專利名稱：：使用無機氧化物磨料提高銅的平面化的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導體晶片材料的化學機械平面化(CMP)，更具體來說，涉及在電介質(zhì)和阻擋層材料的存在下，用來將銅互連(interco皿ect)從半導體晶片上拋光除去的CMP組合物和方法。
背景技術(shù)：
：通常半導體晶片包括硅晶片和介電層，所述介電層包括多個溝槽，這些溝槽排列形成圖案，用于介電層內(nèi)的電路互連。所述圖案排列經(jīng)常具有波形結(jié)構(gòu)或雙重波形結(jié)構(gòu)。阻擋層覆蓋著所述圖案化的介電層，金屬層覆蓋著所述阻擋層。所述金屬層的厚度至少足以用金屬填充所述圖案化的溝槽，以形成電路互連。CMP過程經(jīng)常包括多個拋光步驟。例如，第一步從下面的阻擋層和介電層上除去金屬層。所述第一步拋光除去了金屬層，同時在晶片上留下平滑的平坦表面，其中包括填充了金屬的溝槽，該溝槽提供與拋光后的表面相平的電路互連。第一步拋光以初始高速度除去了過量的互連金屬，例如銅。第一步去除過程之后，第二步拋光可除去半導體晶片上剩余的阻擋層。這第二步拋光從下面的半導體晶片的介電層上除去阻擋層，在介電層上提供平坦的拋光表面。CMP通常以大約3psi(20.68千帕)的向下壓力進行。遺憾的是，向超低k介電膜的轉(zhuǎn)變需要CMP在更低的壓力下進行，以免膜分層。但是，減小向下的壓力會對CMP的整體性能(包括拋光速率)造成負面影響。例如，對于常規(guī)的第一步漿液，當壓力減小到大約lpsi的時候，拋光速率減小到大約1000A/分鐘，而當壓力為3psi(20.68千帕)的時候，拋光速率約為3000人/分鐘。因此，當壓力減小的時候，生產(chǎn)量受到顯著影響。另外，在低壓力下，平面化時間也會受到負面影響。例如，在低的壓力下，平面化時間可能超過"穿透"時間，具體來說是到達阻擋層。換而言之，在穿透之前晶片的某些區(qū)域不會被完全平面化，這些區(qū)域可能由于未平面化的步驟而產(chǎn)生不希望有的凹陷。Kaufman等人(美國專利第6620037號)揭示了一種用于拋光銅的常規(guī)漿液組合物。Kaufman的組合物不需要使用成膜劑(例如BTA)，以期提高拋光速率。但是該組合物仍然需要等于或大于3psi(20.68千帕)的向下壓力以有效地除去銅(Kaufman的組合物在20.68千帕的向下壓力之下提供2346A/分鐘的拋光速率)。因此，Kaufman的發(fā)明仍然存在上述問題。因此，人們?nèi)匀恍枰脕碛行伖忏~互連的改進的拋光組合物和方法，所述拋光的向下壓力減小，而且平面化效率獲得提高。具體來說，在超低介電應(yīng)用中，人們需要能夠以等于和小于lpsi(6.89千帕)的向下壓力有效地拋光銅互連的組合物和方法的。
發(fā)明內(nèi)容在第一方面，本發(fā)明提供了一種可以在小于20.68千帕的向下壓力之下對半導體晶片上的銅進行有效拋光的水性組合物，所述水性組合物包含0.1-15重量%的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、0.001-10重量％的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物、以及0.001-10重量％的勃姆石磨料，所述勃姆石加快了銅的平面化速率。在第二方面，本發(fā)明提供了可用來對半導體晶片上的銅進行有效拋光的水性組合物，該水性組合物包含0.1-15重量％的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、0.001-10重量％的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物、以及0.02-1%的勃姆石磨料，所述勃姆石加快了銅的平面化速率。