專利名稱：含有可溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的化學(xué)機(jī)械拋光組合物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光組合物和使用該拋光組合物對(duì)基材進(jìn)行拋光的方法。更 具體地說，本發(fā)明涉及含有作為催化氧化劑的可溶性金屬過氧酸鹽
(peroxometalate)絡(luò)合物或其能氧化的前體的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)組合物以及 用其對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光的CMP方法。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中已知許多用于對(duì)基材表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的組合物和 方法。拋光組合物(也稱為拋光漿料、CMP漿料和CMP組合物)通常含有在 含水載體中的研磨材料。通過使基材表面與拋光墊接觸并使該拋光墊相對(duì)于
該表面移動(dòng)，同時(shí)保持CMP漿料在該墊與該表面之間來對(duì)該表面進(jìn)行研磨 以拋光該表面。典型的研磨材料包括二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯 和氧化錫。例如，Neville等人的美國專利No. 5,527,423描述了通過使表面 與包含在含水介質(zhì)中的高純度細(xì)金屬氧化物顆粒的拋光漿料接觸來對(duì)金屬 層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法?；蛘撸蓪⒀心ゲ牧弦氲綊伖鈮|中。Cook 等人的美國專利No. 5,489,233公開了具有表面紋理或圖案的拋光墊的使用， 且Bruxvoort等人的美國專利No. 5,958,794公開了固定研磨劑拋光墊。
常規(guī)的拋光體系和拋光方法通常在使含有金屬的半導(dǎo)體晶片平坦化方 面不是完全令人滿意的。具體地說，拋光組合物和拋光墊可具有低于所需拋 光速率的拋光速率，并且它們?cè)诎雽?dǎo)體表面的化學(xué)機(jī)械拋光中的使用可導(dǎo)致 差的表面質(zhì)量。對(duì)于貴金屬例如釕而言尤其如此。
產(chǎn)生有效的用于半導(dǎo)體晶片的拋光體系的難點(diǎn)源自半導(dǎo)體晶片的復(fù)雜 性。半導(dǎo)體晶片通常由其上已經(jīng)形成多個(gè)晶體管的基材組成。集成電路是通 過將基材中的區(qū)域和基材上的層圖案化而化學(xué)地和物理地連接到基材中的。 為了制造可操作的半導(dǎo)體晶片并使所述晶片的成品率、性能和可靠性最大 化，合意的是對(duì)晶片的選定表面(例如含有金屬的表面)進(jìn)行拋光而不對(duì)下面 的結(jié)構(gòu)或表面形貌產(chǎn)生不利影響。實(shí)際上，如果工藝步驟不在被充分平坦化的晶片表面上進(jìn)行，則在半導(dǎo)體制造中可發(fā)生各種問題。由于半導(dǎo)體晶片的 性能與其表面的平面度直接有關(guān)，因此使用產(chǎn)生高的拋光效率、均勻性和移
除速率并得到具有最小表面缺陷的高質(zhì)量拋光的拋光組合物和方法是至關(guān) 重要的。在許多情況下，組成晶片的各種材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性可廣泛地 變化，進(jìn)一步使拋光過程復(fù)雜化。
在常規(guī)的CMP技術(shù)中，基材載體或拋光頭安裝在載體組件上并安置成 與CMP裝置中的拋光墊接觸。載體組件向基材提供可控制的壓力，迫使基 材抵靠著拋光墊?；耐ㄟ^外部驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于墊移動(dòng)。墊和基材的相對(duì)移動(dòng) 用于對(duì)基材的表面進(jìn)行研磨以從基材表面除去部分材料，從而對(duì)基材進(jìn)行拋 光。通過墊與基材的相對(duì)移動(dòng)對(duì)基材進(jìn)行的拋光通常還借助于拋光組合物的 化學(xué)活性和/或懸浮在拋光組合物中的研磨劑的機(jī)械活性。
