶瓷顆粒20的表面。所述表面改性官能團(tuán)(-R)可包括選自硝酸根基團(tuán)(NO₃^-)、碳酸根基團(tuán)(CO₃^2-)、硫酸根基團(tuán)(SO₄^2-)、草酸根基團(tuán)(C₂O₄^2-)和甲磺酸根基團(tuán)(CH₃SO₃^-)的至少一種。即使所述表面改性官能團(tuán)(-R)結(jié)合至陶瓷顆粒20的表面，取決于周圍環(huán)境，羥基(-OH)也可進(jìn)一步結(jié)合至陶瓷顆粒的表面。

進(jìn)行分析方法(例如，傅立葉變換紅外光譜法(FT-IR))可確認(rèn)所述表面改性官能團(tuán)(-R)是否結(jié)合至陶瓷顆粒20的表面。例如，當(dāng)硝酸根基團(tuán)NO₃^-結(jié)合至陶瓷顆粒20的表面時(shí)，在FT-IR光譜中的峰可在FT-IR光譜中范圍1250cm^-1-約1400cm^-1的位置或在范圍約1500cm^-1-約1700cm^-1的位置。

圖3是顯示通過(guò)如下獲得的結(jié)果的圖：對(duì)通過(guò)用硝酸根基團(tuán)改性二氧化鈰顆粒的表面而制備的實(shí)例和在不改性二氧化鈰顆粒的表面的情況下制備的實(shí)例進(jìn)行FT-IR分析。

參照?qǐng)D3，峰在約1250cm^-1-約1400cm^-1的范圍內(nèi)。

硝酸根基團(tuán)可得自例如硝酸。碳酸根基團(tuán)可得自例如碳酸。硫酸根基團(tuán)可得自例如硫酸。草酸根基團(tuán)可得自例如草酸。甲磺酸根基團(tuán)可得自例如甲磺酸。然而，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式不限于此。

在將陶瓷顆粒的表面改性之前，所述陶瓷顆粒通常用羥基(-OH)封端(終止)。當(dāng)羥基被上述表面改性官能團(tuán)代替時(shí)，可改變等電點(diǎn)(IEP)特性。更具體地，當(dāng)關(guān)于pH值的ζ電勢(shì)曲線經(jīng)由實(shí)驗(yàn)獲得時(shí)，在將陶瓷顆粒的表面改性之后獲得的ζ電勢(shì)曲線可不同于在將陶瓷顆粒的表面改性之前獲得的ζ電勢(shì)曲線。即，由于用所述表面改性官能團(tuán)代替羥基的改性過(guò)程，在其之內(nèi)ζ電勢(shì)曲線的ζ電勢(shì)值或電聲振幅(ESA)值大于0的pH范圍可擴(kuò)展到相對(duì)高的pH值。結(jié)果，具有改性的表面的陶瓷顆粒的ζ電勢(shì)值可至少在0-9.5的pH范圍內(nèi)大于0。

圖4是顯示通過(guò)在經(jīng)由使用硝酸根官能團(tuán)改性二氧化鈰顆粒的表面之前和之后分析IEP特性獲得的結(jié)果的圖。

參照?qǐng)D4，在將陶瓷顆粒的表面改性之前，在其之內(nèi)ζ電勢(shì)值大于0的pH范圍為約8.8或更小。然而，在將陶瓷顆粒的表面用硝酸根基團(tuán)改性之后，在其之內(nèi)ζ電勢(shì)值大于0的pH范圍可擴(kuò)展到約10.5或更小。特別地，在將二氧化鈰顆粒的表面改性之后，所述陶瓷顆粒可在pH值為至少7-9時(shí)具有超過(guò)約0.2mPa·m/V的ESA。

用于CMP工藝的漿料組合物可進(jìn)一步包括用于分散所述陶瓷顆粒的分散介質(zhì)。

所述分散介質(zhì)可為能夠基本上均勻地分散所述陶瓷顆粒的任意液體，而沒有特別限制。所述分散介質(zhì)可為水性(含水)溶劑或有機(jī)溶劑。更特別地，所述分散介質(zhì)可為水性溶劑，例如水、去離子水(DIW)和超純水。替代地，所述分散介質(zhì)可為有機(jī)溶劑，例如具有1-15個(gè)碳原子的脂族醇和具有2-20個(gè)碳原子的醚。

用于CMP工藝的漿料組合物可包含約0.1-15重量份的所述陶瓷顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。替代地，所述漿料組合物可包含約0.5-10重量份的所述陶瓷顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。替代地，所述漿料組合物可包含約1-5重量份的所述陶瓷顆粒，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。

用于CMP工藝的漿料組合物可進(jìn)一步包括pH控制劑以控制用于CMP工藝的漿料組合物的pH值。而且，所述用于CMP工藝的漿料組合物可具有約1-約9的pH值。

所述pH控制劑可為酸性溶液，例如硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸、羧酸、馬來(lái)酸、丙二酸、檸檬酸、草酸和酒石酸；和/或堿性溶液，例如氫氧化鈣、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鎂、三乙胺、氫氧化四甲基銨(TMAH)和氨水，但不限于此。所述pH控制劑可以這樣的含量包含在所述漿料組合物中，使得所述漿料組合物的pH值范圍為1-9，但是所述pH控制劑沒有特別限制。

