專利名稱：：用于對(duì)金屬膜進(jìn)行平坦化的高通量化學(xué)機(jī)械拋光組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)組合物和對(duì)微電子器件的拋光方法，更具體而言，涉及在拋光處理期間改變CMP組合物中添加劑的濃度、從而改變CMP組合物對(duì)所述器件的摩擦系數(shù)和/或選擇性的方法。相關(guān)技術(shù)的描述在半導(dǎo)體制造中使用不同類型的材料作為晶片基板上的微電子器件結(jié)構(gòu)元件的構(gòu)造材料(例如，互連線、觸點(diǎn)、電極、導(dǎo)電通孔、場(chǎng)發(fā)射器基層等)。例如，相對(duì)于鋁及鋁合金而言，銅由于其具有較高的電導(dǎo)率，且具有增大的抗電遷移能力，其迅速成為半導(dǎo)體制造中的首選互連金屬。通常情況下，在半導(dǎo)體制造中引入銅的工藝設(shè)計(jì)涉及鑲嵌方法，其中是在介電材料中蝕刻出圖樣(featmes)，用無(wú)圖案的金屬化物進(jìn)行填充，移除表面的金屬化物以分離出圖樣。在雙鑲嵌工藝中采用單次填充形成插頭和連線。由于銅具有向介電材料中擴(kuò)散的傾向，從而導(dǎo)致漏損，因此通常使用諸如Ta和/或TaN的阻擋物/襯里層來(lái)密封銅互連線并阻止不利的Cu遷移。沉積阻擋層材料之后，通過(guò)物理或化學(xué)氣相沉積的方法在襯里材料上沉積薄銅籽層，接著進(jìn)行銅的電沉積以填充圖樣。隨沉積的銅填充蝕刻的圖樣時(shí)，在整個(gè)層的表面處形成高度差異或形貌，具有凸起和凹陷區(qū)。爾后必須去除沉積的過(guò)載銅，從而電隔離出單獨(dú)的電路圖樣，并賦予其在成品半導(dǎo)體產(chǎn)品制造中適應(yīng)后續(xù)工藝步驟的合適形式，這也是為了能在其所在的微電路中實(shí)現(xiàn)滿意的操作。平坦化通常涉及化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，使用為此目的配制的CMP組合物。化學(xué)機(jī)械拋光或平坦化是從半導(dǎo)體晶片的表面上去除材料的過(guò)程，通過(guò)將諸如磨耗的物理過(guò)程與諸如氧化或螯合的化學(xué)過(guò)程結(jié)合而使表面被拋光(平坦化)。在其最基本的形式中，CMP涉及對(duì)晶片表面或拋光墊施加漿料，具體而言施加磨料和活性化學(xué)試劑的溶液，從而實(shí)現(xiàn)多余材料的去除和晶片表面的平坦化，所述的拋光墊用來(lái)對(duì)半導(dǎo)體晶片表面結(jié)構(gòu)上的不同材料進(jìn)行拋光。去除或拋光過(guò)程為純粹物理或純粹化學(xué)的過(guò)程均不可取，優(yōu)選的是兩者的協(xié)同組合，這是為了實(shí)現(xiàn)快速、均勻的去除，得到構(gòu)造材料的平坦表面。由于銅與例如Ta、TaN等的阻擋層之間的化學(xué)活性不同，通常在銅CMP工藝中使用兩種化學(xué)上迥異的漿料。步驟I漿料用于迅速地使形貌平坦化并均勻地除去銅，步驟I拋光止于阻擋層。步驟II漿料以高去除速率去除阻擋層材料，并止于介電層，或者止于蓋層(CapLayer),施加的所述蓋層是用以保護(hù)電介質(zhì)的。用于銅的平坦化及拋光的步驟I化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)組合物通常為在溶劑介質(zhì)中包含合適類型磨料的漿料形式，所述合適類型的磨料例如為選自于二氧化硅、氧化鋁以及其它氧化物和陶瓷(非金屬)材料的磨料，所述溶劑介質(zhì)包含一種或多種例如水、有機(jī)溶劑等的溶劑物質(zhì)。通常情況下，步驟I漿料具有高的銅去除速率，銅對(duì)阻擋材料的去除速率選擇性大于100:1，例如為約100:1至約400:1。在步驟I期間，體相銅被迅速去除，通常其后是"軟著陸(softlanding)"或"觸地"，籍此拋光機(jī)的下壓力(downforce)減小，直到暴露下面的阻擋材料，而這可以利用終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)確定，所述終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)包括但不限于光學(xué)、扭矩或渦流終點(diǎn)或任何其它的系統(tǒng)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)此易于確定。盡管已檢測(cè)到終點(diǎn)，標(biāo)志著阻擋層的暴露，但仍存留著必須予以去除的過(guò)載的銅，因此可能要實(shí)施過(guò)拋光步驟。遺憾的是，"軟著陸"和過(guò)拋光步驟往往會(huì)導(dǎo)致凹陷和/或侵蝕到銅圖樣的內(nèi)部，由此導(dǎo)致晶片表面平坦度及均勻性的損失。當(dāng)銅與阻擋材料的去除速率有差異時(shí)會(huì)發(fā)生凹陷，由此過(guò)多的銅被去除，使得圖樣中的銅表面相對(duì)于微電子器件晶片的阻擋物和/或介電表面凹進(jìn)。當(dāng)過(guò)多的介電材料被去除時(shí)發(fā)生氧化物侵蝕。為了在整個(gè)晶片表面上獲得均勻的平坦化效果，艮P，凹陷和/或侵蝕最小化，除了例如下壓力的機(jī)械調(diào)整之外，對(duì)于待去除材料具有合適選擇性的拋光制劑也很重要。由于銅和阻擋層材料的機(jī)械及化學(xué)特性的不同，在本領(lǐng)域中需要改進(jìn)的CMP組合物及晶片表面的平坦化工藝，從而調(diào)和去除速率，同時(shí)保持平坦化表面具有可接受的形貌，尤其是在"軟著陸"和過(guò)拋光步驟期間。發(fā)明概述本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光的方法，用以對(duì)微電子器件基板、優(yōu)選其上具有銅的器件基板進(jìn)行拋光。本發(fā)明大體上涉及CMP處理，其中在第一CMP處理步驟期間使用第一CMP組合物，在第二CMP處理步驟期間使用包含第一CMP組合物和至少一種添加劑的第二CMP組合物。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及CMP方法，該方法包括在第一CMP處理步驟(例如步驟I)中使用第一漿料制劑，在第二CMP處理步驟(例如"軟著陸"和過(guò)拋光步驟)期間將添加劑后續(xù)加入到該制劑中。本發(fā)明的另一方面涉及對(duì)微電子器件表面的拋光方法，所述方法包括(a)在第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)條件下使所述表面與第一CMP組合物接觸足夠的時(shí)間；和(b)在第二CMP條件下使所述基板與第二CMP組合物接觸，其中第二CMP組合物包含所述第一CMP組合物和添加劑的混合物。優(yōu)選的是，添加劑包括選自去離子水、有機(jī)溶劑、流變劑、pH調(diào)節(jié)劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合的物質(zhì)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在臺(tái)板(platen)上對(duì)微電子器件基板的拋光方法，所述方法包括(a)在第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)條件下使基板與第一CMP組合物接觸足夠的時(shí)間，所述第一CMP組合物有效用于對(duì)基板進(jìn)行平坦化和從基板上去除材料；和(b)于同一臺(tái)板上在第二CMP條件下使基板與第二CMP組合物接觸足夠的時(shí)間，所述第二CMP組合物包含通過(guò)原位添加至少一種添加劑而改性的第一CMP組合物，所述至少一種添加劑選自有機(jī)溶劑、pH值調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，其中所述第二CMP組合物有效用于去除過(guò)載材料并暴露出阻擋材料層，且其中第二CMP組合物的材料靜態(tài)蝕刻速率低于第一CMP組合物。