抛光组合物及其使用方法与流程

文档序号:25180811发布日期:2021-05-25 14:55阅读:180来源:国知局
相关申请的交叉参考本申请主张2019年9月24日申请的美国临时申请第62/904,857号的优先权,其内容通过全文引用的方式并入本文中。
背景技术
:半导体工业不断地被驱动以通过方法、材料及集成创新进一步小型化装置来改进芯片性能。早期材料创新包括引入铜来代替铝作为互连结构中的导电材料,且将钽(ta)/氮化钽(tan)用作扩散阻档层以使cu导电材料与非导电/绝缘体介电材料分离。铜(cu)由于其较低电阻率及优异抗电迁移性能而被选择作为互连材料。然而,随着较新一代芯片的特征缩小,多层cu/阻档层/介电堆叠必须更薄且更适形,以维持后段工艺(backendofline,beol)中的有效互连电阻率。更薄的cu及ta/tan阻挡膜方案在沉积中具有电阻率及可挠性问题。举例而言,在较小尺寸及高级制造节点的情况下,电阻率会呈指数性下降且晶体管电路速度(在前段工艺(feol)处)的改进则会因来自导电cu/阻档层布线(beol)的延迟而减半。钴(co)已成为用作衬垫材料、阻档层以及导电层的主要候选物。此外,还正在研究钴在多种应用诸如w金属触点、插塞、通孔及闸极材料中作为钨(w)金属的替代物。许多目前可用的cmp浆液经特定设计以移除在早期芯片设计中更常见的材料,诸如前述铜及钨。这些早期cmp浆液中的某些组分可能会引起钴中的有害及不可接受的缺陷,因为钴更易受化学腐蚀影响。因此,当在钴层上使用铜抛光浆液时,通常会发生不可接受的腐蚀、晶圆形貌及移除速率选择性。随着钴(co)作为金属组件在半导体制造中的使用日益增加,存在对可有效地抛光含co表面上的介电组件或阻档层组件且无显著的co腐蚀的cmp浆液的需求。技术实现要素:提供此
发明内容以介绍下文在实施方式中进一步描述的概念的选择。此
发明内容不意欲标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征,其也不意欲用于辅助限制所要求保护的主题的范围。如本文所定义,除非另外说明,否则所表示的所有百分比应理解为相对于化学机械抛光组合物的总重量的重量百分比。在一个方面中,本文公开的实施方案涉及一种抛光组合物,其包括磨料;ph调节剂;阻挡膜移除速率增强剂;第一低k移除速率抑制剂;不同于所述第一低k移除速率抑制剂的第二低k移除速率抑制剂;含唑腐蚀抑制剂;及钴腐蚀抑制剂。在另一方面中,本文公开的实施方案涉及一种抛光组合物,其包括磨料;ph调节剂;有机酸或其盐;非离子表面活性剂;两亲性共聚物;含唑腐蚀抑制剂;及阴离子表面活性剂。在又一方面中,本文公开的实施方案涉及一种抛光基底的方法,其包括以下步骤:将如权利要求1的抛光组合物涂覆至基底的表面,其中所述表面包含钴;及使垫与所述基底的所述表面接触且相对于所述基底移动所述垫。从下述描述及所附权利要求来看,所要求保护的主题的其他方面及优点是显而易见的。具体实施方式本文公开的实施方案大体上涉及组合物及使用所述组合物来抛光基底的方法,所述基底包括至少钴部分,更具体地,包括至少钴及铜部分。本文所公开的组合物可有效地抑制低k移除速率、最小化钴衬垫损耗且减少抛光后铜表面上观测到的缺陷,同时仍有效地移除阻挡膜(例如,ta或tan膜)。举例而言,本文所公开的组合物可尤其适用于抛光包括铜、钴衬垫、阻档层(ta、tan)及介电材料(teos、低k、超低k等)的高级节点膜。随着引入钴(co)作为阻档层、导电层及/或w替代物,对于可以有效材料移除速率抛光co而不经历显著co腐蚀,且在其他金属及金属氧化物(cu、ti、ta2o5、tio2、ruo2等)及介电膜(sin、二氧化硅、聚si、低k介电质(例如掺碳二氧化硅)等)的抛光速率方面具有选择性范围的cmp浆液存在市场需求。因为co比cu及其他贵金属更具有化学反应性,所以防止co腐蚀在高级节点浆液设计中极具挑战性。当前金属抛光浆液不具备抛光包括co的表面的能力,因为所述浆液在cmp处理期间遭受co腐蚀问题。另外,一般需要在抛光期间移除一定量的co,以在图案化半导体基底中形成光滑表面用于后续制造过程。举例而言,在一些制造过程期间,在移除过量铜沉积后铜部分及钴部分中通常存在大量凹陷。出于此原因,在后续阻档层抛光步骤期间,本公开的抛光组合物可被配制成以高于其从衬垫及铜金属中移除钴的速率抛光阻档层材料(ta或tan),以校正先前凹陷,使得抛光后的膜可具有平滑形貌。因此,本公开中的抛光组合物的目标为具有适合的co移除速率,同时有效地移除某些目标材料(诸如ta或tan)。