包括磺酸的ＣＭＰ组合物和用于抛光贵金属的方法技术

本发明专利技术提供一种抛光含有贵金属的基底的方法，其包括（ｉ）将基底与ＣＭＰ体系相接触和（ｉｉ）研磨至少一部分基底以抛光该基底。该ＣＭＰ体系含有研磨剂和／或抛光垫、液体载体、和磺酸化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种抛光含有贵金属的基底的方法。
技术介绍
用于平面化或抛光基底表面的组合物和方法是本领域公知的。抛光组合物(也称为抛光浆液)一般含有在水溶液中的研磨材料且通过将表面与饱和了该浆液组合物的抛光垫相接触而涂覆到该表面上。一般研磨材料包括二氧化硅、氧化铈、氧化铝、氧化锆、和氧化锡。美国专利5,527,423，例如，公开了一种通过将表面与含有在含水介质中的高纯度细金属氧化物颗粒的抛光浆液相接触而对金属层进行化学机械抛光的方法。可选择地，可将该研磨材料引入抛光垫中。美国专利5,489,233公开了具有表面结构或图样的抛光垫的应用，且美国专利5,958,794公开了一种固定研磨抛光垫。常规抛光体系和抛光方法一般不能完全令人满意地对半导体晶片进行平面化。具体地说，抛光组合物和抛光垫可具有低于期望值的抛光速率，且它们在半导体表面的化学机械抛光的应用可导致差的表面质量。由于半导体晶片的性能与其表面的平面性直接相关，因此使用导致高的抛光效率、均匀性、和去除率并获得具有最小化的表面缺陷的高质量抛光的抛光组合物和方法是关键的。获得用于半导体晶片的有效抛光体系的困难来源于半导体晶片的复杂性。半导体晶片一般由在其上形成有许多晶体管的基底组成。通过在基底上的层和在基底中的图样区域，将集成电路化学和物理地连接进基底中。为了生产可操作的半导体晶片且使晶片的产率、性能和可靠性最大化，期望抛光晶片的选择的表面而不对下层结构或形貌产生不利影响。实际上，如果不在充分平面化的晶片表面上进行各加工步骤，将产生在半导体制造中的各种问题。各种金属和金属合金已用于形成互连电平和器件之间的电连接，其包括钛、氮化钛、铝-铜、铝-硅、铜、钨、铂、铂-钨、铂-锡、钌、及其组合。贵金属带来一个特定的挑战，该挑战在于其为机械坚硬且化学抗性的，使得难以通过化学机械抛光对其进行有效的去除。下列专利公开了用于贵金属的抛光组合物。美国专利5,691,219公开了含有贵金属导电层的半导体存储器件和含有卤-化合物的用于抛光该贵金属的抛光组合物。美国专利6,274,063公开了用于镍基底的抛光组合物，其含有化学蚀刻剂(例如，硝酸铝)、研磨颗粒、和氧化剂。美国专利6,290,736公开了用于贵金属的化学活性抛光组合物，其含有在碱性含水溶液中的研磨剂和卤素。JP63096599A2公开了溶解金属钌的方法。JP11121411A2公开了用于铂系金属(例如，Ru、Pt)的抛光组合物，其含有铂系金属氧化物的细颗粒。JP1270512A2公开了一种用于贵金属的溶解溶液，其含有过氧化氢、碱金属氰化物、和磷酸盐离子和/或硼酸盐离子。WO00/77107A1公开了一种用于贵金属(例如，Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt)的抛光组合物，其含有研磨剂、液体载体、氧化剂、和抛光添加剂，该抛光添加剂包括EDTA、含氮大环(例如，四氮杂环十四烷)、冠醚、卤化物、氰化物、柠檬酸、膦、和膦酸盐。WO01/44396A1公开了一种用于贵金属的抛光组合物，其含有含硫化合物、研磨颗粒、和水溶性有机添加剂，据称该水溶性有机添加剂改进了研磨颗粒的分散并增强了金属去除率和选择性。然而，仍需要在基底的抛光和平面化期间，表现出期望的平面化效率、均匀性、和去除率同时使缺陷最小化的抛光体系和抛光方法，该缺陷例如在抛光和平面化期间，表面不完整性和对下层结构和形貌的损伤。对于含化学稳定和机械坚硬的贵金属的基底的抛光特别需要这些改进的抛光体系。本专利技术寻求提供这样一种化学机械抛光体系和方法。根据在此提供的本专利技术的描述，本专利技术的这些和其它优势将变得明晰。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抛光基底的方法，其包括(i)将含有贵金属的基底与化学机械抛光体系相接触，该体系包括(a)研磨剂和/或抛光垫，(b)液体载体，和(c)磺酸化合物或其盐，其中该化学机械抛光体系的pH为2-12，和(ii)研磨至少一部分基底以抛光该基底。具体实施例方式本专利技术涉及抛光含有贵金属的基底的方法。该基底与化学机械抛光(″CMP″)体系相接触，该体系含有(a)研磨剂和/或抛光垫，(b)液体载体，和任选(c)至少一种抛光添加剂(即，一种或多种抛光添加剂)。该抛光添加剂可以为任何适宜的化合物，该化合物期望地提高该体系抛光基底的至少一种贵金属层的速率。研磨至少一部分基底，以便于抛光该基底表面。研磨剂(当存在并悬浮在液体载体中时)、液体载体、和任选抛光添加剂以及任何其它悬浮在液体载体中的组分形成CMP体系的抛光组合物。在此描述的CMP体系包括研磨剂、抛光垫、或两者。优选，CMP体系既包括研磨剂又包括抛光垫。