釕是用于制造高性能半導(dǎo)體器件和DRAM器件中電容器的貴金屬。由 于釕的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，含有這種金屬的基材通常難以進(jìn)行拋光，并且可 能需要使用強(qiáng)氧化劑以實(shí)現(xiàn)相對(duì)高的移除速率(例如200A/min或更大的Ru 移除)。不幸的是，使用強(qiáng)氧化劑(例如過硫酸氫鉀制劑或硝酸高鈰銨)可導(dǎo)致 在拋光過程期間形成高度毒性和揮發(fā)性的四氧化釕(VIII) (Ru04)。通常，較 弱的氧化劑例如過氧化氬在釘?shù)膾伖膺^程中不是非常有效率的，需要長(zhǎng)的拋 光時(shí)間和高的拋光壓力以使釕充分平坦化。這些條件可導(dǎo)致釕層與中間層絕 緣層的不合意的分離、以及對(duì)鄰近該中間層的釕層的表面凹陷和侵蝕效應(yīng)。 還合意的是，Ru CMP組合物除了提供相對(duì)高的Ru移除速率和低的缺陷率 之外，還提供相對(duì)高的二氧化硅移除速率(例如，對(duì)于等離子體增強(qiáng)的得自 原硅酸四乙酯的Si02(PETEOS)，移除速率為200A/min或更高)。
正需要開發(fā)能夠?qū)Π雽?dǎo)體基材特別是含釕基材進(jìn)行拋光而不使用強(qiáng)的、 產(chǎn)生Ru04的氧化劑，并且呈現(xiàn)出相對(duì)高的釕移除速率的CMP組合物。本發(fā) 明提供這樣的CMP組合物。本發(fā)明的這些和其它優(yōu)勢(shì)、以及另外的發(fā)明特 征將從本文中所提供的對(duì)本發(fā)明的描述而明晰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供可用于在過氧化氫的存在下對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光而不產(chǎn)生 有毒水平的四氧化釕的CMP組合物。所述組合物包含(a)包括水溶性金屬 過氧酸鹽絡(luò)合物和/或其能氧化的前體的催化氧化劑，其在過氧化氫的存在下能夠?qū)⒔饘籴懘呋趸?b)顆粒研磨劑，和(C)含水載體。優(yōu)選地，所述組合
物包含0.5~10重量％的顆粒研磨劑和0.05~1重量％的催化氧化劑。在使用中， 所述組合物優(yōu)選與1 5重量％的量的過氧化氬組合，該量是基于所述組合物 和過氧化氫的總重量。
所述催化氧化劑包括水溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物。任何能夠?qū)⒔饘籴懘?化氧化的水溶性金屬過氧酸鹽和/或其任何合適的能氧化的前體均可用于本 發(fā)明的組合物中，只要所述金屬過氧酸鹽或前體的還原形式能被過氧化氫氧 化形成所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物和/或使所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物再生。合適 的金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的非限制性實(shí)例包括過氧化鈦化合物、同過氧鴒酸鹽 (isoperoxotungstate)化合物、氬過氧化;圭酸鈥化合物等。優(yōu)選地，所述金屬過 氧酸鹽絡(luò)合物的前體包括酸性含鴒化合物(例如鴒酸、多鶴酸、磷鴒酸、以 及前述物質(zhì)中的兩種或更多種的組合)和/或鈦酸鹽化合物(例如檸檬酸鈦(IV) 絡(luò)合物、乳酸鈦(IV)絡(luò)合物、及其組合)。合適的金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧 化的前體的非限制性實(shí)例包括鴒酸；磷鴒酸；鈦(IV)鹽例如二(乳酸銨)二 氫氧化鈥(IV)(titanium (IV) bis(ammonium lactate) dihydroxide)、 4寧檬酸合過氧 4太(IV)酉吏4妄(ammonium citratoperoxotitanate(IV));鴒、石辟、和/或鉬的Keggin 陰離子等。
當(dāng)用于典型的CMP過程中時(shí)，本發(fā)明的組合物合意地提供200A/min或 更高的相對(duì)高的釕移除速率。有利地，本發(fā)明的CMP組合物還提供200A/min 或更高的SK)2(PETE0S)移除速率。
在另一方面中，本發(fā)明提供用于對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光的CMP方法。所 述方法包括如下步驟在過氧化氫的存在下，使基材(例如含釕基材)的表面 與拋光墊和本發(fā)明的含水CMP組合物接觸；以及使所述基材與所述拋光墊 之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保持所述CMP組合物和過氧化氫的至少一部分與 在所述墊和所述基材之間的所述表面接觸 一段足以從所述表面磨除至少一 部分釕的時(shí)間。
本發(fā)明的CMP組合物在對(duì)包括金屬例如釕的基材進(jìn)行拋光，同時(shí)保持 合適的Si02移除速率而在該拋光過程期間不形成有毒水平的Ru04方面是有效的。

