针对钨的化学机械抛光方法技术

公开一种化学机械抛光含钨衬底以降低腐蚀速率并抑制钨凹陷和下层电介质侵蚀的方法。所述方法包括提供衬底；提供含有以下各者作为初始组分的抛光组合物：水、氧化剂、二羟基双硫化物、二羧酸、铁离子源、胶态二氧化硅研磨剂以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述抛光垫与所述衬底之间的界面处建立动态接触；以及将所述抛光组合物分配到所述抛光垫与所述衬底之间的所述界面处或附近的抛光表面上；其中从所述衬底抛光掉一些钨(W)，降低腐蚀速率，抑制钨(W)凹陷以及钨(W)下层的电介质侵蚀。

Chemical mechanical polishing method for tungsten

A method for chemical mechanical polishing of tungsten containing substrates to reduce corrosion rate and to suppress tungsten dents and underlayer dielectric erosion is presented. The method includes providing a substrate; providing a polishing composition containing the following components as an initial component: water, oxidant, two hydroxyl disulfides, two carboxylic acids, iron ion sources, colloidal silica abrasives, and optional pH modifiers; and a chemical mechanical polishing pad with a polishing surface; and the polishing pad and the said polishing pad. A dynamic contact is established at the interface between the substrates; and the polishing composition is assigned to the polishing surface at the interface or near the interface between the polishing pad and the substrate, wherein some tungsten (W) is polished from the substrate, the corrosion rate is reduced, the tungsten (W) depression and the dielectric erosion of the tungsten (W) lower layer are suppressed.

【技术实现步骤摘要】
针对钨的化学机械抛光方法
本专利技术针对化学机械抛光钨以抑制钨凹陷以及抑制下层电介质侵蚀并降低腐蚀速率的领域。更具体来说，本专利技术针对如下化学机械抛光钨以抑制钨凹陷以及抑制下层电介质侵蚀并降低腐蚀速率的方法：提供含钨衬底；提供含有以下各者作为初始组分的抛光组合物：水、氧化剂、二羟基双硫化物、二羧酸、铁离子源、胶态二氧化硅研磨剂以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；以及将抛光组合物分配到抛光垫与衬底之间的界面处或附近的抛光表面上，其中从衬底抛光掉一些钨。
技术介绍
制造集成电路和其它电子装置时，在半导体晶片的表面上沉积或从其去除多个导电、半导电和介电材料层。导电、半导电和介电材料薄层可以通过多种沉积技术沉积。现代处理中的常见沉积技术包括物理气相沉积(physicalvapordeposition，PVD)(又称为溅镀)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition，PECVD)以及电化学镀敷(electrochemicalplating，ECP)。随着材料层依序沉积和去除，晶片的最上表面变得不平坦。因为后续半导体处理(例如金属化)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平坦化。平坦化适用于去除非所要表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、刮痕和被污染的层或材料。化学机械平坦化或化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，CMP)是一种用于平坦化衬底(如半导体晶片)的常见技术。在常规CMP中，晶片安装在载具组件上并且与CMP设备中的抛光垫接触安置。载具组件向晶片提供可控压力，将其抵靠抛光垫按压。通过外部驱动力使垫相对于晶片移动(例如旋转)。与此同时，在晶片与抛光垫之间提供抛光组合物(“浆料”)或其它抛光溶液。因此，通过对垫表面和浆料进行化学和机械作用对晶片表面抛光并且使其平坦。电子行业中的衬底具有高集成度，其中半导体基底包括多层互连结构。层和结构包括多种材料，如单晶硅、多晶硅、原硅酸四乙酯、二氧化硅、氮化硅、钨、钛、氮化钛以及各种其它导电、半导电和介电材料。因为这些衬底需要包括CMP的各种处理步骤以形成最终多层互连结构，所以常常高度需要利用取决于预期应用而对特定材料具有选择性的抛光组合物和方法。不幸地，这类抛光组合物会造成导电材料的过度凹陷，此可导致介电材料的侵蚀。可能由这类凹陷和侵蚀引起的表面形状缺陷会进一步导致其它材料从衬底表面(如安置在导电材料或介电材料下方的阻挡层材料)非均匀去除并产生具有低于所需质量的衬底表面，这会不利地影响集成电路的性能。化学机械抛光已变为用于在集成电路设计中的钨互连和接触插头形成期间抛光钨的优选方法。钨经常用于接触/通孔插头的集成电路设计中。通常，接触孔或通孔经由衬底上的介电层形成以暴露下层组件的区域，例如第一级金属化或互连。不幸地，用于抛光钨的许多CMP浆料造成凹陷问题。凹陷的严重程度会变化，但其通常严重到足以造成下层介电材料(如TEOS)的侵蚀。与抛光金属(如钨)相关的另一问题是腐蚀。金属腐蚀是CMP的常见副作用。在CMP过程期间，除CMP的影响以外，保留在衬底表面上的金属抛光浆料继续腐蚀衬底。有时需要腐蚀；然而，在大多数半导体工艺中，欲降低或抑制腐蚀。腐蚀还可促进表面缺陷，如点蚀和穿孔。这些表面缺陷显著影响半导体器件的最终特性并妨碍其效用。因此，需要用于钨的CMP抛光方法和组合物，其抑制钨凹陷和下层介电材料(如TEOS)的侵蚀以及降低腐蚀速率。
技术实现思路
本专利技术提供一种化学机械抛光钨的方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水；氧化剂；二羟基双硫化物；胶态二氧化硅研磨剂；二羧酸或其盐；铁(III)离子源；以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；以及将化学机械抛光组合物分配到化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中从衬底抛光掉一些钨。本专利技术提供一种抛光钨的化学机械方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水、氧化剂、二羟基双硫化物、具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂、二羧酸或其盐、铁(III)离子源以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；以及将化学机械抛光组合物分配到化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中从衬底抛光掉一些钨；其中所提供的化学机械抛光组合物在200mm抛光机上、在80转/分钟的压板速度、81转/分钟的支架速度、125mL/min的化学机械抛光组合物流量、21.4kPa的标称下压力下具有的钨去除速率；并且，其中化学机械抛光垫包含含有空芯聚合物微粒子的聚氨基甲酸酯抛光层和经聚氨基甲酸酯浸渍的无纺子垫。本专利技术提供一种抛光钨的化学机械方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水、氧化剂、量为至少50ppm的二羟基双硫化物、具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂、丙二酸或其盐、铁(III)离子源以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；以及将化学机械抛光组合物分配到化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中从衬底抛光掉一些钨；其中所提供的化学机械抛光组合物在200mm抛光机上、在80转/分钟的压板速度、81转/分钟的支架速度、125mL/min的化学机械抛光组合物流量、21.4kPa的标称下压力下具有的钨去除速率；其中化学机械抛光垫包含含有空芯聚合物微粒子的聚氨基甲酸酯抛光层和经聚氨基甲酸酯浸渍的无纺子垫。本专利技术提供一种化学机械抛光钨的方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水；0.01到10wt％氧化剂，其中氧化剂是过氧化氢；50ppm到1000ppm二羟基双硫化物；0.01到10wt％具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂；100到1,400ppm丙二酸或其盐；100到1,000ppm铁(III)离子源，其中铁(III)离子是九水合硝酸铁；以及任选地pH调节剂；其中化学机械抛光组合物的pH值为1到7；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；以及将化学机械抛光组合物分配到化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中从衬底抛光掉一些钨。本专利技术提供一种化学机械抛光钨的方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水；1到3wt％氧化剂，其中氧化剂是过氧化氢；50到300ppm二羟基双硫化物；0.2到5wt％具有负表面电荷的胶态二氧化硅研磨剂；120到1,350ppm丙二酸；250到400ppm铁(III)离子源，其中铁(III)离子源是九水合硝酸铁；以及任选地pH调节剂；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光钨的方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水；氧化剂；二羟基双硫化物；胶态二氧化硅研磨剂；二羧酸；铁(III)离子源；以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处建立动态接触；以及将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的所述抛光表面上以去除至少一些所述钨，所述抛光表面位于所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的所述界面处或附近。

