[发明专利]含有鎓的化学机械抛光组合物及使用该组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及抛光组合物及使用其抛光基板的方法。更具体而言，本发明涉及适合用于抛光半导体表面的化学-机械抛光组合物。 

背景技术

半导体晶片通常包括其上已形成了多个晶体管的基板，诸如硅或砷化镓。通过将基板中的区域及基板上的层图案化而将晶体管化学和物理连接到基板。晶体管和层通过主要包含某种形式的二氧化硅(SiO₂)的层间电介质(ILD)隔开。晶体管通过使用公知的多级互连而互相连接。典型的多级互连包含由下列材料中的一种或多种所组成的堆叠薄膜：钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、铝-铜(Al-Cu)、铝-硅(Al-Si)、铜(Cu)、钨(W)、经掺杂的多晶硅(poly-Si)、及其各种组合。另外，通常通过使用以绝缘材料诸如二氧化硅、氮化硅和/或多晶硅填充的沟槽将晶体管或晶体管组彼此隔离。 

用于半导体基板表面的化学-机械抛光(CMP)的组合物及方法在本领域中是公知的。用于半导体基板(例如集成电路)表面的CMP的抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料及CMP组合物)通常含有研磨剂、各种添加剂化合物及其类似物。 

通常，CMP包括上覆第一层的同时发生的化学及机械抛光以暴露其上形成有该第一层的非平面的第二层的表面。一种这样的方法描述于Beyer等人的美国专利第4,789,648号中。简言之，Beyer等人公开了一种CMP方法，其使用抛光垫及浆料以比移除第二层快的速率移除第一层，直至材料的上覆第一层的表面变得与被覆盖的第二层的上表面共平面为止。化学机械抛光的更详细说明参见美国专利第4,671,851号、第4,910,155号及第4,944,836号中。 

在常规的CMP技术中，将基板载体或抛光头安装在载体组件上且将其安置成与CMP装置中的抛光垫接触。载体组件提供对基板的可控制的压力，迫使基板抵靠着抛光垫。使垫与载体及其附着的基板相对于彼此移动。垫与 基板的相对运动用以研磨基板的表面以自基板表面移除一部分材料，由此抛光基板。通常通过抛光组合物的化学活性(例如，通过存在于CMP组合物中的氧化剂或其它添加剂)和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂的机械活性来进一步辅助基板表面的抛光。典型的研磨材料包括二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化锆及氧化锡。 

例如，Neville等人的美国专利第5,527,423号描述了一种通过使金属层的表面与包含悬浮于含水介质中的高纯度精细金属氧化物颗粒的抛光浆料接触来化学-机械抛光该金属层的方法。或者，可将研磨材料引入到抛光垫中。Cook等人的美国专利第5,489,233号公开了具有表面纹理或图案的抛光垫的用途，且Bruxvoort等人的美国专利第5,958,794号公开了一种固定研磨剂抛光垫。 

尽管许多已知的CMP浆料组合物适合用于有限的用途，但上述浆料倾向于呈现对各种组分材料(诸如二氧化硅)的不可接受的抛光速率及对用于晶片制造中的材料的移除的相应选择性。 

目前需要开发呈现对于半导体材料诸如二氧化硅的有用移除速率的新的CMP组合物。本发明提供这样的经改善的CMP组合物。从本文所提供的对本发明的描述，本发明的这些及其它优点以及额外的发明特征将变得明晰。 

发明内容

本发明提供一种适合用于抛光含有二氧化硅的半导体材料的化学-机械抛光(CMP)组合物。该组合物具有5或更小的pH值并且包含：胶态二氧化硅；至少一种鎓盐，其可为鏻盐、锍盐、或其组合；以及含水载体(例如，水)。优选地，该鎓盐为鏻盐。 

在优选实施方式中，该组合物具有5或更小的pH值且包含0.05重量％至35重量％的胶态二氧化硅、0.04至200微摩尔/克(μmol/g)的至少一种鎓化合物、以及含水载体诸如水。优选地，该鎓化合物为具有下式的鏻盐：