用于化学机械抛光钨的方法技术

本发明专利技术涉及用于化学机械抛光钨的方法，提供了一种使用非选择性化学机械抛光组合物对含钨基材进行化学机械抛光的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用来对包含钨的基材进行化学机械抛光的方法。更具体地，本专利技术涉及用来对包含钨通孔的半导体基材进行化学机械抛光的方法。
技术介绍
钨广泛地用于半导体制备中，所述半导体制备用于形成连接集成电路制造中的中间层金属线的接触通孔和孔。通常，通孔通过层间电介质(ILD)蚀刻到互连导线或者半导体基材上。然后，可以在ILD上以及蚀刻的通孔中形成例如氮化钛或者钛的薄粘合剂层。然后在粘合剂层上以及通孔中掩盖沉积钨膜。然后通过化学机械抛光(CMP)去除过量的钨以形成钨通孔。CMP中所使用的化学机械抛光组合物对于确定CMP的成功是重要的变量。取决于磨料以及其他添加剂的选择，可以调整化学机械抛光组合物以对各层以所需的抛光速率提供有效抛光，同时最小化表面瑕疵、缺陷、腐蚀、以及与钨通孔相邻的层间电介质的侵蚀。除此之外，所述化学机械抛光组合物可用于提供对于被抛光的基材表面存在的其他材料的受控制的抛光选择性，所述被抛光的基材例如，钛、氮化钛、以及氮化硅等。通常，使用包含磨料颗粒以及化学试剂的化学机械抛光组合物来完成钨CMP过程。用于钨CMP的传统抛光组合物使用氧化铝(Al2O3)或者二氧化硅(SiO2)细颗粒作为恶劣氧化环境下的磨料材料。氧化剂的选择取决于抛光组合物的总体配方以及钨CMP整体工艺的具体要求。越来越多地用设计以蚀刻钨的成分来配制所使用的抛光组合物，从而努力增强通过组合物所展现的钨去除速率。然而，在许多情况下，所得的组合物以如下方式蚀刻钨从表面化学蚀刻钨，代替将钨转化为更易通过机械磨蚀从表面去除的柔软的氧化膜。由于该增强的化学作用，这些组合物倾向于引起钨堵塞的凹陷。凹陷的钨通孔会导致与装置其他区域的电接触问题，所述通孔中钨的表面低于周围中间层电介质材料。此外，钨通孔中央的凹陷会导致后续装置的非平面度的增加。从通孔的中央蚀刻钨还会导致不合乎希望的“键孔(keyholing)”。Grumbine等的美国专利第6，136，711号中揭示了一种据称用于改善鹤通孔形成的溶液。Grumbine等揭示了一种化学机械抛光组合物,该化学机械抛光组合物包含可以蚀刻钨的化合物；以及至少一种钨蚀刻的抑制剂，其中所述钨蚀刻的抑制剂是包含含氮官能团的化合物，所述含氮官能团的化合物选自具有三个或多个形成烷基铵离子的碳原子的化合物，具有三个或多个碳原子的氨烷基，除了含硫氨基酸的氨基酸以及它们的混合物。在钨抛光步骤之后使用氧化磨光步骤提供了另一种方式以实现更好的钨通孔形貌。由于半导体基材上的接触尺寸持续收缩，该氧化磨光步骤变得越来越重要。因此，不断需要新化学机械抛光组合物以及用作钨磨光制剂以实现更好形貌性能的方法
技术实现思路
本专利技术提供了一种用来对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括提供基材，其中所述基材包含钨提供化学机械抛光浆组合物，该化学机械抛光浆组合物包含(基本由以下成分组成组成)水；0.1至5重量％的磨料；0. 005至O.1重量％的式(I)的双季化合物作为初始组分，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供基材，其中所述基材包含钨；提供化学机械抛光浆组合物，其包含如下组分作为初始组分：水；0.1至5重量％的磨料；式（I）所示的0.005至0.1重量％的双季化合物：其中每一个A独立地选自N和P；其中R1选自：饱和或不饱和C1?C15烷基基团、C6?C15芳基基团以及C6?C15芳烷基基团；其中R2、R3、R4、R5、R6以及R7每一个独立地选自：氢、饱和或不饱和C1?C15烷基基团、C6?C15芳基基团以及C6?C15芳烷基基团以及C6?C15烷芳基基团；以及，式（I）中的阴离子可以是任意阴离子或者平衡了式（I）中阳离子的2+电荷的阴离子的组合；0.001至10重量％的邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸盐/酯化合物以及邻苯二甲酸衍生物中的至少一种；以及0.001至10重量％的碘酸钾；其中所述化学机械抛光组合物的pH为1至4；其中所述化学机械抛光组合物的钨静态蚀刻速率/分钟和钨去除速率/分钟；其中所述化学机械抛光组合物含<0.001重量％的过氧化氧化剂；以及，所述化学机械抛光组合物含<0.005重量％的腐蚀抑制剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；以0.69至34.5kPa的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基材之间的界面处建立动态接触；以及在所述化学机械抛光垫和基材之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆组合物分配到所述化学机械抛光垫上；其中，所述基材是抛光的；且从基材上除去一些钨。FDA00002010696300011.jpg,FDA00002010696300012.jpg,FDA00002010696300013.jpg...

【技术特征摘要】
2011.08.15 US 13/209,7491.一种用来对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括 提供基材，其中所述基材包含钨； 提供化学机械抛光浆组合物，其包含如下组分作为初始组分 水； O.1至5重量％的磨料； 式(I)所示的O. 005至O.1重量％的双季化合物2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光组合物显示的钨去除速 300 A/分钟。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基材还包含原硅酸四乙酯；其中从所述基材去除了至少一些原硅酸四乙酯；并且，所述化学机械抛光组合物显示出钨去除速率/原硅酸四乙酯去除速率选择性为5 :1至1: 5。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基材还包含Si3N4;其中从所述基材去除了至少一些Si3N4 ;并且，所述化学机械抛光组合物显示出钨去除速率/Si3N4去除速率选择性为2 :1至1: 2。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光浆组合物包含以下组分作为初始组分 水；1. 5至3. 5重量％的磨料,其中，所述磨料是平均粒径为10至IOOnm的胶态二氧化娃磨料； · 0.01至O.1重量％的双季化合物；其中每一个A是N;其中R1是-(CH2)4-基团；其中R2> R3> R4、R5> R6 以及 R7 每一个是-(CH2) 3CH3 基团； ·0.01至I重量％的邻苯二甲酸氢铵；以及， ·0.01至I重量％的碘酸钾；以及 其中所述化学机械抛光组合物的pH为2至3。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光组合物通过以下方式促进了钛去除速率三300 A /分钟板速133转每分钟，支架转速111转每分钟，化学机械抛光组合物的流速200ml/分钟，以及使用包含聚氨酯浸溃的非机织抛光垫的化学机械抛光垫在200mm的抛光机上施加13. 8kPa的标称向下作用力。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基材还包含原硅酸四乙酯；其中从所述基材上除去至少一些原硅酸四乙酯；并且，所述化学机械抛光组合物在以下条件下显示出钨去除速率/原硅酸四乙酯去除速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭毅，李在锡，R·L·小拉沃，张广云，
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：