[發明專利]用于拋光鉬的組合物和方法

在審

• 申請號: 201380030768.7
• 申請日: 2013-06-10
• 公開（公告）號: CN104395425A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: P.辛格;L.瓊斯
• 申請（專利權）人: 嘉柏微電子材料股份公司
• 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 11105
• 代理人: 宋莉

技術領域

本發明涉及半導體制造領域。更具體地，本發明涉及用于拋光鉬表面的組合物和方法。

背景技術

鉬金屬用在許多工業應用中，包括微電子器件(例如，用于互連、光掩模和其它用途)。在這樣的應用中，鉬最初以過量的量利用，然后至少一些鉬必須以受控的方式通過拋光或磨光移除，以實現適合例如用于半導體器件制造的表面性質。

研磨劑材料通常用在金屬的拋光和磨光中。在這樣的應用中，研磨劑顆粒懸浮在液體介質例如水中，有時借助于作為分散劑的表面活性劑。金屬鉬表面的拋光常常使用不同尺寸的研磨劑實現以獲得期望的表面粗糙度。目前使用的研磨劑通常需要多個用于拋光鉬表面的步驟，這可意味著使用多個機器和/或部件以及研磨劑變化，這可不利地影響用于各部件的加工時間。

研磨劑材料典型地懸浮在液體載體例如水或包含水的含水介質中。當研磨劑懸浮在液體載體中時，其優選是膠體穩定的。術語“膠體”指的是研磨劑顆粒在液體載體中的懸浮液。“膠體穩定性”指的是該懸浮液隨時間的保持性。在本發明的上下文中，如果當將二氧化硅置于100毫升量筒中并使其無攪動地靜置2小時的時間時，量筒底部50毫升中的顆粒濃度([B]，以g/mL表示)與量筒頂部50毫升中的顆粒濃度([T]，以g/mL表示)之間的差除以研磨劑組合物中顆粒的總濃度([C]，以g/mL表示)小于或等于0.5(即，([B]-[T])/[C]≤0.5)，則認為研磨劑懸浮液是膠體穩定的。([B]-[T])/[C]的值合乎需要地小于或等于0.3，且優選小于或等于0.1。

存在對于新的用于拋光鉬表面的組合物和方法的持續需要。本發明解決了該需要。

發明內容

本發明提供拋光含鉬金屬的表面的方法，包括用拋光漿料研磨所述表面，所述拋光漿料包含懸浮在包含水溶性表面活性物質和氧化劑(例如，過氧化氫)的酸性含水介質中的無機粒狀研磨劑材料例如氧化鋁或二氧化硅的研磨劑濃縮物(濃度，concentration)。

在一個實施方式中，所述含水CMP組合物具有在3-6范圍內的pH。所述水溶性表面活性物質可為陽離子型物質，例如陽離子型聚合物或陽離子型表面活性劑。替代地，所述表面活性物質可為陰離子型物質、非離子型物質、或其組合。所述表面活性物質的選擇是基于所述粒狀研磨劑的ζ電位，使得當所述研磨劑具有正的ζ電位時(例如，當使用氧化鋁或經氨基硅烷處理的二氧化硅時)，所述表面活性物質包括陽離子型物質，和當所述粒狀研磨劑具有負的ζ電位時(例如，當使用自然(天然，native)二氧化硅，例如熱解二氧化硅時)，所述表面活性物質包括陰離子型物質、非離子型物質、或其組合。

例如，所述陽離子型物質可為陽離子型聚合物、或陽離子型表面活性劑(例如，四烷基銨化合物)。在本文中描述的組合物和方法中有用的陽離子型聚合物的實例為聚鹵化(例如氯化)(甲基丙烯酰氧基乙基三甲基銨)。

在一個優選實施方式中，所述含水CMP包含具有在3-6范圍內的pH的含水載體并在使用點(point?of?use)處包含0.5-6重量百分數(重量％)的粒狀研磨劑(即，二氧化硅或氧化鋁)、25-5,000百萬分率(ppm)的所述水溶性表面活性物質、和0.1-1.5重量％的所述氧化劑。

在另一方面中，本發明提供用于拋光含鉬基材的CMP方法。所述方法包括如下步驟：使所述基材的表面與拋光墊和如本文中所描述的含水CMP組合物接觸，和在保持所述CMP組合物的一部分與所述拋光墊和所述基材之間的表面接觸的同時導致所述墊和所述基材之間相對運動一段足以從所述基材磨除所述鉬的至少一部分的時間。

附圖說明

圖1提供通過用包含不同濃度的陽離子型聚合物的CMP組合物拋光Mo晶片獲得的各組合物的Mo移除速率(RR)(條，左邊的軸)的圖以及平均粗糙度(方塊，右邊的軸)的圖。

具體實施方式

本發明提供拋光含鉬金屬的表面的方法，其包括如下步驟、基本上由如下步驟組成、或者由如下步驟組成：用拋光漿料研磨所述表面，所述拋光漿料包含懸浮在包含水溶性表面活性劑和氧化劑的酸性含水介質中的無機粒狀研磨劑材料(氧化鋁或二氧化硅)的研磨劑濃縮物。