化学-机械抛光方法技术

本发明专利技术提供一种用于化学－机械抛光一种包含钽及一种导电性金属（钽除外）的基体的方法。该方法包含（ａ）施加至该基体一种导电性金属－选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，（ｂ）自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，（ｃ）施加至该基体一种钽－选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，及（ｄ）自该基体移除与该导电金属比较至少一部分该钽。在一个实施方案中，该导电性金属－选择性抛光组合物是任何此类抛光组合物，及该钽－选择性抛光组合物包含一种过硫酸盐化合物及一种该导电性金属的钝化膜－生成剂。在另一个实施方案中，该导电性金属－选择性抛光组合物包含一种过硫酸盐化合物及任选的一种该导电性金属的钝化膜－生成剂，及诸如以上所述可以调节该导电性金属－选择性抛光组合物或该抛光方法以使该导电性金属－选择性抛光组合物成为一种钽－选择性抛光组合物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种平滑化或抛光一种包含钽及导电性金属的表面，诸如半导体的表面的方法。
技术介绍
集成电路是由生成于一种硅基体中或其上的数以百万计的有源器件组成。这些有源器件，其起初彼此孤立，相互连接以生成功能性电路及组件。这些器件是经由使用所熟知的多层相互连接而相互连接。相互连接结构通常有敷金属的第一层，相互连接层，敷金属的第二层，及有时有敷金属的第三层及随后层。层间的介电质，诸如经掺杂的和未经掺杂的二氧化硅(SiO2)，用于在一种硅基体或井中电绝缘不同的敷金属层。不同相互连接层间的电连接是经由使用敷金属通路构成。美国专利4,789,648描述一种用于制备多层敷金属层及在绝缘体膜中敷金属通路的方法。在一种类似方式中，使用金属触点以在相互连接层与在井中生成的器件间形成电连接。可以以各种金属及合金(在下文指称为“导电性金属”)，诸如钛(Ti)，一氮化钛(TiN)，铝铜(Al-Cu)，铝-硅(A1-Si)，铜(Cu)，钨(W)，贵金属(例如，铱(Ir)，钌(Ru)，金(Au)及铂(Pt))，及其组合物填充这些金属通路及触点。这些金属通路及触点通常使用粘附层(在下文指称为“阻隔膜”)，诸如钛(Ti)，一氮化钛(TiN)，钽(Ta)，或一氮化钽(TaN)阻隔膜，以粘附该金属层至该SiO2基体。在触点层面，该阻隔膜作为扩散阻隔以防止该导电性金属与SiOx反应。在一种半导体制造方法中，用覆盖金属沉积法接着用化学-机械抛光(CMP)步骤生成敷金属通路或触点。在一种典型方法中，蚀刻通路孔通过一种层间介电质(Interlevel dielectric(ILD)以相互连接线或至半导体基体上。其次，在该ILD上生成阻隔膜及进入至蚀刻的通路孔中。然后在该阻隔膜上覆盖沉积金属膜及进入通路孔中。继续沉积直至通路孔是填满该覆盖沉积的金属。最后，用化学-机械抛光(CMP)移除过量金属以生成金属通路。美国专利4,671,851，4,910,155，及4,944,836揭示通路的制造及/或CMP的方法。在一种典型化学-机械抛光方法中，该欲予抛光的基体与回转抛光垫直接接触。在该抛光过程中，该垫与该基体是被回转，同时用载体对该基体维持下向的力压于该基体。在抛光期间，施加一种研磨剂及化学反应性溶液，通常指称为“浆液”至该垫。该浆液用与该被抛光的基体化学反应开始该抛光过程，及该研磨剂机械抛光该基体，该研磨剂一般在该浆液中，但该研磨剂也可以固定在该抛光垫上。该抛光过程是受该垫相对该基体的回转运动(即，板速率)及/或该基体相对该垫的运动(即，载体速率)促进，一种抛光组合物提供至该垫/基体界面。以此方式连续抛光直至在该基体上的需要被移除的物料已移除。在该CMP方法中抛光组合物是重要因素。根据选择氧化剂，研磨剂，及其他有用的添加剂，该抛光组合物可以是制作成对金属层以所需的抛光率提供有效抛光同时使表面不完美，瑕疵，腐蚀，及侵蚀减至最低。此外，该抛光组合物可以用于对用于集成电路技术中的特殊材料提供受控制的抛光选择性。于是，特殊抛光组合物的抛光效率取决于该组合物，以及在该通路中该组分金属(即，导电性金属)及该阻隔膜的性质。钛，一氮化钛，及类似金属，诸如钨的阻隔膜一般是化学活性的。因此，此类阻隔膜在化学性质方面是与典型导电性金属(诸如铜)相似。于是，可以使用单一抛光组合物以相同速率有效抛光Ti/TiN阻隔膜及铜导电性金属。该抛光组合物一般含一种研磨材料，诸如二氧化硅或氧化铝，悬浮于一种含氧化剂的膜-生成剂，及/或其他成分水性介质中。见，例如，美国专利5,726,099，5,783,489，5,858,813，及5,954,997。然而，钽阻隔膜与Ti，TiN，及类似膜是显著不同。钽(Ta)，及一氮化钽(TaN)，与Ti及TiN比较，在化学性质方面是比较钝性。于是，上述的抛光组合物用于抛光钽层，比其抛光钛层，是效率很差的(即，钽移除率是显著低于钛移除率)。通常以单一组合物抛光导电性金属及钛由于其相似的高移除率，但导电性金属及钽的联合抛光造成不受欢迎的效应诸如氧化物侵蚀及导电性金属凹陷。这些不受欢迎的效应是由于以上述的抛光组合物在抛光过程中一般导电性金属比钽的显著较高移除率。于是，仍需要一种化学-机械抛光一种包含钽及导电性金属(例如铜)的基体的方法，该方法在某种意义上具有诸如平滑化效率，一致性，及移除率是最大及不受欢迎的效应诸如表面不完善及对底下形貌的损伤是最小。本专利技术提供这样一种方法。本专利技术的这些及其他特征及优点自本说明书所提供的本专利技术的描述将是明显的。说明概要本专利技术提供一种化学-机械抛光包含钽及导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加一种导电性金属-选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂至该基体，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体(i)一种钽-选择性抛光组合物，该组合物含有过硫酸盐化物及该导电性金属钝化膜-生成剂及(ii)一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体选择性移除与导电性金属比较至少一部分该钽。本专利技术也提供一种化学-机械抛光一种包含钽及导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加至该基体(i)一种导电性金属-选择性抛光组合物，该组合物含有过硫酸盐化合物及任选的供该导电性金属的钝化膜-生成剂，其中该导电性金属-选择性抛光组合物有一定的pH，及(iii)金属氧化物研磨剂，及(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)调整该导电性金属-选择性抛光组合物或该抛光方法以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物，及(d)自该基体选择性移除与该导电性金属比较至少一部分该钽。