含有可溶性金属过氧酸盐络合物的化学机械抛光组合物及其使用方法

专利名称：含有可溶性金属过氧酸盐络合物的化学机械抛光组合物及其使用方法
技术领域：
本发明涉及抛光组合物和使用该抛光组合物对基材进行抛光的方法。更 具体地说，本发明涉及含有作为催化氧化剂的可溶性金属过氧酸盐
(peroxometalate)络合物或其能氧化的前体的化学机械抛光(CMP)组合物以及 用其对含钌基材进行抛光的CMP方法。
背景技术：
本领域中已知许多用于对基材表面进行化学机械抛光(CMP)的组合物和 方法。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 含水载体中的研磨材料。通过使基材表面与抛光垫接触并使该抛光垫相对于
该表面移动，同时保持CMP浆料在该垫与该表面之间来对该表面进行研磨 以抛光该表面。典型的研磨材料包括二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化锆 和氧化锡。例如，Neville等人的美国专利No. 5,527,423描述了通过使表面 与包含在含水介质中的高纯度细金属氧化物颗粒的抛光浆料接触来对金属 层进行化学机械抛光的方法。或者，可将研磨材料引入到抛光垫中。Cook 等人的美国专利No. 5,489,233公开了具有表面紋理或图案的抛光垫的使用， 且Bruxvoort等人的美国专利No. 5,958,794公开了固定研磨剂抛光垫。
常规的抛光体系和抛光方法通常在使含有金属的半导体晶片平坦化方 面不是完全令人满意的。具体地说，抛光组合物和抛光垫可具有低于所需抛 光速率的抛光速率，并且它们在半导体表面的化学机械抛光中的使用可导致 差的表面质量。对于贵金属例如钌而言尤其如此。
产生有效的用于半导体晶片的抛光体系的难点源自半导体晶片的复杂 性。半导体晶片通常由其上已经形成多个晶体管的基材组成。集成电路是通 过将基材中的区域和基材上的层图案化而化学地和物理地连接到基材中的。 为了制造可操作的半导体晶片并使所述晶片的成品率、性能和可靠性最大 化，合意的是对晶片的选定表面(例如含有金属的表面)进行抛光而不对下面 的结构或表面形貌产生不利影响。实际上，如果工艺步骤不在被充分平坦化的晶片表面上进行，则在半导体制造中可发生各种问题。由于半导体晶片的 性能与其表面的平面度直接有关，因此使用产生高的抛光效率、均匀性和移
除速率并得到具有最小表面缺陷的高质量抛光的抛光组合物和方法是至关 重要的。在许多情况下，组成晶片的各种材料的硬度和化学稳定性可广泛地 变化，进一步使抛光过程复杂化。
在常规的CMP技术中，基材载体或抛光头安装在载体组件上并安置成 与CMP装置中的抛光垫接触。载体组件向基材提供可控制的压力，迫使基 材抵靠着抛光垫。基材通过外部驱动力相对于垫移动。垫和基材的相对移动 用于对基材的表面进行研磨以从基材表面除去部分材料，从而对基材进行抛 光。通过垫与基材的相对移动对基材进行的抛光通常还借助于抛光组合物的 化学活性和/或悬浮在抛光组合物中的研磨剂的机械活性。
钌是用于制造高性能半导体器件和DRAM器件中电容器的贵金属。由 于钌的化学和机械稳定性，含有这种金属的基材通常难以进行抛光，并且可 能需要使用强氧化剂以实现相对高的移除速率(例如200A/min或更大的Ru 移除)。不幸的是，使用强氧化剂(例如过硫酸氢钾制剂或硝酸高铈铵)可导致 在抛光过程期间形成高度毒性和挥发性的四氧化钌(VIII) (Ru04)。通常，较 弱的氧化剂例如过氧化氬在釘的抛光过程中不是非常有效率的，需要长的抛 光时间和高的抛光压力以使钌充分平坦化。这些条件可导致钌层与中间层绝 缘层的不合意的分离、以及对邻近该中间层的钌层的表面凹陷和侵蚀效应。 还合意的是，Ru CMP组合物除了提供相对高的Ru移除速率和低的缺陷率 之外，还提供相对高的二氧化硅移除速率(例如，对于等离子体增强的得自 原硅酸四乙酯的Si02(PETEOS)，移除速率为200A/min或更高)。
正需要开发能够对半导体基材特别是含钌基材进行抛光而不使用强的、 产生Ru04的氧化剂，并且呈现出相对高的钌移除速率的CMP组合物。本发 明提供这样的CMP组合物。本发明的这些和其它优势、以及另外的发明特 征将从本文中所提供的对本发明的描述而明晰。

发明内容
