[發明專利]用于介電膜的提高速率的化學機械拋光組合物

無效

• 申請號: 200780027114.3
• 申請日: 2007-07-12
• 公開（公告）號: CN101490203A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 羅伯特·瓦卡西;本杰明·拜爾;陳湛;杰弗里·張伯倫
• 申請（專利權）人: 卡伯特微電子公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 宋 莉

技術領域

本發明涉及化學機械拋光組合物及方法。

背景技術

集成電路由形成在基板上或基板中的數百萬個有源器件構成，該基板例如硅晶片。所述有源器件以化學方式和物理方式連接到基板中且通過使用多層互連而互聯形成功能電路。典型的多層互連包含第一金屬層、層間介電層、以及第二金屬層和某些情況下的后續的金屬層。諸如摻雜及未摻雜的二氧化硅(SiO₂)和/或低k電介質的層間電介質用以電隔離不同的金屬層。形成每一層時，通常使該層平坦化以使后續各層能夠形成在該新形成的層上。

鎢正在愈來愈多地用作形成集成電路器件內的互連的導電材料。一種在二氧化硅基板上制作平坦鎢電路跡線的方法稱作鑲嵌工藝。根據該工藝的實施方式，鎢鑲嵌工藝始于完全平坦化的介電表面，該表面以垂直接觸孔或通孔來圖案化，以便在各層和/或溝槽之間提供電連接以界定電路線路。將粘合促進層(通常為鈦或氮化鈦)施加至基板表面，以將金屬粘附至介電表面并避免金屬與介電材料發生反應。然后，使用化學氣相沉積工藝沉積鎢，以填充孔和/或溝槽。采用化學機械拋光(CMP)以減小鎢外層的厚度，以及任何粘合促進層和/或擴散阻擋層的厚度，直至獲得暴露出二氧化硅表面的高出部分的平坦表面。通孔及溝槽仍填充有形成電路互連的導電性鎢。

可用于鎢及其他金屬的CMP的拋光組合物通常具有酸性pH值。相對于金屬，這種拋光組合物通常以顯著低的速率使介電層平坦化。隨著金屬上覆層的移除，由此暴露出下伏的介電表面，在更緩慢地平坦化該介電表面的同時繼續移除剩余在孔和/或溝槽中的金屬，這導致孔和/或溝槽中的金屬的侵蝕及基板表面的后繼非平坦化。因此，在本領域中仍然需要在一個單獨的拋光步驟中以類似速率有效拋光金屬與介電材料兩者的拋光組合物及方法。

發明內容

本發明提供一種基本上由以下物質組成的化學機械拋光組合物：(a)二氧化硅，其具有10nm至40nm的平均初級粒徑；(b)氧化劑，其選自過氧化氫、脲過氧化氫、過碳酸鹽、過氧化苯甲酰、過乙酸、過氧化鈉、二叔丁基過氧化物、單過硫酸鹽、二過硫酸鹽、鐵(III)化合物、及其組合；(c)季銨化合物，其包含具有結構R₁R₂R₃R₄N⁺的陽離子，其中R₁、R₂、R₃及R₄獨立地選自C₂-C₆烷基及C₇-C₁₂芳烷基；及(d)水，其中該拋光組合物具有1至5的pH值。

本發明還提供一種化學機械拋光基板的方法，該方法包括：(i)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物相接觸，該化學機械拋光組合物基本上由以下物質組成：(a)二氧化硅，其具有10nm至40nm的平均初級粒徑；(b)氧化劑，其選自過氧化氫、脲過氧化氫、過碳酸鹽、過氧化苯甲酰、過乙酸、過氧化鈉、二叔丁基過氧化物、單過硫酸鹽、二過硫酸鹽、鐵(III)化合物、及其組合；(c)季銨化合物，其包含具有結構R₁R₂R₃R₄N⁺的陽離子，其中R₁、R₂、R₃及R₄獨立地選自C₂-C₆烷基及C₇-C₁₂芳烷基；及(d)水，其中該拋光組合物具有1至5的pH值；(ii)相對于該基板移動該拋光墊，其間具有該化學機械拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。

具體實施方式