用于钨的中性至碱性化学机械抛光组合物和方法技术

披露了一种用于抛光钨的中性至碱性化学机械组合物，其包含作为初始组分的以下组分：水；选自碘酸盐化合物、高碘酸盐化合物及其混合物的氧化剂；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；任选地，pH调节剂；和任选地，杀生物剂。所述化学机械抛光方法包括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产生动态接触；并将中性至碱性化学机械抛光组合物在抛光垫与衬底之间的界面处或其附近分配到抛光表面上；其中一些钨被从衬底上抛光掉，并且还至少抑制钨的静态蚀刻。

Neutral to alkaline chemical mechanical polishing composition and method for tungsten

【技术实现步骤摘要】
用于钨的中性至碱性化学机械抛光组合物和方法
本专利技术涉及对钨进行化学机械抛光以从衬底上除去一些钨并至少抑制钨在从中性至碱性的pH范围内的静态蚀刻的领域。更具体地，本专利技术涉及化学机械抛光组合物和用于化学机械抛光钨以从衬底上除去一些钨并至少抑制钨的静态蚀刻的方法，所述方法提供含有钨的衬底和化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物含有作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸盐化合物、高碘酸盐化合物及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；任选地，pH调节剂；和任选地，杀生物剂，其中化学机械抛光组合物的pH等于或大于7；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产生动态接触；以及将抛光组合物在抛光垫与衬底之间的界面处或其附近分配到抛光表面上，其中一些钨被从衬底上抛光掉并至少抑制钨的静态蚀刻。
技术介绍
在集成电路和其他电子器件的制造中，将多层导电、半导电和电介质材料沉积在半导体晶片的表面上或从半导体晶片的表面上去除。可以通过多种沉积技术沉积导电、半导电和电介质材料的薄层。现代加工中的常见沉积技术包括物理气相沉积(PVD)，也称为溅射；化学气相沉积(CVD)；等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学镀膜(ECP)。随着材料层被顺序沉积和去除，晶片的最上表面变为非平面的。因为随后的半导体加工(例如，金属化)要求晶片具有平坦表面，所以晶片需要被平面化。平面化可用于去除不希望的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面、附聚材料、晶格损伤、划痕和污染的层或材料。化学机械平面化或化学机械抛光(CMP)是用于使衬底(例如半导体晶片)平面化的常用技术。在常规的CMP中，晶片安装在载体组件上并且定位成与CMP设备中的抛光垫接触。载体组件向晶片提供可控压力，将其压靠在抛光垫上。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”)或其他抛光溶液。因此，通过垫表面和浆料的化学和机械作用抛光晶片表面并使其成为平面。然而，CMP中涉及很多复杂性。每种类型的材料都需要独特的抛光组合物，适当设计的抛光垫，针对抛光和CMP后清洁两者的优化的工艺设置以及必须根据抛光特定材料的应用单独定制的其他因素。化学机械抛光已成为在集成电路设计中形成钨互连和接触插塞期间抛光钨的优选方法。钨经常用于接触/通孔插塞的集成电路设计中。典型地，通过衬底上的电介质层形成接触或通孔以暴露下面部件的区域，例如，第一级金属化或互连。钨是硬金属并且钨CMP在相对侵蚀性的设置下运行，例如酸性pH范围<7，更典型地<4，这对钨CMP提出了独特的挑战。遗憾的是，使用中性至碱性化学机械抛光组合物，钨去除速率低且远远不能令人满意。在中性至碱性pH范围内的这种不能令人满意的钨去除速率的一部分归因于刚性过氧钨膜的不希望的形成。许多酸性CMP组合物包括多氧化态(multi-oxidationstate)金属催化剂，例如铁催化剂和过氧化氢氧化剂，以实现可接受的钨去除速率。当pH为中性至碱性时，过氧化物化学性质变得不稳定并且形成了过氧钨膜，从而抑制钨去除速率。迄今为止，基本上只有酸性化学机械抛光组合物提供了可接受的钨去除速率。此外，许多用于抛光钨的CMP浆料由于其具有侵蚀性的酸性性质而导致钨的静态蚀刻。钨的静态蚀刻是酸性CMP组合物的常见副作用。在CMP工艺期间，除CMP的作用以外，保留在衬底表面上的金属抛光浆料继续蚀刻或腐蚀钨。有时这种静态蚀刻是希望的；然而，在大多数半导体工艺中，静态蚀刻有待被减少，或者优选地，完全被抑制。因此，需要用于钨的中性至碱性CMP组合物和中性至碱性CMP方法，其提供高的钨去除速率，并且还至少抑制钨的静态蚀刻。
技术实现思路