優(yōu)選的是，所述的材料包括銅。還在另一方面中，本發(fā)明涉及制造微電子器件的方法，所述方法包括在第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)條件下使其上具有待平坦化材料的微電子器件基板與第一CMP組合物接觸足夠的時(shí)間，所述第一CMP組合物有效用于對(duì)材料進(jìn)行平坦化，以及在第二CMP條件下使基板上的所述材料與第二CMP組合物接觸足夠的時(shí)間，所述第二CMP組合物有效用于去除過(guò)載材料并暴露出阻擋材料層，其中第二CMP組合物包含所述第一CMP組合物與至少一種添加劑的混合物D本發(fā)明的再一方面涉及制造微電子器件的方法，所述方法包括(a)使用第一CMP組合物在微電子器件基板上實(shí)施第一CMP處理步驟，(b)使用第二CMP組合物在所述微電子器件基板上實(shí)施第二CMP處理步驟，所述第二CMP組合物包含所述第一CMP組合物和至少一種添加劑；以及(c)對(duì)所述基板進(jìn)行后續(xù)處理，從而形成微電子器件。本發(fā)明又一方面涉及改進(jìn)的微電子器件和結(jié)合了這種器件的產(chǎn)品，它們是通過(guò)采用本文中描述的方法和/或組合物制造的。本發(fā)明的另一方面涉及用于對(duì)含金屬的膜進(jìn)行平坦化的組合物，所述組合物包含氧化劑、抑制劑、磨料、溶劑和CMP殘留物，其中所述CMP殘留物優(yōu)選包括含金屬的膜中的金屬。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的這一方面涉及用于對(duì)銅膜進(jìn)行平坦化的組合物，所述組合物包含氧化劑、抑制劑、磨料、溶劑和銅CMP殘留物。參考隨后的公開(kāi)內(nèi)容及所附的權(quán)利要求可以更顯而易見(jiàn)本發(fā)明的其它方面、特點(diǎn)和實(shí)施方案。附圖簡(jiǎn)述圖1A-1D所示為以Amin—1表示的銅去除速率和相對(duì)于平均銅去除速率的百分比偏差，其為在沿微電子器件晶片的二等分線的點(diǎn)上的體相銅去除，步驟IA制劑的流速為200mLmin"(圖1A)、150mLmin—1(圖1B禾卩1C)和100mLmin"(圖1D)。圖2以圖解的方式顯示相對(duì)于步驟IA制劑流速(mLmin—')的銅去除速率(Amin—1)和百分比晶片內(nèi)不均勻度(WIWNU)。圖3為根據(jù)本發(fā)明的步驟IA制劑/包含流變劑的溶液的在線混合裝置的示意圖。圖4A-4D所示為以Amin—i表示的銅去除速率和相對(duì)于平均銅去除速率的百分比偏差，其為在沿晶片的二等分線的點(diǎn)上，3psi的下壓力(圖4A和4B)下的體相銅去除，以及2psi的下壓力(圖4C和4D)下的"軟著陸"。圖5所示為摩擦系數(shù)的變化，所述變化是由在增加保持于120rpm的拋光設(shè)備的下壓力時(shí)引入甘氨酸作為摩擦劑引起的。圖6示出了摩擦系數(shù)的變化，所述變化是由在增加恒定rpm的拋光設(shè)備的下壓力時(shí)在不同的CMP組合物中引入甘氨酸作為摩擦劑引起的。圖7以圖解的方式顯示銅表面相對(duì)于其它材料的摩擦系數(shù)的增大，所述的增大是由在增加恒定rpm的拋光設(shè)備的下壓力時(shí)引入甘氨酸作為摩擦劑引起的。圖8以圖解的方式顯示TaN和SiON表面的摩擦系數(shù)的增大，所述的增大是由在增加恒定rpm的拋光設(shè)備的下壓力時(shí)引入摩擦劑而增加了對(duì)TaN和SiON表面的敏感度引起的。圖9所示為CER4漿料的稀釋對(duì)3psi下的銅去除速率(埃/分鐘)的影響。圖IO顯示當(dāng)稀釋因子增加時(shí)，銅去除速率減小。圖11為顯示包括相對(duì)于稀釋因子的凹陷速率(dishingrate)、無(wú)圖案銅去除速率和無(wú)圖案銅去除速率/凹陷速率的多重結(jié)果圖。圖12顯示使用CER4漿料時(shí)，稀釋與未稀釋的溶液比較時(shí)銅去除速率的減小。圖13為顯示當(dāng)稀釋因子增加(漿料濃度減小)時(shí)凹陷速率大大減小的圖表。圖14為顯示在1psi下使用稀釋和未稀釋形式的CER4溶液的拋光結(jié)果圖。圖15為顯示相對(duì)于(2:1)稀釋度的去除速率和這種稀釋的方法圖。圖16為顯示CER6溶液稀釋前后的凹陷選擇性的兩個(gè)圖表。發(fā)明詳述及其優(yōu)選實(shí)施方案本發(fā)明涉及改進(jìn)的化學(xué)機(jī)械拋光漿料及方法。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案涉及CMP方法，所述方法提供高的銅去除速率、相對(duì)低的襯里材料去除速率、合適的材料選擇性范圍，從而使阻擋物暴露開(kāi)始時(shí)銅凹陷最小化，得到良好的平坦化效率。本文中定義的"軟著陸"或"觸地"對(duì)應(yīng)于步驟I拋光方法中的某些點(diǎn)，在這些點(diǎn)可減小拋光機(jī)的下壓力和/或引入試劑以減少銅的凹陷和/或侵蝕。優(yōu)選的是，當(dāng)阻擋材料之上的銅層厚度已降到約0.5/mi至約0.05pm范圍時(shí)可實(shí)行軟著陸。本文中的"約"意指對(duì)應(yīng)于規(guī)定值的±5%。本文中的"微電子器件"對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體基板、微電子封裝、存儲(chǔ)器件、平板顯示器和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。應(yīng)該理解的是，術(shù)語(yǔ)"微電子器件"并不具有任何方式的限制意義，包括最終將成為微電子器件的任何基板。本文中定義的"阻擋層材料"對(duì)應(yīng)于本領(lǐng)域中用于密封金屬線(例如銅互連線)、從而使所述金屬(例如銅)向介電材料內(nèi)的擴(kuò)散最少化的任何材料。優(yōu)選的阻擋層材料包括鉭、鈦、釕、鉿、鎢和其它難熔金屬以及它們的氮化物和硅化物。在本發(fā)明廣泛描述的下文中具體涉及到的鉭旨在提供本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)例，不意味著以任何方式進(jìn)行限制。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，阻擋層材料基本上不含有鎢。本文中定義的"基本上不含有"對(duì)應(yīng)的是，基于所述阻擋層材料的總重量而言，低于組合物的約0.5wt.%，更優(yōu)選低于組合物的0.05wt.%，最優(yōu)選低于組合物的0.005wt.%。在軟著陸之后實(shí)施"過(guò)拋光"，用以從阻擋材料的表面上去除銅殘留物，同時(shí)最大程度地減少銅圖樣的額外凹陷或侵蝕。本文中的"適合于"對(duì)體相銅進(jìn)行平坦化并去除微電子器件上的過(guò)載銅對(duì)應(yīng)于至少部分地從微電子器件上去除所述的銅。優(yōu)選的是，使用本發(fā)明的組合物從微電子器件上去除至少90%的銅，更優(yōu)選去除至少95%的銅，最優(yōu)選去除至少99%的銅。本文中的在對(duì)體相銅進(jìn)行平坦化"之后"稀釋CMP組合物對(duì)應(yīng)的是恰在軟著陸步驟前、在軟著陸步驟期間和/或在過(guò)拋光步驟期間。本文中的晶片內(nèi)不均勻度(WIWNU)對(duì)應(yīng)于整個(gè)晶片上材料去除的變化的量度。更具體地說(shuō)，WIWNU為49個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的Cu去除量相對(duì)于該49個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的平均Cu去除量的百分比標(biāo)準(zhǔn)偏差，所基于的是所述49個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的平均Cu去除量。優(yōu)選的是，WIWNU小于約5%。重要的是，本發(fā)明不局限在用于含銅層。