[发明专利]抛光含钨基材的方法

说明书

本申请是中国发明专利申请(发明名称：抛光含钨基材的方法，申请日：2008年1月31日；申请号：200880002578.3)的分案申请。

技术领域

本发明涉及含钨基材的化学机械抛光。本发明还提供一种包含铁离子、聚合物、二氧化硅、丙二酸及水的抛光组合物。

背景技术

集成电路由数百万个形成于基板例如硅晶片之中或之上的有源器件构成。这些有源器件以化学及物理方式连接到基板中，并且通过使用多层互连而互相连接形成功能电路。典型的多层互连包括第一金属层、层间介电层、以及有时存在的第三及随后的金属层。层间电介质(诸如掺杂及无掺杂的二氧化硅(SiO₂)和/或低κ电介质)用于使不同的金属层电绝缘。当每一个层形成时，通常将该层平坦化以使随后的层形成于新形成的层上。

钨越来越多地用作在集成电路器件中形成互连的导电材料。一种在二氧化硅基材上制造平面钨电路迹线的方法称为镶嵌方法(damascene process)。根据该方法，通过常规的干式蚀刻方法将二氧化硅介电表面图案化以形成用于垂直及水平互连的孔及沟槽。用粘着促进层(例如钛或钽)和/或扩散阻挡层(例如氮化钛或氮化钽)涂覆该图案化的表面。然后在粘着促进层和/或扩散阻挡层外涂覆钨层。采用化学机械抛光以减小钨外覆层的厚度、以及任何粘着促进层和/或扩散阻挡层的厚度，直至获得暴露出二氧化硅表面的高出部分的平坦表面。通孔及沟槽仍填充有形成电路互连的导电钨。

通常，用于抛光含钨基材的化学机械抛光组合物包含能够蚀刻钨的化合物。这些能够蚀刻钨的化合物(或蚀刻剂)用于将钨转变为软质氧化膜，该膜能够通过机械研磨可控地移除。使用悬浮于液体载体中而形成抛光浆料的研磨剂以及抛光垫进行研磨，或使用固定于抛光垫上的研磨剂进行研磨，其中抛光垫相对于基材(即半导体晶片)的移动(其间有抛光浆料)使得软质氧化膜得以机械移除。然而，蚀刻剂通常能够将钨金属或其氧化物直接转化为可溶形式的钨。在抛光步骤中，移除外覆的钨层以暴露氧化层和实现基材的平坦性。在暴露氧化层之后且在完成抛光工艺之前，沟槽中的钨可由静态蚀刻及研磨剂的机械作用的组合而受到不希望有的侵蚀，从而导致表面凹陷及侵蚀。表面凹陷可损害电路完整性且导致表面不平坦，其可使金属层在器件的随后各层上的沉积变得复杂。已将钨蚀刻抑制剂添加至化学机械抛光组合物中。例如，美国专利6,273,786公开了一种化学机械抛光方法，其中包括选自磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐及其混合物的钨腐蚀抑制剂。美国专利6,083,419公开了一种包含钨蚀刻抑制剂的化学机械抛光组合物，该钨蚀刻抑制剂为选自不具有氮-氢键的含氮杂环、硫化物及唑烷的化合物。

然而，这些抑制剂并非总能够有效地防止沟槽内钨的侵蚀。另外，使用高含量的这些钨蚀刻抑制剂可将包含钨层的基材的抛光速率降低至不可接受的低水平。侵蚀不仅为钨蚀刻的作用，而且还为研磨工艺的作用。因此，本领域中仍需要用于化学机械平坦化含钨基材的组合物及方法，其将提供减少的钨侵蚀且仍保持有效的钨移除速率。本发明提供这样的化学机械抛光组合物及方法。本发明的这些及其它优势以及其它发明特征将从本文中所提供的本发明的描述而明晰。

发明内容

本发明提供一种对含钨基材进行化学机械抛光的方法，包括：(i)使含钨基材与抛光垫及化学机械抛光组合物接触，该化学机械抛光组合物包含：(a)钨蚀刻剂，(b)钨蚀刻抑制剂，其中该钨抛光抑制剂以1ppm至1000ppm的量存在，和(c)水；(ii)相对于该基材移动该抛光垫，该基材与该抛光垫之间有该抛光组合物；和(iii)磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。该钨蚀刻抑制剂为包含至少一种这样的重复基团的聚合物、共聚物或聚合物共混物，该重复基团含有至少一个含氮杂环或叔氮或季氮原子。本发明还提供一种抛光组合物，其包含：(a)铁离子，(b)钨蚀刻抑制剂，其中该钨蚀刻抑制剂以1ppm至1000ppm的量存在，(c)二氧化硅，(d)丙二酸，和(e)水，其中该钨蚀刻抑制剂如上文所述。

具体实施方式