[发明专利]用于钨磨光应用的经表面处理的研磨剂颗粒

说明书

本发明提供化学机械抛光组合物，其包含(a)研磨剂，选自：氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆及其组合，其中该研磨剂表面包覆有包含磺酸单体单元及羧酸单体单元的组合、或磺酸单体单元及膦酸单体单元的组合的共聚物，(b)氧化剂，及(c)水，其中该抛光组合物具有约2至约5的pH。本发明进一步提供利用本发明化学机械抛光组合物化学机械抛光基板的方法。典型地，该基板包含钨或钴以及硅氧化物。

背景技术

用于抛光(或平坦化)基板表面的化学机械抛光(CMP)组合物及方法在本领域中是公知的。用于抛光位于半导体基板上的金属层(诸如钨)的抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料及CMP组合物)可包括悬浮于水性溶液中的研磨剂颗粒及化学促进剂，诸如氧化剂、螯合剂、催化剂等。

在常规CMP操作中，将待抛光的基板(晶片)安装于载体(抛光头)上，该载体(抛光头)进而安装于载体总成上且在CMP装置(抛光工具)中与抛光垫接触放置。载体总成向基板提供可控的压力，按压基板与抛光垫相抵。基板及垫通过外部驱动力相对于彼此移动。基板与垫的相对运动自基板表面研磨且移除一部分材料，由此抛光基板。通过垫与基板的相对移动的基板抛光可进一步通过抛光组合物的化学活性(例如，通过存在于CMP组合物中的氧化剂及其它化合物)和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂的机械活性辅助。

在典型的钨插塞及互连工艺中，钨沉积于介电质上以及其中所形成的开口内。然后，在CMP操作期间，移除介电层上的过量的钨以在介电质内形成钨插塞及互连。在移除大部分(bulk)钨后，基板表面可经历磨光(buff)抛光步骤以移除碎屑并且给表面提供更均匀的拓扑结构(topology)。磨光抛光要求：必须使基板特征(例如钨插塞及互连)内的侵蚀(其是自所述特征内的过量的金属移除，导致非平坦性)最小化或更优选地甚至反转。磨光步骤涉及抛光两种或更多种不同的材料(例如，钨、介电质、以及阻挡材料(例如硅氮化物))，且因此需要不同材料的移除速率的适当平衡，以达成适宜的表面形貌。

因此，对于开发用于钨磨光应用的提供良好的表面形貌及平坦性并同时使侵蚀最小化或反转的新的抛光方法及组合物存在着持续需求。

发明内容

本发明提供化学机械抛光组合物，其包含(a)研磨剂，选自：氧化铈、氧化钛、氧化锆及其组合，其中该研磨剂表面包覆有包含磺酸单体单元及羧酸单体单元的组合的共聚物，或其中该研磨剂表面包覆有包含磺酸单体单元及膦酸单体单元的组合的共聚物，(b)氧化剂，及(c)水，其中该抛光组合物具有约2至约5的pH。

本发明还提供化学机械抛光组合物，其包含(a)氧化铝研磨剂，其中该氧化铝表面包覆有包含磺酸单体单元及羧酸单体单元的组合的共聚物，或其中该氧化铝表面包覆有包含磺酸单体单元及膦酸单体单元的组合的共聚物，(b)氧化剂，(c)有机膦酸，及(d)水，其中该抛光组合物具有约2至约5的pH。

本发明进一步提供化学机械抛光基板的方法，包括(i)提供基板，(ii)提供抛光垫，(iii)提供化学机械抛光组合物，该化学机械抛光组合物包含(a)研磨剂，选自：氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆及其组合，其中该研磨剂表面包覆有包含磺酸单体单元及羧酸单体单元的组合的共聚物，或其中该研磨剂表面包覆有包含磺酸单体单元及膦酸单体单元的组合的共聚物，(b)氧化剂，及(c)水，其中该抛光组合物具有约2至约5的pH，(iv)使该基板与该抛光垫及该化学机械抛光组合物接触，及(v)使该抛光垫与该化学机械抛光组合物相对于该基板移动，以磨除该基板的至少一部分，从而抛光该基板。

附图说明

图1显示根据本发明实施方案的包含经表面包覆的氧化锆及过氧化氢的抛光组合物的粒径及ζ电位随时间的变化。

图2显示根据本发明实施方案的包含经表面包覆的氧化锆及过氧化氢的抛光组合物的过氧化氢含量随时间的变化。

图3显示经表面包覆的氧化铈研磨剂的分散体的粒径及ζ电位随pH的变化。

具体实施方式