預(yù)計(jì)本文中描述的方法可用于對(duì)微電子器件晶片表面上的其它層均勻地進(jìn)行平坦化，所述的其它層包括但不限于鎢、鋁、銀、金、鉑、鉭、氮化鉭、氮化硅鉭、硅化物、鈦、氮化鈦、釕、鈀、鉿、TEOS、USG、FSG、BPSG、PSG、OSG、氮化硅、其它低-k電介質(zhì)、坡莫合金、氧化鋁等。在CMP工藝為對(duì)無(wú)圖案的或圖案化的層進(jìn)行平坦化的任何情況下，該方法都具有潛在的益處。應(yīng)該理解的是，下文中涉及到銅不意味著具有任何方式的限制意義。在CMP中配制漿料以獨(dú)立地控制待拋光圖案的不同材料之間的相對(duì)拋光速率。例如，步驟I漿料用于快速去除體相銅并均勻地對(duì)形貌進(jìn)行平坦化。步驟II漿料用于去除阻擋層材料、直到介電層，或者止于為保護(hù)電介質(zhì)而施加的蓋層，或去除蓋層。有時(shí)在步驟I期間使用兩種漿料，一種用來(lái)在臺(tái)板1上去除體相銅(下文稱步驟IA)，一種用來(lái)在臺(tái)板2上在"軟著陸"和過(guò)拋光(步驟IB)期間防止銅的凹陷和侵蝕。迄今已證明在步驟I的處理中使用兩種漿料制劑是不利的，因?yàn)檫@增大了溶液的成本、儲(chǔ)存及處理所需的條件。本發(fā)明者先前描述了在體相銅去除和軟著陸及過(guò)拋光期間均可使用的CMP漿料制劑，其中CMP漿料組合物包括流變劑(參見(jiàn)以KarlBoggs等人的名義于2003年5月12日提交的共同待決的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/436,381，其全部?jī)?nèi)容引入到本文中以供參考)。流變劑包括在CMP漿料中是為了調(diào)整CMP漿料的粘度和流體流動(dòng)，而這對(duì)于軟著陸及過(guò)拋光期間對(duì)凹陷和侵蝕的控制是至關(guān)重要的，然而，流變劑也降低了步驟IA期間的體相銅去除速率。有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及使用CMP制劑有效及均勻地對(duì)含銅的微電子器件晶片表面進(jìn)行平坦化的方法。該方法包括使用體相銅去除用的CMP制劑來(lái)完成步驟IA的體相銅去除，接著使用軟著陸或觸地用的組合物來(lái)去除過(guò)載銅。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟IA和步驟1B(g卩，軟著陸及過(guò)拋光)發(fā)生在同一臺(tái)板上。在下文中將詳細(xì)描述軟著陸或觸地的組合物。體相銅去除用的CMP制劑優(yōu)選包括至少一種氧化劑、至少一種鈍化劑、至少一種磨料、任選的至少一種螯合劑和任選的至少一種摩擦劑。重要的是，體相銅去除用的CMP制劑優(yōu)選基本上不含有流變劑、過(guò)硫酸鹽和磷酸。在本發(fā)明的廣泛實(shí)踐中，體相銅去除用的CMP制劑可以包含至少一種氧化劑、至少一種鈍化劑、至少一種磨料、任選的至少一種螯合劑和任選的至少一種摩擦劑，或由上述物質(zhì)構(gòu)成，或者基本上由上述物質(zhì)構(gòu)成。一般而言，對(duì)氧化劑、鈍化劑、磨料、任選的螯合劑和任選的摩擦劑彼此之間的具體比例和用量可以作合適的改動(dòng)，從而對(duì)微電子器件基板上的體相銅層提供理想的去除效果，在本領(lǐng)域的技術(shù)范圍內(nèi)無(wú)需進(jìn)行過(guò)多的努力便可以容易地確定這一點(diǎn)。本文里體相銅去除用的組合物中的磨料組分可以為任何合適的類型，包括但不限于氧化物、金屬氧化物、氮化硅、碳化物等。具體的例子包括二氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氧化鐵、二氧化鈰、氧化鋯、氧化錫、二氧化鈦以及兩種或多種此類組分的混合物，其合適的形式例如為細(xì)粒、微粒、粒子或其它分立的形式?；蛘撸瞿チ峡梢园ㄓ蓛煞N或多種材料形成的復(fù)合粒子，例如NYACOL⑧氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅(NyacolNanoTechnologies,Inc.,Ashland,MA)。氧化鋁為優(yōu)選的無(wú)機(jī)磨料，可以勃姆石或過(guò)渡的S、0或7相氧化鋁的形式使用。可以利用有機(jī)聚合物粒子作為磨料，例如包括熱固性和/或熱塑性樹(shù)脂。在本發(fā)明的廣泛實(shí)踐中適用的樹(shù)脂包括環(huán)氧化物、氨基甲酸乙酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴和(甲基)丙烯酸樹(shù)脂?？墒褂脙煞N或多種有機(jī)聚合物粒子的混合物作為磨料介質(zhì)，也可使用包含無(wú)機(jī)及有機(jī)組分的粒子，包括涂覆及摻雜的粒子。優(yōu)選的是，選擇磨料或?qū)ζ溥M(jìn)行改性，從而使之與酸性介質(zhì)相容。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的磨料組分包括氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，磨料材料的努氏(Knoop)標(biāo)硬度小于1000，更優(yōu)選小于800。體相銅去除組合物的氧化劑包括能除去金屬的電子并提升原子價(jià)的任何物質(zhì)，包括但不限于過(guò)氧化氫(11202)、硝酸鐵(Fe(N03)3)、碘酸鉀(KI03)、高錳酸鉀(KMn04)、硝酸(HN03)、亞氯酸銨(NH4C102)、氯酸銨(NH4C103)、碘酸銨(NH4103)、過(guò)硼酸銨(NH4B03)、高氯酸銨(NH4C104)、高碘酸銨(NH4103)、過(guò)硫酸銨((NHU)2S208)、四甲基亞氯酸銨((N(CH3)4)C102)、四甲基氯酸銨((N(CH3)4)C103)、四甲基碘酸銨(N(CH3)4)I03)、四甲基過(guò)硼酸銨((N(CH3)4)B03)、四甲基高氯酸銨((N(CH3)4)CI04)、四甲基高碘酸銨((N(CH3)4)I04)、四甲基過(guò)硫酸銨((N(CH3)4)S208)、過(guò)氧化氫脲((CO(NH2)2)H202)及其組合。本發(fā)明中體相銅去除組合物的優(yōu)選氧化劑為過(guò)氧化氫?；蛘?，氧化劑可以包括式(R'R211^—O)的胺-N-氧化物，其中R1、R2、W獨(dú)立地選自于H和d-Cs垸基。胺-N-氧化物的具體例子包括但不限于4-甲基嗎啉-N-氧化物(C5HuN02)、三甲基胺-N-氧化物、三乙基胺-N-氧化物、N-乙基嗎啉-N-氧化物、N-甲基吡咯烷-N-氧化物和N-乙基吡咯烷-N-氧化物、吡啶-N-氧化物(CsH5NO)及其組合。這里的體相銅去除組合物中所使用的術(shù)語(yǔ)螯合劑意指在含水的溶液存在下能溶解或蝕刻被氧化的銅材料的任何物質(zhì)。在本發(fā)明中適用的銅螯合劑和/或蝕刻劑包括但不限于無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸、胺和氨基酸(即，丙氨酸、檸檬酸、乙酸、馬來(lái)酸、草酸、丙二酸、丁二酸、次氮基三乙酸、亞氨基二乙酸、乙二胺和EDTA)及其組合。應(yīng)該理解的是，如果對(duì)不同的材料進(jìn)行平坦化，則螯合劑應(yīng)有利于螯合所述材料和/或其離子。本文中的術(shù)語(yǔ)鈍化劑意指在CMP期間，能與新鮮的銅表面和/或氧化的銅薄膜發(fā)生反應(yīng)、從而鈍化銅層并防止銅表面的過(guò)度蝕刻的任何物質(zhì)。