在第三方面，本發(fā)明提供了用來從半導體晶片上拋光除去銅的方法，該方法包括使所述晶片與拋光組合物接觸，所述晶片包含銅，所述拋光組合物包含0.1-15重量％的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、0.001-10重量％的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物、以及0.001-10重量％的勃姆石磨料；使用拋光墊以小于20.68千帕的向下壓力對晶片施壓；使用所述拋光墊拋光所述晶片，所述勃姆石加快了銅的平面化速率。具體實施例方式所述組合物和方法在低的向下壓力之下出人意料地提高了銅互連拋光速率。同時還可提供改進的平面化性能。"平面化"是指以不同于晶片上其他區(qū)域的速率，從晶片的一個區(qū)域選擇性地除去材料，使得這兩個區(qū)域最終幾乎處于相同的平面內(nèi)。通常，當晶片或基板上一個區(qū)域到下一個區(qū)域之間的變化小于300A/步時，即可認為平面化已經(jīng)完成。因此，"改進平面化"表示使得晶片或基板上一個區(qū)域到下一個區(qū)域之間的變化小于300A/步所需的時間減少。本發(fā)明的組合物通過添加含磷化合物，在減小向下壓力的情況下，有效地提高對晶片上銅互連的第一步拋光速率。本發(fā)明可特別有效地用于超低k介電膜。另外，所述組合物包含無機氧化物磨料，具體來說是水合氧化鋁("勃姆石")，以提高組合物的平面化性能。另外，盡管本發(fā)明可特別有效地用于銅互連，但是本發(fā)明的水性拋光組合物還可為其它的金屬互連提供改進的拋光性能，所述其它的金屬如鋁、鎳、鐵、鋼、鈹、鋅、鈦、鉻等。出于本說明書的目的，"含磷"化合物是包含磷原子的任意化合物。舉例來說，優(yōu)選地含磷化合物是磷酸、焦磷酸、多磷酸、膦酸的以下形式的化合物它們的酸、鹽、混合酸鹽、酯、偏酯、混合酯、以及它們的混合物，例如磷酸。具體來說，優(yōu)選地水性拋光組合物可以使用(例如)以下含磷化合物配制磷酸鋅、焦磷酸鋅、多磷酸鋅、膦酸鋅、磷酸銨、焦磷酸銨、多磷酸銨、膦酸銨、磷酸氫二銨、焦磷酸二銨(diammoniumpyrophosphate)、多磷酸二銨(diammoniumpolyphosphate)、膦酸二銨(diammoniumphosphonate)、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸鐵、焦磷酸鐵、多磷酸鐵、膦酸鐵、磷酸鈰、焦磷酸鈰、多磷酸鈰、膦酸鈰、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸二(三聚氰胺)(dimelaminephosphate)、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、膦酸三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、多磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸蜜勒胺、焦磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜勒胺、膦酸蜜勒胺、磷酸二氰二酰胺(dicyanodiamidephosphate)、磷酸脲，包括它們的酸、鹽、混合酸鹽、酉旨、偏酯、混合酯、以及它們的混合物。另外還可使用氧膦、硫膦和膦雜環(huán)己垸(phosphorinane)，以及膦酸、亞磷酸和次膦酸，包括它們的酸、鹽、混合酸鹽、酯、偏酯和混合酯。優(yōu)選的含磷化合物是磷酸銨。較佳的是，本發(fā)明的拋光組合物中含磷化合物以一定含量存在，該含量能夠在低的向下壓力之下有效地提高拋光速率。人們認為拋光組合物中即使包含痕量的含磷化合物，對銅的拋光也是有效的。通過在組合物中使用大約O.OOl-lO重量％的含磷化合物，在可以接受的向下壓力之下獲得了令人滿意的拋光速率。所述組合物中含磷化合物的優(yōu)選含量約為0.1-5重量％。最優(yōu)選的是，所述組合物中含磷化合物的含量約為0.3-2重量％。較佳的是，所述新穎的拋光組合物包含約0.01-5重量％的羧酸聚合物。較佳的是，所述組合物包含約0.05-2重量％的羧酸聚合物。