在一个或多个实施方案中,所述抛光组合物包括磨料;ph调节剂;阻挡膜移除速率增强剂;第一低k移除速率抑制剂;第二低k移除速率抑制剂;含唑腐蚀抑制剂;及钴腐蚀抑制剂。在一个或多个实施方案中,所述抛光组合物还可包括螯合剂。在一个或多个实施方案中,根据本公开的抛光组合物可包括约0.1重量%至约50重量%磨料、约0.05重量%至约10重量%ph调节剂、约0.02重量%至约4重量%阻挡膜移除速率增强剂、约0.005重量%至约5重量%第一低k移除速率抑制剂、约0.005重量%至约5重量%第二低k移除速率抑制剂、约0.0001重量%至约1重量%含唑腐蚀抑制剂、约0.0001重量%至约1重量%钴腐蚀抑制剂及剩余重量%(例如约20重量%至约99重量%)溶剂(例如去离子水)。在一个或多个实施方案中,所述抛光组合物可进一步包括约0.001%至约1%螯合剂。在一个或多个实施方案中,本公开提供一种浓缩的抛光组合物,其可在使用之前用水稀释至多为二倍、或至多为四倍、或至多为六倍、或至多为八倍或至多为十倍。在其他实施方案中,本公开提供一种用于钴基底上的使用点(pou)抛光组合物,其包含上述抛光组合物、水且任选地包含氧化剂。在一个或多个实施方案中,pou抛光组合物可包括约0.1重量%至约12重量%磨料、约0.05重量%至约5重量%ph调节剂、约0.02重量%至约2重量%阻挡膜移除速率增强剂、约0.005重量%至约0.5重量%第一低k移除速率抑制剂、约0.005重量%至约0.5重量%第二低k移除速率抑制剂、约0.0001重量%至约0.1重量%含唑腐蚀抑制剂、约0.0001重量%至约0.1重量%钴腐蚀抑制剂,任选地约0.1重量%至约5重量%氧化剂及约80重量%至约99重量%溶剂(例如去离子水)。在一个或多个实施方案中,pou抛光组合物可进一步包括0.001%至0.1%螯合剂。在一个或多个实施方案中,浓缩的抛光组合物可包括约1重量%至约50重量%磨料、约0.5重量%至约10重量%ph调节剂、约0.2重量%至约4重量%阻挡膜移除速率增强剂、约0.05重量%至约5重量%第一低k移除速率抑制剂、约0.05重量%至约5重量%第二低k移除速率抑制剂、约0.001重量%至约1重量%含唑腐蚀抑制剂、约0.001重量%至约1重量%钴腐蚀抑制剂及剩余重量%(例如约20重量%至约98.5重量%)溶剂(例如去离子水)。在一个或多个实施方案中,浓缩的抛光组合物可进一步包括约0.01%至约1%螯合剂。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)磨料。在一些实施方案中,至少一种磨料选自由以下组成的组:阳离子磨料、实质上中性磨料及阴离子磨料。在一个或多个实施方案中,至少一种磨料选自由以下组成的组:氧化铝;二氧化硅;二氧化钛;二氧化铈;氧化锆;其共形成产物(还即氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈或氧化锆的共形成产物);包被磨料(coatedabrasive);表面改性的磨料及其混合物。在一些实施方案中,至少一种磨料不包括二氧化铈。在一些实施方案中,至少一种磨料为高纯度的,且可具有低于约100ppm的醇、低于约100ppm的氨及低于约十亿分之100(ppb)的碱金属阳离子,诸如钠阳离子。磨料可以按pou抛光组合物的总重量计的约0.1%至约12%(例如,约0.5%至约10%)或其任何子范围的量存在。在一些实施方案中,至少一种磨料的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.1重量%(例如,至少约0.5重量%、至少约1重量%、至少约2重量%、至少约4重量%、至少约5重量%、至少约10重量%、至少约12重量%、至少约15重量%或至少约20重量%)至至多约50重量%(例如,至多约45重量%、至多约40重量%、至多约35重量%、至多约30重量%、至多约25重量%、至多约20重量%、至多约15重量%、至多约12重量%、至多约10重量%或至多约5重量%)。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)ph调节剂。在一些实施方案中,所述至少一种ph调节剂选自由以下组成的组:氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、氢氧化四丁基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四甲基铵、氢氧化乙基三甲基胺、氢氧化二乙基二甲基铵、氢氧化二甲基二丙基铵、氢氧化苯甲基三甲基铵、氢氧化三(2-羟基乙基)甲基铵、氢氧化胆碱及其任何组合。