優(yōu)選的是，本發(fā)明體相銅去除組合物中的鈍化劑組分可以包含一種或多種抑制劑組分，例如三唑如1,2,4-三唑(TAZ)，用諸如Q-C8烷基、氨基、硫醇基、巰基、亞氨基、羧基及硝基的取代基取代的三唑，如苯并三唑、甲苯基三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、3-氨基-5-巰基-l,2，4-三唑、l-氨基-l，2，4-三唑、羥基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1,2,3-三唑、l-氨基-5-甲基-l,2，3-三唑、3-氣基-l,2，4-三唑、3-巰基-l,2,4-三唑、3-異丙基-l,2,4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、鹵代苯并三唑(鹵素F、Cl、Br或1)、萘并三唑等，以及噻唑、四唑、咪唑、磷酸酯、硫醇和吖嗪，如2-巰基苯并咪唑(MBI)、2-巰基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巰基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基-l,3,4-噻二唑-2-硫醇、2,4-二氨基-6-甲基-1，3,5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,5-五亞甲基四唑、l-苯基-5-巰基四唑、二氨基甲基三嗪、咪唑啉硫酮、巰基苯并咪唑、4-甲基-4H-l,2,4-三唑-3-硫醇、5-氨基-l,3,4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、咪唑、苯并異二唑(indiazole)，以及它們的組合。諸如草酸、丙二酸、丁二酸、次氮基三乙酸、亞氨基二乙酸及其組合的二羧酸也是適用的鈍化劑。重要的是，步驟I的CMP制劑中的三唑化合物與苯并三唑化合物之比最優(yōu)選為小于1:1或大于100:1。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，鈍化劑為5-氨基四唑(ATA)。應(yīng)該理解的是，如果對(duì)不同的材料進(jìn)行平坦化，則鈍化劑應(yīng)有利于鈍化所述的材料。在本發(fā)明的體相銅去除組合物和軟著陸及過(guò)拋光組合物中所使用的溶劑可以為單組分溶劑或多組分溶劑，這取決于具體的應(yīng)用情況。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，體相銅去除用的CMP制劑中的溶劑是水。在另一實(shí)施方案中，溶劑包括有機(jī)溶劑，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油等。在又一實(shí)施方案中，溶劑包括水-醇溶液。為了提供溶劑化/懸浮介質(zhì)，在本發(fā)明的通常實(shí)踐中可以使用很多種的溶劑類型和具體的溶劑介質(zhì)，其中在該溶劑化/懸浮介質(zhì)中磨料被分散并引入其它的組分，以提供施用到CMP單元的臺(tái)板上的合適特性(例如槳料形式)的組合物，從而對(duì)晶片基板上的銅提供理想的拋光水平。優(yōu)選的是，在體相銅去除用的CMP制劑和軟著陸及過(guò)拋光組合物中使用相同的溶劑。在本發(fā)明的組合物中可任選使用堿進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)。舉例來(lái)說(shuō)，示例的堿包括氫氧化鉀、氫氧化銨和四甲基氫氧化銨(TMAH)、四乙基氫氧化銨、三甲基羥乙基氫氧化銨、甲基三(羥乙基)氫氧化銨、四(羥乙基)氫氧化銨和芐基三甲基氫氧化銨。優(yōu)選該堿為KOH。優(yōu)選的是，摩擦劑存在于體相銅去除用的CMP制劑中，并且當(dāng)與體相銅去除用的CMP制劑中所用的組分組合時(shí)是相容和穩(wěn)定的。更優(yōu)選的是，摩擦劑改變?nèi)芤合鄬?duì)于暴露的可平坦化表面上的具體材料的摩擦系數(shù)，使之增大或減小。設(shè)想的摩擦劑包括甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、組胺酸、亮氨酸、谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸和脯氨酸。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，摩擦劑包括甘氨酸?；诮M合物總重量而言，適用于體相銅去除的體相銅去除用CMP制劑按重量計(jì)的組成范圍如下氧化齊lj約0.1至約30wt.%;鈍化齊U約0.01至約10wt.%;摩擦劑0至約10wt.%螯合劑0至約10Wt.%;和磨料約0.01至約30wt.%。優(yōu)選的是，當(dāng)制劑中存在摩擦劑時(shí)，所述摩擦劑應(yīng)至少有O.lWt.%。當(dāng)制劑中存在螯合劑時(shí)，所述螯合劑應(yīng)至少有O.lwt.%。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，體相銅去除用的CMP制劑包括過(guò)氧化氫、ATA、氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅和作為摩擦劑的甘氨酸，其中包括的甘氨酸量可以在優(yōu)選的壓力、溫度和拋光設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)下增大溶液的摩擦系數(shù)。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，體相銅去除用的CMP制劑包括至少一種氧化劑、至少一種鈍化劑、至少一種磨料、銅殘留物和/或銅離子、任選的至少一種螯合劑和任選的至少一種摩擦劑。應(yīng)該理解的是，如果對(duì)不同于銅的材料進(jìn)行平坦化，則體相銅去除用的CMP制劑可以包括殘留物或所述材料和/或其離子，而不是銅殘留物和/或銅離子，或者體相銅去除用的CMP制劑除了銅殘留物和/或銅離子外，還可包括殘留物或所述材料和/或其離子?？焖偃コw相銅層(與前述的軟著陸同時(shí)發(fā)生)以后，(a)可以將含有流變劑的溶液引入到體相銅去除用的CMP組合物中，用于在同一個(gè)或不同的臺(tái)板上的軟著陸及過(guò)拋光，或(b)可以用至少一種"添加劑"通過(guò)在線混合或直接在臺(tái)板上原位稀釋體相銅去除用的CMP制劑，從而形成用在軟著陸及過(guò)拋光步驟中的軟著陸及過(guò)拋光組合物，所述至少一種"添加劑"選自去離子水、極性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，其中體相銅去除和軟著陸及過(guò)拋光步驟在同一個(gè)或不同的臺(tái)板上完成。向體相銅去除用的CMP制劑中添加含有流變劑的溶液可以提供一種調(diào)節(jié)漿料粘度和流體流動(dòng)的方法，所述流體流動(dòng)包含一層漿料流過(guò)另一層的運(yùn)動(dòng)，其中粒子與晶片表面間的相互作用減小。在亞微米圖樣的平坦化期間可以相應(yīng)地使用包括流變劑的軟著陸及過(guò)拋光組合物控制凹陷和侵蝕現(xiàn)象。關(guān)于在CMP漿料組合物中包括流變劑的益處，更詳盡的討論可見(jiàn)于前述的共同待決的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/436,381中。優(yōu)選的是，當(dāng)與體相銅去除用漿料中的組分組合時(shí)，本發(fā)明中所使用的流變劑是相容和穩(wěn)定的。此外，流變劑在特定的pH值范圍內(nèi)及對(duì)特定的氧化劑來(lái)說(shuō)應(yīng)該是穩(wěn)定的。優(yōu)選的流變劑可溶于活性漿料組分中，且對(duì)晶片表面的化學(xué)物質(zhì)是非活性的。適用的流變劑包括但不限于交聯(lián)的丙烯酸聚合物和水溶性聚合物(WSPs)。更具體地說(shuō)，適用的流變劑包括Noveon的Carbopol⑧系列聚合物(ClevelandOhio)、改性纖維素衍生物、纖維素醚、淀粉衍生物、果膠衍生物及其它多糖、蛋白質(zhì)及其它天然聚合物、聚丙烯酰胺、水溶性聚合物、聚電解質(zhì)、表面活性劑及其組合。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明最適用的流變劑選自于羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素及其組合。在軟著陸及過(guò)拋光組合物中，流變劑可增大粘度并組織其流動(dòng)，從而減少垂直的流體運(yùn)動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明所用的流變劑為分子量范圍從l，OOO至1,000,000MW的羥丙基纖維素(HPC)。