研磨剂可以被固定在抛光垫上和/或可以为颗粒形式并悬浮在液体载体中。抛光垫可以为任何适宜的抛光垫。研磨剂可以为任何适宜的研磨剂，其中很多是本领域已知的。例如，研磨剂可以为天然或合成的且可以金刚石(例如，多晶金刚石)、石榴石、玻璃、金刚砂、金属氧化物、氮化物、碳化物、聚合物、复合材料(例如，聚合物复合材料或聚合物/金属氧化物复合材料)等。研磨剂的选择可以取决于被抛光基底的具体特性。研磨剂优选含有金属氧化物、金刚石、碳化硅、氮化硅、氮化硼、或其组合。期望金属氧化物选自氧化铝、硅石、二氧化钛、铈土、氧化锆、氧化锗、氧化镁、其共形成产物、及其组合。更优选，研磨剂包括硅石、氧化铝(例如，α-氧化铝、热解氧化铝)、氮化硅、和/或碳化硅。在一些实施方式中，研磨剂优选含有平均粒度为150nm或更大(例如，200nm或更大，或250nm或更大)的α-氧化铝。一般，α-氧化铝与较软的研磨剂(例如，热解氧化铝)组合使用。研磨剂可以具有任何适宜的粒度。在一些实施方式中，优选使用平均粒度为150nm或更大(例如，200nm或更大，或250nm或更大)的α-氧化铝。通过光散射(例如，使用Hariba LA-910仪器)进行测定，得到平均粒度。当研磨剂存在于CMP体系中且悬浮在液体载体中时(即，当研磨剂为抛光组合物的组分时)，在抛光组合物中可以存在任何适宜量的研磨剂。典型的，0.01重量％或更高(例如，0.03重量％或更高，或0.05重量％或更高)的研磨剂存在于抛光组合物中。更典型的，0.1重量％或更高的研磨剂存在于抛光组合物中。在抛光组合物中研磨剂的量典型地不超过50重量％，更典型地不超过20重量％。优选，在抛光组合物中研磨剂的量为0.5重量％-10重量％。在一些实施方式中，期望在抛光组合物中研磨剂的量为0.1重量％-5重量％。液体载体用于促进将研磨剂(当存在时)、一种或多种抛光添加剂、及任何任选添加剂涂覆于适宜的待抛光或平面化的基底表面。液体载体一般为含水载体且可单独为水，可含有水和任何适宜的水溶性溶剂，或可为乳液。适宜的水溶性溶剂包括醇类例如甲醇、乙醇等。优选，该含水载体由水，更优选由去离子水组成。在本专利技术第一实施方式中，抛光添加剂存在于化学机械抛光体系中。该抛光添加剂与贵金属表面相互作用并在化学机械抛光期间促进其溶解。适宜的抛光添加剂包括二酮、二酮酸盐(diketonate)、脲化合物、杂环含氮化合物、杂环含氧化合物、杂环含磷化合物、可为两性离子化合物的含氮化合物、磺酸化合物、其盐、及其组合。适宜的二酮和二酮酸盐包括，例如，环戊二酮、环己二酮、环丁二酮、环庚二酮、线性二酮、和烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光基底的方法，包括：（ｉ）将含有贵金属的基底与化学机械抛光体系相接触，该体系包括：（ａ）研磨剂和／或抛光垫，（ｂ）液体载体，和（ｃ）磺酸化合物或其盐，其中该化学机械抛光体系的ｐＨ为２－１２，和（ｉｉ）研磨至少一部分基底以抛光该基底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-27 10/376,1721.一种抛光基底的方法，包括(i)将含有贵金属的基底与化学机械抛光体系相接触，该体系包括(a)研磨剂和/或抛光垫，(b)液体载体，和(c)磺酸化合物或其盐，其中该化学机械抛光体系的pH为2-12，和(ii)研磨至少一部分基底以抛光该基底。2.权利要求1的方法，其中该磺酸化合物为芳基磺酸。3.权利要求1的方法，其中该磺酸化合物为烷基磺酸。4.权利要求1的方法，其中该磺酸化合物为杂环磺酸。5.权利要求1的方法，其中该磺酸化合物选自吡啶乙磺酸、吡啶磺酸、氢氧化1-(3-磺基丙基)吡啶鎓、磺胺酸、氢氧化十二烷基二甲基(3-磺基丙基)铵、2-(N-吗啉代)乙磺酸、N-2-乙酰氨基-2-氨基乙磺酸、3-(N-吗啉)丙磺酸、N-三(羟甲基)甲基-2-氨基乙磺酸、N-2-羟乙基哌嗪-N′-2-乙磺酸、N-2-羟乙基哌嗪-N′-3-丙磺酸、环己基氨基乙磺酸、3-(环己基氨基)丙磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、苯磺酸、氢醌磺酸、氢化喹啉磺酸、羟乙磺酸、4，7-二苯基-1、10-菲咯啉二磺酸、1，2-萘醌-4-磺酸、氨基蒽醌磺酸、2-甲酰苯磺酸、3-氨基-4-羟基苯磺酸、4-羟基苯磺酸、6-氨基甲苯-3-磺酸、联苯胺-3-磺酸、二苯基胺-4-磺酸、羟胺-O-磺酸、哌啶磺酸、对-茴香胺-3-磺酸、对-二甲苯-2-磺酸、甲磺酸、3-环己基氨基-1-丙磺酸、5-甲酰-2-呋喃磺酸、其盐、及其组合。6.权利要求5的方法，其中该磺酸化合物选自2-吡啶乙磺酸、4-吡啶乙磺酸、氢氧化1-(3-磺基丙基)吡啶鎓...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科德里格西索罗，弗拉斯塔布鲁西克，本杰明P拜尔，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]