在一些实施方案中,至少一种ph调节剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.05重量%(例如,至少约0.1重量%、至少约0.2重量%、至少约0.4重量%、至少约0.5重量%、至少约0.8重量%、至少约1重量%、至少约2重量%、至少约5重量%或至少约7重量%)至至多约10重量%(例如,至多约9重量%、至多约8重量%、至多约7重量%、至多约6重量%、至多约5重量%、至多约4重量%、至多约3重量%、至多约2重量%、至多约1重量%、至多约0.5重量%、至多约0.2重量%或至多约0.1重量%)。在一些实施方案中,所述抛光组合物的ph值可在至少约7(例如,至少约7.5、至少约8、至少约8.5、至少约9、至少约9.5、至少约10、至少约10.5、至少约11、至少约11.5或至少约12)至至多约14(例如,至多约13.5、至多约13、至多约12.5、至多约12、至多约11.5、至多约11、至少约10.5、至多约10、至多约9.5或至多约9)范围内。不希望受理论所束缚,据认为ph低于7的抛光组合物将显著增加钴移除速率及腐蚀,且ph高于14的抛光组合物可影响悬浮磨料的稳定性且将显著增加粗糙度及降低由此类组合物抛光的膜的总体质量。为了得到所需ph,可调节本文所述的抛光组合物中成分的相对浓度。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)阻挡膜移除速率增强剂。在一些实施方案中,至少一种阻挡膜移除速率增强剂为有机酸(诸如羧酸、氨基酸、磺酸或膦酸)或其盐。在一些实施方案中,所述阻挡膜移除速率增强剂可为选自由以下组成的组的有机酸或其盐:葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙醇酸、丙二酸、甲酸、草酸、乙酸、丙酸、过氧乙酸、丁二酸、乳酸、氨基乙酸、苯氧基乙酸、n-二甘氨酸(bicine)、二甘醇酸、甘油酸、麦黄酮(tricine)、丙氨酸、组氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、酪氨酸、苯甲酸、1,2-乙二磺酸、4-氨基-3-羟基-1-萘磺酸、8-羟基喹啉-5-磺酸、氨基甲磺酸、苯磺酸、羟胺o-磺酸、甲磺酸、间二甲苯-4-磺酸、聚(4-苯乙烯磺酸)、聚茴香脑磺酸(polyanetholesulfonicacid)、对甲苯磺酸、三氟甲烷-磺酸、乙基磷酸、氰基乙基磷酸、苯基磷酸、乙烯基磷酸、聚(乙烯基膦酸)、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、n,n,n',n'-乙二胺四(亚甲基膦酸)、正己基膦酸、苯甲基膦酸、苯基膦酸,其盐及其混合物。不希望受理论所束缚,出人意料的为有机酸或其盐(诸如上文所述的那些)可用作本文所述的抛光组合物中的有效的屏障移除速率增强剂,以改进半导体基底中的阻挡膜(例如ta或tan膜)的移除速率。在一些实施方案中,阻挡膜移除速率增强剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.02重量%(例如,至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.2重量%、至少约0.4重量%、至少约0.5重量%、至少约0.6重量%、至少约0.8重量%、至少约1重量%、至少约1.5重量%、或至少约2重量%)至至多约4重量%(例如,至多约3.5重量%、至多约3重量%、至多约2.5重量%、至多约2重量%、至多约1.5重量%或至多约1重量%)。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)第一低k移除速率抑制剂。在一些实施方案中,至少一种第一低k移除速率抑制剂为非离子表面活性剂。在一个或多个实施方案中,所述非离子表面活性剂选自由以下组成的组:醇烷氧基化物、烷基酚烷氧基化物、三苯乙烯基酚烷氧基化物、脱水山梨糖醇酯烷氧基化物、聚烷氧基化物、聚亚烷基氧化物嵌段共聚物、四羟基寡聚物、烷氧基化二胺及其混合物。在一个或多个实施方案中,所述非离子表面活性剂为数均分子量为至少约1,000千克/摩尔、或至少约2,500千克/摩尔、或至少约5,000千克/摩尔、或至少约7,500千克/摩尔、或至少约10,000千克/摩尔的聚合物。