优选实施方案的说明本专利技术提供一种用于化学-机械抛光包含钽及导电性金属(钽除外)的基体的方法。该方法包含(a)施加至该基体一种导电性金属-选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体(i)一种钽-选择性抛光组合物及(ii)一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体移除与该导电性金属比较至少一部分该钽。在一实施方案中，该导电性金属-选择性抛光组合物是任何此类抛光组合物，及该钽-选择性抛光组合物包含一种过硫酸盐化合物及任选的该导电性金属的一种钝化膜-生成剂。在另一实施方案中，该导电性金属-选择性抛光组合物包含过硫酸盐化合物及该导电性金属的任选的一种钝化膜-生成剂，其中该导电性金属-选择性抛光组合物有一定的pH，及该导电性金属-选择性抛光组合物或该抛光方法被调整以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为一种钽-选择性抛光组合物，诸如以上所述。术语“导电性金属-选择性”指自基体该导电性金属相对该钽的优先移除，例如，一种导电性金属钽移除比率大于1。同样地，术语“钽-选择性”指自基体该钽相对该导电性金属的优先移除，例如，导电性金属钽移除比率小于1。术语“钽”指钽本身，以及含钽化合物。因此，该钽可以是以例如钽金属或一氮化钽的形式。在一些情况，在原处，例如在该抛光过程中，转变该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物是所希望的。此可以用任何适当方式完成。可以调整该导电性金属-选择性抛光组合物以提供钽-选择性抛光组合物，例如，用增高该抛光组合物的p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学－机械抛光一种包含钽及除钽以外的导电性金属的基体的方法，该方法包含：（ａ）施加至该基体一种导电性金属－选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，（ｂ）自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，（ｃ）施加至该基体（ ｉ）一种包含一种过硫酸盐及一种该导电性金属的钝化膜－生成剂的钽－选择性抛光组合物及（ｉｉ）一种金属氧化物研磨剂，及（ｄ）自该基体选择性移除与该导电金属比较，至少一部分该钽。

【技术特征摘要】
US 1999-12-7 60/169,3821.一种化学-机械抛光一种包含钽及除钽以外的导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加至该基体一种导电性金属-选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体(i)一种包含一种过硫酸盐及一种该导电性金属的钝化膜-生成剂的钽-选择性抛光组合物及(ii)一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体选择性移除与该导电金属比较，至少一部分该钽。2.权利要求1的方法，其中该钽是以钽金属或一氮化钽的形式。3.权利要求1或2的方法，其中该导电性金属选自由铜，铝，铝硅，钛，一氮化钛，钨，氮化钨，金，铂，铱，钌，及其合金及组合物组成的组群。4.权利要求3的方法，其中该导电性金属是铜。5.权利要求1-4任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂选自由氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，铈土，氧化锆，氧化锗，氧化镁，及其组合物组成的组群。6.权利要求5的方法，其中该金属氧化物研磨剂是二氧化硅。7.权利要求6的方法，其中该金属氧化物研磨剂是热解法二氧化硅。8.权利要求1-7任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂是在该抛光组合物中。9.权利要求8的方法，其中该金属氧化物研磨剂是以约2～30重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。10.权利要求1-7任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂是固定在一种抛光垫上。11.权利要求1-10任一项的方法，其中该过硫酸盐化合物是选自过一硫酸，过二硫酸，及其盐。12.权利要求11的方法，其中该过硫酸盐化合物是过二硫酸铵。13.权利要求1-12任一项的方法，其中该过硫酸盐化合物是以约0.1～5重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。14.权利要求1-13任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是一种杂环有机化合物。15.权利要求14的方法，其中该钝化膜-生成剂是一种有至少一个5-或6-元杂环作为活性官能基团的杂环有机化合物，其中该杂环含至少一个氮原子。16.权利要求15的方法，其中该钝化膜-生成剂选自由苯并三唑，三唑，苯并咪唑，及其混合物组成的组群。17.权利要求16的方法，其中该钝化膜-生成剂是苯并三唑。18.权利要求1-17任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是以约0.001～1重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。19.权利要求1-18任一项的方法，其中该钽-选择性抛光组合物还包含聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯。20.权利要求1-19任一项的方法，其中该基体基础材料是二氧化硅。21.一种化学-机械抛光一种包含钽及一种钽以外的导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加至该基体(i)一种包含一种过硫酸盐化合物及任选一种该导电性金属的钝化膜-生成剂的导电性金属-选择性抛光组合物，其中该导电性金属-选择性抛光组合物具有一定pH，及(ii)一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑敏，霍马乔，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]