另外，所述聚合物的數(shù)均分子量約為1000-1500000。另外，可以使用數(shù)均分子量較高和較低的羧酸聚合物的混合物。這些羧酸聚合物通常位于溶液中，但是也可位于水性分散體中。上述聚合物的數(shù)均分子量由GPC(凝膠滲透色譜法)測定。所述羧酸聚合物由不飽和單羧酸和不飽和二羧酸形成。通常不飽和單羧酸單體包含3-6個碳原子，包括丙烯酸、低聚丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸和乙烯基乙酸。通常不飽和的二羧酸包含4-8個碳原子，包括它們的酸酐，例如馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、戊二酸、衣康酸、衣康酸酐、以及環(huán)己烯二羧酸。另外，還可使用上述酸的水溶性鹽。特別有用的是數(shù)均分子量約為1000-1500000、優(yōu)選5000-250000、更優(yōu)選為20000-200000的"聚(甲基)丙烯酸"。在本文中，術(shù)語"聚(甲基)丙烯酸"定義為丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸的聚合物或者丙烯酸與甲基丙烯酸的共聚物。特別優(yōu)選的是各種數(shù)均分子量的聚(甲基)丙烯酸的混合物。在這些聚(甲基)丙烯酸的摻合物或混合物中，數(shù)均分子量為1000-100000、優(yōu)選為20000-40000的較低數(shù)均分子量的聚(甲基)丙烯酸與數(shù)均分子量為150000-1500000、優(yōu)選200000-300000的較高數(shù)均分子量的聚(甲基)丙烯酸結(jié)合使用。通常所述較低數(shù)均分子量的聚(甲基)丙烯酸與較高數(shù)均分子量的聚(甲基)丙烯酸的重量百分比比率約為10:1至1:10，優(yōu)選為5:1至1:5，更優(yōu)選為3:2至2:3。優(yōu)選的混合物包含重量比為2:1的數(shù)均分子量約為20000的聚(甲基)丙烯酸和數(shù)均分子量約為200000的聚(甲基)丙烯酸。較佳的是，可以使用包含羧酸的共聚物和三元共聚物，其中羧酸組分的含量占聚合物的5-75重量％。通常這些聚合物是(甲基)丙烯酸和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的聚合物；(甲基)丙烯酸與苯乙烯和其它乙烯基芳族單體的聚合物；(甲基)丙烯酸烷基酯(丙烯酸或甲基丙烯酸的酯)與單羧酸或二羧酸(例如丙烯酸或甲基丙烯酸，或者衣康酸)的聚合物；包含取代基的取代型乙烯基芳族單體與不飽和的單羧酸或二羧酸以及(甲基)丙烯酸烷基酯的聚合物，所述取代基是例如鹵素(即氯、氟、溴)硝基、氰、烷氧基、鹵代垸基、羧基、氨基、氨基垸基;包含氮環(huán)的單烯鍵式不飽和單體(例如乙烯基吡啶、垸基乙烯基吡啶、乙烯基丁內(nèi)酰胺、乙烯基己內(nèi)酰胺)和不飽和單羧酸或二羧酸的聚合物；烯烴(例如丙烯、異丁烯、或者包含10-20個碳原子的長鏈烷基烯烴)與不飽和單羧酸或二羧酸的聚合物；乙烯醇酯(例如乙酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯)或乙烯基卣化物(例如氟乙烯、氯乙烯、偏二氟乙烯)或乙烯基腈(例如丙烯腈和甲基丙烯腈)與不飽和單羧酸或二羧酸的聚合物；烷基中包含l-24個碳原子的(甲基)丙烯酸烷基酯和丙烯酸或甲基丙烯酸之類的不飽和單羧酸的聚合物。這些僅僅是可用于本發(fā)明新穎的拋光組合物中的各種聚合物的一些例子。另外，還可使用可生物降解、可光降解、或者可通過其它方式降解的聚合物。可生物降解的組合物的一個例子是包含聚(丙烯酸酯-共-2-氰基丙烯酸甲酯)鏈段的聚丙烯酸聚合物。較佳的是，所述溶液包含0.1-15重量％的氧化劑。更佳的是，所述氧化劑的含量為5-10重量％。所述氧化劑可以是許多氧化性化合物中的至少一種，例如過氧化氫(11202)、單過硫酸鹽、碘酸鹽、過鄰苯二甲酸鎂、過乙酸和其它過酸、過硫酸鹽、溴酸鹽、高碘酸鹽、硝酸鹽、鐵鹽、鈰鹽、Mn(III)、Mn(IV)和Mn(VI)鹽、銀鹽、銅鹽、鉻鹽、鈷鹽、鹵素、次氯酸鹽、以及它們的混合物。