在一个或多个实施方案中,所述非离子表面活性剂为数均分子量为至多约1,000,000千克/摩尔、或至多约750,000千克/摩尔、或至多约500,000千克/摩尔、或至多约250,000千克/摩尔、或至多约100,000千克/摩尔的聚合物。在一个或多个实施方案中,烷氧基化非离子表面活性剂的烷氧基化物基团为乙氧基化物、丙氧基化物或乙氧基化物与丙氧基化物基团的组合。不希望受理论所束缚,出人意料的为非离子表面活性剂(诸如上文所述的那些)可用作本文所述的抛光组合物中的低k移除速率抑制剂,以降低或最小化半导体基底中的低k膜(例如,掺碳二氧化硅膜)的移除速率。在一些实施方案中,第一低k移除速率抑制剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.005重量%(例如,至少约0.01重量%、至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.5重量%、至少约1重量%、至少约1.5重量%、至少约2重量%或至少约3重量%)至至多约5重量%(例如,至多约4.5重量%、至多约4重量%、至多约3.5重量%、至多约3重量%、至多约2.5重量%、至多约2重量%、至多约1.5重量%、至多约1重量%、至多约0.5重量%或至多约0.1重量%)。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)第二低k移除速率抑制剂。在一些实施方案中,至少一种第二低k移除速率抑制剂为两亲性共聚物。在一个或多个实施方案中,所述两亲性共聚物为苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物。在一个或多个实施方案中,两亲性共聚物的数均分子量为至少约1,000千克/摩尔(例如,至少约2,500千克/摩尔、至少约5,000千克/摩尔、至少约7,500千克/摩尔、至少约10,000千克/摩尔)至至多约200,000千克/摩尔(例如,至多约150,000千克/摩尔、至多约100,000千克/摩尔、至多约50,000千克/摩尔或至多约25,000千克/摩尔)。不希望受理论所束缚,出人意料的为两亲性共聚物(诸如上文所述的那些)可在本文所述的抛光组合物中用作低k移除速率抑制剂以降低或最小化半导体基底中的低k膜(例如,掺碳二氧化硅膜)的移除速率。在一些实施方案中,第二低k移除速率抑制剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.005重量%(例如,至少约0.01重量%、至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.5重量%、至少约1重量%、至少约1.5重量%、至少约2重量%或至少约3重量%)至至多约5重量%(例如,至多约4.5重量%、至多约4重量%、至多约3.5重量%、至多约3重量%、至多约2.5重量%、至多约2重量%、至多约1.5重量%、至多约1重量%、至多约0.5重量%或至多约0.1重量%)。不希望受理论所束缚,已出人意料地发现,在本文所述的抛光组合物中包括非离子表面活性剂(即第一低k移除速率抑制剂)及两亲性共聚物(即第二低k移除速率抑制剂)两者可产生协同效应,且与单独使用时各组分的移除速率降低相加相比,可大大降低低k膜(例如,掺碳二氧化硅膜)的移除速率。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)含唑腐蚀抑制剂。在一些实施方案中,至少一种含唑腐蚀抑制剂选自由以下组成的组:经取代或未经取代的三唑、经取代或未经取代的四唑、经取代或未经取代的苯并三唑、经取代或未经取代的吡唑及经取代或未经取代的咪唑。在一个或多个实施方案中,所述含唑腐蚀抑制剂可选自由以下组成的组:三唑、1,2,4-三唑、四唑、苯并三唑、甲基苯并三氮唑、乙基苯并三唑、丙基苯并三唑、丁基苯并三唑、戊基苯并三唑、己基苯并三唑、二甲基苯并三唑、氯苯并三唑、二氯苯并三唑、氯甲基苯并三唑、氯乙基苯并三唑、苯基苯并三唑、苯甲基苯并三唑、氨基三唑、氨基苯并咪唑、氨基四唑及其混合物。不希望受理论所束缚,据认为含唑腐蚀抑制剂(诸如上文所述的那些)可显著减小或最小化半导体基底中的铜的移除速率。