所述陶瓷顆?？删哂斜认嚓P(guān)領(lǐng)域的用于漿料組合物的陶瓷顆粒的平均粒徑小的平均粒徑。更特別地，所述陶瓷顆粒可具有比相關(guān)領(lǐng)域的陶瓷顆粒的平均粒徑小約30％-約50％的平均粒徑。當(dāng)通過(guò)使用具有相對(duì)小的平均粒徑的陶瓷顆粒進(jìn)行CMP工藝時(shí)，在相同的拋光條件下拋光速率可降低。盡管已知添加拋光加速劑的方法用于補(bǔ)償降低的拋光速率，但是拋光加速劑可劣化漿料顆粒的分散穩(wěn)定性并且需要根據(jù)待拋光的層的材料而變化。因此，拋光加速劑可不是合乎期望的用于加速降低的拋光速率的解決方案。

然而，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式，表面改性官能團(tuán)結(jié)合至陶瓷顆粒的表面，并且顯示由于所述表面改性官能團(tuán)的化學(xué)作用，拋光速率提高。因此，通過(guò)控制結(jié)合至所述陶瓷顆粒的表面的所述表面改性官能團(tuán)的濃度，可在不使用拋光加速劑的情況下通過(guò)使用具有較小的平均粒徑的陶瓷顆粒而確保相同的拋光速率。

用于CMP工藝的普通拋光加速劑可包括陰離子型低聚物、陰離子型聚合物、羥基酸、氨基酸、或者羥基酸或氨基酸的鹽。例如，所述陰離子型低聚物和所述陰離子型聚合物可包括如下的至少一種：聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、其共聚物酸、或其鹽。而且，所述羥基酸可包括羥基苯甲酸、抗壞血酸的至少一種。而且，所述氨基酸的非限制性實(shí)例可包括吡啶甲酸、絲氨酸、脯氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、賴氨酸、苯基丙氨酸、酪氨酸、纈氨酸、色氨酸、甜菜堿、焦谷氨酸、氨基丁酸、吡啶羧酸、聚乙二醇氨基醚乙酸和異亮氨酸。

所述拋光加速劑的另外的實(shí)例可包括基于醌的化合物，例如3-羥基-4-甲基-苯酚陰離子、3-羥基-4-羥甲基-苯酚陰離子、4-甲基-苯-1,3-二酚、曲酸、丙酸麥芽酚酯、和異丁酸麥芽酚酯。所述基于醌的化合物的非限制性實(shí)例可包括選自如下的至少一種：包括烷基苯二酚以及羥基和烷基基團(tuán)的二烯酮、二醇和二烯醇陰離子，包括苯酚陰離子和連接至氧代基團(tuán)的烷基基團(tuán)的二烯酮、二醇和二烯醇陰離子，以及包括羥烷基和苯環(huán)的二烯酮、二醇和二烯醇陰離子。

特別地，所述基于醌的化合物的非限制性實(shí)例可進(jìn)一步包括選自如下的至少一種：4-烷基-苯-1,3-二酚、3-羥基-4-烷基-環(huán)己-2,5-二烯酮、6-烷基-3-氧代-環(huán)己-1,4-二烯醇陰離子、3-羥基-6-烷基-環(huán)己-2,4-二烯酮、4-烷基-3-氧代-環(huán)己-1,5-二烯醇陰離子、3-羥基-4-烷基-苯酚陰離子、5-羥基-2-烷基-苯酚陰離子、3-羥基-4-烷基-苯酚陰離子、5-羥基-2-羥烷基-苯酚陰離子、3-羥基-4-羥烷基-苯酚陰離子、3-羥基-4-羥烷基-環(huán)己-2,5-二烯酮、6-羥烷基-3-氧代-環(huán)己-1,4-二烯醇陰離子、3-羥基-6-羥烷基-環(huán)己-2,4-二烯酮、4-羥烷基-3-氧代-環(huán)己-1,5-二烯醇陰離子、或者4-羥烷基-苯-1,3-二酚。

所述拋光加速劑的其它另外的實(shí)例可包括磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、二(2-乙基己基)磷酸酯、2-氨基乙基磷酸二氫酯、六氟磷酸4-氯苯重氮鹽、六氟磷酸硝基苯重氮鹽、六氟磷酸銨、氯磷酸二(2,4-二氯苯基)酯、二(2-乙基己基)磷酸氫酯、二(2-乙基己基)亞磷酸酯、氟磷酸鈣、氯磷酸二乙酯、氯硫代磷酸二乙酯、六氟磷酸鉀、焦磷酸、六氟磷酸四丁基銨、和六氟磷酸四乙基銨。

根據(jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物可不包括上述拋光加速劑。

典型地用于拋光金屬材料層的用于CMP工藝的漿料組合物可包括氧化劑。所述氧化劑的非限制性實(shí)例可包括有機(jī)過(guò)氧化物(例如，過(guò)氧化氫(H₂O₂))、過(guò)乙酸、過(guò)苯甲酸、和氫過(guò)氧化叔丁基；高錳酸根化合物(例如，高錳酸鉀)；重鉻酸根化合物(例如，重鉻酸鉀)；鹵酸化合物(例如，碘酸鉀)；硝酸根化合物(例如，硝酸和/或硝酸鐵)；高鹵酸化合物(例如，高氯酸)；過(guò)硫酸鹽(例如，過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、和過(guò)硫酸銨)；過(guò)碳酸鹽(例如，過(guò)碳酸鈉和過(guò)碳酸鉀)；過(guò)氧化脲；和雜多酸。