圖1說明過氧化鈦絡(luò)合物的典型合成。
圖2說明氬過氧化硅酸鈦絡(luò)合物的典型合成。
圖3說明過氧化鵠酸鹽絡(luò)合物的典型合成。
圖4提供顯示通過用本發(fā)明的CMP組合物(1A和1B)和與之進(jìn)行比較的 常規(guī)CMP組合物(1C、 1D、 1E和1F)對(duì)趁覆式晶片(分別為Ru或PETEOS) 進(jìn)行拋光而獲得的釕移除速率和PETEOS移除速率(單位為A/min)的柱狀圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供適合與過氧化氫組合用于含釕基材的CMP而不形成有毒水 平的四氧化釕的CMP組合物。所述組合物包括含有顆粒研磨劑和催化氧化 劑的含水載體，所述催化氧化劑包括水溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物和/或其能氧 化的前體，所述水溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體能夠在過氧化氫 的存在下產(chǎn)生催化性的金屬過氧酸鹽氧化劑。將所述組合物與過氧化氫組合 用在CMP過程中(例如，通過在CMP之前或CMP期間將過氧化氬加入到所 述組合物中)以拋光含釕基材。所述催化氧化劑將釕氧化，從而使釕可以作 為Ru02被容易地從表面磨除。所述催化氧化劑的氧化強(qiáng)度使得其在CMP 過程期間不形成不合需要的更高氧化態(tài)的釕物質(zhì)(例如Ru(VIII))，由此避免 形成有毒的四氧化釕。在對(duì)釕進(jìn)行氧化時(shí)，所述催化氧化劑轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原形式 (即前體形式)，所述還原形式然后被過氧化氫再氧化以使金屬過氧酸鹽氧化
劑再生。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述組合物可包括1 5重量％的過氧 化氫(即，在使用之前加入過氧化氫)。或者，并且優(yōu)選地，將過氧化氫在就 要開始CMP之前和/或CMP過程期間加入到所述組合物中。
所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物可為同金屬過氧酸鹽(isoperoxometalate)或雜 金屬過氧酸鹽(heteroperoxometalate)(即，分別為單一金屬元素的氧化物或多 種不同元素的氧化物)。合適的同金屬過氧酸鹽可通過如下方法制備將合 適的前體化合物氧化(例如，用過氧化氬進(jìn)行氧化)，例如將鎢酸或多鵠酸 氧化以形成同過氧鎢酸鹽化合物(例如&\￥12042-1()鹽、Wp039-6鹽、W1()032-4 鹽等)；將鉬酸氧化以形成同過氧鉬酸鹽化合物(例如>407024-6鹽、Mo80264 鹽、H2Mo1204。-6鹽等)；或者將鈦酸鹽化合物氧化以形成過氧鈦酸鹽化合物 等。類似地，合適的雜金屬過氧酸鹽化合物的非限制性實(shí)例可通過具有通式 X+nM12O40-(8-nW Keggin陰離子化合物以及其它雜多金屬酸鹽化合物的氧化而形成，在所述通式X+nM1204。-(8-n)t ， "M，，通常為Mo或W,且"X"通常 為多價(jià)原子例如Qi11、 Zn11、 Ni11、 Co"、 Com、 Fe111、 Bm、 Gam、 Rhm、 Al m、 Crm、 MnIV、 NiIV、 Tilv、 ZrIV、 SiIV、 GeIV、 Pv、 Asv、 Tev'、 1，等(例 如SiW1204Q-4的鹽等)；所述其它雜多金屬酸鹽化合物例如為具有下式的那 些X+nM12042-(12—n) 、 X+nM12O40-(8-n) 、 (X+n)2M18062-(16-2n) 、 X+nM9O32-(10-n)、 X+nM6024-(12-n^p X+nM6024H6-(6-n)，其中"M"通常為Mo或W,且"X"通 常與對(duì)于Keggin化合物所描述的一樣。金屬過氧酸鹽絡(luò)合物及其前體是無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中公知的(參見例如 Cotton and Wilkinson, Wvawc^/ /"wg"m'c C7z綴Wr》第五版,John Wiley & Sons, New York, 1988)。圖1說明過氧化鈦絡(luò)合物的典型合成。圖2說明氫 過氧化硅酸鈦絡(luò)合物的典型合成。圖3說明過氧鎢酸鹽絡(luò)合物的典型合成和 該絡(luò)合物的籠狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的非限制性實(shí)例包括過氧化鈦絡(luò)合物、同過 氧鴒酸鹽、氫過氧化硅酸鈦等。