[发明专利]选择性化学机械抛光钴、氧化锆、多晶硅和二氧化硅膜的方法

说明书

一种用于化学机械抛光衬底的方法，所述衬底含有钴、氧化锆、多晶硅和二氧化硅，其中所述钴、锆、和多晶硅去除速率选择性地优先于二氧化硅。所述化学机械抛光组合物包含水，苄基三烷基季铵化合物，钴螯合剂，腐蚀抑制剂，胶体二氧化硅磨料，任选地杀生物剂和任选地pH调节剂，并且pH大于7，并且所述化学机械抛光组合物不含氧化剂。

技术领域

本发明涉及一种用化学机械抛光组合物选择性化学机械抛光钴、氧化锆、多晶硅和二氧化硅膜的方法，所述化学机械抛光组合物含有水，苄基三烷基季铵化合物，钴螯合剂，腐蚀抑制剂，胶体二氧化硅磨料，任选地杀生物剂和任选地pH调节剂，并且pH大于7，并且所述化学机械抛光组合物不含氧化剂。更具体地，本发明涉及一种用化学机械抛光组合物选择性化学抛光钴、氧化锆、多晶硅和二氧化硅膜的方法，所述化学机械抛光组合物含有水，苄基三烷基季铵化合物，钴螯合剂，腐蚀抑制剂，胶体二氧化硅磨料，任选地杀生物剂和任选地pH调节剂，并且pH大于7，并且所述化学机械抛光组合物不含氧化剂，其中所述钴、氧化锆、和多晶硅去除速率选择性地优先于二氧化硅。

背景技术

在集成电路以及其他电子装置的制造中，将多层导电材料、半导电材料以及介电材料沉积在半导体晶片的表面上或从半导体晶片的表面上移除。可以通过若干种沉积技术来沉积导电材料、半导电材料以及介电材料的薄层。在现代加工中常见的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、以及电化学电镀(ECP)。

随着材料层被依次地沉积和移除，晶片的最上表面变成非平面的。因为后续的半导体加工(例如，金属化)要求晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平坦化。平坦化可用于移除不希望的表面形貌和表面缺陷，诸如粗糙表面、附聚的材料、晶格损伤、划痕、以及被污染的层或材料。

化学机械平坦化、或化学机械抛光(CMP)是用于将衬底(诸如半导体晶片)平坦化的常见技术。在常规的CMP中，晶片被安装在托架组件上并且被定位成与CMP设备中的抛光垫接触。托架组件向晶片提供可控的压力，从而将晶片压靠在抛光垫上。所述垫通过外部驱动力相对于晶片移动(例如，旋转)。与此同时，在晶片与抛光垫之间提供抛光组合物(“浆料”)或其他抛光液。因此，通过垫表面和浆料的化学和机械作用将晶片表面抛光并且使其成为平面。然而，在CMP中包括极大的困难。每种类型的材料要求独特的抛光组合物、适当设计的抛光垫、对于抛光和CMP后清洁两者的经优化的工艺设置以及必须为抛光给定材料的应用单独定制的其他因素。

在≤10nm的先进逻辑节点中，钴金属替代了将晶体管栅极连接至后段制程(BEOL)的钨插塞和在BEOL中的铜互连金属的前几个金属层(M1和M2-硅芯片的BEOL中的第一和第二互连金属层)。先进逻辑节点制造商(≤7nm)正在探索新的高k介电膜，诸如氧化锆与钴、多晶硅和二氧化硅(原硅酸四乙酯氧化物)组合的膜。为了实现包括上述膜的复杂的集成方案，希望证明CMP浆料能够以可调的去除速率和选择性抛光膜。

因此，需要用于优先于二氧化硅选择性地抛光钴、氧化锆和多晶硅的CMP抛光方法和组合物。

发明内容

本发明提供了一种化学机械抛光的方法，其包括：提供包含钴、氧化锆、多晶硅和二氧化硅的衬底；提供化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：水，胶体二氧化硅磨料，钴螯合剂，腐蚀抑制剂，具有下式的苄基三烷基季铵化合物：

其中R¹、R²和R³各自独立地选自(C₁-C₄)烷基，以及，任选地，杀生物剂；任选地，pH调节剂，并且pH大于7，并且所述化学机械抛光组合物不含氧化剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处产生动态接触；以及在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上；其中将所述钴、氧化锆、多晶硅和二氧化硅中的一些从所述衬底上抛光掉。