在本發(fā)明廣泛描述的下文中具體涉及到的HPC旨在提供本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)例，不意味著以任何方式進(jìn)行限制。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，軟著陸及過(guò)拋光組合物包括體相銅去除用的CMP制劑，基于組合物總重量而言，還包括0.001至10%重量的流變劑。優(yōu)選流變劑包括HPC。因此，可以通過(guò)在線混合或直接在臺(tái)板上將流變劑引入到體相銅去除用的CMP制劑中，從而形成用在同一或不同臺(tái)板上的軟著陸及過(guò)拋光組合物。選擇體相銅去除用的CMP制劑與流變劑(或稀釋劑)的比例，其目標(biāo)為工藝針對(duì)性的組分濃度。該比例范圍只受溶解度限制的制約。根據(jù)我們的處理經(jīng)驗(yàn)，該比例的范圍優(yōu)選從約1:1至10000:1，對(duì)于流變劑的情況來(lái)說(shuō)，體相銅去除用的CMP制劑與流變劑的比例更優(yōu)選為約500:1至約1500:1。在另一實(shí)施方案中，在CMP工藝的軟著陸和/或過(guò)拋光步驟期間，可以在臺(tái)板1和/或在第二臺(tái)板上原位稀釋CMP漿料組合物，這可通過(guò)在線混合或直接在臺(tái)板上進(jìn)行。為了在軟著陸和/或過(guò)拋光步驟期間限制過(guò)度活潑的體相銅去除用CMP制劑，可以按單次稀釋、連續(xù)或順次的方式稀釋本發(fā)明的體相銅去除用CMP制劑。稀釋介質(zhì)可以包括添加劑，包括去離子水、極性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，引入的量可減小銅去除的速度，還可減少表面的凹陷。稀釋的類型及次數(shù)取決于所期望的最終拋光結(jié)果，可以從一步式稀釋變化到十步或更多步式的稀釋?；蛘?，可以按連續(xù)的方式完成稀釋，由此在軟著陸和/或過(guò)拋光步驟期間連續(xù)地將添加劑加入到體相銅去除用CMP制劑中。在又一個(gè)備選方案中，漿料本質(zhì)上不被稀釋，而是制備出新的稀的體相銅去除用CMP制劑，以便在使用先前的漿料拋光之后向拋光用具中輸送清潔、稀釋的化學(xué)物質(zhì)。體相銅去除用CMP制劑和軟著陸及過(guò)拋光組合物的pH值彼此可以相同或不同，可以為對(duì)所采用的具體拋光操作有效的任何合適的值。在一個(gè)實(shí)施方案中，組合物的pH值范圍可以是約2至約11，更優(yōu)選的范圍是約2至約7.0，最優(yōu)選的范圍是約3至約6。本文中可考慮使用的pH值調(diào)節(jié)劑包括前述的堿；酸，例如醋酸和硫酸；選自于鄰苯二甲酸氫鉀、醋酸銨、草酸銨、氨基甲酸銨、磷酸銨、磷酸氫銨、磷酸二氫銨、檸檬酸二銨、檸檬酸三銨的緩沖物質(zhì)；以及它們的混合物。此外，體相銅去除用的CMP制劑和軟著陸及過(guò)拋光組合物可以進(jìn)一步包含附加的組分，包括但不限于消泡劑、生物殺傷劑、酸、胺和表面活性劑。可以容易地在所謂的"日槽"或"儲(chǔ)槽"中配制本發(fā)明的體相銅去除用組合物。可以兩部分制劑或多部分制劑或者在使用之時(shí)進(jìn)行混合的試劑盒的形式提供體相銅去除用的CMP制劑。多部分制劑的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)于單包裝制劑其保存期的延長(zhǎng)。相對(duì)于多部分制劑來(lái)說(shuō)，隨著時(shí)間的推移，單包裝制劑更易于分解并改變其性能，這部分是由于存在氧化劑的緣故?？梢栽趻伖馀_(tái)、拋光帶等處、于即將到達(dá)拋光臺(tái)之前在儲(chǔ)槽或在合適的容器中混合多部分制劑中的各單獨(dú)部分。在本發(fā)明的實(shí)踐中，在體相銅去除用CMP制劑的具體配方中，可以對(duì)各成分的濃度作較大的改動(dòng)。且應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的體相銅去除用CMP制劑可以在不同的情況下且替代性地包含與本文中披露的成分一致的任意組合，或者由上述的組合構(gòu)成，或基本上由上述的組合構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施方案中，單獨(dú)地將體相銅去除用CMP制劑中的每一單個(gè)成分傳送到拋光臺(tái)上，用以在臺(tái)上進(jìn)行合并，從而構(gòu)成使用的體相銅去除用CMP制劑。在另一實(shí)施方案中，將體相銅去除用CMP制劑配制成兩部分的制劑，其中第一部分包含在合適溶劑中的磨料、鈍化劑、任選的摩擦劑和任選的螯合劑，第二部分包含氧化劑。本文中公開(kāi)的多部分制劑的實(shí)施方案并不意味著以任何方式進(jìn)行限制，并可以包括替代性的組合。在任一實(shí)施方案中，在使用之時(shí)(例如在拋光臺(tái)、拋光帶等處進(jìn)行混合)、在線地、于即將投入使用之前在合適的容器中、或者由CMP制劑的制造者和/或供應(yīng)者進(jìn)行各成分或各部分的混合，從而形成最終的制劑。在又一實(shí)施方案中，可以按大于在拋光期間優(yōu)選濃度的至少三至四倍的濃度提供本文中所述的制劑中的單獨(dú)部分。相應(yīng)地，可以在使用之時(shí)(例如在拋光臺(tái)、拋光帶等處進(jìn)行混合)、在線地或于即將到達(dá)拋光臺(tái)之前在合適的容器中，用合適的溶劑對(duì)濃縮制劑中的各部分進(jìn)行稀釋。例如，可以按約0丄1至約4:1、優(yōu)選約1:1至約3:1的范圍，用溶劑對(duì)包含本文中所述組分的濃縮制劑進(jìn)行稀釋，從而形成本文中所述的任何優(yōu)選的組合物。優(yōu)選的是，稀釋溶劑包括具體CMP漿料組合物的溶劑。相應(yīng)地，本發(fā)明的另一方面涉及一種試劑盒，其在一個(gè)或多個(gè)容器中包括上文所述的適合于形成本發(fā)明制劑的組分。試劑盒的容器可以為包括基于含氟聚合物材料的NOWPak⑧容器(AdvancedTechnologyMaterials,Inc.,Danbury，Conn.，USA)。一個(gè)優(yōu)選的試劑盒在一個(gè)或多個(gè)容器中包括氧化劑、鈍化劑、磨料、摩擦劑和添加劑(例如流變添加劑)。另一個(gè)優(yōu)選的試劑盒包括包括鈍化劑和磨料的第一容器、包括氧化劑的第二容器、包括摩擦劑的第三容器和包括添加劑(例如流變添加劑)的第四容器。應(yīng)該理解的是，發(fā)明者考慮到了其它的可能性。在實(shí)踐中，將體相銅去除用的CMP制劑傳送到臺(tái)板(例如臺(tái)板1)上用于體相銅的去除。體相銅去除的處理?xiàng)l件包括約1psi至約7psi范圍的臺(tái)板下壓力，優(yōu)選為約3psi。體相銅去除的處理時(shí)間與下壓力有關(guān)；較低的下壓力導(dǎo)致較長(zhǎng)的處理時(shí)間。處理時(shí)間和條件對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是易于確定的。將體相銅去除用制劑傳送到臺(tái)板上的流速可以為約10mLmin—'至約10Lmin—1，優(yōu)選為約120mLmin"至約220mLmin—1，更優(yōu)選為約140mLmin"至約200mLmin—1，最優(yōu)選為約150mLmin—1至約180mLmin"。流速的大小隨拋光用具的設(shè)計(jì)而定，例如臺(tái)板尺寸和每個(gè)臺(tái)板上的晶片數(shù)目。優(yōu)選的是，采用本發(fā)明在3psi下的體相銅去除期間的銅去除速率為約6,000Amin—1至約15,000Amin",最優(yōu)選為約9,000Amin"至約11,000Amin"?？梢詫Σ羷┑娜芤?當(dāng)存在時(shí))與體相銅去除用CMP制劑同時(shí)直接引入到使用的位置。選擇體相銅去除用的CMP制劑與摩擦劑的比例，其目標(biāo)為工藝針對(duì)性的組分濃度，這也將提供特定的摩擦系數(shù)和預(yù)定調(diào)整的去除速率。