用于抛光铝半导体基材的组合物及方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械抛光组合物，其包含经包覆的α-氧化铝颗粒、有机羧酸、及水。本发明专利技术还提供一种化学机械抛光组合物，其包含在抛光组合物中具有负的ζ电位的研磨剂、有机羧酸、至少一种烷基二苯醚二磺酸盐表面活性剂、及水，其中该抛光组合物不进一步包含杂环化合物。该研磨剂在抛光组合物中是胶体稳定的。本发明专利技术进一步提供使用前述抛光组合物抛光基材的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
集成电路由数百万个形成于基材诸如硅晶片之中或之上的有源器件组成。在一种制造工艺中，通过常规的干法蚀刻工艺将介电基材图案化以形成用于竖直和水平互连的孔和沟槽。然后，任选地用扩散阻挡层和/或粘着促进层涂覆经图案化的表面，接着沉积金属层以填充所述沟槽和孔。采用化学机械抛光(CMP)来减小所述金属层的厚度以及所述扩散阻挡层和/或粘着促进层的厚度，直到暴露出下伏介电层，从而形成电路器件。在二氧化硅基材上制造平面金属电路迹线的一种方法称作镶嵌工艺(damascene process)。根据该工艺，通过如下将任选地具有沉积于其上的氮化硅层的二氧化硅介电表面图案化：涂布光刻胶，使光刻胶暴露于穿过用以限定沟槽和/或通孔的图案的辐射，然后使用常规的干法蚀刻工艺形成用于竖直和水平互连的孔和沟槽。所述氮化硅起到“硬掩模”的作用以保护不是沟槽和/或通孔的一部分的二氧化硅表面在蚀刻期间免遭损坏。经图案化的表面涂覆有粘着促进层(诸如钛或钽)和/或扩散阻挡层(诸如氮化钛或氮化钽)。然后用金属层外覆(over-coat)粘着促进层和/或扩散阻挡层。采用化学机械抛光以减小所述金属外覆层的厚度以及任何粘着促进层和/或扩散阻挡层的厚度，直到获得暴露出高出的氧化硅表面部分的平坦表面。通孔和沟槽仍然填充有形成电路互连的导电金属。钨和铜最经常地用作导电金属。然而，已经越来越多地考虑将已用于早先的生产工艺中以经由消去工艺(subtractive process)例如蚀刻技术来制造电路互连的铝用于镶嵌工艺中。铝和钛的组合潜在地提供比其它金属/阻挡层组合低的电阻率，以及电路性能方面的相应的潜在改善。已经描述了用于铝镶嵌结构的抛光组合物，其含有使用含有磺酸酯的聚合物或共聚物处理过的氧化铝研磨剂。虽然含有磺酸酯的聚合物或共聚物旨在用于赋予氧化铝研磨剂以胶体稳定性，但是，其它抛光组分例如络合剂、形貌控制剂及表面处理聚合物的存在可导致所述含有磺酸酯的聚合物或共聚物从氧化铝研磨剂颗粒移位(displacement)，结果是抛光组合物的胶体稳定性受损。导致大颗粒的颗粒间附聚可在正在抛光的基材上产生刮痕及其它表面缺陷。因此，本领域中仍然需要抛光含铝基材的改善的方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种化学机械抛光基材的方法，该方法包括：(i)提供包含至少一个铝层的基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供抛光组合物，其包含：(a)用共聚物包覆的α-氧化铝颗粒，该共聚物包含至少一种磺酸根(磺酸类，sulfonate)单体以及选自羧酸根(羧酸类，carboxylate)单体、膦酸根(膦酸类，phosphonate)单体及磷酸根(磷酸类，phosphate)单体的至少一种单体，(b)用于铝的络合剂及(c)水；(iv)将该基材的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触；以及(v)磨除该基材的所述表面的至少一部分，以自该基材的所述表面除去至少一些铝和抛光该基材的所述表面，其中该抛光组合物的pH值为1至6，且其中所述研磨剂在该抛光组合物中是胶体稳定的。本专利技术还提供一种化学机械抛光基材的方法，该方法包括：(i)提供包含至少一个铝层的基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供抛光组合物，其包含：(a)研磨剂，其中该研磨剂包含在该抛光组合物中具有负的ζ电位的颗粒，(b)用于铝的络合剂，(c)至少一种烷基二苯醚二磺酸盐表面活性剂及(c)水；(iv)将该基材的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触；以及(v)磨除该基材的所述表面的至少一部分，以自该基材的所述表面除去至少一些铝和抛光该基材的所述表面，其中该抛光组合物的pH值为1至6，且其中所述研磨剂在该抛光组合物中是胶体稳定的。本专利技术进一步提供一种化学机械抛光组合物，其包含：(a)用共聚物包覆的α-氧化铝颗粒，该共聚物基本上由至少一种磺酸根单体及至少一种丙烯酸根单体组成；(b)有机羧酸；及(c)水，其中该抛光组合物的pH值为1至6，且其中所述研磨剂在该抛光组合物中是胶体稳定的。本专利技术另外提供一种化学机械抛光组合物，其包含：(a)研磨剂，其中该研磨剂包含在该抛光组合物中具有负的ζ电位的颗粒；(b)有机羧酸；(c)至少一种烷基二苯醚二磺酸盐表面活性剂；及(d)水，其中该抛光组合物的pH值为1至6，其中该研磨剂在该抛光组合物中是胶体稳定的，且其中该抛光组合物不包含式(X2)n-L的化合物，其中X2代表四唑、1,2,4-三唑、1,2,3-三唑、或苯并三唑，且其中L代表连接基团。