優(yōu)選的金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體 的非限制性實(shí)例包括鎢酸；磷鎢酸；鈦(IV)鹽例如二(乳酸銨)二氫氧化鈦(IV)、 檸檬酸合過氧鈦(IV)酸銨；鎢、磷、和/或鉬的Keggin陰離子等。在過氧硅 酸鈦的情況下，鈦鹽可以在二氧化硅顆粒的存在下被過氧化氫氧化以形成與 二氧化硅顆粒的表面絡(luò)合的過氧鈦酸鹽。金屬過氧酸鹽絡(luò)合物或其前體可以足以在過氧化氫的存在下將釕催化 氧化并提供合適地高的Ru移除速率的任意量存在于本發(fā)明的CMP組合物 中。存在于所述CMP組合物中的可溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的量通常為 0.05 1重量％。在所述CMP期間，金屬過氧酸鹽前體凈皮過氧化氫氧化以原 位形成金屬過氧酸鹽氧化劑。本發(fā)明的CMP組合物還包括顆粒研磨劑。所述研磨劑可為適合用于 CMP過程中的任意研磨材料，例如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、 二氧化鈰、摻雜二氧化硅、及其組合。優(yōu)選地，所述研磨劑包括二氧化硅(例 如膠體二氧化硅或熱解二氧化硅)。所述顆粒研磨劑可以任意合適的濃度存 在于所述CMP組合物中。優(yōu)選地，所述CMP組合物包含0.5 10重量％的 顆粒研磨劑。所述顆粒研磨劑優(yōu)選具有5~50 nm的平均粒度。所述研磨劑合意地懸浮于所述CMP組合物中，更具體地說，懸浮于所 述CMP組合物的含水組分中。當(dāng)所述研磨劑懸浮于所述CMP組合物中時(shí)，所述研磨劑優(yōu)選是膠體穩(wěn)定的。術(shù)語膠體是指研磨劑顆粒在液體載體中的懸 浮液。膠體穩(wěn)定性是指該懸浮液隨時(shí)間的保持性。在本發(fā)明的內(nèi)容中，如果出現(xiàn)以下情形便認(rèn)為顆粒多金屬氧酸鹽絡(luò)合物研磨劑是膠體穩(wěn)定的當(dāng)將所 述研磨劑置于100 mL的量筒中并讓其在沒有攪拌的情況下靜置2小時(shí)的時(shí) 間時(shí)，所述量筒底部50mL中的顆粒濃度([B]，單位為g/mL)與量筒頂部50 mL中的顆粒濃度([T]，單位為g/mL)之間的差除以研磨組合物中顆粒的初始 濃度([C],單位為g/mL)小于或等于0.5(即，([B] - [T])/[C] < 0.5)。合意地， ([B]-[T])/[C]的值小于或等于0.3，并優(yōu)選小于或等于0.1。本發(fā)明的CMP組合物可具有可與金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的還原形式被過 氧化氫的氧化相適應(yīng)的任意pH值。當(dāng)所述金屬過氧酸鹽為過氧鈦酸鹽時(shí)，過氧酸鹽為過氧鎢酸鹽時(shí)，在CMP過程期間該組合物的pH值可以是酸性 的(例如為2 5)或堿性的(例如為8 10)。所述CMP組合物可任選地包含一種 或多種pH緩沖或調(diào)節(jié)物質(zhì)，例如酸、石威和鹽(例如醋酸銨、檸檬酸二鈉等)。 許多這樣的pH調(diào)節(jié)和緩沖物質(zhì)是本領(lǐng)域中公知的。所述含水載體可為適合用于CMP過程的任意含水液體。這樣的組合物 包括水、含水的醇溶液等。優(yōu)選地，所述含水載體包括去離子水。本發(fā)明的CMP組合物可任選地包含一種或多種添加劑，例如表面活性 劑、流變調(diào)節(jié)劑(例如粘度增強(qiáng)劑或凝結(jié)劑)、腐蝕抑制劑(例如，苯并三唑(BTA) 或1，2,4-三唑化合物如3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-l，2，4-三唑 (TAZ))、分散劑、殺生物劑等。本發(fā)明的CMP組合物可通過任意合適的技術(shù)制備，其中的許多是本領(lǐng) 域技術(shù)人員已知的。例如，所述CMP組合物可以間歇或連續(xù)方法制備。通 常，所述CMP組合物可通過將其組分以任意順序組合而制備。本文中使用 的術(shù)語"組分"包括單獨(dú)的成分(例如研磨劑、金屬過氧酸鹽、金屬過氧酸 鹽前體、酸、堿等)以及各成分的任意組合。例如，可將所述金屬過氧酸鹽 絡(luò)合物、其前體、或者金屬過氧酸鹽和前體的組合溶解于水中，可將所述研 磨劑分散在所得溶液中，然后可加入任意額外的添加劑物質(zhì)例如流變調(diào)節(jié) 劑、緩沖劑等并通過能夠?qū)⒏鹘M分均勻地引入到CMP組合物中的任意方法 將其混合。如果需要，可以在任意合適的時(shí)刻調(diào)節(jié)所述pH值。過氧化氫可 以在正要使用之前和/或在CMP過程期間加入。10本發(fā)明的CMP組合物還可作為意圖在使用前用合適量的水進(jìn)行稀釋的濃縮物提供。