用于钨化学机械抛光的组合物制造技术

用于抛光具有钨层的基板的化学机械抛光组合物，其包括基于水的液体载剂、分散于该液体载剂中且具有至少6mV永久性正电荷的胶态二氧化硅研磨剂、在该液体载剂中呈溶液形式的含胺的聚合物、以及含铁的促进剂。用于化学机械抛光包括钨层的基板的方法，其包括：使该基板与上述抛光组合物接触，相对于该基板移动该抛光组合物，及研磨该基板以自该基板移除该钨的一部分并由此抛光该基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
用于抛光(或平坦化)基板表面的化学机械抛光(CMP)组合物及方法在此项技术中熟知。用于抛光半导体基板上的金属层(例如钨)的抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料及CMP组合物)可包括悬浮于水溶液中的磨料粒子及化学促进剂，例如氧化剂、螯合剂、催化剂及其类似试剂。在常规CMP操作中，待抛光的基板(晶片)安装于载体(抛光头)上，其又安装于载体总成上且在CMP设备(抛光工具)中与抛光垫接触放置。载体总成向基板提供可控制的压力，相抵于抛光垫而按压基板。基板及垫通过外部驱动力相对于彼此移动。基板与垫的相对运动研磨基板表面且自基板表面移除材料的一部分，从而抛光该基板。通过垫与基板的相对移动对基板抛光可进一步通过抛光组合物的化学活性(例如，通过存在于CMP组合物中的氧化剂及其他化合物)及/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂的机械活性辅助。在典型的钨插塞及互连方法中，钨沉积于介电质上且其中所形成的开口内。随后，在CMP操作期间移除介电层上的过量钨以在介电质内形成钨插塞及互连件。由于半导体装置形态尺寸持续收缩，因此在CMP操作(例如，钨CMP操作)中满足局部及完全平坦度要求变得愈加困难。已知阵列腐蚀(也称作氧化腐蚀)、插塞及线凹陷及钨蚀刻缺陷损害平坦度及整体装置完整性。例如，过度阵列腐蚀可造成后续微影步骤中的困难，以及引起可使电学效能衰退的电触点问题。钨蚀刻/腐蚀及插塞及线凹陷也可使电学效能衰退或甚至引起装置故障。市售可得的钨CMP浆料通常利用过氧化氢氧化剂。虽然使用过氧化氢存在许多优势，但已知其在某些CMP操作中引起过度钨蚀刻。在这些操作中，其可有利地减小钨在CMP组合物中的蚀刻(腐蚀)速率。因此，工业中对钨的需要为较不腐蚀性(即，其中钨以较低速率蚀刻)的钨CMP浆料(或组合物)。
技术实现思路
公开一种用于抛光具有钨层的基板的化学机械抛光组合物。在一个实施方式中，抛光组合物包括基于水的液体载剂、分散于液体载剂中且具有至少6mV永久性正电荷的胶态二氧化硅研磨剂、于液体载剂中呈溶液形式的含胺的聚合物及含铁的促进剂。进一步公开一种用于化学机械抛光包括钨层的基板的方法。该方法可包括使基板与上述抛光组合物接触，相对于基板移动抛光组合物，及研磨基板以自基板移除钨的一部分并由此抛光基板。具体实施方式公开一种用于抛光具有钨层的基板的化学机械抛光组合物。抛光组合物包括基于水的液体载剂、分散于液体载剂中且具有至少6mV永久性正电荷的胶态二氧化硅研磨剂及于液体载剂中呈溶液形式的胺化合物。胺化合物实质上可包括任何合适的胺化合物，例如包括具有12或12个以上碳原子的烷基的胺化合物、多阳离子型胺化合物及/或含胺的聚合物。抛光组合物可进一步视情况包括含铁的促进剂，例如含铁催化剂、结合至含铁的促进剂的稳定剂、过氧化氢氧化剂及/或pH在2.0至3.5范围内。胶态二氧化硅也可经氨基硅烷化合物处理。抛光组合物含有包括宜悬浮于液体载剂(例如，水)中的胶态二氧化硅粒子的研磨剂。如本文中所使用，术语胶态二氧化硅粒子是指经由湿式制程并非产生结构上不同粒子的热解或燃烧水解制程制备的二氧化硅粒子。胶态二氧化硅粒子可为聚合或非聚合的。非聚合粒子为形状可为球形或近似球形，但同样可具有其他形状(例如一般椭圆、方形或矩形横截面)的单独离散粒子。聚合粒子为其中多个离散粒子群集或结合在一起而形成具有一般不规则形状的聚集体的粒子。优选地，胶态二氧化硅为沉淀或缩合聚合二氧化硅，其可使用本领域普通技术人员已知的任何方法制备，例如通过溶胶凝胶法或通过硅酸根离子交换。缩合聚合二氧化硅粒子通常通过缩合Si(OH)4以形成实质上球形粒子而制备。前驱物Si(OH)4可例如通过水解高纯度烷氧硅烷或通过酸化硅酸盐水溶液获得。这些研磨粒子可例如根据美国专利第5,230,833号制备，或可作为各种市售可得产品中的任一者获得，例如来自EKA Chemicals的BINDZIL50/80、30/310及40/130产品；Fuso PL-1、PL-2、PL-3及PL-3H产品；及Nalco 1034A、1050、2327及2329产品，以及购自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical(SNOWTEX产品)及Clariant的其他类似产品。粒子的粒度为涵盖粒子的最小球体的直径。研磨粒子可具有任何合适的粒度。研磨粒子可具有5nm或5nm以上(例如，10nm或10nm以上，15nm或15nm以上，20nm或20nm以上，或30nm或30nm以上)的平均粒度。研磨粒子可具有150nm或150nm以下(例如，130nm或130nm以下，80nm或80nm以下，50nm或50nm以下，或30nm或30nm以下)的平均粒度。因此，研磨粒子可具有在10nm至150nm(例如，20nm至130nm，15nm至100nm，20nm至80nm，或20nm至60nm)范围内的平均粒度。抛光组合物可包括任何合适量的胶态二氧化硅粒子。抛光组合物通常包括0.01wt.％或0.01wt.％以上胶态二氧化硅(例如，0.05wt.％或0.05wt.％以上)。更通常地，抛光组合物可包括0.1wt.％或0.1wt.％以上(例如，1wt.％或1wt.％以上，5wt.％或5wt.％以上，7wt.％或7wt.％以上，10wt.％或10wt.％以上，或12wt.％或12wt.％以上)胶态二氧化硅粒子。抛光组合物中的胶态二氧化硅粒子的量通常为30wt.％或30wt.％以下，且更通常20wt.％或20wt.％以下(例如，15wt.％或15wt.％以下，10wt.％或10wt.％以下，5wt.％或5wt.％以下，3wt.％或3wt.％以下，或2wt.％或2wt.％以下)。优选地，抛光组合物中的胶态二氧化硅粒子的量在0.01wt.％至20wt.％，且更佳0.05wt.％至15wt.％(例如，0.1wt.％至10wt.％，0.1wt.％至4wt.％，0.1wt.％至3wt.％，0.1wt.％至2wt.％，或0.2wt.％至2wt.％)范围内。液体载剂用于促进研磨剂及任何视情况选用的化学添加剂涂覆至待抛光(例如，平坦化)的适合基板的表面。液体载剂可为任何合适的载剂(例如，溶剂)，包括低级醇(例如，甲醇、乙醇等)；醚(例如，二恶烷、四氢呋喃等)；水、以及它们的混合物。优选地，液体载剂包含水、更佳去离子水，主要由其组成或由其组成。胶态二氧化硅粒子在抛光组合物中具有至少6mV正电荷。分散粒子(例如胶态二氧化硅粒子)上的电荷在此项技术中通常称为ζ电位(或动电位)。粒子的ζ电位是指围绕粒子的离子的电荷与抛光组合物的本体溶液(例如，液体载剂及溶解于其中的任何其他组分)的电荷之间的电位差。ζ电位通常视水性介质的pH而定。对于给定抛光组合物，粒子的等电点定义为ζ电位为零时的pH。随着pH自等电点升高或降低，表面电荷(且因此ζ电位)对应地减少或增加(至负ζ电位值或正ζ电位值)。分散液(例如抛光组合物)的ζ电位可使用市售可得的仪器获得，例如购自Malvern Instruments的Zetasizer，购自Brookhaven Instruments的ZetaPlusζ电位分析器及购自Dispersion Tec本文档来自技高网...