另外，經(jīng)常優(yōu)選使用氧化劑化合物的混合物。當拋光漿液包含不穩(wěn)定的氧化劑(例如過氧化氫)的時候，通常最優(yōu)選的是在使用的時候?qū)⒀趸瘎┗烊虢M合物中。另外，所述溶液包含0.001-5重量％的抑制劑，通過靜態(tài)蝕刻或其它去除機制控制銅互連的去除速率。通過調(diào)節(jié)抑制劑的濃度，可以保護金屬，使其免于發(fā)生靜態(tài)蝕刻，從而調(diào)節(jié)互連金屬的去除速率。較佳的是，所述溶液包含0.2-0.50重量％的抑制劑。所述抑制劑可以由抑制劑的混合物組成。吡咯抑制劑對銅和銀互連是特別有效的。通常的吡咯抑制劑包括苯并三唑(BTA)、巰基苯并噻唑(MBT)、甲苯三唑(TTA)和咪唑。BTA是用于銅和銀的特別有效的抑制劑。除了抑制劑之外，所述組合物優(yōu)選包含0.001-10重量％的用于有色金屬的絡(luò)合劑。所述絡(luò)合劑通過與互連有色金屬絡(luò)合而防止金屬離子發(fā)生沉淀。較佳的是，所述組合物包含0.1-1重量％的用于有色金屬的絡(luò)合劑。絡(luò)合劑的例子包括乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、乙醇酸、乳酸、蘋果酸、草酸、水楊酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、琥珀酸、酒石酸、硫代乙醇酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、乙二胺、三甲基二胺、丙二酸、戊二酸(glutaricacid)、3-羥基丁酸、丙酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、3-羥基水楊酸、3,5-二羥基水楊酸、五倍子酸、葡糖酸、鄰苯二酚、連苯三酚、單寧酸、包括它們的鹽和混合物。較佳的是，所述絡(luò)合劑選自乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、乙醇酸、乳酸、蘋果酸、草酸、以及它們的混合物。最優(yōu)選的是，所述絡(luò)合劑是蘋果酸。另外，本發(fā)明的拋光組合物包含0.01-5.0重量％的改性纖維素。較佳的是，所述組合物包含0.1-3重量％的改性纖維素。通過加入改性纖維素(例如羧甲基纖維素)，出乎意料地減小了拋光組合物造成的凹陷的程度。示例性的改性纖維素是陰離子性的膠，例如瓊脂膠、阿拉伯膠、茄替膠、刺梧桐樹膠、瓜耳膠、果膠、刺槐豆膠、黃蓍膠、羅望子膠、角叉菜膠、黃原膠、改性淀粉、褐藻酸、甘露糖醛酸、古羅糖醛酸(guluronicacid)、以及它們的改性形式和組合形式。另外，所述拋光組合物包含0.001-10重量％的磨料，以促進金屬層的去除并改進平面化性能。在此范圍內(nèi)，需要磨料的含量大于或等于0.02重量％。另外，在此范圍內(nèi)，需要其含量小于或等于1重量％。為了防止過度形成金屬凹陷、發(fā)生電解質(zhì)腐蝕和改進平面化效果，所述磨料的平均粒度小于或等于150納米(nm)。出于本發(fā)明的目的，粒度表示磨料的平均粒度。更佳的是，需要使用平均粒度小于或等于70納米的無機氧化物。另外，優(yōu)選當使用平均粒度小于或等于35納米的無機氧化物的時候，電解質(zhì)腐蝕和金屬凹陷的程度最小。當無機氧化物的尺寸減小到小于或等于20納米的時候，可以提高拋光組合物的選擇性，但是也容易減小去除速率。另外，優(yōu)選的無機氧化物磨料可包含添加劑，例如分散劑、表面活性劑和緩沖劑，以提高無機氧化物的穩(wěn)定性。一種這樣的無機氧化物磨料是購自美國新澤西州Iselin的Engelhard公司的羥基氧化鋁("勃姆石")。在需要的時候，還可使用無機氧化物的改良形式，例如聚合物涂敷的無機氧化物顆粒和無機涂敷的顆粒。另外還可使用其它的磨料，包括熱解生成的、沉淀的、聚積的等。