用于铜的化学机械平坦化的浆料和方法技术

所要求保护的本发明专利技术包括用于化学机械平坦化的新型水性浆料，其对于以高抛光速率抛光铜有效。根据本发明专利技术的水性浆料包括ＭｏＯ↓［２］或ＭｏＯ↓［３］的粒子和氧化剂。一种用于通过化学机械平坦化抛光铜的方法包括用抛光垫和包括ＭｏＯ↓［２］或ＭｏＯ↓［３］的粒子和氧化剂在内的水性浆料接触铜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铜的化学机械平坦化的浆料和方法
本专利技术一般地涉及化学机械平坦化工艺，更具体地，本专利技术涉及用于铜的化学机械平坦化的氧化钼浆料和方法。
技术介绍
化学机械平坦化(CMP)是用来指一种用在制造半导体中的工艺的术语。如其名所暗示，CMP工艺一般用在用来抛光(例如平坦化)半导体晶片表面的半导体处理中。CMP工艺相对较新，这是因为直到目前，传统的工艺仍然能满足所涉及的相对较低的电路密度。然而，电路密度的增加(例如，晶片特征尺寸从0.25微米转换到0.18微米)已经迫切需要开发新的用于平坦化晶片的工艺，其中CMP是受欢迎的。类似地，近年来从铝互连技术到铜互连技术的进步进一步加强了用CMP来抛光(例如平坦化)半导体晶片的应用。简要地说，化学机械平坦化(CMP)工艺包括在存在包含研磨粒子的化学活性浆料的情况下以垫擦洗半导体晶片。如其名所暗示，化学机械平坦化(CMP)工艺的平坦化作应既是化学的又是机械的。化学反应有助于通过改性表面膜同时在表面粒子和垫之间研磨而移去材料，且改性后的膜有利于机械移去。可以确信，在工艺中这种化学和机械组分之间的协同作用是CMP工艺的有效平坦化的关键。尽管CMP工艺被日益广泛地用在半导体制造工艺中，但是仍然缺乏对CMP工艺的理解，并且工艺工作的实际机理还未能确定。例如，尽管已经研发出了满足利用铝互连技术的晶片的某些CMP工艺参数，但是这些同样的工艺参数还未能证明也适用于利用铜互连技术的晶片。一种对成功的用于铜的CMP浆料的重要要求是高抛光速率。高抛光速率导致铜的过载平坦化时间更短。-->
技术实现思路
下面的总结是对所要求保护的产品和方法的简要概述。其不应当在任何方面将本专利技术限制在在具体实施方式中充分公开的详细内容。同样，本专利技术也不应当限于任何数值参数、处理设备、化学试剂、操作条件和其他变量，除非这里特别指出。所要求保护的本专利技术包括一种用于化学机械平坦化的新型水性平坦化浆料，其对于以高抛光速率平坦化铜有效。根据本专利技术的水性浆料包括溶解在氧化剂中的MoO3粒子。水性浆料的实施例可以包含溶解的MoO3，MoO3的量在约0.1重量％到约10重量％的范围内，氧化剂可以包括过氧化氢(H2O2)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、碘酸钾(KIO3)、硝酸(HNO3)、高锰酸钾(KMnO4)、过二硫酸钾(K2S2O8)、过二硫酸铵((NH4)2S2O8)、高碘酸钾(KIO4)和羟胺(NH2OH)中的任何一种或其混合物。另外，络合剂可被用在三氧化钼(MoO3)水性浆料中。络合剂可以包括氨基乙酸(C2H5NO2)，丙氨酸(C3H7NO2)，氨基丁酸(C4H9NO2)，乙二胺(C2H8N2)，乙二胺四乙酸(EDTA)，氨(NH3)，单羧酸、二羧酸和三羧酸族，如柠檬酸(C6H8O7)、邻苯二甲酸(C6H4(COOH)2)、草酸(C2H2O4)、乙酸(C2H4O2)、丁二酸(C4H6O4)，以及氨基苯甲酸族中的任何一种或其混合物。包含三氧化钼(MoO3)的浆料的实施例也可以具有非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。水性浆料中的阴离子表面活性剂可以包括聚丙烯酸(PAA)、羧酸或其盐、硫酸酯或其盐、磺酸或其盐、磷酸或其盐和硫代丁二酸或其盐中的任何一种或其混合物。水性浆料中的阳离子表面活性剂可以包括伯胺或其盐、仲胺或其盐、叔胺或其盐和季胺或其盐中的任何一种或其混合物。非离子表面活性剂可以包括许多聚乙二醇中的任何一种或其混合物。水性浆料的其他实施例可以具有铜腐蚀抑制剂，铜腐蚀抑制剂可以包括如下杂环有机化合物中的任何一种或其混合物，所述杂环有机化合物包括苯并三唑(BTA)、苯并咪唑、聚三唑、苯基三唑、硫羰和其衍生物。-->浆料的另外的实施例可以包含这些表面活性剂和腐蚀抑制剂的任何组合。水性浆料可选地可以包括用于在从约1到约14的有效范围内调节pH的酸或碱。根据本专利技术的浆料的另外实施例也可以具有补充陶瓷/金属氧化物粒子。用在水性浆料中的这种补充陶瓷/金属氧化物粒子可以包括硅土、二氧化铈、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化铁、氧化锡和氧化锗中的任何一种或其混合物。本专利技术还包括利用化学机械平坦化来平坦化铜的新方法。本专利技术的方法包括利用抛光垫和包括溶解的MoO3粒子和氧化剂在内的水性浆料来平坦化铜。