[发明专利]用于含有金属离子氧化剂的化学机械抛光组合物中的二羟基烯醇化合物

说明书

[0001]本申请要求2005年3月25日提交的美国临时申请60/664930和2005年4月26日提交的美国临时申请60/674678的优先权，这两篇各自独立通过全文引用结合到本文中用于所有的目的。

[0002]发明领域：本发明涉及化学机械抛光或电化学抛光，其中所述抛光组合物包含：1)水；2)任选的磨料；3)氧化剂，优选过氧化物型氧化剂；4)少量可溶性金属离子氧化剂/抛光促进剂、与颗粒例如磨料颗粒结合的金属离子抛光促进剂或二者；和5)至少一种选自以下的物质：a)少量螯合剂、b)少量二羟基烯醇化合物和c)少量有机促进剂。所述抛光组合物和方法用于集成电路中的基本上所有的金属和金属化合物，但特别用于钨。本发明还涉及表面改性的胶态研磨抛光组合物以及使用这些组合物的相关方法，特别是用于化学机械平面化，其中所述浆料包含低含量的螯合自由基猝灭剂、非螯合自由基猝灭剂或二者。

[0003]发明背景：化学机械抛光(“CMP”)和电化学抛光(“ECP”)通常用于制造各种基材，例如含有沉积在表面上的过量金属的半导体晶片或集成电路，以在制造过程中的一个或多个阶段从基材表面除去过量的金属和/或金属化合物。在典型的CMP方法中，将基材(例如晶片)放置与和台板相连的旋转的抛光垫板接触。在CMP加工基材的过程中，将CMP浆料(通常为磨料和化学活性混合物)供应至垫板。在CMP加工过程中，将垫板(与台板固定)和基材旋转，而晶片载体体系或抛光头向基材施加压力(向下的力)。位于垫板和基材表面之间的浆料通过与待平面化的基材薄膜化学和机械相互作用完成平面化过程。持续抛光，直至使用能有效平面化基材的常规物质除去基材上的所需材料。电化学抛光涉及基本相同的材料和方法，但还包括在基材和阳极之间施加电位(通常为电流)。待抛光的基材表面通常包含金属或金属化合物和至少(当彻底抛光时)电介质材料。半导体制造方法例如光刻法发展迅速，目前制造的高级器件具有非常精细氧化物、金属和其他表面特征、具有0.18微米以下的尺寸特征。对于这些高级器件有必要加工公差更严格，要求改进CMP技术以得到所需的材料移除速率，同时使晶片的杂质或破坏程度最小。非常重要的是表面被快速但精确和平滑地平面化，导体不过度抛光，且电介质材料的金属离子污染程度最小。

[0004]经济方面需要较快的制造方法。提高抛光速率的一种方法包括在晶片载体上增加向下的压力以提高材料移除速率。由于必需的向下的压力太容易引起晶片破坏，例如刮痕、脱层或破坏晶片上的材料层，因此该方法不再使用。另一种方法使用较大和/或较粗糙的磨料，但该晶片的杂质太多。另一种方法涉及提高氧化剂的用量。由于提高氧化剂的用量使材料成本增加且增加与处理用过的浆料有关的处理问题和环境问题，因此该方法不受欢迎。

[0005]其他方法涉及使用一种或多种磨料(包括各种类型的磨料、各种大小的磨料、各种形状的磨料、各种尺寸分布的磨料以及各种BET表面积的磨料)、一种或多种氧化剂、一种或多种螯合剂、一种或多种缓蚀剂、一种或多种溶剂、一种或多种润湿改性剂、一种或多种流变调节剂、一种或多种磨料颗粒改性剂以及浆料中的其他化学品的各种组合。某些组合包含单独或组合使用贮存期限短(甚至短至需要使用就地使用混合技术)的材料，由于通常使CMP的加工和工艺控制变复杂，例如消耗更多的加工时间和/或增加成本，因此这些组合通常不受欢迎。

[0006]尽管各种磨料对于本领域普通技术人员来说是已知的，但典型的磨料包括二氧化铈、二氧化硅和氧化铝。改性的磨料为已知的，例如参见共同拥有的美国专利6,743,267，该专利公开了使用一种或多种含硼化合物改性的胶态二氧化铈或二氧化硅磨料，该专利所公开的内容通过引用结合到本文中来。