發(fā)現(xiàn)，在不使用氧化劑的情況下，可通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物以足夠的速率拋光金屬。

因此，根據(jù)一些示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物可不包括上述氧化劑。

用于CMP工藝的漿料組合物可進(jìn)一步包括分散劑以確保陶瓷顆粒的分散穩(wěn)定性。所述分散劑可包括非離子型聚合物或者陽(yáng)離子有機(jī)化合物。例如，所述分散劑可包括選自如下的至少一種：環(huán)氧乙烷、乙二醇、乙二醇二硬脂酸酯、乙二醇單硬脂酸酯、二醇醚、含烷基胺的醇、含山梨糖醇的化合物、乙烯基吡咯烷酮、纖維素和基于乙氧基化物的化合物。特別地，所述分散劑可包括選自如下的至少一種：二甘醇十六烷基醚、十甘醇十六烷基醚、二甘醇十八烷基醚、二十甘醇十八烷基醚、二甘醇油基(油烯基)醚、十甘醇油基(油烯基)醚、十甘醇十八烷基醚、壬基苯酚聚乙二醇醚、乙二胺四(乙氧基化物-嵌段-丙氧基化物)四醇、乙二胺四(丙氧基化物-嵌段-乙氧基化物)四醇、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚氧乙烯異辛基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯脫水山梨糖醇四油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇六油酸酯、聚乙二醇脫水山梨糖醇單月桂酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇單月桂酸酯、山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、FS-300非離子型含氟表面活性劑、FSN非離子型含氟表面活性劑、FSO非離子型乙氧基化含氟表面活性劑、乙烯基吡咯烷酮、纖維素、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇乙氧基化物、8-甲基-1-壬醇丙氧基化物-嵌段-乙氧基化物、烯丙基醇1,2-丁氧基化物-嵌段-乙氧基化物、聚氧乙烯支化的壬基環(huán)己基醚、或者聚氧乙烯異辛基環(huán)己基醚。例如，所述分散劑可以約0.1重量％-約1重量％的量混合，基于所述用于CMP工藝的漿料組合物的總重量。

所述用于CMP工藝的漿料組合物可視需要進(jìn)一步包括表面活性劑。所述表面活性劑可為非離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、和兩性表面活性劑的任一種。

所述非離子型表面活性劑可為聚氧乙烯烷基醚(例如，聚氧乙烯月桂基醚和聚氧乙烯硬脂基醚)；聚氧乙烯烷基苯基醚(例如，聚氧乙烯辛基苯基醚和聚氧乙烯壬基苯基醚)；脫水山梨糖醇單月桂酸酯、脫水山梨糖醇高級(jí)脂肪酸酯(例如，脫水山梨糖醇單硬脂酸酯和脫水山梨糖醇三油酸酯)；聚氧乙烯脫水山梨糖醇高級(jí)脂肪酸酯(例如，聚氧乙烯脫水山梨糖醇單月桂酸酯)；聚氧乙烯高級(jí)脂肪酸酯(例如，聚氧乙烯單月桂酸酯和聚氧乙烯單硬脂酸酯)；高級(jí)脂肪酸甘油酯(例如，油酸單甘油酯和硬脂酸單甘油酯)；聚氧化烯(例如，聚氧乙烯、聚氧丙烯和聚氧丁烯)、及其嵌段共聚物。

所述陽(yáng)離子型表面活性劑可為烷基三甲基氯化銨、二烷基二甲基氯化銨、苯扎氯銨、或者二烷基二甲基銨乙基硫酸鹽。

所述陰離子型表面活性劑可為羧酸鹽(例如，月桂酸鈉、油酸鈉、N-?；?N-甲基甘氨酸鈉鹽、和聚氧乙烯月桂基醚羧酸鈉)、磺酸鹽(例如，十二烷基苯磺酸鈉)、磺酸(例如，二烷基磺基琥珀酸酯鹽和二甲基-5-磺基間苯二甲酸鈉)、硫酸酯鹽(例如，月桂基硫酸鈉(SLS)、月桂基聚氧乙烯醚硫酸鈉、和聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸鈉)、和磷酸酯鹽(例如，聚氧乙烯月桂基醚磷酸鈉和聚氧乙烯壬基苯基醚磷酸鈉)。

所述兩性表面活性劑可為羧基甜菜堿表面活性劑、氨基羧酸、咪唑啉甜菜堿、卵磷脂或者烷基胺氧化物。

所述表面活性劑可以約0.001重量％-約0.5重量％的量混合，基于所述用于CMP工藝的漿料組合物的總重量。

所述用于CMP工藝的漿料組合物可視需要進(jìn)一步包括拋光抑制劑。

所述拋光抑制劑的非限制性實(shí)例可為含氮化合物(例如，胺)和含有氮的低分子量雜環(huán)化合物(例如，苯并三唑、1,2,3-三唑、和1,2,4-三唑)。

所述拋光抑制劑可以約0.1重量％-約1重量％的量混合，基于所述用于CMP工藝的漿料組合物的總重量。

所述用于CMP工藝的漿料組合物可視需要進(jìn)一步包括用于降低經(jīng)拋光的表面的不規(guī)則性的流平劑。

所述流平劑的非限制性實(shí)例可包括氯化銨、月桂基硫酸銨(ALS)、聚乙二醇、聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽(AES)、三乙胺、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、和聚丙烯醛。