具体实施方式本专利技术提供一种化学机械抛光基材的方法，该方法包括：(i)提供包含至少一个铝层的基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供抛光组合物；(iv)将该基材的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触；以及(v)磨除该基材的所述表面的至少一部分，以自该基材的所述表面除去至少一些铝和抛光该基材的所述表面。该抛光组合物包含：(a)用共聚物包覆的α-氧化铝颗粒，该共聚物包含至少一种磺酸根单体以及选自羧酸根单体、膦酸根单体及磷酸根单体的至少一种单体；(b)用于铝的络合剂；及(c)水。或者，该抛光组合物包含：(a)研磨剂，其中该研磨剂包含在该抛光组合物中具有负的ζ电位的颗粒；(b)用于铝的络合剂；(c)至少一种烷基二苯醚二磺酸盐表面活性剂；及(c)水。在这两种情况中，抛光组合物的pH值为1至6，且所述研磨剂在抛光组合物中是胶体稳定的。该研磨剂可为任何合适的研磨剂，例如，该研磨剂可为天然的或合成的，且可包含金属氧化物、碳化物、氮化物、金刚砂等。该研磨剂还可为聚合物颗粒或者经包覆的颗粒。合乎期望地，该研磨剂包含金属氧化物、基本上由金属氧化物组成、或者由金属氧化物组成。在优选实施方案中，该金属氧化物为氧化铝。该氧化铝可包含任何合适相态的氧化铝、基本上由任何合适相态的氧化铝组成、或者由任何合适相态的氧化铝组成，所述任何合适相态的氧化铝例如α-氧化铝、γ-氧化铝、δ-氧化铝、热解氧化铝以及它们的组合。最优选地，该金属氧化物包含α-氧化铝、基本上由α-氧化铝组成、或者由α-氧化铝组成。当该研磨剂包含α-氧化铝时，该研磨剂还可包含其它形式的氧化铝，例如热解氧化铝。在一些实施方案中，该研磨剂由α-氧化铝组成。该研磨剂可具有任何合适的平均粒度(即，平均粒径)。特别地，且尤其是，当该研磨剂为氧化铝时，该研磨剂的平均粒度(例如，平均粒径)可为15纳米或更大(例如，20纳米或更大、30纳米或更大、或40纳米或更大、或50纳米或更大、或75纳米或更大)。替代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光基材的方法，该方法包括：(i)提供包含至少一个铝层的基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供抛光组合物，其包含：(a)用共聚物包覆的α‑氧化铝颗粒，该共聚物包含至少一种磺酸根单体以及选自羧酸根单体、膦酸根单体及磷酸根单体的至少一种单体；(b)用于铝的络合剂；及(c)水；(iv)将该基材的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触；以及(v)磨除该基材的所述表面的至少一部分，以自该基材的所述表面除去至少一些铝和抛光该基材的所述表面，其中该抛光组合物的pH值为1至6，且其中所述研磨剂在该抛光组合物中是胶体稳定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.20 US 13/237,8811.一种化学机械抛光基材的方法，该方法包括：
(i)提供包含至少一个铝层的基材；
(ii)提供抛光垫；
(iii)提供抛光组合物，其包含：
(a)用共聚物包覆的α-氧化铝颗粒，该共聚物包含至少一种磺酸根单
体以及选自羧酸根单体、膦酸根单体及磷酸根单体的至少一种单体；
(b)用于铝的络合剂；及
(c)水；
(iv)将该基材的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触；以及
(v)磨除该基材的所述表面的至少一部分，以自该基材的所述表面除去至
少一些铝和抛光该基材的所述表面，
其中该抛光组合物的pH值为1至6，且其中所述研磨剂在该抛光组合
物中是胶体稳定的。
2.权利要求1的方法，其中该共聚物包含至少一种磺酸根单体与至少一
种羧酸根单体的组合。
3.权利要求2的方法，其中至少一种羧酸根单体包含至少一种丙烯酸根
单体。
4.权利要求1的方法，其中该用于铝的络合剂包括有机羧酸。
5.权利要求4的方法，其中该有机羧酸选自：丙二酸、邻苯二甲酸、乳
酸、酒石酸、葡萄糖酸、柠檬酸、苹果酸、乙醇酸、顺丁烯二酸、及其组合。
6.权利要求1的方法，其中该抛光组合物进一步包含对铝进行氧化的试
剂。
7.权利要求6的方法，其中该对铝进行氧化的试剂选自：过氧化氢、有
机过氧酸、过硫酸盐、硝酸盐、高碘酸盐、过溴酸盐、溴酸盐、铁盐、及其
组合。
8.权利要求1的方法，其中该抛光组合物进一步包含表面活性剂。
9.权利要求8的方法，其中该表面活性剂是烷基二苯醚二磺酸盐表面活
性剂。
10.权利要求1的方法，其中该基材进一步包含至少一个选自如下的层：

\t钨、钛、氮化钛、钽、及氮化钽。
11.一种化学机械抛光基材的方法，该方法包括：
(i)提供包含至少一个铝层的基材；
(ii)提供抛光垫；
(iii)提供抛光组合物，其包含：
(a)研磨剂，其中该研磨剂包含在该抛光组合物中具有负的ζ电位的
颗粒；
(b)用于铝的络合剂；
(c)至少一种烷基二苯醚二磺酸盐表面活性剂；及
(c)水；
(iv)将该基材的表面与该抛光垫及该抛光组合物接触；以及
(v)磨除该基材的所述表面的至少一部分，以自该基材的所述表面除去至
少一些铝和抛光该基材的所述表面，
其中该抛光组合物的pH值为1至6，且其中所述研磨剂在该抛光组合
物中是胶体稳定的。
12.权利要求11的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔骥，S格拉宾，G怀特纳，林致安，
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