[发明专利]用于金属和金属氧化物的结构化处理的抛光液和方法

说明书

本发明涉及一种抛光液，例如用于通过化学-机械抛光工艺步骤对衬底上的金属和金属氧化物层进行平整化和/或结构化处理。此外，本发明还涉及一种对金属和金属氧化物进行平整化和/或结构化处理的方法。

为了能够读出一个存储器单元的存储电容中所存储的电荷，该存储电容的容量最少的数值应当大约为30fF。同时DRAM存储单元的开发必须要不断缩小电容器的侧面延伸尺度，从而能够继续提高存储密度。这种本身是对存储单元电容的对立要求导致了电容结构的日益复杂化(“槽式电容”，“堆叠电容”，“冠状电容”)。相应的电容制造方法也非常复杂而且越来越昂贵。

另一种保证存储器电容具有足够容量的途径是，在电容器电极之间使用具有很高介电常数的材料。近些年来作为已有氧化硅/氮化硅的替代物使用了新型材料，特别是高ε对位电体和铁电体作为介电体，它比公知的氧化硅/氮化硅(＜8)明显较高的相对介电常数(＞20)。所以在相同容量的条件下，电容器面积以及所需的电容器结构的复杂性都明显减小。这种高相对介电常数新型材料的主要代表是钛酸盐钡锶(BST,(Ba,Sr)TiO₃)，钛酸铅锆(PZT,Pb(Zr,Ti)O₃)以及镧掺杂的钛酸铅锆和钽酸锶铋(SBT,SrBi₂Ta₂O₉)。

除了公知的DRAM存储器件以外，在将来铁电存储装置，即所谓的FRAM也会起到重要的作用。铁电存储装置和公知的存储装置相比，例如和DRAM和SRAM相比所具有的优点是，所存储的信息在电压或电流供应中断时也不会丢失，而是保持存储。这种铁电存储装置的非易失性的基础是以下事实，即铁电材料通过一个外部电场产生的极化即便在外部电场消失后也能大部分维持。对铁电存储装置也使用以上所列举的新型材料，例如钛酸铅锆(PZT,Pb(Zr,Ti)O₃)以及镧掺杂的钛酸铅锆或钽酸锶铋(SBT,SrBi₂Ta₂O₉)。

可是使用新型对位电体和铁电体的条件是需要采用新型的电极材料和势垒材料。所述新型对位电体和铁电体通常是淀积在已经存在的电极上的(下部电极)。工艺处理在高温下进行，此时通常构成电容器电极的材料，例如掺杂多晶硅很容易氧化，而且其导电性将会丧失，从而导致存储单元报废。

具有良好的抗氧化性和/或可构成导电氧化物的材料是4d和5d过渡金属，特别是贵金属如Ru,Rh,Pd,Os,Pt，特别是Ie和IrO₂，作为有前途的替代物，代替掺杂的硅/多晶硅作为电极和势垒材料。

其中的一个问题是，上述应用在集成电路中的新型电极和势垒材料属于一种难以进行结构化处理的材料类别。由于其化学惰性所以这些材料难以腐蚀，所以腐蚀性磨蚀以及采用“反应性”气体主要或几乎完全基于腐蚀的物理组分。例如迄今为止氧化铱通常是通过干蚀法进行结构化处理的。该方法的一个主要缺点是由于腐蚀有很高的物理组分，所以缺少了方法的选择性。其后果是通过掩模的侵蚀出现不可避免的斜边，所以只能保证结构的很低的尺寸精度。此外还会在衬底上、在掩模上或者在所使用的设备上出现不希望的再沉淀。

另外这种材料还被证明在使用所谓的CMP方法(化学机械抛光法)时极难加工。用于金属表面平整化和结构化处理的CMP标准方法例如已经应用在钨和铜上，以及用于作为势垒层使用的材料中，如Ti,TiN,Ta和TaN。此外已有技术中的CMP工艺用于多晶硅、氧化硅和氮化硅的平整化处理。在这种方法中所使用的抛光液并不适用于贵金属的磨蚀。CMP方法用于贵金属及其氧化物，如Pt、Ir和IrO₂，由于其化学隋性和难氧化性而会出现问题。