所述流平劑可以約0.1重量％-約1重量％的量混合，基于所述用于CMP工藝的漿料組合物的總重量。

所述用于CMP工藝的漿料組合物的拋光速率可被如下影響：包括在所述漿料組合物中的材料、待拋光的材料層的種類、pH和在拋光過(guò)程期間向頭施加的壓力等。

在一些示例實(shí)施方式中，當(dāng)在約7.0的pH值下在施加約4psi的壓力的同時(shí)通過(guò)使用根據(jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物拋光氧化硅(SiO₂)層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在一些示例實(shí)施方式中，當(dāng)在約2.0的pH值下在施加約4psi的壓力的同時(shí)通過(guò)使用根據(jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物拋光氧化硅層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在一些示例實(shí)施方式中，當(dāng)在約2.0的pH值下在施加約4psi的壓力的同時(shí)通過(guò)使用根據(jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物拋光鎢(W)層或銅(Cu)層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在一些示例實(shí)施方式中，當(dāng)在約2.0的pH值下在施加約4psi的壓力的同時(shí)通過(guò)使用根據(jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物拋光氮化硅(SiN_X)層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在下文中，將描述制造用于CMP工藝的漿料組合物的方法。

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的制造用于CMP工藝的漿料組合物的方法的流程圖。

參照?qǐng)D5，可通過(guò)將陶瓷顆粒與改性劑混合而制備第一混合物(S100)。

所述改性劑可為能夠改性所述陶瓷顆粒的表面的化學(xué)試劑。所述改性劑可包括選自硝酸、硫酸、碳酸、草酸和甲磺酸的至少一種。硝酸、硫酸、碳酸、草酸和甲磺酸各自可具有適于改性所述陶瓷顆粒的濃度而沒有任何特別的限制。特別地，所述改性劑可為硝酸。

所述陶瓷顆?？砂ㄟx自二氧化鈰、二氧化硅、氧化鋁和二氧化鈦的至少一種并且具有約1nm-約150nm的平均粒徑。因?yàn)橐陨蠀⒄請(qǐng)D2描述了粒徑的概念，故這里省略其另外的描述。特別地，所述陶瓷顆?？蔀槎趸嫛?/p>

二氧化鈰顆?？赏ㄟ^(guò)如下獲得：將通過(guò)混合鈰鹽溶液與堿性溶液獲得的氫氧化鈰濕氧化，并且沉淀經(jīng)氧化的氫氧化鈰。

之后，可加熱所述第一混合物以獲得經(jīng)改性的陶瓷顆粒(S200)。所述第一混合物的加熱可在約60℃-約150℃的溫度下進(jìn)行。而且，所述第一混合物的加熱可進(jìn)行約10分鐘-約8小時(shí)。此外，可在所述第一混合物的加熱期間攪拌所述第一混合物。

接著，可將具有經(jīng)改性的表面的陶瓷顆粒與所述改性劑分離并且分散在分散介質(zhì)中以獲得漿料組合物(S300)。

將所述陶瓷顆粒與所述改性劑分離的方法可通過(guò)使用例如真空過(guò)濾工藝進(jìn)行，但不限于此。

所述陶瓷顆粒可以約0.1-15重量份的量混合，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。替代地，所述陶瓷顆?？梢约s0.5-10重量份的量混合，基于100重量份的分散介質(zhì)。替代地，所述陶瓷顆?？梢约s1-5重量份的量混合，基于100重量份的所述分散介質(zhì)。

所述分散介質(zhì)可為能夠基本上均勻地分散所述陶瓷顆粒的任意液體，而沒有特別限制。所述分散介質(zhì)可為水性溶劑或有機(jī)溶劑。更特別地，所述分散介質(zhì)可為水性溶劑，例如水、DIW或超純水。替代地，所述分散介質(zhì)可為有機(jī)溶劑，例如具有1-15個(gè)碳原子的脂族醇和具有2-20個(gè)碳原子的醚。

任選地，制造用于CMP工藝的漿料組合物的方法可進(jìn)一步包括控制所述漿料組合物的pH值(S400)。

為了控制所述漿料組合物的pH值，可將pH控制劑添加至所述漿料組合物。所述pH控制劑可為酸性溶液，例如硫酸、磷酸、鹽酸、硝酸、羧酸、馬來(lái)酸、丙二酸、檸檬酸、草酸和酒石酸；和/或堿性溶液，例如氫氧化鈣、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鎂、三乙胺、TMAH和氨水，但不限于此。

可添加所述pH控制劑，使得所述漿料組合物的pH值范圍為1-9。

在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的使用用于CMP工藝的漿料組合物的拋光方法。

圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的拋光方法的流程圖。

參照?qǐng)D1和6，基材10可安置在拋光墊110上(P100)?；?0可為半導(dǎo)體晶片或者透射性基材，例如玻璃基材或石英基材。

基材10可安置在拋光墊110和承載頭140之間。承載頭140可用于向基材10施加壓力并且控制基材10的運(yùn)動(dòng)。

在該情況下，待拋光的材料層位于其上的基材10的表面可面向拋光墊110。

之后，可在拋光墊110和基材10之間供應(yīng)用于CMP工藝的漿料組合物(參照?qǐng)D1中的132)(P200)。

所述用于CMP工藝的漿料組合物可為上述漿料組合物。

之后，所述基材可通過(guò)拋光墊110拋光(P300)。

特別地，可通過(guò)經(jīng)由使用承載頭140向基材10施加壓力，使在拋光墊110和基材10之間的摩擦力產(chǎn)生至適當(dāng)?shù)乃健＠?，可通過(guò)向基材10施加約1psi-約10psi的壓力或者約2psi-約6psi的壓力而產(chǎn)生摩擦力。