【技术保护点】
化学机械抛光组合物，其包含：基于水的液体载剂；分散于该液体载剂中的胶态二氧化硅研磨剂，该胶态二氧化硅研磨剂具有至少6mV的永久性正电荷；在该液体载剂中呈溶液形式的含胺的聚合物；以及含铁的促进剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.11 US 14/203,6931.化学机械抛光组合物，其包含：基于水的液体载剂；分散于该液体载剂中的胶态二氧化硅研磨剂，该胶态二氧化硅研磨剂具有至少6mV的永久性正电荷；在该液体载剂中呈溶液形式的含胺的聚合物；以及含铁的促进剂。2.权利要求1的组合物，其中该胶态二氧化硅具有至少15mV的永久性正电荷。3.权利要求1的组合物，其中该胶态二氧化硅经氨基硅烷化合物处理，所述氨基硅烷化合物选自，例如，双(2-羟乙基)-3-氨基丙基三烷氧基硅烷、二乙基氨基甲基三烷氧基硅烷、(N,N-二乙基-3-氨基丙基)三烷氧基硅烷、3-(N-苯乙烯基甲基-2-氨基乙基氨基丙基三烷氧基硅烷、氨基丙基三烷氧基硅烷、(2-N-苯甲基氨基乙基)-3-氨基丙基三烷氧基硅烷)、三烷氧基甲硅烷基丙基-N,N,N-三甲基氯化铵、N-(三烷氧基甲硅烷基乙基)苯甲基-N,N,N-三甲基氯化铵、(双(甲基二烷氧基甲硅烷基丙基)-N-甲胺、双(三烷氧基甲硅烷基丙基)脲、双(3-(三烷氧基甲硅烷基)丙基)-乙二胺、双(三烷氧基甲硅烷基丙基)胺、双(三烷氧基甲硅烷基丙基)胺、以及它们的混合物。4.权利要求1的组合物，其中该含铁的促进剂包含含铁的能溶解的催化剂，且该抛光组合物进一步包含结合至该含铁的能溶解的催化剂的稳定剂，该稳定剂选自：磷酸、邻苯二甲酸、柠檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、天冬氨酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、顺丁烯二酸、戊烯二酸、粘康酸、乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸、以及它们的混合物。5.权利要求1的组合物，其进一步包含过氧化氢氧化剂。6.权利要求1的组合物，其具有在2.0至3.5范围内的pH。7.权利要求1的组合物，其中该含胺的聚合物选自：三亚乙基四胺；四亚乙基五胺；五亚乙基六胺；包括以下含胺官能团的聚合物：甲基丙烯酰氧基-乙基三甲基甲硫酸铵、二烯丙基二甲基氯化铵及甲基丙烯酰氨基-丙基三甲基氯化铵；以及它们的混合物。8.化学机械抛光包括钨层...

【专利技术属性】
技术研发人员：S格伦宾，J戴萨德，富琳，W沃德，G怀特纳，
申请(专利权)人：嘉柏微电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：美国;US