[发明专利]块体钌的化学机械抛光组合物

说明书

本公开涉及块体钌的化学机械抛光组合物。本公开的组合物抛光至少部分包含钌的表面或基底。所述组合物包含氨和氧化卤素化合物的协同组合。所述组合物还可以包含磨料和酸。用于钌材料的抛光组合物可以包含：氨，基于所述组合物的总重量，氨以0.01重量％至10重量％的量存在；高碘酸，基于所述组合物的总重量，高碘酸以0.01重量％至10重量％的量存在；二氧化硅，基于所述组合物的总重量，二氧化硅以0.01重量％至12重量％的量存在；和有机磺酸，基于所述组合物的总重量，有机磺酸以0.01重量％至10重量％的量存在，其中所述组合物的pH为6至8。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月28日提交的美国临时专利申请62/649,326的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开提供了化学机械抛光(CMP)组合物，其有利于以高速率对钌材料进行抛光。特别地，本公开的CMP组合物部分地包含氨和氧化卤素化合物的协同组合，所述氧化卤素化合物也可以为全卤化化合物或卤素过氧酸。

背景技术

在半导体行业中的后段制程(back-end-of-line，BEOL)应用中，钌是下一代互连材料之一，因为其充填能力(filing capability)优异且导电性良好。与一些其他材料(例如钴)不同，钌在化学上相对稳定并因此不会劣化。其还具有良好的沉积特性。然而，钌在CMP工艺期间可能难以去除。因此，需要以足够高的速率去除钌的CMP组合物。

发明内容

在一个实施方案中，本公开提供了CMP组合物，其包含氨和氧化卤素化合物的协同组合。所述组合物还可以包含磨料、酸和其他稳定剂和去除速率(removal rate，RR)增强剂。

在另一个方面中，本文中公开的实施方案涉及用于钌的抛光组合物，其包含：氨；氧化卤素化合物；磨料；和任选的酸，其中所述组合物的pH为约5至约10。本公开还提供了从基底中去除钌材料的方法，其包括在将以上限定的组合物施加至基底的同时用旋转抛光垫对基底进行抛光的步骤。

在又一个方面中，本文中公开的实施方案涉及用于钌材料的抛光组合物，其包含：氨，基于所述组合物的总重量，氨以约0.01重量％至约10重量％的量存在；高碘酸，基于所述组合物的总重量，高碘酸以约0.01重量％至约10重量％的量存在；二氧化硅，基于所述组合物的总重量，二氧化硅以约0.01重量％至约12重量％的量存在；和有机磺酸，基于所述组合物的总重量，有机磺酸以约0.01重量％至约10重量％的量存在，其中所述组合物的pH为约6至约8。

在又一个方面中，本文中公开的实施方案涉及用于钌材料的抛光浆料浓缩物，其包含：Ru表面钝化层软化剂；去除速率增强剂；磨料；和Ru氧化剂，其中组合物的pH为约6至8。

具体实施方式

本公开的CMP组合物解决了如下问题：以令人满意的高速率对层状半导体器件进行抛光并从其中去除钌材料。本公开的CMP组合物包含氨和氧化卤素化合物(如高碘酸盐)的协同组合。在整个该申请中，氨也可以指氢氧化铵，所述氢氧化铵是氨在溶解在水溶液(例如本公开的CMP组合物)中时产生的形式。该组合是协同的，原因是：如下面更详细讨论的，包含这两种成分的组合物的钌去除速率远远大于基于单独包含每种组分的组合物的钌去除速率所预期的钌去除速率。

不受理论的束缚，认为本发明的氨和氧化卤素化合物的组合如此有利是因为氧化卤素首先容易使钌氧化。然后氨可以容易地与钌氧化物配位。该铵-钌氧化物配合物的一个实例可以具有以下结构和式：