為了用拋光墊110拋光基材10，不僅承載頭140而且拋光墊110可旋轉(zhuǎn)。盡管圖1示出其中承載頭140和拋光墊110在相同的方向(逆時(shí)針方向)上旋轉(zhuǎn)的實(shí)例，但是承載頭140和拋光墊110可在相反的方向上旋轉(zhuǎn)。

所述漿料組合物可提供至旋轉(zhuǎn)的拋光墊110的中心并且由于離心力而轉(zhuǎn)移至基材10的表面。在一些示例實(shí)施方式中，所述漿料組合物可供應(yīng)至基于拋光墊110的旋轉(zhuǎn)方向的基材10的上游側(cè)并且由于拋光墊110的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)移至基材10的表面。

可確定是否基材10已經(jīng)被拋光直到基材10被拋光至所需厚度或者直到所需的材料層暴露基材(P400)。當(dāng)接收到指示基材10被拋光至所需厚度或者所需的材料層暴露的信號(hào)時(shí)，可確定拋光過(guò)程完成，并且可結(jié)束拋光過(guò)程。否則，可確定拋光過(guò)程未完成，并且可重復(fù)上述拋光過(guò)程。

在根據(jù)示例實(shí)施方式的CMP方法中，當(dāng)在施加約4psi的壓力和將用于CMP工藝的漿料組合物的pH值控制為7.0的同時(shí)拋光氧化硅(SiO₂)層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在根據(jù)示例實(shí)施方式的CMP方法中，當(dāng)在施加約4psi的壓力和將用于CMP工藝的漿料組合物的pH值控制為2.0的同時(shí)拋光氧化硅層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在根據(jù)示例實(shí)施方式的CMP方法中，當(dāng)在施加約4psi的壓力和將用于CMP工藝的漿料組合物的pH值控制為2.0的同時(shí)拋光鎢(W)層或銅(Cu)層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在根據(jù)示例實(shí)施方式的CMP方法中，當(dāng)在施加約4psi的壓力和將用于CMP工藝的漿料組合物的pH值控制為2.0的同時(shí)拋光氮化硅(SiN_X)層時(shí)，可獲得約/分鐘-約/分鐘的拋光速率。

在下文中，將描述應(yīng)用于通過(guò)改性二氧化鈰的表面獲得的具有多種膜品質(zhì)的層的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例和對(duì)比例。

[二氧化鈰顆粒的制備]

通過(guò)將鈰鹽溶液與氫氧化銨溶液混合，獲得其中Ce(OH)₃沉淀的溶液。接著，將高錳酸鉀(KMnO₄)作為濕氧化劑添加并且攪拌以獲得CeO₂沉淀。之后，僅將CeO₂沉淀從溶液分離，在水中洗滌并且干燥以獲得二氧化鈰顆粒。

所述二氧化鈰顆粒的平均粒徑測(cè)量為約65nm，并且經(jīng)由FT-IR分析，寬峰在約3000cm^-1-約3500cm^-1的范圍內(nèi)。因此，羥基(-OH)形成于所述二氧化鈰顆粒的表面上(參照?qǐng)D3)。

[對(duì)比例1]

為了獲得漿料組合物，將二氧化鈰顆粒的一些取出并且置于DIW中以形成漿料相。在該情況下，以3重量份的量包含二氧化鈰顆粒，基于100重量份的DIW。而且，通過(guò)使用HCl或NaOH作為pH控制劑將所述漿料組合物的pH值控制為2.0。

[對(duì)比例2]

以與對(duì)比例1中相同的方式制備漿料組合物，除了通過(guò)使用HCl或NaOH作為pH控制劑將所述漿料組合物的pH值控制為7.0以外。

<實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1>

將所制備的二氧化鈰顆粒的一些取出并置于3M硝酸溶液中且在約70℃的溫度下熱處理約4小時(shí)。

通過(guò)對(duì)具有經(jīng)改性的表面的二氧化鈰顆粒進(jìn)行FT-IR分析，相對(duì)尖銳的峰在約1250cm^-1-約1400cm^-1的范圍內(nèi)。因此，硝酸根基團(tuán)形成于所述二氧化鈰顆粒的經(jīng)改性的表面上(參照?qǐng)D3)。

之后，將所述二氧化鈰顆粒分離、在水中洗滌并且置于DIW中以形成漿料相。在該情況下，以3重量份的量包含二氧化鈰顆粒，基于100重量份的DIW。而且，通過(guò)使用HCl或NaOH作為pH控制劑將漿料的pH值控制為約2.0。

[實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2]

以與實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1中相同的方式制備漿料組合物，除了通過(guò)使用HCl或NaOH作為pH控制劑將所述漿料組合物的pH值控制為7.0以外。