該比例范圍只受溶解度限制的制約。比例范圍優(yōu)選為約1:1至20:1，更優(yōu)選為約2.5:1至約5:1，最優(yōu)選為約3:1至約4:1。應(yīng)指出的是，可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員易于確定的其它方法將體相銅去除用的CMP制劑與摩擦劑混合在一起。例如，可以在位于臺(tái)板上游的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)混合室中對(duì)溶液進(jìn)行混合。在臺(tái)板上完成體相銅的去除(即，步驟IB)后，可以將晶片轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)板(例如臺(tái)板2)上，準(zhǔn)備使用本文中所述的軟著陸及過(guò)拋光制劑進(jìn)行軟著陸及過(guò)拋光，即，用流變劑和/或其它添加劑進(jìn)行稀釋?；蛘?，可以在臺(tái)板1上用流變劑和/或其它添加劑原位稀釋體相銅去除用的CMP制劑。軟著陸及過(guò)拋光的處理?xiàng)l件和時(shí)間取決于可測(cè)量的終點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于確定該終點(diǎn)，例如采用諸如光學(xué)、扭矩、渦流等的技術(shù)來(lái)確定該終點(diǎn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)時(shí)，優(yōu)選停止軟著陸拋光并開(kāi)始進(jìn)行過(guò)拋光。進(jìn)行過(guò)拋光是為了從阻擋材料的表面上去除銅殘留物，同時(shí)最大程度地減少銅圖樣的額外凹陷或侵蝕。軟著陸及過(guò)拋光的處理?xiàng)l件和時(shí)間取決于可測(cè)量的終點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于確定該終點(diǎn)，例如采用諸如光學(xué)、扭矩、摩擦、渦流等的技術(shù)來(lái)確定該終點(diǎn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)時(shí)，優(yōu)選停止軟著陸拋光并開(kāi)始進(jìn)行過(guò)拋光(優(yōu)選在同一個(gè)臺(tái)板上使用軟著陸及過(guò)拋光制劑)。進(jìn)行過(guò)拋光是為了從阻擋材料的表面上去除銅殘留物，同時(shí)最大程度地減少銅圖樣的額外凹陷或侵蝕。軟著陸及過(guò)拋光的處理?xiàng)l件包括約0.1psi至約4psi的臺(tái)板下壓力，優(yōu)選約lpsi至約2psi。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在軟著陸拋光期間的臺(tái)板下壓力可以比在過(guò)拋光期間的大，例如在軟著陸期間為約2psi，在過(guò)拋光期間為約1psi。本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于確定軟著陸及過(guò)拋光的處理時(shí)間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，軟著陸及過(guò)拋光期間的銅去除速率要低于體相銅去除期間的銅去除速率。優(yōu)選的是，軟著陸期間的銅去除速率小于5000Amin—'，更優(yōu)選小于2000Amin—1。步驟I的CMP處理完成后，可以用諸如水或墊清洗劑的溶劑漂洗臺(tái)板和微電子器件基板。優(yōu)選該溶劑與本文所述步驟I的CMP制劑中所使用的相同，例如為水。墊清洗化學(xué)品優(yōu)選為羧酸及其銨鹽的溶液，例如商業(yè)產(chǎn)品LP-12(ATMI，Danbury，CT，USA)，更優(yōu)選的是(用水)10:1稀釋的LP-12。此后，可以使微電子器件基板經(jīng)受步驟II的拋光條件。特別地，本發(fā)明提供了響應(yīng)于溫度、濕度、臺(tái)板壓力、拋光設(shè)備速度的變化或接近不同材料而監(jiān)測(cè)和/或調(diào)節(jié)摩擦劑濃度的方法，這些都需要濃度的變化。例如，根據(jù)保持承載頭(cairierhead)以恒定速度移動(dòng)所需的扭矩來(lái)測(cè)量摩擦力。在本發(fā)明的CMP漿料的存在下可以使用諸如應(yīng)變儀的傳感器來(lái)測(cè)量所述摩擦力。如果必須調(diào)整扭矩的話，則可以向溶液中加入額外的摩擦劑，或在替換性方案中可以加入額外的溶劑或一些稀釋劑，從而恢復(fù)適用的摩擦力。圖3所示為在線混合的實(shí)施方案10，其中包括內(nèi)置泵20下游的t型連接器18，一個(gè)泵20用來(lái)使體相銅去除用制劑22從"儲(chǔ)槽"或再分配系統(tǒng)向t型連接器18移動(dòng)，另一個(gè)泵20用來(lái)使包含流變劑的溶液或稀釋劑24從容器向t型連接器18移動(dòng)。優(yōu)選的泵為工具泵。選擇制劑的流速，使得體相銅去除用的CMP制劑與包含流變劑的溶液(或稀釋劑)的比例優(yōu)選為約2:1至20:1，更優(yōu)選為約3:1至約5:1，最優(yōu)選為約3:1至約4:1。例如，體相銅去除用的制劑向臺(tái)板2的流速可以為約120mL/min至約220mL/min，優(yōu)選約180mL/min，而包含流變劑的溶液的流速可以為約30mL/min至約70mL/min，優(yōu)選約50mL/min。軟著陸及過(guò)拋光制劑的混合是在t型連接器18的約一米長(zhǎng)的管12內(nèi)完成的?，F(xiàn)場(chǎng)使用(POU)式過(guò)濾器14可以設(shè)置在t型連接器18的下游，用以在軟著陸及過(guò)拋光制劑流到臺(tái)板16之前去除團(tuán)聚體和其它顆粒物。實(shí)施例1進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)是為了確定在體相銅去除期間體相銅去除制劑向臺(tái)板1的最佳傳送流速。在Mirra用具的臺(tái)板1上使用體相銅去除制劑對(duì)無(wú)圖案的晶片進(jìn)行處理，所述無(wú)圖案的晶片具有硅基板、介電層、阻擋層和15,000A的銅層。臺(tái)板1的下壓力為3psi。包括Cu去除速率和晶片內(nèi)不均勻度(WIWNU)的結(jié)果示于圖1并概括在下面的表1中。表l:體相銅去除制劑流速、銅去除速率和WIWNU<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>參考圖2可以看出，體相銅去除制劑向臺(tái)板1的流速可以從200mLmin—1降至150mLmin—1，但不引起銅去除速率的重大損失或WIWNU。/。的變化。然而，當(dāng)流速?gòu)?50mLmin—'下降至lOOmLmin—1時(shí)觀察到2.5%的銅去除速率的損失。這從根本上來(lái)講是重要的，因?yàn)榭梢詫⒃隗w相銅去除期間所使用的體相銅去除制劑的總體積減少到約150mLmin—\又不會(huì)對(duì)去除速率或拋光均勻度造成不利。實(shí)施例2進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)以證實(shí)本發(fā)明的效用。如前所述，本發(fā)明的目的是要提供一種包括單一體相銅去除用CMP漿料制劑對(duì)其上沉積有銅的晶片表面進(jìn)行平坦化的方法，該制劑具有高的銅去除速率、相對(duì)低的阻擋材料去除速率、合適的材料選擇性范圍，從而在開(kāi)始暴露阻擋材料時(shí)最大程度地減少銅凹陷，獲得良好的平坦化效率。在Mirm用具的臺(tái)板1上使用體相銅去除制劑對(duì)無(wú)圖案的晶片進(jìn)行處理，所述無(wú)圖案的晶片具有硅基板、介電層、阻擋層和15,000A的銅層。臺(tái)板1的下壓力為3psi。此后將晶片轉(zhuǎn)移到Mirra用具的臺(tái)板2上，使用軟著陸及過(guò)拋光制劑進(jìn)行處理。