[發明專利]用于鎢磨光應用的經表面處理的研磨劑顆粒

有效

• 申請號: 201880064240.4
• 申請日: 2018-10-03
• 公開（公告）號: CN111183195B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 崔驥;黃禾琳;K.P.多克里;P.K.辛格;黃宏聰;簡智賢
• 申請（專利權）人: CMC材料股份有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C09G1/04;C09K3/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邢岳;宋莉

本發明提供化學機械拋光組合物，其包含(a)研磨劑，選自：氧化鋁、氧化鈰、氧化鈦、氧化鋯及其組合，其中該研磨劑表面包覆有包含磺酸單體單元及羧酸單體單元的組合、或磺酸單體單元及膦酸單體單元的組合的共聚物，(b)氧化劑，及(c)水，其中該拋光組合物具有約2至約5的pH。本發明進一步提供利用本發明化學機械拋光組合物化學機械拋光基板的方法。典型地，該基板包含鎢或鈷以及硅氧化物。

背景技術

用于拋光(或平坦化)基板表面的化學機械拋光(CMP)組合物及方法在本領域中是公知的。用于拋光位于半導體基板上的金屬層(諸如鎢)的拋光組合物(也稱為拋光漿料、CMP漿料及CMP組合物)可包括懸浮于水性溶液中的研磨劑顆粒及化學促進劑，諸如氧化劑、螯合劑、催化劑等。

在常規CMP操作中，將待拋光的基板(晶片)安裝于載體(拋光頭)上，該載體(拋光頭)進而安裝于載體總成上且在CMP裝置(拋光工具)中與拋光墊接觸放置。載體總成向基板提供可控的壓力，按壓基板與拋光墊相抵。基板及墊通過外部驅動力相對于彼此移動。基板與墊的相對運動自基板表面研磨且移除一部分材料，由此拋光基板。通過墊與基板的相對移動的基板拋光可進一步通過拋光組合物的化學活性(例如，通過存在于CMP組合物中的氧化劑及其它化合物)和/或懸浮于拋光組合物中的研磨劑的機械活性輔助。

在典型的鎢插塞及互連工藝中，鎢沉積于介電質上以及其中所形成的開口內。然后，在CMP操作期間，移除介電層上的過量的鎢以在介電質內形成鎢插塞及互連。在移除大部分(bulk)鎢后，基板表面可經歷磨光(buff)拋光步驟以移除碎屑并且給表面提供更均勻的拓撲結構(topology)。磨光拋光要求：必須使基板特征(例如鎢插塞及互連)內的侵蝕(其是自所述特征內的過量的金屬移除，導致非平坦性)最小化或更優選地甚至反轉。磨光步驟涉及拋光兩種或更多種不同的材料(例如，鎢、介電質、以及阻擋材料(例如硅氮化物))，且因此需要不同材料的移除速率的適當平衡，以達成適宜的表面形貌。

因此，對于開發用于鎢磨光應用的提供良好的表面形貌及平坦性并同時使侵蝕最小化或反轉的新的拋光方法及組合物存在著持續需求。

發明內容

本發明提供化學機械拋光組合物，其包含(a)研磨劑，選自：氧化鈰、氧化鈦、氧化鋯及其組合，其中該研磨劑表面包覆有包含磺酸單體單元及羧酸單體單元的組合的共聚物，或其中該研磨劑表面包覆有包含磺酸單體單元及膦酸單體單元的組合的共聚物，(b)氧化劑，及(c)水，其中該拋光組合物具有約2至約5的pH。

本發明還提供化學機械拋光組合物，其包含(a)氧化鋁研磨劑，其中該氧化鋁表面包覆有包含磺酸單體單元及羧酸單體單元的組合的共聚物，或其中該氧化鋁表面包覆有包含磺酸單體單元及膦酸單體單元的組合的共聚物，(b)氧化劑，(c)有機膦酸，及(d)水，其中該拋光組合物具有約2至約5的pH。

本發明進一步提供化學機械拋光基板的方法，包括(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，該化學機械拋光組合物包含(a)研磨劑，選自：氧化鋁、氧化鈰、氧化鈦、氧化鋯及其組合，其中該研磨劑表面包覆有包含磺酸單體單元及羧酸單體單元的組合的共聚物，或其中該研磨劑表面包覆有包含磺酸單體單元及膦酸單體單元的組合的共聚物，(b)氧化劑，及(c)水，其中該拋光組合物具有約2至約5的pH，(iv)使該基板與該拋光墊及該化學機械拋光組合物接觸，及(v)使該拋光墊與該化學機械拋光組合物相對于該基板移動，以磨除該基板的至少一部分，從而拋光該基板。

附圖說明

圖1顯示根據本發明實施方案的包含經表面包覆的氧化鋯及過氧化氫的拋光組合物的粒徑及ζ電位隨時間的變化。

圖2顯示根據本發明實施方案的包含經表面包覆的氧化鋯及過氧化氫的拋光組合物的過氧化氫含量隨時間的變化。

圖3顯示經表面包覆的氧化鈰研磨劑的分散體的粒徑及ζ電位隨pH的變化。

具體實施方式