[发明专利]用于钨化学机械抛光的组合物

说明书

化学机械抛光组合物，其包括：基于水的液体载剂、分散在该液体载剂中的阳离子型研磨剂颗粒、具有小于7的等电点的第一氨基酸化合物及具有大于7的等电点的第二氨基酸化合物。该组合物的pH在约1至约5的范围内。用于化学机械抛光包括钨层的基板的方法，包括：使该基板与前述的抛光组合物接触，相对于该基板移动该抛光组合物，及研磨该基板以从该基板移除一部分钨且由此抛光该基板。

背景技术

用于抛光(或平坦化)基板表面的化学机械抛光(CMP)组合物及方法是本领域中公知的。用于抛光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)可包含悬浮在水溶液中的研磨剂颗粒、化学促进剂(诸如氧化剂)、螯合剂及类似者、以及用于降低金属在CMP 浆料中的蚀刻的速率的腐蚀/蚀刻抑制剂。

在钨插塞及互连制程中，钨通常沉积在介电质的上方以及其中所形成的开口内。然后，在CMP操作期间，移除介电质层的上方的过量的钨以在介电质内形成钨插塞及互连。随着半导体器件的特征尺寸的持续缩小，在CMP 操作(诸如钨CMP操作)中，满足器件要求(包括平坦性及缺陷要求)已经变得更加困难。例如，浆料所引起的缺陷(包括过度的局部腐蚀)可降低器件的良率(产率，yield)。过度的阵列侵蚀、局部侵蚀、以及钨插塞和线的凹进(recessing) 也可损及整体电学性能并降低器件的良率(产率，yield)。

市售的钨CMP浆料通常使用过氧化氢氧化剂。尽管过氧化氢的使用有许多优点，但已知在某些CMP操作中会促成过度的钨蚀刻。在工业(行业) 中，仍需要对钨的腐蚀性较小的钨CMP浆料(或组合物)。此外，如本领域中所公知的，半导体工业经历着持续且严重的价格下行压力，该价格下行压力延伸至CMP耗材本身(例如，延伸至CMP浆料及垫)。由于降低成本的压力经常与期望的浆料性能指标冲突，因此，这样的价格压力对浆料配制者提出挑战。因此，在工业中，也确实需要稳定且以降低的总成本提供高产量 (throughput)的CMP浆料。

发明内容

公开了用于抛光具有钨层的基板的化学机械抛光组合物。抛光组合物包含基于水的液体载剂及分散在该液体载剂中的阳离子型研磨剂颗粒、由基于水的液体载剂及分散在该液体载剂中的阳离子型研磨剂颗粒组成、或基本上由基于水的液体载剂及分散在该液体载剂中的阳离子型研磨剂颗粒组成。该组合物进一步包含具有小于7的等电点的钨腐蚀抑制剂及具有大于7的等电点的钨腐蚀抑制剂。该组合物的pH在约1至约5的范围内。进一步公开了用于化学机械抛光包括钨层的基板的方法。该方法可包括：使基板与以上所述的抛光组合物接触，相对于该基板移动该抛光组合物，及研磨该基板以从该基板移除一部分钨，且由此抛光该基板。

具体实施方式

公开了用于抛光具有钨层的基板的化学机械抛光组合物。该抛光组合物包含以下物质、由以下物质组成、或基本上由以下物质组成：基于水的液体载剂、分散在该液体载剂中的阳离子型研磨剂颗粒、具有小于7的等电点的第一钨腐蚀抑制剂(例如，第一氨基酸化合物)、及具有大于7的等电点的第二钨腐蚀抑制剂(例如，不同于第一氨基酸化合物的第二氨基酸化合物)。该组合物的pH在约1至约5的范围内。抛光组合物可进一步任选地包含含铁的促进剂(诸如可溶性的铁促进剂)、结合至含铁的促进剂的稳定剂、及过氧化氢氧化剂。在一个实施方式中，第一氨基酸化合物可为甘氨酸和/或缬氨酸且第二氨基酸化合物可为组氨酸、精氨酸和/或赖氨酸。

所公开的抛光组合物及对应者(CMP方法)可赋予显著且预料不到的优点。例如，所公开的抛光组合物倾向于既是化学稳定的也是胶体稳定的，使得组合物的pH及组合物中的研磨剂颗粒的平均尺寸这两者均随时间的推移保持稳定(例如，随时间的推移基本上不变)。抛光组合物可进一步提供经改善的抗腐蚀性能(例如，减少的钨蚀刻)以及经改善的贮存期及适用期。此外，抛光组合物及对应的CMP方法可提供经改善的平坦性，包括经改善的阵列侵蚀、局部蚀刻、以及钨插塞和线的凹进。