[发明专利]用于介电膜的提高速率的化学机械抛光组合物

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光组合物及方法。

背景技术

集成电路由形成在基板上或基板中的数百万个有源器件构成，该基板例如硅晶片。所述有源器件以化学方式和物理方式连接到基板中且通过使用多层互连而互联形成功能电路。典型的多层互连包含第一金属层、层间介电层、以及第二金属层和某些情况下的后续的金属层。诸如掺杂及未掺杂的二氧化硅(SiO₂)和/或低k电介质的层间电介质用以电隔离不同的金属层。形成每一层时，通常使该层平坦化以使后续各层能够形成在该新形成的层上。

钨正在愈来愈多地用作形成集成电路器件内的互连的导电材料。一种在二氧化硅基板上制作平坦钨电路迹线的方法称作镶嵌工艺。根据该工艺的实施方式，钨镶嵌工艺始于完全平坦化的介电表面，该表面以垂直接触孔或通孔来图案化，以便在各层和/或沟槽之间提供电连接以界定电路线路。将粘合促进层(通常为钛或氮化钛)施加至基板表面，以将金属粘附至介电表面并避免金属与介电材料发生反应。然后，使用化学气相沉积工艺沉积钨，以填充孔和/或沟槽。采用化学机械抛光(CMP)以减小钨外层的厚度，以及任何粘合促进层和/或扩散阻挡层的厚度，直至获得暴露出二氧化硅表面的高出部分的平坦表面。通孔及沟槽仍填充有形成电路互连的导电性钨。

可用于钨及其他金属的CMP的抛光组合物通常具有酸性pH值。相对于金属，这种抛光组合物通常以显著低的速率使介电层平坦化。随着金属上覆层的移除，由此暴露出下伏的介电表面，在更缓慢地平坦化该介电表面的同时继续移除剩余在孔和/或沟槽中的金属，这导致孔和/或沟槽中的金属的侵蚀及基板表面的后继非平坦化。因此，在本领域中仍然需要在一个单独的抛光步骤中以类似速率有效抛光金属与介电材料两者的抛光组合物及方法。

发明内容

本发明提供一种基本上由以下物质组成的化学机械抛光组合物：(a)二氧化硅，其具有10nm至40nm的平均初级粒径；(b)氧化剂，其选自过氧化氢、脲过氧化氢、过碳酸盐、过氧化苯甲酰、过乙酸、过氧化钠、二叔丁基过氧化物、单过硫酸盐、二过硫酸盐、铁(III)化合物、及其组合；(c)季铵化合物，其包含具有结构R₁R₂R₃R₄N⁺的阳离子，其中R₁、R₂、R₃及R₄独立地选自C₂-C₆烷基及C₇-C₁₂芳烷基；及(d)水，其中该抛光组合物具有1至5的pH值。

本发明还提供一种化学机械抛光基板的方法，该方法包括：(i)使基板与抛光垫及化学机械抛光组合物相接触，该化学机械抛光组合物基本上由以下物质组成：(a)二氧化硅，其具有10nm至40nm的平均初级粒径；(b)氧化剂，其选自过氧化氢、脲过氧化氢、过碳酸盐、过氧化苯甲酰、过乙酸、过氧化钠、二叔丁基过氧化物、单过硫酸盐、二过硫酸盐、铁(III)化合物、及其组合；(c)季铵化合物，其包含具有结构R₁R₂R₃R₄N⁺的阳离子，其中R₁、R₂、R₃及R₄独立地选自C₂-C₆烷基及C₇-C₁₂芳烷基；及(d)水，其中该抛光组合物具有1至5的pH值；(ii)相对于该基板移动该抛光垫，其间具有该化学机械抛光组合物；及(iii)磨除该基板的至少一部分以抛光该基板。

具体实施方式