[发明专利]用于化学机械抛光含有钌和铜的衬底的方法

说明书

一种用于化学机械抛光包含钌和铜的衬底的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于化学机械抛光包含钌和铜的衬底的方法。更确切地说，本发明涉及一种用于化学机械抛光包含钌和铜的半导体衬底的方法。

背景技术

随着半导体衬底中的线宽和层厚度持续减小，钌在各种集成方案中逐渐替代铜晶种层的使用。此外，对于高密度集成电路日益增加的需求使得装置设计合并金属互连结构的多个上覆层。为了促进所述多层装置设计，使每一装置层平面化至关重要。半导体制造商依赖于化学机械抛光作为用以提供平坦衬底表面的经济方法。

因为不同半导体制造商所用的集成方案不同，所以在化学机械抛光步骤中经抛光的各种装置层所需的速率选择性也不同。另外，在用于给定装置配置的给定抛光操作期间出现的化学机械抛光副产物可能不同。举例来说，针对钌抛光设计的常规抛光组合物典型地含有强氧化剂、具有低pH或具有低pH与强氧化剂两者。所述配制品可以提供适用的钌去除速率；然而，其还提供形成四氧化钌的潜能。四氧化钌是高毒性气体，其在化学机械抛光操作期间需要特殊的预防措施。

另外，铜在暴露于含有强氧化剂的抛光组合物时极其快速地氧化。鉴于钌和铜的还原潜能差异，在使用常规钌抛光组合物抛光某些装置配置时，铜可能经受由钌造成的电流侵蚀。这可能在抛光时导致不同的铜和钌去除速率，从而导致不当的不均匀性。

一种用于抛光含有钌和铜的衬底层的所声明的解决方案由李(Li)等人在美国专利申请公开案第2009/0124173号中公开。李等人公开一种化学机械抛光组合物，其包含：(a)研磨剂，(b)水性载剂，(c)氧化剂，其具有相对于标准氢电极大于0.7V并且低于1.3V的标准还原潜能，以及(d)任选的硼酸根阴离子源，其条件是当氧化剂包含除过硼酸盐、过碳酸盐或过磷酸盐以外的过氧化物时，化学机械抛光组合物进一步包含硼酸根阴离子源，其中化学机械抛光组合物的pH在约7与约12之间。

尽管如此，仍然存在对新的化学机械抛光浆料组合物和用于具有钌和铜表面特征的抛光衬底的方法的需求。

发明内容

本发明提供一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供抛光机；提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：水、0.1wt％到25wt％研磨剂、0.05wt％到1wt％次氯酸钠或次氯酸钾、0.001wt％到1wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物、0.005wt％到1wt％铜腐蚀抑制剂(优选是BTA)、0wt％到0.01wt％聚甲基乙烯基醚(PMVE)、0wt％到0.1wt％非离子表面活性剂，其中化学机械抛光浆料组合物具有8到12的pH；提供化学机械抛光垫；将化学机械抛光垫和衬底安设在化学机械抛光机中；以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在化学机械抛光垫与衬底之间的动态接触；接近于化学机械抛光垫与衬底之间的界面分配化学机械抛光浆料组合物；其中化学机械抛光浆料组合物与衬底的钌和铜接触；其中衬底被抛光；并且其中一部分钌被从衬底去除。