[发明专利]用于化学机械抛光的摩擦减小辅助物

说明书

技术领域

本发明关于用于化学机械抛光的摩擦减小辅助物(frction reducing aid)。

背景技术

集成电路由数百万形成于例如硅晶片的基板之中或之上的有源器件组成。这些有源器件以化学及物理方式连接到基板中且通过使用多层互连互相连接以形成功能电路。在一种制造方法中，通过传统的干式蚀刻方法将介电基板图案化以形成用于垂直及水平互连的洞及沟槽。然后经图案化的表面任选地以扩散阻挡层和/或助粘层进行覆盖，接着沉积金属层以填充这些沟槽及洞。然后使用化学机械抛光(CMP)以减小金属层的厚度以及扩散阻挡层和/或助粘层的厚度，直至暴露下面的介电层，由此形成电路器件。

在化学机械抛光中，使基板表面与抛光组合物及例如抛光垫的抛光组分(polishing component)接触。抛光组合物(也称为抛光浆料)通常含有在水溶液中的研磨材料，且通过使表面与用抛光组合物饱和的抛光垫接触而将抛光组合物施用于表面。抛光组合物的化学成分被认为与正在抛光的基板的表面材料反应，通过将表面材料转化为所述材料的更柔软、更容易磨损的衍生物，接着通过研磨材料和/或抛光垫的机械作用而移除所述衍生物，或者通过溶解单独经由机械作用移除的表面材料。在某些应用中，可将研磨剂固定在抛光垫的表面。

在抛光加工过程中，由其间有抛光组合物的基板表面与抛光垫表面的相对运动所导致的摩擦力可经由通过研磨颗粒和/或抛光垫擦伤基板而破坏线路，及经由表面层从基板的分层，从而导致正在基板上形成的器件的缺陷。另外，抛光垫在垫/浆料界面处的摩擦生热可导致垫过早失效。减小摩擦力的策略，例如将表面活性剂加入到抛光组合物中、使用由较软的材料构成的抛光垫、或减小施加到基板/抛光垫界面上的力通常导致正在抛光的材料的移除速率降低，这可导致加工时间增加，因此降低产量且增加总的单位成本。

此外，为降低微电子器件上的导电层之间的电容且因此增加器件可运作的频率或速度，正在使用具有介电常数比通常使用的基于二氧化硅的介电材料低的材料以提供电路线路之间的电绝缘。低介电常数材料的实例通常包括有机聚合物材料、无机及有机多孔介电材料、及共混或复合有机及无机材料(其可为多孔或非多孔的)。这些材料在机械上比基于二氧化硅的介电材料柔软且在器件的制造过程中更容易受损坏。非常合意的是将低介电常数材料并入到半导体结构中，同时仍可在半导体晶片加工过程中利用常规的化学机械抛光(CMP)系统抛光所得器件的表面。

因此，存在对这样的化学机械抛光组合物及系统的需要，其显示出基板与抛光组分之间的减小的摩擦。本发明的这些及其它优势，以及其它发明特征将从本文所提供的本发明实施方式中变得明晰。

发明内容

本发明提供一种用于抛光基板的化学机械抛光系统，其包含(a)选自抛光垫、研磨剂、及其组合的抛光组分，(b)水溶性硅酸盐化合物，其量足以提供0.1重量％或更多SiO₂，(c)氧化基板的至少一部分的氧化剂，及(d)水，其中抛光系统的pH值为8至12。本发明进一步提供一种化学-机械抛光基板的方法，该方法包括：(i)使基板与化学机械抛光系统接触，该化学机械抛光系统包含：(a)选自抛光垫、研磨剂、及其组合的抛光组分，(b)水溶性硅酸盐化合物，其量足以提供0.1重量％或更多SiO₂，(c)氧化基板的至少一部分的氧化剂，及(d)水；及(ii)磨损基板的至少一部分以抛光基板，其中抛光系统的pH值为8至12。

附图说明

图1说明用于测定化学机械抛光过程的摩擦系数的方法。

具体实施方式

本发明提供一种化学机械抛光(CMP)系统，其包含抛光组分、足以提供0.1重量％或更多SiO₂的量的水溶性硅酸盐化合物、氧化基板的至少一部分的氧化剂、及水，其中该抛光系统的pH值为8至12。水及任何溶解或悬浮于其中的组分形成化学机械抛光系统的抛光组合物。除非另外指出，否则本文所描述的组分的量均基于抛光组合物的总重量(即，水及任何溶解或悬浮于其中的组分的重量)。

抛光组分选自抛光垫、研磨剂、及抛光垫与研磨剂的组合。若存在研磨剂，则研磨剂可为任何合适的形式(例如研磨颗粒)。可将研磨剂固定于抛光垫上和/或其可为微粒形式且悬浮于水中。抛光垫可为任何合适的抛光垫，其中的许多是本领域中已知的。