在一些实施方案中,含唑腐蚀抑制剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.0001重量%(例如,至少约0.0002重量%、至少约0.0005重量%、至少约0.001重量%、至少约0.002重量%、至少约0.005重量%、至少约0.01重量%、至少约0.02重量%、至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.2重量%或至少约0.5重量%)至至多约1重量%(例如,至多约0.8重量%、至多约0.6重量%、至多约0.5重量%、至多约0.4重量%、至多约0.2重量%、至多约0.1重量%、至多约0.05重量%、至多约0.02重量%、至多约0.01重量%或至多约0.005重量%)。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)钴腐蚀抑制剂。在一些实施方案中,至少一种钴腐蚀抑制剂为阴离子表面活性剂。在一个或多个实施方案中,阴离子表面活性剂包含一个或多个磷酸基及以下基团中的一个或多个:六至二十四个碳烷基链、零至十八个环氧乙烷基或其组合。在一个或多个实施方案中,烷基链可具有至少八个碳、至少十个碳、至少十二个碳或至少十四个碳。在一个或多个实施方案中,烷基链可具有至多22个碳,或至多20个碳,或至多18个碳。不希望受理论所束缚,出人意料的为阴离子表面活性剂(诸如上文所述的那些)可用作本文所述的抛光组合物中的钴腐蚀抑制剂以降低或最小化半导体基底中的钴的移除速率。在一些实施方案中,钴腐蚀抑制剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.0001重量%(例如,至少约0.0002重量%、至少约0.0005重量%、至少约0.001重量%、至少约0.002重量%、至少约0.005重量%、至少约0.01重量%、至少约0.02重量%、至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.2重量%或至少约0.5重量%)至至多约1重量%(例如,至多约0.8重量%、至多约0.6重量%、至多约0.5重量%、至多约0.4重量%、至多约0.2重量%、至多约0.1重量%、至多约0.05重量%、至多约0.02重量%、至多约0.01重量%或至多约0.005重量%)。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括至少一种(例如,二种或三种)任选的螯合剂。在一些实施方案中,至少一种任选的螯合剂可为含氨基羧酸(例如聚氨基聚羧酸)或膦酸。在一些实施方案中,螯合剂选自由以下组成的组:乙二胺四乙酸、亚氨基二乙酸、n-羟基乙基-乙二胺三乙酸、次氮基三乙酸、二乙烯三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、二氨基环己烷四乙酸、次氮基三甲基膦酸、乙二胺四(亚甲基膦酸)、1-羟基亚乙基-1,1,-二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸及其组合。不希望受理论所束缚,据认为在本文所述的抛光组合物中包括螯合剂(诸如上文所述的那些)可显著减少或最小化在半导体基底(诸如,铜晶圆)上观测到的缺陷。在一些实施方案中,螯合剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.001重量%(例如,至少约0.002重量%、至少约0.005重量%、至少约0.01重量%、至少约0.02重量%、至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.2重量%或至少约0.5重量%)至至多约1重量%(例如,至多约0.8重量%、至多约0.6重量%、至多约0.5重量%、至多约0.4重量%、至多约0.2重量%、至多约0.1重量%、至多约0.05重量%、至多约0.02重量%、至多约0.01重量%或至多约0.005重量%)。当稀释浓缩的浆液时可添加任选的氧化剂,以形成pou浆液。所述氧化剂可选自由以下组成的组:过氧化氢、过硫酸铵、硝酸银(agno3)、硝酸铁或氯化铁、过酸或盐、臭氧水、铁氰化钾、重铬酸钾、碘酸钾、溴酸钾、过碘酸钾、过碘酸、三氧化二钒、次氯酸、次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙、次氯酸镁、硝酸铁、高锰酸钾、其他无机或有机过氧化物及其混合物。在一个实施方案中,氧化剂为过氧化氢。