準(zhǔn)備氧化硅(SiO₂)層形成于其上的多個(gè)硅基材，并且分別對(duì)所述硅基材使用根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2、對(duì)比例1和對(duì)比例2制備的漿料組合物進(jìn)行拋光實(shí)驗(yàn)。將CETR CP-4用作CMP測(cè)試儀，并且采用IC1010拋光墊(Dow的產(chǎn)品)。向所述基材施加4psi的壓力，并且所述基材和所述拋光墊分別以70rpm和69rpm的旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)。而且，在拋光過(guò)程期間將漿料的流速恒定地調(diào)節(jié)至100ml/分鐘。

通過(guò)使用各樣品拋光基材2分鐘。測(cè)量拋光過(guò)程之前和之后之間的基材厚度的變化，并且計(jì)算拋光速率并將其整理在表1中。

[表1]

如可從表1看出的，當(dāng)將pH值固定為2.0并且將對(duì)比例1與實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1比較時(shí)，在表面改性過(guò)程之后獲得的拋光速率比在表面改性過(guò)程之前獲得的拋光速率提高約103％。

另外，當(dāng)將pH值固定為7.0并且將對(duì)比例2與實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2比較時(shí)，在表面改性過(guò)程之后獲得的拋光速率比在表面改性過(guò)程之前獲得的拋光速率提高約35％。

拋光速率上的差異取決于具有基本上相同的平均粒徑(例如，約65nm)的二氧化鈰顆粒的表面是否經(jīng)改性。而且，從上述分析，由拋光顆粒的小型化引起的拋光速率上的降低可充分地被二氧化鈰顆粒的表面的改性抵消。

此外，為了觀察除氧化硅層之外的材料層的特性，通過(guò)在與表1中相同的條件下使用根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1和對(duì)比例1的漿料組合物測(cè)試金屬層(例如，鎢層和銅層)和氮化硅層，并且如表2中所示整理測(cè)試結(jié)果。

[表2]

從表2，金屬層(例如，鎢層和銅層)和氮化硅層二者的拋光速率均提高。

因此，根據(jù)示例實(shí)施方式的漿料組合物不僅可應(yīng)用于氧化硅層，還可應(yīng)用于金屬層(例如，鎢層和銅層)和氮化硅層。

特別地，當(dāng)對(duì)金屬層進(jìn)行CMP工藝時(shí)，可典型地通過(guò)在酸性氛圍中添加氧化劑(例如，過(guò)氧化氫)而進(jìn)行所述CMP工藝。然而，如可在其中通過(guò)使用根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1的漿料組合物拋光鎢層和銅層的實(shí)施例中看到的，根據(jù)示例實(shí)施方式的漿料組合物可在沒有氧化劑的情況下以相當(dāng)高的拋光速率拋光金屬層。因此，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物，可通過(guò)降低氧化劑的使用量而以相對(duì)低的成本實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的制造過(guò)程。

因?yàn)楦鶕?jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物包括具有小尺寸的拋光顆粒而不降低拋光速率，故可以相對(duì)高的產(chǎn)率迅速地制造半導(dǎo)體產(chǎn)品。而且，所述用于CMP工藝的漿料組合物可廣泛地用于金屬材料層或氮化物層并且可被通常地使用。

另外，因?yàn)榻饘賹拥膾伖獠簧婕把趸瘎┑奶砑?，故而確保具有改善的經(jīng)濟(jì)效益的環(huán)境友好的工藝可為更容易的。

在下文中，將描述通過(guò)使用上述CMP工藝制造半導(dǎo)體器件的方法。

圖7A-7M是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件300的方法的側(cè)視橫截面圖。

參照?qǐng)D7A，層間絕緣層320可形成于基材310上，基材310包括多個(gè)活性(有源)區(qū)域AC并且被圖案化成暴露多個(gè)活性區(qū)域AC的至少一部分。層間絕緣層320可包括暴露活性區(qū)域AC的凹部RE。凹部RE可為接觸孔或溝槽。盡管一些示例實(shí)施方式說(shuō)明其中凹部RE為接觸孔的情況，但是將理解，本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式也可應(yīng)用于其中凹部RE為溝槽的情況。

基材310可包括半導(dǎo)體(例如，硅(Si)或鍺(Ge))或者化合物半導(dǎo)體(例如，硅鍺(SiGe)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)、或磷化銦(InP))。在一些示例實(shí)施方式中，基材310可包括III-V族材料和IV族材料的至少一種。III-V族材料和IV族材料包括IIIB-VB族材料和IVB族材料。III-V族材料可為包括至少一種III族原子和至少一種V族原子的二元化合物、三元化合物、或四元化合物。III-V族材料可為包括III族原子(例如，In、Ga和Al中的至少一種原子)和V族原子(例如，砷(As)、磷(P)和銻(Sb)中的至少一種原子)的化合物。例如，III-V族材料可選自InP、In_zGa_1-zAs(0≤z≤1)、和Al_zGa_1-zAs(0≤z≤1)。所述二元化合物可為例如InP、GaAs、InAs、InSb和GaSb的任一種。所述三元化合物可為InGaP、InGaAs、AlInAs、InGaSb、GaAsSb和GaAsP的任一種。IV族材料可為硅或鍺。然而，可用于根據(jù)示例實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件300的III-V族材料和IV族材料不限于上述實(shí)例。在另外的實(shí)例中，基材310可具有絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)?；?10可包括導(dǎo)電區(qū)域，例如，摻雜阱或摻雜結(jié)構(gòu)。