所述組合物和方法在減小的向下壓力之下，出人意料地增大了銅互連的拋光速率。具體來說，所述組合物和方法在小于3psi(20.68千帕)的向下壓力之下，出人意料地增大了銅互連的拋光速率。更具體來說，所述組合物和方法在等于和小于lpsi(6.89千帕)的向下壓力下出人意料地增大了銅互連的拋光速率。本發(fā)明的拋光組合物或流體通過加入含磷化合物，在等于和小于lpsi的低向下壓力下對晶片上的銅互連進行第一步拋光的過程中，有效地提高了拋光速率。所述水性組合物包含氧化劑、抑制劑、絡(luò)合劑、聚合物和含磷化合物、以及余量的水。另外，相對于常規(guī)的拋光組合物，本發(fā)明的組合物使得晶片上銅電路的凹陷顯著減小。所述新穎的拋光組合物提供了基本平坦的表面，該表面中不含拋光中通常出現(xiàn)的劃痕和其它缺陷。本發(fā)明的組合物在超低k介電膜應(yīng)用中是特別有效的。這些化合物在包含余量的水的溶液中，在很寬的pH值范圍內(nèi)都具有效果。該溶液的有效pH值范圍至少為2-5。另外，所述溶液優(yōu)選依賴于余量的去離子水來限制偶然的雜質(zhì)。本發(fā)明的拋光流體的pH值優(yōu)選為2.5-4.2，更優(yōu)選為2.6-3.8。用來調(diào)節(jié)本發(fā)明組合物的pH值的酸是例如硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸等。用來調(diào)節(jié)本發(fā)明的pH值的堿的例子包括例如氫氧化銨和氫氧化鉀。較佳的是，通過加入含磷化合物，本發(fā)明的組合物具有更高的穩(wěn)定性和強度(robustness)。具體來說，通過加入含磷化合物，本發(fā)明的組合物提供了有效的拋光速率，基本不受pH值的影響，或者與pH值無關(guān)。本發(fā)明的組合物可用于包括以下結(jié)構(gòu)的任何半導體晶片導電金屬，所述導電金屬是例如銅、鋁、鎢、鉑、鈀、金或銥；阻擋層或襯里膜，例如鉭、氮化鉭、鈦或氮化鈦；以及下面的介電層。出于本發(fā)明的目的，術(shù)語電介質(zhì)表示具有介電常數(shù)k的半導體材料，其包括低k和超低k介電材料。所述組合物和方法能夠極好地防止多晶片組件腐蝕，例如多孔和非多孔低k電介質(zhì)、有機和無機低k電介質(zhì)、有機硅酸鹽玻璃(OSG)、氟硅酸鹽玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化物(CDO)、原硅酸四乙酯(TEOS)和源自TEOS的二氧化硅。實施例在這些實施例中，數(shù)字表示本發(fā)明的實施例，字母表示比較例。所有例子中的溶液包含0.50重量X的BTA、0.22重量％的蘋果酸、0.32重量％的羧甲基纖維素(CMC)、0.10重量X的共聚(甲基丙烯酸/丙烯酸)(200kmw)(單體摩爾比為3:2)、9.00重量％的過氧化氫和0.5重量％磷酸鹽。實施例l該實驗使用各種磨料，測量在低的向下壓力之下，從半導體晶片上拋光除去大塊銅的拋光速率。具體來說，該測試過程測定了在lpsi(6.89千帕)和1.5psi(10.34千帕)之下進行第一步拋光操作的過程中，加入勃姆石磨料對拋光速率的影響。使用AppliedMaterials,Inc.的Mirra472型200毫米拋光機對樣品進行平面化，使用IC101()TM微孔聚氨酯拋光墊(RohmandHaasElectronicMaterialsCMPInc.),向下壓力條件為lpsi(6.89千帕)和1.5psi(10.34千帕)，拋光液流速為160立方厘米/分鐘，平臺轉(zhuǎn)速為80RPM，支架轉(zhuǎn)速為75RPM。所述樣品是200毫米的銅覆蓋晶片。所述拋光液的pH值用硝酸調(diào)節(jié)到2.8。所有的溶液都包含去離子水。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>A1-A2是中性pH值，來自AZ-EM的具有負；電勢的12納米的Klebesol顆粒。Bl-B6是具有正；電勢的12納米的氧化鋁Klebesol顆粒。