[發(fā)明專(zhuān)利]含有可溶性金屬過(guò)氧酸鹽絡(luò)合物的化學(xué)機(jī)械拋光組合物及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880014807.3
• 申請(qǐng)日: 2008-05-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101675138A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丹尼拉·懷特;約翰·帕克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡伯特微電子公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09K3/14
• 分類(lèi)號(hào): C09K3/14;B24B37/00;H01L21/304
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 宋 莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拋光組合物和使用該拋光組合物對(duì)基材進(jìn)行拋光的方法。更 具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及含有作為催化氧化劑的可溶性金屬過(guò)氧酸鹽 (peroxometalate)絡(luò)合物或其能氧化的前體的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)組合物以及 用其對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光的CMP方法。

背景技術(shù)

本領(lǐng)域中已知許多用于對(duì)基材表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的組合物和 方法。拋光組合物(也稱(chēng)為拋光漿料、CMP漿料和CMP組合物)通常含有在 含水載體中的研磨材料。通過(guò)使基材表面與拋光墊接觸并使該拋光墊相對(duì)于 該表面移動(dòng)，同時(shí)保持CMP漿料在該墊與該表面之間來(lái)對(duì)該表面進(jìn)行研磨 以拋光該表面。典型的研磨材料包括二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯 和氧化錫。例如，Neville等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,527,423描述了通過(guò)使表面 與包含在含水介質(zhì)中的高純度細(xì)金屬氧化物顆粒的拋光漿料接觸來(lái)對(duì)金屬 層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法。或者，可將研磨材料引入到拋光墊中。Cook 等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,489,233公開(kāi)了具有表面紋理或圖案的拋光墊的使用， 且Bruxvoort等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,958,794公開(kāi)了固定研磨劑拋光墊。

常規(guī)的拋光體系和拋光方法通常在使含有金屬的半導(dǎo)體晶片平坦化方 面不是完全令人滿(mǎn)意的。具體地說(shuō)，拋光組合物和拋光墊可具有低于所需拋 光速率的拋光速率，并且它們?cè)诎雽?dǎo)體表面的化學(xué)機(jī)械拋光中的使用可導(dǎo)致 差的表面質(zhì)量。對(duì)于貴金屬例如釕而言尤其如此。

產(chǎn)生有效的用于半導(dǎo)體晶片的拋光體系的難點(diǎn)源自半導(dǎo)體晶片的復(fù)雜 性。半導(dǎo)體晶片通常由其上已經(jīng)形成多個(gè)晶體管的基材組成。集成電路是通 過(guò)將基材中的區(qū)域和基材上的層圖案化而化學(xué)地和物理地連接到基材中的。 為了制造可操作的半導(dǎo)體晶片并使所述晶片的成品率、性能和可靠性最大 化，合意的是對(duì)晶片的選定表面(例如含有金屬的表面)進(jìn)行拋光而不對(duì)下面 的結(jié)構(gòu)或表面形貌產(chǎn)生不利影響。實(shí)際上，如果工藝步驟不在被充分平坦化 的晶片表面上進(jìn)行，則在半導(dǎo)體制造中可發(fā)生各種問(wèn)題。由于半導(dǎo)體晶片的 性能與其表面的平面度直接有關(guān)，因此使用產(chǎn)生高的拋光效率、均勻性和移 除速率并得到具有最小表面缺陷的高質(zhì)量拋光的拋光組合物和方法是至關(guān) 重要的。在許多情況下，組成晶片的各種材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性可廣泛地 變化，進(jìn)一步使拋光過(guò)程復(fù)雜化。

在常規(guī)的CMP技術(shù)中，基材載體或拋光頭安裝在載體組件上并安置成 與CMP裝置中的拋光墊接觸。載體組件向基材提供可控制的壓力，迫使基 材抵靠著拋光墊。基材通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于墊移動(dòng)。墊和基材的相對(duì)移動(dòng) 用于對(duì)基材的表面進(jìn)行研磨以從基材表面除去部分材料，從而對(duì)基材進(jìn)行拋 光。通過(guò)墊與基材的相對(duì)移動(dòng)對(duì)基材進(jìn)行的拋光通常還借助于拋光組合物的 化學(xué)活性和/或懸浮在拋光組合物中的研磨劑的機(jī)械活性。

釕是用于制造高性能半導(dǎo)體器件和DRAM器件中電容器的貴金屬。由 于釕的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，含有這種金屬的基材通常難以進(jìn)行拋光，并且可 能需要使用強(qiáng)氧化劑以實(shí)現(xiàn)相對(duì)高的移除速率(例如或更大的Ru 移除)。不幸的是，使用強(qiáng)氧化劑(例如過(guò)硫酸氫鉀制劑或硝酸高鈰銨)可導(dǎo)致 在拋光過(guò)程期間形成高度毒性和揮發(fā)性的四氧化釕(VIII)(RuO₄)。通常，較 弱的氧化劑例如過(guò)氧化氫在釕的拋光過(guò)程中不是非常有效率的，需要長(zhǎng)的拋 光時(shí)間和高的拋光壓力以使釕充分平坦化。這些條件可導(dǎo)致釕層與中間層絕 緣層的不合意的分離、以及對(duì)鄰近該中間層的釕層的表面凹陷和侵蝕效應(yīng)。 還合意的是，Ru?CMP組合物除了提供相對(duì)高的Ru移除速率和低的缺陷率 之外，還提供相對(duì)高的二氧化硅移除速率(例如，對(duì)于等離子體增強(qiáng)的得自 原硅酸四乙酯的SiO₂(PETEOS)，移除速率為或更高)。

正需要開(kāi)發(fā)能夠?qū)Π雽?dǎo)體基材特別是含釕基材進(jìn)行拋光而不使用強(qiáng)的、 產(chǎn)生RuO₄的氧化劑，并且呈現(xiàn)出相對(duì)高的釕移除速率的CMP組合物。本發(fā) 明提供這樣的CMP組合物。本發(fā)明的這些和其它優(yōu)勢(shì)、以及另外的發(fā)明特 征將從本文中所提供的對(duì)本發(fā)明的描述而明晰。

發(fā)明內(nèi)容