在這種實(shí)施方式中，CMP組合物濃縮物可包含研磨劑；金 屬過氧酸鹽絡(luò)合物、金屬過氧酸鹽前體、或其組合；以及分散或溶解在含水 載體中的其它組分，其量使得在用合適量的含水溶劑稀釋該濃縮物時(shí)，該拋光組合物的各組分將以在適于使用的范圍內(nèi)的量存在于所述CMP組合物 中。本發(fā)明還提供對(duì)含釕基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，包括(i)使所述基 材與拋光墊和本文所述的CMP組合物在過氧化氫的存在下接觸，所述過氧 化氫的量足以在CMP過程期間維持CMP組合物中能有效地將釕氧化的量的 金屬過氧酸鹽；和(ii)使所述拋光墊相對(duì)于所述基材移動(dòng)，所述拋光墊和所述 基材之間存在至少一部分的CMP組合物，由此從所述基材的表面磨除至少 一部分釕以拋光所述基材。本發(fā)明的CMP方法可用于拋光任何合適的基材，并且特別可用于對(duì)包 含釕的半導(dǎo)體基材進(jìn)行拋光。此外，本發(fā)明的CMP組合物可有利地與過氧 化氫組合使用以拋光二氧化硅基材(例如PETEOS)。合適的基材包括，但不 限于，用于半導(dǎo)體工業(yè)中的晶片。本發(fā)明的CMP方法特別適合與化學(xué)機(jī)械拋光裝置一起使用。通常，CMP 裝置包括壓板，其在使用時(shí)處于運(yùn)動(dòng)中并具有得自軌道、線型或圓周運(yùn)動(dòng) 的速度；與所述壓板接觸并且在運(yùn)動(dòng)時(shí)與所述壓板一起移動(dòng)的拋光墊；和固拋光的基材的載體。所述基材的拋光通過拋光墊、本發(fā)明的CMP組合物以 及過氧化氫的化學(xué)和機(jī)械組合作用進(jìn)行，拋光墊、本發(fā)明的CMP組合物以 及過氧化氫一起作用以磨除所述基材的至少一部分從而拋光表面。可使用任意合適的拋光墊(例如拋光表面)以本發(fā)明的CMP組合物對(duì)基 材進(jìn)行平坦化或拋光。合適的拋光墊包括例如紡織或無紡的拋光墊。而且， 合適的拋光墊可包括具有不同密度、硬度、厚度、壓縮性、壓縮的回彈性能 和壓縮模量的任意合適的聚合物。合適的聚合物包括例如聚氯乙烯、聚氟乙 烯、尼龍、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚 酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成產(chǎn)物(coformedproduct)、及其 混合物。合意地，所述CMP裝置還包括原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。通過分析從工件表面反射的光或其它輻射來檢查和監(jiān)控拋光過程的技術(shù)是本領(lǐng)域中已知的。這樣的方法描述于例如Sandhu等人的美 國專利5,196,353、 Lustig等人的美國專利5,433,651 、 Tang的美國專利 5,949,927和Birang等人的美國專利5,964,643中。合意地，對(duì)正在被拋光的 工件的拋光過程的進(jìn)展的檢查或監(jiān)控使得能夠確定拋光終點(diǎn)，即確定何時(shí)終 止對(duì)特定工件的拋光過程。以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但其當(dāng)然不應(yīng)該理解為以任何方式限制 本發(fā)明的范圍。實(shí)施例11E和1F)在3%過氧化氫的存在下、在具有D-100拋光墊(Cabot Microelectronics Corp.， Aurora, Illinois, USA)的Logitech拋光才幾上、在長(zhǎng)口下拋 光條件下對(duì)4英寸直徑的釕毯覆式晶片進(jìn)行拋光壓板速度為90rpm,載體 速度為93 rpm，向下壓力為3.1磅/平方英寸(psi)，且漿料流速為180毫升/ 分鐘(mL/min)。各組合物的配方和pH示于表1中。組合物1A包含0.1重量 0/o的二(乳酸銨)二氫氧化鈦(IV)(其為過氧鈦酸鹽前體)，而組合物1B包含O.l 重量％的磷鴒酸(其為過氧鴒酸鹽前體)。圖4提供顯示對(duì)各組合物所觀測(cè)到 的釕移除速率(單位為埃/分鐘(A/min))的柱狀圖。 表1實(shí)施例商己方1A6。/o膠體二氧化硅(48nm的平均粒度)、0.5%TAZ、 0.01%BTA和0.1% 二(乳酸銨)二氫氧化鈦(IV); pH8.41B6Q/o膠體二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ、 0.01%BAT和0.1%磷鴒酸；pH1C6。/o膠體二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ和0.01%BAT; pH 3(對(duì)照)1D6。/o膠體二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ、 0.01 %BTA和Zr02/polyAMPS; pH8.41E6。/。膠體二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ、 0.01%BTA和Ti02/polyAMPS; pH8.4IF 6。/。膠體二氧化硅(30nm)、 0.5%TAZ和0.01%BTA; pH 3 TAZ = 3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-l，2,4-三唑； BTA=苯并三唑；
