[发明专利]利用经氨基硅烷处理的研磨剂颗粒的抛光组合物和方法

说明书

背景技术

用于抛光(例如平坦化)基材表面的组合物和方法在本领域中是公知的。 抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料和CMP组合物)通常含有在水溶液 中的研磨材料并通过使表面与用该抛光组合物饱和的抛光垫接触而施加到 该表面上。典型的研磨材料包括金属氧化物颗粒，例如二氧化硅、二氧化铈、 氧化铝、氧化锆和氧化锡。例如，美国专利5,527,423描述了通过使表面与 包含在含水介质中的高纯度金属氧化物细颗粒的抛光组合物接触而对金属 层进行化学-机械抛光(CMP)的方法。抛光组合物通常连同抛光垫(例如抛光 布或圆盘)一起使用。合适的抛光垫描述于美国专利6,062,968、6,117,000和 6,126,532(它们公开了具有开孔型多孔网络的烧结聚氨酯抛光垫的使用)以及 美国专利5,489,233(其公开了具有表面纹理或图案的实心抛光垫的使用)中。

半导体晶片通常包括其上形成有多个晶体管的基材诸如硅或砷化镓。通 过将基材中的区域及基材上的层图案化而使晶体管以化学和物理方式连接 至该基材。所述晶体管和层被主要由某种形式的氧化硅(SiO₂)形成的层间电 介质(ILD)隔开。通过使用公知的多级互联使晶体管互相连接。典型的多层 互联由通过以下材料中的一种或多种组成的堆叠薄膜构成：钛(Ti)、氮化钛 (TiN)、钽(Ta)、铝-铜(Al-Cu)、铝-硅(Al-Si)、铜(Cu)、钨(W)、经掺杂的多晶 硅(多晶Si)、以及它们的各种组合。此外，通常通过使用填充有绝缘材料(例 如二氧化硅、氮化硅、和/或多晶硅)的沟槽将晶体管或晶体管组彼此隔离。

在器件制造的各种阶段期间，使用化学-机械抛光以使金属层或薄膜的 表面平坦化。已知CMP组合物中的许多仅适于有限的目的。然而，对于晶 片制造中所使用的绝缘材料，常规的CMP组合物倾向于呈现不可接受的抛 光速率及选择性水平。另外，许多CMP组合物倾向于呈现对于下伏膜的差 的膜移除特性或产生有害的膜腐蚀，这导致差的制造良率。

随着集成电路器件技术的发展，正在以新的和不同的方式使用传统材料 以实现先进集成电路所需的性能水平。特别地，以各种组合使用氮化硅及氧 化硅以实现新的和日益复杂的器件配置。通常，结构复杂性及性能特性可随 不同的应用而变化。正不断需要容许在CMP期间调节或调整各种层(例如氮 化硅、氧化硅)的移除速率以满足特定器件的抛光要求的方法和组合物。本 发明提供这样的经改善的抛光方法和组合物。本发明的这些和其它优点以及 另外的发明特征将从本文所提供的本发明的描述明晰。

发明内容

本发明提供对基材进行化学-机械抛光的方法，该方法包括：(i)使基材与 化学-机械抛光组合物接触，该化学-机械抛光组合物包含：(a)液体载体，(b) 悬浮于该液体载体中的研磨剂，其中该研磨剂包括具有经选自氨基硅烷化合 物、鏻硅烷化合物和锍硅烷化合物的化合物处理的表面的金属氧化物颗粒， 和(c)选自膦酸和含硼酸(boron containing acid)的酸；(ii)使该抛光组合物相对 于该基材移动；和(iii)磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。

本发明还提供对基材进行化学-机械抛光的方法，该方法包括：(i)使基材 与化学-机械抛光组合物接触，该化学-机械抛光组合物包含(a)液体载体和(b) 悬浮于该液体载体中的研磨剂，其中该研磨剂包括具有经选自季(quaternary) 氨基硅烷化合物、二足(dipodal)氨基硅烷化合物及其组合的化合物处理的表 面的金属氧化物颗粒，(ii)使该抛光组合物相对于该基材移动，和(iii)磨除该 基材的至少一部分以抛光该基材。

本发明进一步提供用于抛光基材的化学-机械抛光组合物，其包含：(a) 液体载体，(b)悬浮于该液体载体中的研磨剂，其中该研磨剂包括具有经选自 氨基硅烷化合物、鏻硅烷化合物和锍硅烷化合物的化合物处理的表面的金属 氧化物颗粒，和(c)选自膦酸和含硼酸的酸。

本发明另外提供用于抛光基材的化学-机械抛光组合物，其包含(a)液体 载体和(b)悬浮于该液体载体中的研磨剂，其中该研磨剂包括具有经选自季氨 基硅烷化合物、二足氨基硅烷化合物及其组合的氨基硅烷化合物处理的表面 的金属氧化物颗粒。