本发明提供可用于在过氧化氢的存在下对含钌基材进行抛光而不产生 有毒水平的四氧化釕的CMP组合物。所述组合物包含(a)包括水溶性金属 过氧酸盐络合物和/或其能氧化的前体的催化氧化剂，其在过氧化氢的存在下能够将金属钌催化氧化，(b)颗粒研磨剂，和(C)含水载体。优选地，所述组合
物包含0.5~10重量％的颗粒研磨剂和0.05~1重量％的催化氧化剂。在使用中， 所述组合物优选与1 5重量％的量的过氧化氬组合，该量是基于所述组合物 和过氧化氢的总重量。
所述催化氧化剂包括水溶性金属过氧酸盐络合物。任何能够将金属钌催 化氧化的水溶性金属过氧酸盐和/或其任何合适的能氧化的前体均可用于本 发明的组合物中，只要所述金属过氧酸盐或前体的还原形式能被过氧化氢氧 化形成所述金属过氧酸盐络合物和/或使所述金属过氧酸盐络合物再生。合适 的金属过氧酸盐络合物的非限制性实例包括过氧化钛化合物、同过氧鴒酸盐 (isoperoxotungstate)化合物、氬过氧化;圭酸钬化合物等。优选地，所述金属过 氧酸盐络合物的前体包括酸性含鴒化合物(例如鴒酸、多鹤酸、磷鴒酸、以 及前述物质中的两种或更多种的组合)和/或钛酸盐化合物(例如柠檬酸钛(IV) 络合物、乳酸钛(IV)络合物、及其组合)。合适的金属过氧酸盐络合物的能氧 化的前体的非限制性实例包括鴒酸；磷鴒酸；钛(IV)盐例如二(乳酸铵)二 氢氧化钬(IV)(titanium (IV) bis(ammonium lactate) dihydroxide)、 4宁檬酸合过氧 4太(IV)酉吏4妄(ammonium citratoperoxotitanate(IV));鴒、石辟、和/或钼的Keggin 阴离子等。
当用于典型的CMP过程中时，本发明的组合物合意地提供200A/min或 更高的相对高的钌移除速率。有利地，本发明的CMP组合物还提供200A/min 或更高的SK)2(PETE0S)移除速率。
在另一方面中，本发明提供用于对含钌基材进行抛光的CMP方法。所 述方法包括如下步骤在过氧化氢的存在下，使基材(例如含钌基材)的表面 与抛光垫和本发明的含水CMP组合物接触；以及使所述基材与所述抛光垫 之间发生相对运动，同时保持所述CMP组合物和过氧化氢的至少一部分与 在所述垫和所述基材之间的所述表面接触 一段足以从所述表面磨除至少一 部分钌的时间。
本发明的CMP组合物在对包括金属例如钌的基材进行抛光，同时保持 合适的Si02移除速率而在该抛光过程期间不形成有毒水平的Ru04方面是有效的。

图1说明过氧化钛络合物的典型合成。
图2说明氬过氧化硅酸钛络合物的典型合成。
图3说明过氧化鵠酸盐络合物的典型合成。
图4提供显示通过用本发明的CMP组合物(1A和1B)和与之进行比较的 常规CMP组合物(1C、 1D、 1E和1F)对趁覆式晶片(分别为Ru或PETEOS) 进行抛光而获得的钌移除速率和PETEOS移除速率(单位为A/min)的柱状图。
具体实施例方式
本发明提供适合与过氧化氢组合用于含钌基材的CMP而不形成有毒水 平的四氧化钌的CMP组合物。所述组合物包括含有颗粒研磨剂和催化氧化 剂的含水载体，所述催化氧化剂包括水溶性金属过氧酸盐络合物和/或其能氧 化的前体，所述水溶性金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体能够在过氧化氢 的存在下产生催化性的金属过氧酸盐氧化剂。将所述组合物与过氧化氢组合 用在CMP过程中(例如，通过在CMP之前或CMP期间将过氧化氬加入到所 述组合物中)以抛光含钌基材。所述催化氧化剂将钌氧化，从而使钌可以作 为Ru02被容易地从表面磨除。所述催化氧化剂的氧化强度使得其在CMP 过程期间不形成不合需要的更高氧化态的钌物质(例如Ru(VIII))，由此避免 形成有毒的四氧化钌。在对钌进行氧化时，所述催化氧化剂转变为还原形式 (即前体形式)，所述还原形式然后被过氧化氢再氧化以使金属过氧酸盐氧化
剂再生。在本发明的一个实施方式中，所述组合物可包括1 5重量％的过氧 化氢(即，在使用之前加入过氧化氢)。或者，并且优选地，将过氧化氢在就 要开始CMP之前和/或CMP过程期间加入到所述组合物中。