【技术特征摘要】
2017.01.31 US 62/4527751.一种化学机械抛光钨的方法，其包含：提供包含钨和电介质的衬底；提供包含以下各者作为初始组分的化学机械抛光组合物：水；氧化剂；二羟基双硫化物；胶态二氧化硅研磨剂；二羧酸；铁(III)离子源；以及任选地pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处建立动态接触；以及将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的所述抛光表面上以去除至少一些所述钨，所述抛光表面位于所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的所述界面处或附近。2.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述化学机械抛光组合物在200mm抛光机上、在80转/分钟的压板速度、81转/分钟的支架速度、125mL/min的化学机械抛光组合物流量、21.4kPa的标称下压力下具有的钨去除速率；并且其中所述化学机械抛光垫包含含有空芯聚合物微粒子的聚氨基甲酸酯抛光层和经聚氨基甲酸酯浸渍的无纺子垫。3.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述化学机械抛光组合物包含以下各者作为初始组分：所述水；0.01到10wt％所述氧化剂，其中所述氧化剂是过氧化氢；50到1000ppm所述二羟基双硫化物；0.01到10wt％所述胶态二氧化硅研磨剂；1到2,600ppm所述二羧酸；100到1,000ppm所述铁(III)离子源，其中所述铁(III)离子源是九水合硝酸铁；及，任选地所述pH调节剂；其中所述化学机械抛光组合物的pH值为1到7。4.根据权利要求3所述的方法，其中所提供的所述化学机械抛光组合物在200mm抛光机上、在80转/分钟的压板速度、81转/分钟的支架速度下、125mL/min的化学机械抛光组合物流量、21.4kPa的标称下压力下具有的钨去除速率；并且其中所述化学机械抛光垫包含含有空芯聚合物微粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：何蔺蓁，蔡薇雯，李振彬，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US