多個(gè)活性區(qū)域AC可由形成于基材310中的多個(gè)器件隔離區(qū)域312限定。器件隔離區(qū)域312可包括氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、或其組合。

層間絕緣層320可包括氧化硅層。

參照?qǐng)D7B，阻擋金屬材料層322m可形成于凹部RE中和層間絕緣層320的整個(gè)頂表面上。阻擋金屬材料層322m可通過(guò)使用原子層沉積(ALD)工藝、化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝、或者物理氣相沉積(PVD)工藝形成。阻擋金屬材料層322m可包括例如鈦(Ti)和/或氮化鈦(TiN)。

此外，導(dǎo)電材料層324m可形成于阻擋金屬材料層322m的整個(gè)頂表面上。導(dǎo)電材料層324m可通過(guò)使用CVD工藝由鎢(W)形成。

參照?qǐng)D7C，可對(duì)導(dǎo)電材料層324m進(jìn)行CMP工藝，使得導(dǎo)電材料層324m可限定在凹部RE內(nèi)。為此，可使用包含其表面用特定官能團(tuán)改性的陶瓷顆粒的用于CMP工藝的漿料組合物。

在該情況下，可通過(guò)將阻擋金屬材料層322m用作拋光停止層而進(jìn)行CMP工藝。

另外，當(dāng)對(duì)金屬層進(jìn)行CMP工藝時(shí)，所述CMP工藝可典型地在酸性氛圍中通過(guò)添加氧化劑(例如，過(guò)氧化氫)而進(jìn)行。然而，在一些示例實(shí)施方式中，可通過(guò)使用可不包含所述氧化劑的所述用于CMP工藝的漿料組合物拋光導(dǎo)電材料層324m。

參照?qǐng)D7D，可對(duì)暴露的阻擋金屬材料層322m進(jìn)行CMP工藝，使得阻擋金屬層322可限定在各接觸孔中并且所述接觸孔可為彼此完全節(jié)點(diǎn)分離的。為此，可使用包含其表面用特定官能團(tuán)改性的陶瓷顆粒的用于CMP工藝的漿料組合物。

以與參照?qǐng)D7C所描述的相同的方式，可通過(guò)使用不包含氧化劑的所述漿料組合物進(jìn)行圖7D的CMP工藝。

圖7C和7D說(shuō)明其中通過(guò)使用阻擋金屬材料層322m和層間絕緣層320各自作為拋光停止層進(jìn)行兩種CMP工藝的實(shí)例。然而，在一些示例實(shí)施方式中，可通過(guò)使用僅層間絕緣層320作為拋光停止層進(jìn)行單一CMP工藝。

另外，可控制用于CMP工藝的漿料組合物具有約1-9的pH值。然而，當(dāng)如圖7C和7D中所示拋光金屬層時(shí)，可將用于CMP工藝的漿料組合物的pH值控制為酸性pH值，例如1-4。

多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域324可連接至形成于基材310上的開關(guān)(切換)裝置(未示出)(例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET))的一個(gè)終端(端子)。多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域324可包括多晶硅、金屬、導(dǎo)電金屬氮化物、金屬硅化物、或其組合，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

參照?qǐng)D7E，層間絕緣層320和多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域324可覆蓋有絕緣層328。絕緣層328可用作蝕刻停止層。

絕緣層328可包括具有相對(duì)于層間絕緣層320和在隨后的過(guò)程期間形成的模具層330(參照?qǐng)D7F)的蝕刻選擇性的絕緣材料。在一些示例實(shí)施方式中，絕緣層328可包括氮化硅、氮氧化硅或其組合。

在一些示例實(shí)施方式中，可將絕緣層328形成為約-約的厚度，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

參照?qǐng)D7C，模具層330可形成于絕緣層328上。

在一些示例實(shí)施方式中，模具層330可包括氧化物層。例如，模具層330可包括氧化物層，例如，硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、磷硅酸鹽玻璃(PSG)層、未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)層、旋涂式介電(SOD)層、或者通過(guò)使用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP CVD)工藝形成的氧化物層。模具層330可通過(guò)使用熱CVD工藝或等離子體CVD工藝形成。在一些示例實(shí)施方式中，可將模具層330形成為約-約的厚度，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

在一些示例實(shí)施方式中，模具層330可包括支撐層(未示出)。所述支撐層可包括具有相對(duì)于模具層330的蝕刻選擇性的材料并且具有約-約的厚度。當(dāng)隨后通過(guò)使用鱟變形細(xì)胞溶解物(limulus amoebocyte lysate)(LAL)剝離工藝在蝕刻氛圍例如氟化銨(NH₄F)、氫氟酸(HF)和水的蝕刻氛圍中除去模具層330時(shí)，所述支撐層可包括具有相對(duì)于LAL的相對(duì)低的蝕刻速率的材料。在一些示例實(shí)施方式中，所述支撐層可包括氮化硅、碳氮化硅、氧化鉭、氧化鈦、或其組合，但是包括在所述支撐層中的材料不限于此。

參照?qǐng)D7G，犧牲層342和掩模圖案344可順序地形成于模具層330上。

犧牲層342可包括氧化物層，例如BPSG層、PSG層、USG層、SOD層、或者通過(guò)使用HDP CVD工藝形成的氧化物層。犧牲層342可具有約-約的厚度。犧牲層342可用于保護(hù)包括在模具層330中的支撐層。

