專利名稱：用于化學機械拋光鎢的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用來對包含鎢的基材進行化學機械拋光的方法。更具體地，本發(fā)明涉及用來對包含鎢通孔的半導體基材進行化學機械拋光的方法。
背景技術：
鎢廣泛地用于半導體制備中，所述半導體制備用于形成連接集成電路制造中的中間層金屬線的接觸通孔和孔。通常，通孔通過層間電介質(ILD)蝕刻到互連導線或者半導體基材上。然后，可以在ILD上以及蝕刻的通孔中形成例如氮化鈦或者鈦的薄粘合劑層。然后在粘合劑層上以及通孔中掩蓋沉積鎢膜。然后通過化學機械拋光(CMP)去除過量的鎢以形成鎢通孔。CMP中所使用的化學機械拋光組合物對于確定CMP的成功是重要的變量。取決于磨料以及其他添加劑的選擇，可以調整化學機械拋光組合物以對各層以所需的拋光速率提供有效拋光，同時最小化表面瑕疵、缺陷、腐蝕、以及與鎢通孔相鄰的層間電介質的侵蝕。除此之外，所述化學機械拋光組合物可用于提供對于被拋光的基材表面存在的其他材料的受控制的拋光選擇性，所述被拋光的基材例如，鈦、氮化鈦、以及氮化硅等。通常，使用包含磨料顆粒以及化學試劑的化學機械拋光組合物來完成鎢CMP過程。用于鎢CMP的傳統(tǒng)拋光組合物使用氧化鋁(Al2O3)或者二氧化硅(SiO2)細顆粒作為惡劣氧化環(huán)境下的磨料材料。氧化劑的選擇取決于拋光組合物的總體配方以及鎢CMP整體工藝的具體要求。越來越多地用設計以蝕刻鎢的成分來配制所使用的拋光組合物，從而努力增強通過組合物所展現的鎢去除速率。然而，在許多情況下，所得的組合物以如下方式蝕刻鎢從表面化學蝕刻鎢，代替將鎢轉化為更易通過機械磨蝕從表面去除的柔軟的氧化膜。由于該增強的化學作用，這些組合物傾向于引起鎢堵塞的凹陷。凹陷的鎢通孔會導致與裝置其他區(qū)域的電接觸問題，所述通孔中鎢的表面低于周圍中間層電介質材料。此外，鎢通孔中央的凹陷會導致后續(xù)裝置的非平面度的增加。從通孔的中央蝕刻鎢還會導致不合乎希望的“鍵孔(keyholing)”。Grumbine等的美國專利第6，136，711號中揭示了一種據稱用于改善鶴通孔形成的溶液。Grumbine等揭示了一種化學機械拋光組合物,該化學機械拋光組合物包含可以蝕刻鎢的化合物；以及至少一種鎢蝕刻的抑制劑，其中所述鎢蝕刻的抑制劑是包含含氮官能團的化合物，所述含氮官能團的化合物選自具有三個或多個形成烷基銨離子的碳原子的化合物，具有三個或多個碳原子的氨烷基，除了含硫氨基酸的氨基酸以及它們的混合物。在鎢拋光步驟之后使用氧化磨光步驟提供了另一種方式以實現更好的鎢通孔形貌。由于半導體基材上的接觸尺寸持續(xù)收縮，該氧化磨光步驟變得越來越重要。因此，不斷需要新化學機械拋光組合物以及用作鎢磨光制劑以實現更好形貌性能的方法
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用來對基材進行化學機械拋光的方法，該方法包括提供基材，其中所述基材包含鎢提供化學機械拋光漿組合物，該化學機械拋光漿組合物包含(基本由以下成分組成組成)水；0.1至5重量％的磨料；0. 005至O.1重量％的式(I)的雙季化合
物作為初始組分，
權利要求
1.一種用來對基材進行化學機械拋光的方法，該方法包括 提供基材，其中所述基材包含鎢； 提供化學機械拋光漿組合物，其包含如下組分作為初始組分 水； O.1至5重量％的磨料； 式(I)所示的O. 005至O.1重量％的雙季化合物
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光組合物顯示的鎢去除速 300 A/分鐘。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基材還包含原硅酸四乙酯；其中從所述基材去除了至少一些原硅酸四乙酯；并且，所述化學機械拋光組合物顯示出鎢去除速率/原硅酸四乙酯去除速率選擇性為5 :1至1: 5。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基材還包含Si3N4;其中從所述基材去除了至少一些Si3N4 ;并且，所述化學機械拋光組合物顯示出鎢去除速率/Si3N4去除速率選擇性為2 :1至1: 2。