[發明專利]聚合物膜的化學機械平坦化

有效

• 申請號: 201480052757.3
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105579196B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: S.帕利卡拉庫蒂亞圖爾;賈仁合;J.戴薩德
• 申請（專利權）人: 嘉柏微電子材料股份公司
• 主分類號: B24D3/06
• 分類號: B24D3/06;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

本發明涉及一種化學機械拋光組合物及其在化學機械拋光基材中的用途。

背景技術

在集成電路與其它電子裝置的制造中，導體、半導體、及介電材料的多個層沉積至基材表面上或自基材表面上移除。導體、半導體、及介電材料的薄層可通過數種沉積技術而沉積至基材表面上。常見于現代微電子處理的沉積技術包括物理氣相沉積(PVD)(也稱為濺鍍)、化學氣相沉積(CVD)、等離子體加強的化學氣相沉積(PECVD)、及電化學鍍(ECP)。

隨著材料的層依序地沉積至基材上以及自基材上移除，基材的最上面的表面可變成非平面的且需要平坦化。平坦化表面、或“拋光”表面，是其中材料自基材的表面移除以形成總體上均勻、平坦的表面的處理。平坦化用于移除不需要的表面形貌(topography)與表面缺陷，如粗糙的表面、聚結的材料、晶格損傷(damage)、刮痕(scratch)、及污染的層或材料。平坦化也可用于通過將過量的用于填滿特征(feature)的沉積材料移除而在基材上形成特征，且為后續的金屬化與加工的水平面(level)提供平坦的表面。

用于平坦化或拋光基材的表面的組合物與方法在此領域中廣為人知。化學機械平坦化(planarization)、或化學機械拋光(CMP)，是用于平坦化基材的常用技術。CMP是利用化學組合物，也稱為CMP組合物或更簡單地稱為拋光組合物(也稱為拋光漿料)，用于自基材上選擇性移除材料。拋光組合物典型地通過使基材的表面與充滿該拋光組合物的拋光墊(例如拋光布或拋光圓盤)接觸而施用于基材上。基材的拋光典型地更借助于拋光組合物的化學活性和/或懸浮于拋光組合物中的研磨劑或并入拋光墊中的研磨劑(例如固定研磨劑拋光墊)的機械活性。

基于二氧化硅的介電層經常用于使形成于基材上的含有金屬的電路線絕緣。由于基于二氧化硅的介電材料的介電常數相對地高，即，大約3.9或更高(取決于如剩余水分含量等因素)，導電層之間的電容也相對地高，其限制了在其電路可操作的速度(頻率)。相對于二氧化硅具有較低介電常數的層間介電(ILD)材料可用于提供電氣絕緣并增加在其電路可操作的頻率。聚合物膜已被認為可作為此ILD材料使用，因為其具有相對低的介電常數與低的本征應力水平(intrinsic stress level)。聚合物膜在氧化硅通孔(through-silica via)應用中也是重要的。

拋光聚合物膜的方法是利用研磨劑顆粒的機械性質以拋光聚合物。因此，移除速率與研磨劑顆粒的硬度、拋光組合物中的固體含量水平、及所采用的特定拋光條件直接相關。為了達成聚合物膜的較高的移除速率，需要硬的研磨劑顆粒、相對高的固體含量、及侵蝕性(aggressive)拋光條件。然而，在拋光期間研磨劑顆粒可能引起一些缺陷，包括聚合物的表面上的刮痕，其限制了性能。

因此，高度需求一種化學機械拋光組合物，其利用組合物的化學性質至更顯著的程度以拋光聚合物膜，由此在提高聚合物膜的移除速率時避免對高固體含量的需要并且展現出良好的缺陷性能。仍然需要這樣的拋光組合物及拋光方法，其在含有聚合物膜的基材的拋光與平坦化期間將展現所期望的平坦化效率、均一性、及移除速率，同時使在拋光與平坦化期間的缺陷性(defectivity)(例如表面不完全性及對下層結構與形貌的損傷)最小化。本發明提供這樣的拋光組合物與方法。本發明的這些及其它優點、以及額外的發明特征將由本文中提供的本發明的說明而變得明晰。

發明內容

本發明提供一種化學機械拋光組合物，包含：(a)研磨劑顆粒，其包含氧化鈰、氧化鋯、氧化硅(silica)、氧化鋁(alumina)或其組合，(b)金屬離子，其為路易斯酸，(c)配體，其為芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺(芳族酰胺，aromatic acid amide)、氨基酸、或經羥基取代的N-雜環，以及(d)水性載體，其中該化學機械拋光組合物的pH在1至4的范圍內。