軟著陸及過(guò)拋光制劑中體相銅去除制劑與包含流變劑的溶液之比為約3.6:1。軟著陸及過(guò)拋光的處理?xiàng)l件包括在2psi下壓力下的軟著陸拋光，直至到達(dá)終點(diǎn)，接著是lpsi下壓力下的過(guò)拋光。包括Cu去除速率和WIWNU%的結(jié)果示于圖4并概括在下面的表2中。表2:體相銅去除制劑流速、銅去除速率和WIWNU<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>參考圖4可以看出，臺(tái)板1的過(guò)程(圖4A和4B)是典型上凸的，而臺(tái)板2軟著陸過(guò)程(圖4C和4D)是典型下凹的，用以補(bǔ)償臺(tái)板1的過(guò)程。在步驟I的CMP處理期間，步驟I的處理連同過(guò)拋光一起有效并均勻地除去了銅?；谧畛醯木瑴y(cè)量，軟著陸及過(guò)拋光期間的高WIWNU是可以預(yù)料的。表3包括本發(fā)明使用80pm墊和50y。圖案密度(PD)0.18jim陣列的不同處理?xiàng)l件下的凹陷和侵蝕的結(jié)果。表3:不同的過(guò)拋光時(shí)間下的凹陷和侵蝕，相對(duì)于體相銅去除用組合物與包含流變劑的溶液之比<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>過(guò)拋光步驟之后，表3中的晶片1略微拋光不足，而晶片2-5上基本未留下銅殘留物?？梢钥闯觯枷莺颓治g較少依賴于體相銅去除組合物與包含流變劑的溶液之比，顯示出較強(qiáng)的處理窗口。在步驟I的CMP操作中可以按常規(guī)的方式使用本發(fā)明的體相銅去除組合物和軟著陸及過(guò)拋光組合物，按常規(guī)方式將CMP組合物施加到晶片基板上的銅表面上，銅表面的拋光可以使用諸如拋光墊、拋光帶等的常規(guī)拋光元件進(jìn)行。因此，單一的CMP制劑(即，體相銅去除制劑)可用于(a)快速地對(duì)半導(dǎo)體晶片表面上的銅進(jìn)行平坦化，和(b)當(dāng)與包含流變劑的溶液組合時(shí)形成軟著陸及過(guò)拋光制劑，有效地對(duì)銅元件的表面進(jìn)行拋光，而凹陷或侵蝕極微。根據(jù)本發(fā)明的步驟I拋光完成后，可以將晶片移至第三臺(tái)板上，準(zhǔn)備在其上進(jìn)行步驟II的拋光。實(shí)施例3進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)是為了確定包括摩擦劑的組合物相對(duì)于不含摩擦劑的同樣的組合物而言，其組合物的摩擦系數(shù)(COF)的變化。具體來(lái)說(shuō)，不含摩擦劑的一般組合物(下文中稱Cerulean-NF(Cer-NF或Cer-0))包括0.8wt.。/。的5-氨基四唑1wt.o/。的氧化鋁涂覆的二氧化硅<0.05wt.%的氫氧化鉀水(約88.9wt.%)包括摩擦劑的制劑包括Cer-NF和4%的甘氨酸(以下稱Cerulean4(Cer-4))。在Mirra用具的臺(tái)板上使用體相銅去除制劑對(duì)無(wú)圖案的晶片進(jìn)行處理，所述無(wú)圖案的晶片具有硅基板、介電層、阻擋層和15,000A的銅層。如圖5所示，增加向下壓力，旋轉(zhuǎn)臺(tái)板保持于120rpm。顯然使用Cer-4時(shí)銅表面的COF增大，使用Cer-4組合物時(shí)Ta的COF減小。有意思的是，隨著旋轉(zhuǎn)臺(tái)板上壓力的增大，銅的COF略有減小，而Ta的COF則增大。實(shí)施例4將均包括甘氨酸為摩擦劑的兩種不同CMP組合物Cer-4和Cerulean(Cer-6)與不包括摩擦劑的組合物(Cer-NF)進(jìn)行比較，Cer-6包括氨基四唑過(guò)氧化氫氧化鋁涂覆的二氧化硅4%至6%的甘氨酸。如圖6A所示，含甘氨酸的組合物在銅表面上的COF基本保持不變，Cer-NF的COF則顯示出COF的減小。隨著旋轉(zhuǎn)臺(tái)板的rpm的增大，所有組合物的COF都減小。圖6B所示為使用組合物Cer-NF、Cer-4和Cer-6對(duì)鉭表面的拋光結(jié)果。Ta表面的COF遠(yuǎn)小于銅的，而且當(dāng)甘氨酸濃度增大時(shí)，COF減小。有意思的是，Ta表面的COF不受旋轉(zhuǎn)臺(tái)板速度增大的影響。實(shí)施例5圖7和8所示為使用兩階段拋光溶液的結(jié)果，其中步驟I組合物可有效地減少銅表面的體積，步驟II組合物可更有效地對(duì)Ta和介電基板表面進(jìn)行拋光。步驟I組合物包含酸穩(wěn)定二氧化硅、1，2,4三唑、過(guò)氧化氫和作為摩擦劑的甘氨酸。如圖7所示，該組合物增大銅相對(duì)于TaN表面的COF。隨著旋轉(zhuǎn)臺(tái)板rpm的增大，TaN的COF逐漸向銅的值靠攏。步驟II組合物包含酸穩(wěn)定二氧化硅、1,2,4三唑、0.15%的過(guò)氧化氫，但該組合物不含摩擦劑甘氨酸，而是還包含能增加對(duì)Ta表面和介電表面的選擇性的鄰苯二甲酸和聚丙烯酸。如圖8所示，對(duì)于SiON和TaN表面的COF增大，對(duì)于銅的COF減小。實(shí)施例6為了驗(yàn)證稀釋對(duì)銅去除速率的影響，對(duì)步驟I的CMP組合物進(jìn)行稀釋，采用電化學(xué)方法確定Cu去除速率。舉例來(lái)說(shuō)，用去離子水對(duì)初始的步驟I的CMP組合物進(jìn)行稀釋，得到稀釋的步驟I的CMP漿料。將無(wú)圖案的銅晶片浸入到每個(gè)相應(yīng)的漿料中，測(cè)量Cu去除速率(以埃/分鐘表示)。圖9顯示使用稀釋和未稀釋的CER6溶液在晶片上的特定點(diǎn)處(在3psi的下壓力下)對(duì)晶片上的Cu的去除效果。例如，在未稀釋的形式下，晶片邊緣的去除減少，而盤(pán)中心的去除速率增大。隨著漿料稀釋的增加，整個(gè)晶片表面上銅的去除減少，且大大減少了晶片中心的凹陷。在圖16A和16B中可以進(jìn)一步看到這種效果，特別是在圖16B中，其中通過(guò)溶液的稀釋使晶片中心的凹陷減少。值得注意的是在圖15中，其中平坦化在1psi下進(jìn)行，稀釋和未稀釋溶液之間的結(jié)果區(qū)分沒(méi)有很好地界定，而且明顯地，隨著施加到臺(tái)板墊上的壓力減少，去除速率大大減小。圖10為顯示無(wú)圖案銅的去除速率隨著槳料稀釋度增加而線性減小的圖。正因如此，過(guò)拋光期間的稀釋伴附凹陷值的降低。圖12顯示的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)，其中與未稀釋漿料相比，稀釋的Cer-4漿料顯示出晶片中心和在邊緣處的凹陷減少。圖11顯示為相對(duì)于稀釋因子，包括凹陷速率、無(wú)圖案銅去除速率和無(wú)圖案銅去除速率/凹陷速率的多重結(jié)果圖。具體來(lái)說(shuō)，用未稀釋的Cer-4對(duì)三個(gè)Sematech854晶片進(jìn)行拋光，用以從表面上清除所有的銅。然后用未稀釋的溶液、稀釋3倍的溶液和稀釋10倍的溶液再對(duì)這三個(gè)晶片進(jìn)一步拋光10秒鐘。測(cè)量凹陷前與后的值，計(jì)算出凹陷速率。如圖ll所示，凹陷速率和無(wú)圖案銅去除速率均隨稀釋度的增大而減小。稀釋漿料的無(wú)圖案銅去除速率/凹陷速率之比比未稀釋的要大。圖13和14顯示用稀釋的Cer-4溶液在1psi下壓力下進(jìn)行拋光的結(jié)果。圖13顯示銅的去除(埃/秒)。明顯的是，稀釋因子增大，即漿料濃度減小時(shí)，銅的去除減小，凹陷減少。圖14提供的額外證據(jù)表明，水漿料近似比例為2:1的稀釋漿料顯示出整個(gè)晶片表面上銅去除的減少和整個(gè)表面上明顯更一致的去除效果。相比之下，未稀釋漿料則造成晶片中心的凹陷增多。雖然在本文中參照本發(fā)明的具體方面、特征和示例的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明的用途并不因此受到限制，而是可以延伸到并涵蓋許多其它的變化、修改和替代性實(shí)施方案，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于本文中的公開(kāi)內(nèi)容可以意識(shí)到這些方案。