所述金属过氧酸盐络合物可为同金属过氧酸盐(isoperoxometalate)或杂 金属过氧酸盐(heteroperoxometalate)(即，分别为单一金属元素的氧化物或多 种不同元素的氧化物)。合适的同金属过氧酸盐可通过如下方法制备将合 适的前体化合物氧化(例如，用过氧化氬进行氧化)，例如将钨酸或多鵠酸 氧化以形成同过氧钨酸盐化合物(例如&\￥12042-1()盐、Wp039-6盐、W1()032-4 盐等)；将钼酸氧化以形成同过氧钼酸盐化合物(例如>407024-6盐、Mo80264 盐、H2Mo1204。-6盐等)；或者将钛酸盐化合物氧化以形成过氧钛酸盐化合物 等。类似地，合适的杂金属过氧酸盐化合物的非限制性实例可通过具有通式 X+nM12O40-(8-nW Keggin阴离子化合物以及其它杂多金属酸盐化合物的氧化而形成，在所述通式X+nM1204。-(8-n)t ， "M，，通常为Mo或W,且"X"通常 为多价原子例如Qi11、 Zn11、 Ni11、 Co"、 Com、 Fe111、 Bm、 Gam、 Rhm、 Al m、 Crm、 MnIV、 NiIV、 Tilv、 ZrIV、 SiIV、 GeIV、 Pv、 Asv、 Tev'、 1，等(例 如SiW1204Q-4的盐等)；所述其它杂多金属酸盐化合物例如为具有下式的那 些X+nM12042-(12—n) 、 X+nM12O40-(8-n) 、 (X+n)2M18062-(16-2n) 、 X+nM9O32-(10-n)、 X+nM6024-(12-n^p X+nM6024H6-(6-n)，其中"M"通常为Mo或W,且"X"通 常与对于Keggin化合物所描述的一样。金属过氧酸盐络合物及其前体是无机化学领域中公知的(参见例如 Cotton and Wilkinson, Wvawc^/ /"wg"m'c C7z缀Wr》第五版,John Wiley & Sons, New York, 1988)。图1说明过氧化钛络合物的典型合成。图2说明氢 过氧化硅酸钛络合物的典型合成。图3说明过氧钨酸盐络合物的典型合成和 该络合物的笼状结构。优选的金属过氧酸盐络合物的非限制性实例包括过氧化钛络合物、同过 氧鴒酸盐、氢过氧化硅酸钛等。优选的金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体 的非限制性实例包括钨酸；磷钨酸；钛(IV)盐例如二(乳酸铵)二氢氧化钛(IV)、 柠檬酸合过氧钛(IV)酸铵；钨、磷、和/或钼的Keggin阴离子等。在过氧硅 酸钛的情况下，钛盐可以在二氧化硅颗粒的存在下被过氧化氢氧化以形成与 二氧化硅颗粒的表面络合的过氧钛酸盐。金属过氧酸盐络合物或其前体可以足以在过氧化氢的存在下将钌催化 氧化并提供合适地高的Ru移除速率的任意量存在于本发明的CMP组合物 中。存在于所述CMP组合物中的可溶性金属过氧酸盐络合物的量通常为 0.05 1重量％。在所述CMP期间，金属过氧酸盐前体净皮过氧化氢氧化以原 位形成金属过氧酸盐氧化剂。本发明的CMP组合物还包括颗粒研磨剂。所述研磨剂可为适合用于 CMP过程中的任意研磨材料，例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、 二氧化铈、掺杂二氧化硅、及其组合。优选地，所述研磨剂包括二氧化硅(例 如胶体二氧化硅或热解二氧化硅)。所述颗粒研磨剂可以任意合适的浓度存 在于所述CMP组合物中。优选地，所述CMP组合物包含0.5 10重量％的 颗粒研磨剂。所述颗粒研磨剂优选具有5~50 nm的平均粒度。所述研磨剂合意地悬浮于所述CMP组合物中，更具体地说，悬浮于所 述CMP组合物的含水组分中。当所述研磨剂悬浮于所述CMP组合物中时，所述研磨剂优选是胶体稳定的。术语胶体是指研磨剂颗粒在液体载体中的悬 浮液。胶体稳定性是指该悬浮液随时间的保持性。在本发明的内容中，如果出现以下情形便认为颗粒多金属氧酸盐络合物研磨剂是胶体稳定的当将所 述研磨剂置于100 mL的量筒中并让其在没有搅拌的情况下静置2小时的时 间时，所述量筒底部50mL中的颗粒浓度([B]，单位为g/mL)与量筒顶部50 mL中的颗粒浓度([T]，单位为g/mL)之间的差除以研磨组合物中颗粒的初始 浓度([C],单位为g/mL)小于或等于0.5(即，([B] - [T])/[C] < 0.5)。合意地， ([B]-[T])/[C]的值小于或等于0.3，并优选小于或等于0.1。本发明的CMP组合物可具有可与金属过氧酸盐络合物的还原形式被过 氧化氢的氧化相适应的任意pH值。当所述金属过氧酸盐为过氧钛酸盐时，过氧酸盐为过氧钨酸盐时，在CMP过程期间该组合物的pH值可以是酸性 的(例如为2 5)或碱性的(例如为8 10)。所述CMP组合物可任选地包含一种 或多种pH緩沖或调节物质，例如酸、石威和盐(例如醋酸铵、柠檬酸二钠等)。 