[发明专利]抛光溶液

说明书

发明领域

本发明提供了用于例如半导体晶片的化学机械平面化的抛光溶 液。所述抛光溶液包括至少两种有机酸。本发明还提供了抛光基底表 面的方法。

背景技术

在制造半导体器件的过程中，晶片典型地经受许多加工步骤，包 括沉积、构图和蚀刻。在一个或多个这些加工步骤后，可能有必要修 饰晶片的表面，以例如获得高水平的表面平面性和均匀性。典型的表 面修饰过程包括：研磨、精整、抛光和平面化。

常规的表面修饰技术包括抛光，例如半导体晶片的化学机械平面 化(CMP)，其中使载体(carrier)组件中的晶片旋转并与CMP装置中的抛 光垫接触。抛光垫安装在转盘或滚筒(platen)上。晶片安装在旋转/移动 的载体或抛光头上，用可控的力将晶片压贴着旋转抛光垫。因此，CMP 装置在晶片表面和抛光垫之间产生抛光或研磨运动。能够在硅晶片本 身上；在各种介电层如二氧化硅上；在导电层如铝和铜上；或在包含 导电材料和介电材料两者的层上，如在大马士革波状花纹覆饰 (Damascene processing)中，进行典型的CMP。

抛光溶液也称为工作液体，包含能被分配到垫和晶片上以帮助加 工的化学试剂。通常，需要额外的抛光溶液组合物。

发明概述

本发明涉及用于化学机械平面化的抛光溶液及其使用方法。

简言之，在一方面，本发明提供了包括两种不同有机酸的抛光溶 液。在一些实施方案中，第一有机酸为多官能氨基酸，第二有机酸选 自简单羧酸，包括单官能和多官能的简单羧酸、和单官能羟基-羧酸； 其中术语“单官能”是指具有单个羧基的酸，而术语“多官能”是指 具有多个羧基的酸。

在一些实施方案中，抛光溶液包括第三有机酸。在一些实施方案 中，抛光溶液包括研磨粒子。在一些实施方案中，抛光溶液包括钝化 剂。

在另一方面，本发明提供了包括第一有机酸和第二有机酸的抛光 溶液，其中：

(a)  第一有机酸是第一多官能氨基酸，第二有机酸选自：

(i)  第二多官能氨基酸；

(ii) 单官能简单羧酸；

(iii)多官能简单羧酸；

(iv) 单官能羟基-羧酸；

(v)  多官能羟基-羧酸；和

(vi) 它们的组合；或者

(b)  第一有机酸为单官能羟基-羧酸，第二有机酸选自：

(i)  单官能简单羧酸；

(ii) 多官能简单羧酸；和

(iii)它们的组合；

其中使用所述抛光溶液获得的清除速率大于如下清除速率：基于使用 仅包含第一有机酸的抛光溶液获得的清除速率和使用仅包含第二有机 酸的抛光溶液获得的清除速率，通过线性估算预测该清除速率。在一 些实施方案中，使用所述抛光溶液获得的清除速率既大于使用仅包含 第一有机酸的抛光溶液获得的清除速率，也大于使用仅包含第二有机 酸的抛光溶液获得的清除速率。

在另一方面，本发明提供了抛光基底表面的方法，该方法包括： (a)将本发明的抛光溶液引入到基底表面和抛光制品表面之间的界面； 和(b)在基底表面和抛光制品表面之间提供相对运动。在一些实施方案 中，抛光制品是固定的研磨制品。

上面的发明概述并非用于描述本发明的每个实施方案。在下面的 描述中也列出了本发明各种实施方案的细节。根据说明书和权利要求 书，本发明的其它特征、目的和优点将是显而易见的。

发明详述

使用抛光垫来修饰基底表面的方法是公知的。通常，为了从晶片 表面除去材料，使晶片表面与抛光垫接触，使它们相对于彼此进行运 动。在修饰或精制构造晶片的暴露表面的一些常规方法中，可能使用 抛光溶液。通常，抛光溶液包含可改进清除速率的化学试剂。在一些 实施方案中，抛光溶液包含分散在液体中的许多松散研磨粒子。示例 性的研磨制品包括美国专利第6,238,592号中描述的那些。上述过程通 常被称为化学机械平面化(CMP)过程。

使用固定研磨制品来修饰基底表面的方法也是公知的。一种所述 的方法通常包括：以所需的压力和相对运动如旋转、直线、无规或其 它方式，使基底和固定研磨制品之间接触。可以使用抛光溶液来改进 清除速率。