Cl-C4是來自St.Gobain的，氧化鋁顆粒。Dl和D2是來自RohmandHaasCompany的有機磨料顆粒(Sunspheres)。El-E6是來自Nanophase的球形(S)氧化鋁。l-4是來自Engelhard和St.Gobain的水合氧化鋁(勃姆石)。如表1所示，包含勃姆石磨料的組合物極佳地抑制了TaN的去除，同時提供可接受的銅去除水平。例如，樣品l得到的TaN去除速率為l(人/分鐘)，還提供了3800(A/分鐘)的銅去除速率。實施例2在此實施例中，研究了各種量的勃姆石對本發(fā)明的漿液的拋光性能的影響。所有其它的參數(shù)都與實施例l的參數(shù)相同。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如上表2中所示，勃姆石濃度的增大減小了銅去除速率，同時增大了阻擋層去除速率。例如，在實施例5中，銅去除速率為3500(A/分鐘)，而TaN去除速率為95(A/分鐘)。相反，在實施例7中，銅去除速率為5600(A/分鐘)，而TaN去除速率為10(人/分鐘)。實施例3在此實施例中，研究了各種量的勃姆石對本發(fā)明的漿液的平面化性能的影響。所有其它的參數(shù)與實施例l相同。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如上面的表3所示，勃姆石濃度的增大縮短了組合物的平面化時間。例如在實施例9中，當勃姆石濃度從0%增大到1%的時候，平面化時間從實施例8的90秒縮短到實施例9中的80秒。實施例4在此實施例中，研究了本發(fā)明組合物中各種量的勃姆石對拋光后晶片的階躍高度的影響。所有其它的參數(shù)與實施例l相同。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如上表4所示，勃姆石濃度的減小降低了拋光后晶片的階躍高度。例如，在樣品15中，當勃姆石濃度為0.2%的時候，階躍高度小于300(A)，而當勃姆石濃度增大到3%的時候，樣品13的階躍高度為980(人)。實施例5在此實施例中，研究了在拋光圖案化晶片的第30秒和第70秒時平面化效率的變化，以及這些時間點上的銅去除總量。所有其它的參數(shù)與實施例l相同。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如上表5所示，包含勃姆石磨料的樣品在拋光70秒后提供了平坦的表面。與之相反的是，不含勃姆石的樣品F和G無法提供平坦的結(jié)果。所述組合物和方法在減小的向下壓力之下出人意料地增大了銅互連的拋光速率。具體來說，所述組合物和方法在小于3psi(20.68千帕)的向下壓力下出人意料地增大了銅互連的拋光速率。更具體來說，所述組合物和方法在等于和小于lpsi(6.89千帕)的向下壓力下出人意料地增大了銅互連的拋光速率。本發(fā)明的拋光組合物或流體通過加入含磷化合物，在采用等于和小于lpsi的向下壓力的對銅互連的第一步拋光過程中，有效地增大了拋光速率。另外，所述組合物包含無機氧化物磨料，具體來說是包含勃姆石，以提高組合物的平面化性能。權(quán)利要求1.一種可以在小于20.68千帕的向下壓力之下拋光半導體晶片上的銅的水性組合物，所述水性組合物包含0.1-15重量％的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、0.001-10中.:^:%的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物、以及0.001-10重量％的勃姆石磨料，所述勃姆石加快了銅的平面化速率。2.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含0.02-l重量%的勃姆石。3.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述勃姆石的粒度為20-150納米。4.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述含磷化合物選自磷酸鹽、焦磷酸鹽、多磷酸鹽、膦酸鹽，以及它們以下形式的化合物它們的酸、鹽、混合酸鹽、酯、偏酯、混合酯以及它們的混合物。