许多这样的pH调节和緩冲物质是本领域中公知的。所述含水载体可为适合用于CMP过程的任意含水液体。这样的组合物 包括水、含水的醇溶液等。优选地，所述含水载体包括去离子水。本发明的CMP组合物可任选地包含一种或多种添加剂，例如表面活性 剂、流变调节剂(例如粘度增强剂或凝结剂)、腐蚀抑制剂(例如，苯并三唑(BTA) 或1，2,4-三唑化合物如3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-l，2，4-三唑 (TAZ))、分散剂、杀生物剂等。本发明的CMP组合物可通过任意合适的技术制备，其中的许多是本领 域技术人员已知的。例如，所述CMP组合物可以间歇或连续方法制备。通 常，所述CMP组合物可通过将其组分以任意顺序组合而制备。本文中使用 的术语"组分"包括单独的成分(例如研磨剂、金属过氧酸盐、金属过氧酸 盐前体、酸、碱等)以及各成分的任意组合。例如，可将所述金属过氧酸盐 络合物、其前体、或者金属过氧酸盐和前体的组合溶解于水中，可将所述研 磨剂分散在所得溶液中，然后可加入任意额外的添加剂物质例如流变调节 剂、緩冲剂等并通过能够将各组分均勻地引入到CMP组合物中的任意方法 将其混合。如果需要，可以在任意合适的时刻调节所述pH值。过氧化氢可 以在正要使用之前和/或在CMP过程期间加入。10本发明的CMP组合物还可作为意图在使用前用合适量的水进行稀释的浓缩物提供。在这种实施方式中，CMP组合物浓缩物可包含研磨剂；金 属过氧酸盐络合物、金属过氧酸盐前体、或其组合；以及分散或溶解在含水 载体中的其它组分，其量使得在用合适量的含水溶剂稀释该浓缩物时，该抛光组合物的各组分将以在适于使用的范围内的量存在于所述CMP组合物 中。本发明还提供对含钌基材进行化学机械抛光的方法，包括(i)使所述基 材与抛光垫和本文所述的CMP组合物在过氧化氢的存在下接触，所述过氧 化氢的量足以在CMP过程期间维持CMP组合物中能有效地将钌氧化的量的 金属过氧酸盐；和(ii)使所述抛光垫相对于所述基材移动，所述抛光垫和所述 基材之间存在至少一部分的CMP组合物，由此从所述基材的表面磨除至少 一部分钌以抛光所述基材。本发明的CMP方法可用于抛光任何合适的基材，并且特别可用于对包 含钌的半导体基材进行抛光。此外，本发明的CMP组合物可有利地与过氧 化氢组合使用以抛光二氧化硅基材(例如PETEOS)。合适的基材包括，但不 限于，用于半导体工业中的晶片。本发明的CMP方法特别适合与化学机械抛光装置一起使用。通常，CMP 装置包括压板，其在使用时处于运动中并具有得自轨道、线型或圓周运动 的速度；与所述压板接触并且在运动时与所述压板一起移动的抛光垫；和固抛光的基材的载体。所述基材的抛光通过抛光垫、本发明的CMP组合物以 及过氧化氢的化学和机械组合作用进行，抛光垫、本发明的CMP组合物以 及过氧化氢一起作用以磨除所述基材的至少一部分从而抛光表面。可使用任意合适的抛光垫(例如抛光表面)以本发明的CMP组合物对基 材进行平坦化或抛光。合适的抛光垫包括例如纺织或无纺的抛光垫。而且， 合适的抛光垫可包括具有不同密度、硬度、厚度、压缩性、压缩的回弹性能 和压缩模量的任意合适的聚合物。合适的聚合物包括例如聚氯乙烯、聚氟乙 烯、尼龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚 酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成产物(coformedproduct)、及其 混合物。合意地，所述CMP装置还包括原位抛光终点检测系统，其中的许多是本领域中已知的。通过分析从工件表面反射的光或其它辐射来检查和监控抛光过程的技术是本领域中已知的。这样的方法描述于例如Sandhu等人的美 国专利5,196,353、 Lustig等人的美国专利5,433,651 、 Tang的美国专利 5,949,927和Birang等人的美国专利5,964,643中。合意地，对正在被抛光的 工件的拋光过程的进展的检查或监控使得能够确定抛光终点，即确定何时终 止对特定工件的抛光过程。以下实施例进一步说明本发明，但其当然不应该理解为以任何方式限制 本发明的范围。实施例11E和1F)在3%过氧化氢的存在下、在具有D-100抛光垫(Cabot Microelectronics Corp.