polyAMPS=聚(2-丙烯酰胺基-2-曱基-l-丙烷磺酸)
如圖4中數(shù)據(jù)所表明的，與提供小于200 A./min的Ru移除速率的常規(guī) CMP組合物相比，本發(fā)明的CMP組合物(1A和IB)提供出乎意料地優(yōu)異的 釕移除速率(RR)，即300 400 A/min。
實(shí)施例2
本實(shí)施例說明本發(fā)明的CMP組合物在拋光二氧化硅基材中的用途。 利用實(shí)施例1中所述的CMP組合物在3%過氧化氫的存在下、在具有 D-100拋光墊的Logitech拋光機(jī)上、在如下拋光條件下對(duì)4英寸直徑的 PETEOS逸覆式晶片進(jìn)行拋光壓板速度為90rpm,載體速度為93 rpm,向 下壓力為3.1 psi,且漿料流速為180毫升/分鐘(mL/min)。圖4還提供顯示對(duì) 各組合物所觀測(cè)到的PETEOS移除速率(單位為A/min)的柱狀圖。
如圖4中的數(shù)據(jù)所表明的，本發(fā)明的CMP組合物(1A和IB)提供大于 400A/min的優(yōu)異的PETEOS移除速率。
權(quán)利要求
1.用于在過氧化氫的存在下對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光而在該拋光過程期間不形成有毒水平的四氧化釕的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)組合物，所述組合物包含(a)包含水溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物、金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體、或其組合的催化氧化劑，所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物及其前體各自具有能在化學(xué)機(jī)械拋光期間被過氧化氫氧化以產(chǎn)生所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的還原形式；(b)顆粒研磨劑；和(c)含水載體。
2. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述顆粒研磨劑包括二氧化硅。
3. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述顆粒研磨劑以0.5 10重量％的 量存在于所述組合物中。
4. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述顆粒研磨劑具有5 50nm的平均粒度。
5. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述催化氧化劑以0.05 1重量％的量存在于所述組合物中。
6. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括同金 屬過氧酸鹽化合物。
7. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括同過 氧鴒酸鹽化合物。
8. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括過氧 鈥酸鹽化合物。
9. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括氫過 氧化硅酸鈦化合物。
10. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括雜 金屬過氧酸鹽化合物。
11. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧 化的前體包括酸性含鴒化合物。
12. 權(quán)利要求11的CMP組合物，其中所述酸性含鵠化合物選自鎢酸、 多鴒酸、磷鴒酸、以及前述物質(zhì)中的兩種或更多種的組合。
13. 權(quán)利要求1的CMP組合物，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體包括鈦酸鹽化合物。
14. 權(quán)利要求13的CMP組合物，其中所述鈦酸鹽化合物選自擰檬酸鈦 (IV)絡(luò)合物、乳酸鈦(IV)絡(luò)合物、及其組合。
