[發明專利]用于拋光鋁半導體基材的組合物及方法

有效

• 申請號: 201280056948.8
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN103946958B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 崔驥;S.格拉賓;G.懷特納;林致安
• 申請（專利權）人: 嘉柏微電子材料股份公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邢岳

背景技術

集成電路由數百萬個形成于基材諸如硅晶片之中或之上的有源器件組成。在一種制造工藝中，通過常規的干法蝕刻工藝將介電基材圖案化以形成用于豎直和水平互連的孔和溝槽。然后，任選地用擴散阻擋層和/或粘著促進層涂覆經圖案化的表面，接著沉積金屬層以填充所述溝槽和孔。采用化學機械拋光(CMP)來減小所述金屬層的厚度以及所述擴散阻擋層和/或粘著促進層的厚度，直到暴露出下伏介電層，從而形成電路器件。

在二氧化硅基材上制造平面金屬電路跡線的一種方法稱作鑲嵌工藝(damascene?process)。根據該工藝，通過如下將任選地具有沉積于其上的氮化硅層的二氧化硅介電表面圖案化：涂布光刻膠，使光刻膠暴露于穿過用以限定溝槽和/或通孔的圖案的輻射，然后使用常規的干法蝕刻工藝形成用于豎直和水平互連的孔和溝槽。所述氮化硅起到“硬掩模”的作用以保護不是溝槽和/或通孔的一部分的二氧化硅表面在蝕刻期間免遭損壞。經圖案化的表面涂覆有粘著促進層(諸如鈦或鉭)和/或擴散阻擋層(諸如氮化鈦或氮化鉭)。然后用金屬層外覆(over-coat)粘著促進層和/或擴散阻擋層。采用化學機械拋光以減小所述金屬外覆層的厚度以及任何粘著促進層和/或擴散阻擋層的厚度，直到獲得暴露出高出的氧化硅表面部分的平坦表面。通孔和溝槽仍然填充有形成電路互連的導電金屬。

鎢和銅最經常地用作導電金屬。然而，已經越來越多地考慮將已用于早先的生產工藝中以經由消去工藝(subtractive?process)例如蝕刻技術來制造電路互連的鋁用于鑲嵌工藝中。鋁和鈦的組合潛在地提供比其它金屬/阻擋層組合低的電阻率，以及電路性能方面的相應的潛在改善。

已經描述了用于鋁鑲嵌結構的拋光組合物，其含有使用含有磺酸酯的聚合物或共聚物處理過的氧化鋁研磨劑。雖然含有磺酸酯的聚合物或共聚物旨在用于賦予氧化鋁研磨劑以膠體穩定性，但是，其它拋光組分例如絡合劑、形貌控制劑及表面處理聚合物的存在可導致所述含有磺酸酯的聚合物或共聚物從氧化鋁研磨劑顆粒移位(displacement)，結果是拋光組合物的膠體穩定性受損。導致大顆粒的顆粒間附聚可在正在拋光的基材上產生刮痕及其它表面缺陷。因此，本領域中仍然需要拋光含鋁基材的改善的方法。

發明內容

本發明提供一種化學機械拋光基材的方法，該方法包括：(i)提供包含至少一個鋁層的基材；(ii)提供拋光墊；(iii)提供拋光組合物，其包含：(a)用共聚物包覆的α-氧化鋁顆粒，該共聚物包含至少一種磺酸根(磺酸類，sulfonate)單體以及選自羧酸根(羧酸類，carboxylate)單體、膦酸根(膦酸類，phosphonate)單體及磷酸根(磷酸類，phosphate)單體的至少一種單體，(b)用于鋁的絡合劑及(c)水；(iv)將該基材的表面與該拋光墊及該拋光組合物接觸；以及(v)磨除該基材的所述表面的至少一部分，以自該基材的所述表面除去至少一些鋁和拋光該基材的所述表面，其中該拋光組合物的pH值為1至6，且其中所述研磨劑在該拋光組合物中是膠體穩定的。

本發明還提供一種化學機械拋光基材的方法，該方法包括：(i)提供包含至少一個鋁層的基材；(ii)提供拋光墊；(iii)提供拋光組合物，其包含：(a)研磨劑，其中該研磨劑包含在該拋光組合物中具有負的ζ電位的顆粒，(b)用于鋁的絡合劑，(c)至少一種烷基二苯醚二磺酸鹽表面活性劑及(c)水；(iv)將該基材的表面與該拋光墊及該拋光組合物接觸；以及(v)磨除該基材的所述表面的至少一部分，以自該基材的所述表面除去至少一些鋁和拋光該基材的所述表面，其中該拋光組合物的pH值為1至6，且其中所述研磨劑在該拋光組合物中是膠體穩定的。

本發明進一步提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)用共聚物包覆的α-氧化鋁顆粒，該共聚物基本上由至少一種磺酸根單體及至少一種丙烯酸根單體組成；(b)有機羧酸；及(c)水，其中該拋光組合物的pH值為1至6，且其中所述研磨劑在該拋光組合物中是膠體穩定的。

本發明另外提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)研磨劑，其中該研磨劑包含在該拋光組合物中具有負的ζ電位的顆粒；(b)有機羧酸；(c)至少一種烷基二苯醚二磺酸鹽表面活性劑；及(d)水，其中該拋光組合物的pH值為1至6，其中該研磨劑在該拋光組合物中是膠體穩定的，且其中該拋光組合物不包含式(X²)_n-L的化合物，其中X²代表四唑、1,2,4-三唑、1,2,3-三唑、或苯并三唑，且其中L代表連接基團。

具體實施方式