， Aurora, Illinois, USA)的Logitech抛光才几上、在长口下抛 光条件下对4英寸直径的钌毯覆式晶片进行抛光压板速度为90rpm,载体 速度为93 rpm，向下压力为3.1磅/平方英寸(psi)，且浆料流速为180毫升/ 分钟(mL/min)。各组合物的配方和pH示于表1中。组合物1A包含0.1重量 0/o的二(乳酸铵)二氢氧化钛(IV)(其为过氧钛酸盐前体)，而组合物1B包含O.l 重量％的磷鴒酸(其为过氧鴒酸盐前体)。图4提供显示对各组合物所观测到 的钌移除速率(单位为埃/分钟(A/min))的柱状图。 表1实施例商己方1A6。/o胶体二氧化硅(48nm的平均粒度)、0.5%TAZ、 0.01%BTA和0.1% 二(乳酸铵)二氢氧化钛(IV); pH8.41B6Q/o胶体二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ、 0.01%BAT和0.1%磷鴒酸；pH1C6。/o胶体二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ和0.01%BAT; pH 3(对照)1D6。/o胶体二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ、 0.01 %BTA和Zr02/polyAMPS; pH8.41E6。/。胶体二氧化硅(48nm)、 0.5%TAZ、 0.01%BTA和Ti02/polyAMPS; pH8.4IF 6。/。胶体二氧化硅(30nm)、 0.5%TAZ和0.01%BTA; pH 3 TAZ = 3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-l，2,4-三唑； BTA=苯并三唑；
polyAMPS=聚(2-丙烯酰胺基-2-曱基-l-丙烷磺酸)
如图4中数据所表明的，与提供小于200 A./min的Ru移除速率的常规 CMP组合物相比，本发明的CMP组合物(1A和IB)提供出乎意料地优异的 钌移除速率(RR)，即300 400 A/min。
实施例2
本实施例说明本发明的CMP组合物在抛光二氧化硅基材中的用途。 利用实施例1中所述的CMP组合物在3%过氧化氢的存在下、在具有 D-100抛光垫的Logitech抛光机上、在如下抛光条件下对4英寸直径的 PETEOS逸覆式晶片进行抛光压板速度为90rpm,载体速度为93 rpm,向 下压力为3.1 psi,且浆料流速为180毫升/分钟(mL/min)。图4还提供显示对 各组合物所观测到的PETEOS移除速率(单位为A/min)的柱状图。
如图4中的数据所表明的，本发明的CMP组合物(1A和IB)提供大于 400A/min的优异的PETEOS移除速率。
权利要求
1.用于在过氧化氢的存在下对含钌基材进行抛光而在该抛光过程期间不形成有毒水平的四氧化钌的化学机械抛光(CMP)组合物，所述组合物包含(a)包含水溶性金属过氧酸盐络合物、金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体、或其组合的催化氧化剂，所述金属过氧酸盐络合物及其前体各自具有能在化学机械抛光期间被过氧化氢氧化以产生所述金属过氧酸盐络合物的还原形式；(b)颗粒研磨剂；和(c)含水载体。
2. 权利要求1的CMP组合物，其中所述颗粒研磨剂包括二氧化硅。
3. 权利要求1的CMP组合物，其中所述颗粒研磨剂以0.5 10重量％的 量存在于所述组合物中。
4. 权利要求1的CMP组合物，其中所述颗粒研磨剂具有5 50nm的平均粒度。
5. 权利要求1的CMP组合物，其中所述催化氧化剂以0.05 1重量％的量存在于所述组合物中。
6. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物包括同金 属过氧酸盐化合物。
7. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物包括同过 氧鴒酸盐化合物。
8. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物包括过氧 钬酸盐化合物。
9. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物包括氢过 氧化硅酸钛化合物。
10. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物包括杂 金属过氧酸盐化合物。
11. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物的能氧 化的前体包括酸性含鴒化合物。
12. 权利要求11的CMP组合物，其中所述酸性含鵠化合物选自钨酸、 多鴒酸、磷鴒酸、以及前述物质中的两种或更多种的组合。
13. 权利要求1的CMP组合物，其中所述金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体包括钛酸盐化合物。
14. 权利要求13的CMP组合物，其中所述钛酸盐化合物选自拧檬酸钛 (IV)络合物、乳酸钛(IV)络合物、及其组合。
15. 权利要求1的CMP组合物，还包括过氧化氢。
16. 权利要求15的CMP组合物，其中所述过氧化氢以1 5重量％的量 存在于所述组合物中。
17. 用于对含钌基材进行抛光的方法，包括在过氧化氢的存在下使用权 利要求1的CMP组合物对所述基材的表面进行研磨。
18. 用于对含钌基材进行抛光的化学机械抛光(CMP)方法，包括如下步骤(a) 在过氧化氢的存在下，使基材表面与抛光垫和含水CMP组合物接触；和(b) 使所述抛光垫和所述基材之间发生相对运动，同时保持所述CMP组 合物和过氧化氬的一部分与在所述垫和所述基材之间的表面接触一段足以 从所述表面磨除存在于所述基材中的至少 一部分钌的时间；其中所述CMP组合物包含(i)包含水溶性金属过氧酸盐络合物、金属 过氧酸盐络合物的能氧化的前体、或其组合的催化氧化剂，所述金属过氧酸 盐络合物及其前体各自具有在化学机械抛光期间能被过氧化氢氧化以产生 所述金属过氧酸盐络合物的还原形式；(ii)颗粒研磨剂；和(iii)含水载体。
19. 权利要求18的方法，其中所述颗粒研磨剂以0.5-10重量％的量存 在于所述组合物中。
20. 权利要求18的方法，其中所述颗粒研磨剂具有5 50 nm的平均粒度。
21. 权利要求18的方法，其中所述催化氧化剂以0.05~1重量％的量存 在于所述组合物中。
22. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物包括同金属过氧 酸盐化合物。
23. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物包括同过氧鵠酸 盐化合物。
24. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物包括过氧钛酸盐化合物。
25. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物包括氢过氧化硅酸钛化合物。
26. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物包括杂金属过氧 酸盐化合物。
27. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体 包括酸性含鴒化合物。
28. 权利要求27的方法，其中所述酸性含钨化合物选自钨酸、多钨酸、 磷鴒酸、以及前述物质中的两种或更多种的组合。
29. 权利要求18的方法，其中所述金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体 包括钛酸盐化合物。
30. 权利要求29的方法，其中所述钛酸盐化合物选自柠檬酸钛(IV)络合 物、乳酸钛(IV)络合物、及其组合。
全文摘要
本发明提供用于在过氧化氢的存在下对含钌基材进行抛光而在该抛光过程期间不形成有毒水平的四氧化钌的化学机械抛光(CMP)组合物。所述组合物包含(a)包含水溶性金属过氧酸盐络合物、金属过氧酸盐络合物的能氧化的前体、或其组合的催化氧化剂；(b)颗粒研磨剂；和(c)含水载体。所述金属过氧酸盐络合物及其前体各自具有能在化学机械抛光期间被过氧化氢氧化以使所述金属过氧酸盐络合物再生的还原形式。本发明还提供用所述CMP组合物对含钌表面进行抛光的CMP方法。
文档编号H01L21/304GK101675138SQ200880014807
公开日2010年3月17日 申请日期2008年5月1日 优先权日2007年5月4日
发明者丹尼拉·怀特, 约翰·帕克 申请人:卡伯特微电子公司