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光漿組合物包含以下組分作為初始組分 水；1. 5至3. 5重量％的磨料,其中，所述磨料是平均粒徑為10至IOOnm的膠態(tài)二氧化娃磨料； · 0.01至O.1重量％的雙季化合物；其中每一個A是N;其中R1是-(CH2)4-基團；其中R2> R3> R4、R5> R6 以及 R7 每一個是-(CH2) 3CH3 基團； ·0.01至I重量％的鄰苯二甲酸氫銨；以及， ·0.01至I重量％的碘酸鉀；以及 其中所述化學機械拋光組合物的pH為2至3。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光組合物通過以下方式促進了鈦去除速率三300 A /分鐘板速133轉每分鐘，支架轉速111轉每分鐘，化學機械拋光組合物的流速200ml/分鐘，以及使用包含聚氨酯浸潰的非機織拋光墊的化學機械拋光墊在200mm的拋光機上施加13. 8kPa的標稱向下作用力。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基材還包含原硅酸四乙酯；其中從所述基材上除去至少一些原硅酸四乙酯；并且，所述化學機械拋光組合物在以下條件下顯示出鎢去除速率/原硅酸四乙酯去除速率選擇性為5 :1至1: 5:板速133轉每分鐘，支架轉速111轉每分鐘，化學機械拋光組合物的流速200ml/分鐘，以及使用包含聚氨酯浸潰的非機織拋光墊的化學機械拋光墊在200mm的拋光機上施加13. 8kPa的標稱向下作用力。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基材還包含Si3N4;其中從所述基材上除去至少一些Si3N4 ;并且，所述化學機械拋光組合物在以下條件下顯示出鎢去除速率/Si3N4去除速率選擇性為2 :1至1: 2 :板速133轉每分鐘，支架轉速111轉每分鐘，化學機械拋光組合物的流速200ml/分鐘，以及使用包含聚氨酯浸潰的非機織拋光墊的化學機械拋光墊在200mm的拋光機上施加13. 8kPa的標稱向下作用力。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光漿組合物包含以下組分作為初始組分 水； ·1.5至3. 5重量％的磨料,其中，所述磨料是平均粒徑為25至75nm的膠態(tài)二氧化娃磨料； ·O.01至O. 03重量％的式(I)所示的雙季化合物；其中每一個A是N ;其中R1是-(CH2)4-基團;其中 R2、R3、R4、R5、R6 以及 R7 每一個是-(CH2)3CH3 基團； · O.05至O. 5重量％的鄰苯二甲酸氫銨；以及， ·O.1至O. 5重量％的碘酸鉀； 其中所述化學機械拋光組合物的pH為2至3。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光組合物通過以下方式促進了鎢去除速率匕300 A /分鐘板速133轉每分鐘，支架轉速111轉每分鐘，化學機械拋光組合物的流速200ml/分鐘，以及使用包含聚氨酯浸潰的非機織拋光墊的化學機械拋光墊在200mm的拋光機上施加13. 8kPa的標稱向下作用力；其中所述基材還包含Si3N4 ;從基材上去除了至少一些Si3N4 ;以及，其中所述化學機械拋光組合物在以下條件下顯示出鎢去除速率/Si3N4去除速率選擇性為2 :1至1: 2 :板速133轉每分鐘，支架轉速111轉每分鐘，化學·機械拋光組合物的流速200ml/分鐘，以及使用包含聚氨酯浸潰的非機織拋光墊的化學機械拋光墊在200mm的拋光機上施加13. 8kPa的標稱向下作用力。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于化學機械拋光鎢的方法，提供了一種使用非選擇性化學機械拋光組合物對含鎢基材進行化學機械拋光的方法。
文檔編號C09G1/02GK103042464SQ20121028937
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權日2011年8月15日
發(fā)明者郭毅, 李在錫, R·L·小拉沃, 張廣云 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司