15. 權(quán)利要求1的CMP組合物，還包括過氧化氫。
16. 權(quán)利要求15的CMP組合物，其中所述過氧化氫以1 5重量％的量 存在于所述組合物中。
17. 用于對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光的方法，包括在過氧化氫的存在下使用權(quán) 利要求1的CMP組合物對(duì)所述基材的表面進(jìn)行研磨。
18. 用于對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)方法，包括如下步驟(a) 在過氧化氫的存在下，使基材表面與拋光墊和含水CMP組合物接觸；和(b) 使所述拋光墊和所述基材之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保持所述CMP組 合物和過氧化氬的一部分與在所述墊和所述基材之間的表面接觸一段足以 從所述表面磨除存在于所述基材中的至少 一部分釕的時(shí)間；其中所述CMP組合物包含(i)包含水溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物、金屬 過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體、或其組合的催化氧化劑，所述金屬過氧酸 鹽絡(luò)合物及其前體各自具有在化學(xué)機(jī)械拋光期間能被過氧化氫氧化以產(chǎn)生 所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的還原形式；(ii)顆粒研磨劑；和(iii)含水載體。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中所述顆粒研磨劑以0.5-10重量％的量存 在于所述組合物中。
20. 權(quán)利要求18的方法，其中所述顆粒研磨劑具有5 50 nm的平均粒度。
21. 權(quán)利要求18的方法，其中所述催化氧化劑以0.05~1重量％的量存 在于所述組合物中。
22. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括同金屬過氧 酸鹽化合物。
23. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括同過氧鵠酸 鹽化合物。
24. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括過氧鈦酸鹽化合物。
25. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括氫過氧化硅酸鈦化合物。
26. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物包括雜金屬過氧 酸鹽化合物。
27. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體 包括酸性含鴒化合物。
28. 權(quán)利要求27的方法，其中所述酸性含鎢化合物選自鎢酸、多鎢酸、 磷鴒酸、以及前述物質(zhì)中的兩種或更多種的組合。
29. 權(quán)利要求18的方法，其中所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體 包括鈦酸鹽化合物。
30. 權(quán)利要求29的方法，其中所述鈦酸鹽化合物選自檸檬酸鈦(IV)絡(luò)合 物、乳酸鈦(IV)絡(luò)合物、及其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供用于在過氧化氫的存在下對(duì)含釕基材進(jìn)行拋光而在該拋光過程期間不形成有毒水平的四氧化釕的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)組合物。所述組合物包含(a)包含水溶性金屬過氧酸鹽絡(luò)合物、金屬過氧酸鹽絡(luò)合物的能氧化的前體、或其組合的催化氧化劑；(b)顆粒研磨劑；和(c)含水載體。所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物及其前體各自具有能在化學(xué)機(jī)械拋光期間被過氧化氫氧化以使所述金屬過氧酸鹽絡(luò)合物再生的還原形式。本發(fā)明還提供用所述CMP組合物對(duì)含釕表面進(jìn)行拋光的CMP方法。
文檔編號(hào)H01L21/304GK101675138SQ200880014807
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月4日
發(fā)明者丹尼拉·懷特, 約翰·帕克 申請(qǐng)人:卡伯特微電子公司