本专利技术涉及一种化学机械抛光组合物，其包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸盐化合物、高碘酸盐化合物及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；任选地，pH调节剂；以及，任选地，杀生物剂；并且其中化学机械抛光组合物的pH等于或大于7。本专利技术还涉及一种化学机械抛光组合物，其包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碱金属碘酸盐，二碘酸钙、二碘酸镁、碘酸铵；碱金属高碘酸盐，二高碘酸钙、二高碘酸镁、高碘酸铵及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；任选地，pH调节剂；以及，任选地，杀生物剂；并且其中化学机械抛光组合物的pH为7-13。本专利技术进一步涉及一种化学机械抛光组合物，其包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸钠、碘酸钾、高碘酸钠、高碘酸钾及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒，其中含氮化合物在胶体二氧化硅磨粒的表面上，在胶体二氧化硅磨粒内，或其组合；任选地，二羧酸；选自由以下各项组成的组的pH调节剂：无机酸、无机碱及其混合物；以及，任选地，杀生物剂；并且其中化学机械抛光组合物的pH为8-12。本专利技术涉及一种化学机械抛光钨的方法，所述方法包括：提供包含钨和电介质的衬底；提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸盐化合物、高碘酸盐化合物及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；任选地，pH调节剂；以及任选地，杀生物剂；并且其中化学机械抛光组合物的pH等于或大于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产生动态接触；以及将化学机械抛光组合物在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或其附近分配到化学机械抛光垫的抛光表面上以除去至少一些钨。本专利技术还涉及一种化学机械抛光钨的方法，所述方法包括：提供包含钨和电介质的衬底；提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碱金属碘酸盐，二碘酸钙、二碘酸镁、碘酸铵；碱金属高碘酸盐，二高碘酸钙、二高碘酸镁、高碘酸铵及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；任选地，二羧酸；选自由以下各项组成的组的pH调节剂：无机酸、无机碱及其混合物；以及，任选地，杀生物剂；并且其中化学机械抛光组合物的pH为7-13；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产生动态接触；以及将化学机械抛光组合物在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或其附近分配到化学机械抛光垫的抛光表面上以除去至少一些钨。本专利技术还涉及一种化学机械抛光钨的方法，所述方法包括：提供包含钨和电介质的衬底；提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸钠、碘酸钾、高碘酸钠、高碘酸钾及其混合物；包含含氮化合物的胶体二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械抛光组合物，其包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸盐化合物、高碘酸盐化合物及其混合物；/n包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；/n任选地，pH调节剂；以及，/n任选地，杀生物剂；并且其中所述化学机械抛光组合物的pH等于或大于7。/n

【技术特征摘要】
20180703 US 16/0261751.一种化学机械抛光组合物，其包含作为初始组分的以下组分：水；选自由以下各项组成的组的氧化剂：碘酸盐化合物、高碘酸盐化合物及其混合物；
包含含氮化合物的胶体二氧化硅磨粒；
任选地，pH调节剂；以及，
任选地，杀生物剂；并且其中所述化学机械抛光组合物的pH等于或大于7。


2.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中，所述氧化剂的量为0.001wt％或更多。


3.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中，所述碘酸盐化合物选自由以下各项组成的组：碱金属碘酸盐、二碘酸钙、二碘酸镁、碘酸铵及其混合物。


4.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中，所述高碘酸盐化合物选自由以下各项组成的组：碱金属高碘酸盐、二高碘酸钙、二高碘酸镁、高碘酸铵及其混合物。


5.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中，所述胶体二氧化硅磨粒的含氮化合物是氨基硅烷。


6.如权利要求1所述的化学机械抛光组合物，其中，所述pH是7-13。


7.一种化学机械抛光钨的方法，所述方法包括：
提供包含钨和电介质的衬底；
提供化学机械抛光组合物，所述化学机械抛光组合物包含作为初始组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭毅，T·Q·德兰，
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