相應(yīng)地，應(yīng)將下文中權(quán)利要求所要求保護(hù)的本發(fā)明廣泛地解釋和理解為包括其實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)的所有的這種變化、修改和替代性實(shí)施方案。權(quán)利要求1.在臺(tái)板上對(duì)微電子器件基板進(jìn)行拋光的方法，所述方法包括(a)在第一化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)條件下使基板與第一CMP組合物接觸足夠的時(shí)間，所述第一CMP組合物有效用于使基板平坦化并去除基板上的材料；和(b)于同一臺(tái)板上在第二CMP條件下使基板與第二CMP組合物接觸足夠的時(shí)間，所述第二CMP組合物包含通過(guò)原位添加至少一種添加劑而改性的第一CMP組合物，所述至少一種添加劑選自有機(jī)溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，其中所述第二CMP組合物有效用于去除過(guò)載材料并暴露出阻擋材料層，且其中第二CMP組合物具有的材料靜態(tài)蝕刻速率低于第一CMP組合物。2.權(quán)利要求1的方法，其中第一CMP組合物包含至少一種氧化劑、至少一種抑制劑、至少一種磨料和至少一種溶劑。3.權(quán)利要求l的方法，其中添加劑包括選自如下的流變劑改性纖維素衍生物、纖維素醚、淀粉衍生物、果膠衍生物、其它多糖、蛋白質(zhì)及天然聚合物、聚丙烯酰胺、水溶性聚合物、聚電解質(zhì)、表面活性劑及其水分散體。4.權(quán)利要求l的方法，其中流變劑包括選自如下的物質(zhì)羥丙基纖維素(HPC)、羥乙基纖維素、其它纖維素醚、羧甲基纖維素及其混合物。5.權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一種磨料包括選自如下的磨料物質(zhì)二氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氧化鐵、二氧化鈰、氧化鋯、氧化錫、二氧化鈦、有機(jī)聚合物粒子、環(huán)氧化物、氨基甲酸乙酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、(甲基)丙烯酸樹(shù)脂、氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅、涂覆和摻雜的粒子、以及兩種或多種此類組分的混合物；其中所述至少一種氧化劑包括選自如下的化合物過(guò)氧化氫、硝酸鐵、碘酸鉀、高錳酸鉀、硝酸、亞氯酸銨、氯酸銨、碘酸銨、過(guò)硼酸銨、高氯酸銨、高碘酸銨、過(guò)硫酸銨、四甲基亞氯酸銨、四甲基氯酸銨、四甲基碘酸銨、四甲基過(guò)硼酸銨、四甲基高氯酸銨、四甲基高碘酸銨、四甲基過(guò)硫酸銨、4-甲基嗎啉-N-氧化物、吡啶-N-氧化物、過(guò)氧化氫脲、以及兩種或多種此類組分的混合物；其中所述至少一種鈍化劑包括選自如下的化合物咪唑，氨基四唑，苯并三唑，苯并咪唑，氨基、亞氨基、羧基、巰基、硝基、烷基、脲和硫脲化合物，草酸，丙二酸，丁二酸，次氮基三乙酸，亞氨基二乙酸，5-氨基四唑(ATA)，5-氨基四唑一水合物，及其衍生物與其組合；和其中所述至少一種溶劑包括選自如下的化合物水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇及其組合。6.權(quán)利要求1的方法，其中第一CMP組合物包括過(guò)氧化氫、氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅、5-氨基四唑(ATA)和水。7.權(quán)利要求2的方法，其中第一CMP組合物還包含至少一種摩擦劑。8.權(quán)利要求7的方法，其中所述至少一種摩擦劑包括甘氨酸。9.權(quán)利要求l的方法，其中添加劑包括至少一種pH調(diào)節(jié)劑。10.權(quán)利要求1的方法，其中第一CMP條件包括約1psi至約7psi的臺(tái)板下壓力。11.權(quán)利要求1的方法，其中第一CMP條件包括約10mLmin-1至約10Lmin"的第一CMP組合物流速。12.權(quán)利要求1的方法，其中第一CMP條件包括約140mLmin—1至約200mLmin—1的第一CMP組合物流速。13.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料包括選自如下的物質(zhì)金屬、金屬氮化物、金屬硅化物、金屬氧化物、含硅材料及其組合。14.權(quán)利要求13的方法，其中所述金屬包括選自如下的物質(zhì)銅、鴇、鋁、銀、金、鉑、鉭、鈦、釕、鈀、鉿及其組合。15.權(quán)利要求13的方法，其中所述金屬包括銅。16.權(quán)利要求1的方法，其中所述材料包括選自如下的阻擋層材料鉭、鈦、鎢、釕、其氮化物和硅化物、及其組合。17.權(quán)利要求l的方法，其中第一CMP組合物有效用于對(duì)基板上的材料進(jìn)行平坦化。18.權(quán)利要求l的方法，其中微電子器件基板包括阻擋材料。19.權(quán)利要求17的方法，其中第二CMP組合物有效用于去除過(guò)載材料并暴露出阻擋材料層。20.權(quán)利要求l的方法，其中使用第一CMP組合物進(jìn)行平坦化的速率為約6,000Amirf1至約15,000Amirf1。21.權(quán)利要求1的方法，其中第二CMP條件包括約0.1psi至約4psi的臺(tái)板下壓力。22.權(quán)利要求3的方法，其中在第二CMP組合物中第一CMP組合物與流變劑之比為約10:1至約10,000:1。23.權(quán)利要求3的方法，其中在第二CMP組合物中第一CMP組合物與流變劑之比為約500:1至約1500:1。24.權(quán)利要求1的方法，其中第二CMP組合物有效用于去除過(guò)載材料并暴露出阻擋材料層，且使用第二CMP組合物去除過(guò)載材料并暴露阻擋材料層的速率低于約5,000Amill—1。25.權(quán)利要求l的方法，其中在同一臺(tái)板上使用第一CMP組合物對(duì)材料進(jìn)行平坦化并使用第二CMP組合物來(lái)暴露阻擋材料層。26.權(quán)利要求1的方法，其中第二CMP條件包括約lpsi至約4psi的軟著陸臺(tái)板下壓力和約0.1psi至約4psi的過(guò)拋光臺(tái)板下壓力。27.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種添加劑在第二臺(tái)板上與第一CMP組合物混合。28.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種添加劑在臺(tái)板上游與第一CMP組合物在線混合。29.權(quán)利要求1的方法，其中在開(kāi)始暴露阻擋材料層時(shí)，第二CMP組合物最大程度地減少材料凹陷和侵蝕。全文摘要化學(xué)機(jī)械拋光的方法，包括單個(gè)步驟I的CMP漿料制劑，用于對(duì)其上優(yōu)選沉積銅的微電子器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行平坦化。該方法包括使用具有氧化劑、鈍化劑、磨料和溶劑的第一CMP漿料制劑進(jìn)行的銅層體相去除，以及使用包括第一CMP漿料制劑和至少一種額外添加劑的制劑進(jìn)行的微電子器件結(jié)構(gòu)的軟拋光和過(guò)拋光。本文所述的CMP方法提供了高的銅去除速率、相對(duì)低的阻擋材料去除速率、合適的材料選擇性范圍，從而在開(kāi)始暴露阻擋材料時(shí)最大程度地減少銅凹陷，得到良好的平坦化效率。文檔編號(hào)H01L21/302GK101356628SQ200680036402公開(kāi)日2009年1月28日申請(qǐng)日期2006年8月7日優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日發(fā)明者卡爾·博格斯,彼得·弗熱施卡,詹姆士·韋爾奇,邁克爾·達(dá)西羅申請(qǐng)人:高級(jí)技術(shù)材料公司