利用浆料平坦化铜的方法实施例可以包含量在约0.1重量％到约10重量％的范围内的MoO3，氧化剂可以包括过氧化氢(H2O2)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、碘酸钾(KIO3)、硝酸(HNO3)、高锰酸钾(KMnO4)、过二硫酸钾(K2S2O8)、过二硫酸铵((NH4)2S2O8)、高碘酸钾(KIO4)和羟胺(NH2OH)中的任何一种或其混合物。另外，络合剂可被用在三氧化钼(MoO3)水性浆料中。络合剂可以包括氨基乙酸(C2H5NO2)，丙氨酸(C3H7NO2)，氨基丁酸(C4H9NO2)，乙二胺(C2H8N2)，乙二胺四乙酸(EDTA)，氨(NH3)，单羧酸、二羧酸和三羧酸族，如柠檬酸(C6H8O7)、邻苯二甲酸(C6H4(COOH)2)、草酸(C2H2O4)、乙酸(C2H4O2)、丁二酸(C4H6O4)，以及氨基苯甲酸族中的任何一种或其混合物。利用包含三氧化钼(MoO3)的浆料平坦化铜的方法实施例也可以具有非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。用在水性浆料中的阴离子表面活性剂可以包括聚丙烯酸(PAA)、羧酸或其盐、硫酸酯或其盐、磺酸或其盐、磷酸或其盐和硫代丁二酸或其盐中的任何一种或其混合物。用在水性浆料中的阳离子表面活性剂可以包括伯胺或其盐、仲胺或其盐、叔胺或其盐和季胺或其盐中的任何一种或其混合物。非离子表面活性剂可以包括多种聚乙二醇中的任何一种或其混合物。利用水性浆料平坦化铜的方法的其他实施例可以具有铜腐蚀抑制剂，铜腐蚀抑制剂可以包括如下杂环有机化合物中的任何一种或其混合物，所-->述杂环有机化合物包括苯并三唑(BTA)、苯并咪唑、聚三唑、苯基三唑、硫羰和其衍生物。浆料的另外的实施例可以包含这些表面活性剂和腐蚀抑制剂的任何组合。水性浆料可选地可以包括用于在从约1到约14的有效范围内调节pH的酸或碱。根据本专利技术的浆料的另外实施例也可以具有补充陶瓷/金属氧化物粒子。用在水性浆料中的这种补充陶瓷/金属氧化物粒子可以包括硅土、二氧化铈、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化铁、氧化锡和氧化锗中的任何一种或其混合物。附图说明附图是在含MoO3的浆料中的铜和钽试样的动电位极化曲线图。具体实施方式广而言之，根据本专利技术的水性浆料的实施例可以包括氧化钼(MoO2)抛光材料和氧化剂。MoO2抛光材料存在的量可以在约0.5到约10wt.％的范围内，例如约1到约3wt.％，更优选地约为3wt.％。氧化钼抛光材料可以包括MoO2的精细粒子，其平均粒子大小在约25纳米(nm)到约1微米的范围内，例如在约25纳米到约560nm的范围内，更优选地在约50到200nm的范围内，以上数据利用Horiba激光散射分析仪测得。MoO2粒子可以用各种含钼前驱体材料来产生，所述含钼前驱体材料例如是钼酸铵和相关化合物，以及用各种本领域中公知的工艺制备的氧化钼，其中钼前驱体和产物可以被制成这里指定的尺寸范围内的粒子。或者，可以用本领域中公知的各种研本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学机械平坦化的水性抛光浆料，包括钼的氧化物和氧化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-7-30 10/631,698;US 2004-5-13 10/846,7181.一种用于化学机械平坦化的水性抛光浆料，包括钼的氧化物和氧化剂。2.如权利要求1所述的水性抛光浆料，其中所述钼的氧化物是MoO2。3.如权利要求1所述的水性抛光浆料，其中所述钼的氧化物是MoO3。4.如权利要求2或3所述的水性抛光浆料，其中所述抛光浆料包括重量百分比在约0.1％到约10％之间的MoO2或MoO3粒子。5.如权利要求2或3所述的水性抛光浆料，其中所述氧化剂包括选自由硝酸铁、碘酸钾、硝酸和高锰酸钾组成的组中的一种或多种物质。6.如权利要求2或3所述的水性抛光浆料，其中所述浆料还包括选自由聚丙烯酸、羧酸或其盐、硫酸酯或其盐、磺酸或其盐、磷酸或其盐和硫代丁二酸或其盐组成的组中的阴离子表面活性剂。7.如权利要求2或3所述的水性抛光浆料，其中所述浆料还包括选自由伯胺或其盐、仲胺或其盐、叔胺或其盐和季胺或其盐组成的组中的阳离子表面活性剂。8.如权利要求2或3所述的水性抛光浆料，其中所述浆料还包括一种或多种补充陶瓷/金属氧化物粒子。9.如权利要求2所述的水性抛光浆料，其中所述氧化剂包括选自由碘化钾和氢氯化羟胺组成的组中的一种或多种物质。10.如权利要求3所述的水性抛光浆料，其中所述氧化剂包括选自由过氧化氢、过二硫酸钾、过二硫酸铵、高碘酸钾和羟胺组成的组中的一种或多种物质。11.如权利要求3所述的水性抛光浆料，其中所述浆料还包括选自由聚乙二醇族组成的组中的一种或多种非离子表面活性剂。12.一种用于生产MoO2的方法，包括：提供MoO3源；以及在还原气氛中将所述MoO3源加热到在约400℃到约700℃的范围内的温度，持续...

【专利技术属性】
技术研发人员：SV巴布，沙拉斯海格德，苏尼尔扎，尤达雅B帕特里，洪荣基，
申请(专利权)人：克莱麦克斯工程材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]