掩模圖案344可包括氧化物層、氮化物層、多晶硅層、光刻膠層、或其組合。其中將形成電容器的下部電極的區(qū)域可由掩模圖案344限定。

參照?qǐng)D7H，可通過(guò)使用掩模圖案344作為蝕刻掩模并且使用絕緣層328作為蝕刻停止層對(duì)犧牲層342和模具層330進(jìn)行干蝕刻，由此形成犧牲圖案342P和模具圖案330P以限定多個(gè)孔H1。

在該情況下，絕緣層328也可由于過(guò)度蝕刻而被蝕刻，由此形成絕緣圖案328P以暴露多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域324。

參照?qǐng)D7I，在將掩模圖案344從圖7H的所得結(jié)構(gòu)體除去之后，可形成用于形成下部電極的導(dǎo)電層350以覆蓋各孔H1的內(nèi)側(cè)壁、絕緣圖案328P的暴露表面、暴露在各孔H1中的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域324的表面、和犧牲圖案342P的暴露表面。

用于形成下部電極的導(dǎo)電層350可共形地形成于多個(gè)孔H1的內(nèi)側(cè)壁上以留出各孔H1的部分內(nèi)部空間。

在一些示例實(shí)施方式中，用于形成下部電極的導(dǎo)電層350可包括摻雜的半導(dǎo)體、導(dǎo)電金屬氮化物、金屬、金屬硅化物、導(dǎo)電氧化物、或其組合。例如，用于形成下部電極的導(dǎo)電層350可包括TiN、TiAlN、TaN、TaAlN、W、WN、Ru、RuO₂、SrRuO₃、Ir、IrO₂、Pt、PtO、SRO(SrRuO₃)、BSRO((Ba,Sr)RuO₃)、CRO(CaRuO₃)、LSCO((La,Sr)CoO₃)、或其組合，但是包括在用于形成下部電極的導(dǎo)電層350中的材料不限于此。

可通過(guò)使用CVD工藝、金屬有機(jī)CVD(MOCVD)工藝、或ALD工藝形成用于形成下部電極的導(dǎo)電層350?？蓪⒂糜谛纬上虏侩姌O的導(dǎo)電層350形成為約20nm-約100nm的厚度，但本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

參照?qǐng)D7J，可部分地除去用于形成下部電極的導(dǎo)電層350的上部部分，使得用于形成下部電極的導(dǎo)電層350可分成多個(gè)下部電極LE。

為了形成多個(gè)下部電極LE，可通過(guò)使用回蝕工藝或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝除去用于形成下部電極的導(dǎo)電層350的上部部分的部分和犧牲圖案342P(參照?qǐng)D7I)，直至模具圖案330P的頂表面被暴露。

多個(gè)下部電極LE可穿過(guò)絕緣圖案328P并且連接至導(dǎo)電區(qū)域324。

參照?qǐng)D7K，可除去模具圖案330P以暴露具有圓筒形狀的多個(gè)下部電極LE的外壁表面。

可通過(guò)使用LAL或氫氟酸的剝離工藝除去模具圖案330P。

參照?qǐng)D7L，介電層360可形成于多個(gè)下部電極LE上。

可將介電層360形成為共形地覆蓋多個(gè)下部電極LE的暴露表面。

介電層360可通過(guò)使用ALD工藝形成。

介電層360可包括氧化物、金屬氧化物、氮化物、或其組合。在一些示例實(shí)施方式中，介電層360可包括ZrO₂層。例如，介電層360可包括單個(gè)ZrO₂層或包括至少一個(gè)ZrO₂層和至少一個(gè)Al₂O₃層的組合的多層結(jié)構(gòu)體。

在一些示例實(shí)施方式中，介電層360可具有約-約的厚度，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。

參照?qǐng)D7M，上部電極UE可形成于介電層360上。

可通過(guò)下部電極LE、介電層360和上部電極UE配置電容器370。

上部電極UE可包括摻雜的半導(dǎo)體、導(dǎo)電金屬氮化物、金屬、金屬硅化物、導(dǎo)電氧化物、或其組合。例如，上部電極UE可包括TiN、TiAlN、TaN、TaAlN、W、WN、Ru、RuO₂、SrRuO₃、Ir、IrO₂、Pt、PtO、SRO(SrRuO₃)、BSRO((Ba,Sr)RuO₃)、CRO(CaRuO₃)、LSCO((La,Sr)CoO₃)、或其組合，但是包括在上部電極UE中的材料不限于此。

可通過(guò)使用CVD工藝、MOCVD工藝、物理氣相沉積(PVD)工藝、或ALD工藝形成上部電極UE。

至此，已經(jīng)參照?qǐng)D7A-7M描述了制造半導(dǎo)體器件300的方法，其包括形成介電層360以覆蓋具有圓筒形狀的下部電極LE的表面的過(guò)程，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。例如，可形成不具有內(nèi)部空間的柱型下部電極代替具有圓筒形狀的下部電極LE。介電層360可形成于柱型下部電極上。

在如參照?qǐng)D7A-7M描述的根據(jù)示例實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件300的方法中，可通過(guò)使用根據(jù)示例實(shí)施方式的用于CMP工藝的漿料組合物進(jìn)行CMP工藝，以形成阻擋金屬層322和導(dǎo)電區(qū)域324。

盡管已經(jīng)參照本發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施方式具體地展示和描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是將理解，在不背離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種變化。