5.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述含磷化合物選自磷酸鋅、焦磷酸鋅、多磷酸鋅、膦酸鋅、磷酸銨、焦磷酸銨、多磷酸銨、膦酸銨、磷酸氫二銨、焦磷酸二銨、多磷酸二銨、膦酸二銨、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸鐵、焦磷酸鐵、多磷酸鐵、膦酸鐵、磷酸鈰、焦磷酸鈰、多磷酸鈽、膦酸鈰、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸二(三聚氰胺)、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、膦酸三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、多磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸蜜勒胺、焦磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜勒胺、膦酸蜜勒胺、磷酸二氰二酰胺、磷酸脲，以及它們的酸、鹽、混合酸鹽、酯、偏酯、混合酯以及它們的混合物。6.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述羧酸聚合物包含聚(甲基)丙烯酸的混合物，所述混合物包含數(shù)均分子量為1000-100000的第一聚合物，以及數(shù)均分子量為150000-1500000的至少一種第二聚合物，所述第一聚合物和第二聚合物的重量百分比比率為10:1至1:10。7.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述改性纖維素是羧甲基纖維素。8.—種可以用來拋光半導體晶片上的銅的水性組合物，該組合物包含0.1-15重量％的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、O.OOl-lO重量%的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物以及0.02-1重量％的勃姆石磨料，所述勃姆石增大了銅的平面化速率。9.一種用來從半導體晶片上拋光除去銅的方法，該方法包括使所述晶片與拋光組合物相接觸，所述晶片包含銅，所述拋光組合物包含0.1-15重量％的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、O.OOl-lO重量%的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物以及0.001-10重量％的勃姆石磨料；使用拋光墊以小于20.68千帕的向下壓力對晶片施壓；使用所述拋光墊拋光所述晶片，所述勃姆石加快了銅的平面化速率。10.如權(quán)利要求l所述的組合物，其特征在于，所述組合物包含0.02-l重量%的勃姆石。全文摘要本發(fā)明提供了一種可以在小于20.68千帕的向下壓力之下拋光半導體晶片上的銅的水性組合物，所述水性組合物包含0.1-15重量％的氧化劑、0.001-5重量％的用于有色金屬的抑制劑、0.001-10重量％的用于有色金屬的絡(luò)合劑、0.01-5重量％的羧酸聚合物、0.01-5重量％的改性纖維素、0.001-10重量％的含磷化合物、以及0.001-10重量％的勃姆石磨料，所述勃姆石加快了銅的平面化速率。文檔編號C09G1/16GK101121865SQ20071014129公開日2008年2月13日申請日期2007年8月6日優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日發(fā)明者T·M·托馬斯申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司