在一些实施方案中,氧化剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.05重量%(例如,至少约0.1重量%、至少约0.2重量%、至少约0.4重量%、至少约0.5重量%、至少约1重量%、至少约1.5重量%、至少约2重量%、至少约2.5重量%、至少约3重量%、至少约3.5重量%、至少约4重量%或至少约4.5重量%)至至多约5重量%(例如,至多约4.5重量%、至多约4重量%、至多约3.5重量%、至多约3重量%、至多约2.5重量%、至多约2重量%、至多约1.5重量%、至多约1重量%、至多约0.5重量%或至多约0.1重量%)。在一些实施方案中,不希望受理论束缚,据认为氧化剂可通过与螯合剂形成金属络合物帮助移除金属膜,使得金属可在cmp处理期间移除。在一些实施方案中,在不希望受理论束缚的情况下,据认为形成于金属膜与氧化剂之间的金属络合物可形成钝化层,其可保护金属免受腐蚀。在一些实施方案中,氧化剂会缩短抛光组合物的存放期。在此类实施方案中,可刚好在抛光前的使用点将氧化剂添加至抛光组合物中。在一些实施方案中,本文所述的抛光组合物可包括溶剂(例如,主溶剂),诸如水。在一些实施方案中,溶剂(例如水)的量为本文所述的抛光组合物的至少约20%(例如,至少约25重量%、至少约30重量%、至少约35重量%、至少约40重量%、至少约45重量%、至少约50重量%、至少约55重量%、至少约60重量%、至少约65重量%、至少约70重量%、至少约75重量%、至少约80重量%、至少约85重量%、至少约90重量%、至少约92重量%、至少约94重量%、至少约95重量%或至少约97重量%)至至多约99%(例如,至多约98重量%、至多约96重量%、至多约94重量%、至多约92重量%、至多约90重量%、至多约85重量%、至多约80重量%、至多约75重量%、至多约70重量%或至多约65重量%)。在一个或多个实施方案中,任选的次级溶剂(例如,有机溶剂)可用于本公开的抛光组合物(例如,pou或浓缩的抛光组合物)中,其可帮助溶解含唑腐蚀抑制剂。在一个或多个实施方案中,次级溶剂可为一或多种醇、烷撑二醇或烷撑二醇醚。在一个或多个实施方案中,次级溶剂包含选自由以下组成的组的一或多种溶剂:乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、丙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇丙基醚及乙二醇。在一些实施方案中,次级溶剂的量为本文所述的抛光组合物的至少约0.0025%(例如,至少约0.005重量%、至少约0.01重量%、至少约0.02重量%、至少约0.05重量%、至少约0.1重量%、至少约0.2重量%、至少约0.4重量%、至少约0.6重量%、至少约0.8重量%或至少约1重量%)至至多约2%(例如,至多约1.8重量%、至多约1.6重量%、至多约1.5重量%、至多约1.4重量%、至多约1.2重量%、至多约1重量%、至多约0.8重量%、至多约0.6重量%、至多约0.5重量%或至多约0.1重量%)。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物可实质上不含某些成分中的一个或多个,诸如有机溶剂、ph调节剂、季铵化合物(例如盐或氢氧化物)、胺、碱性碱(诸如碱金属氢氧化物)、含氟化合物、硅烷(例如烷氧基硅烷)、亚胺(例如脒,诸如1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯(dbu)及1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(dbn))、盐(例如卤化物盐或金属盐)、聚合物(例如阳离子或阴离子聚合物)、表面活性剂(例如阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂)、塑化剂、氧化剂(例如,h2o2)、腐蚀抑制剂(例如,唑或非唑腐蚀抑制剂)及/或某些磨料(例如,二氧化铈磨料、非离子磨料、表面改性的磨料或带负电/带正电磨料)。可自抛光组合物排除的卤化物盐包括碱金属卤化物(例如卤化钠或卤化钾)或卤化铵(例如氯化铵),且可为氯化物、溴化物或碘化物。如本文所用,抛光组合物「实质上不含」的成分指未有意添加至抛光组合物中的成分。在一些实施方案中,本文所述的抛光组合物可具有至多约1000ppm(例如,至多约500ppm、至多约250ppm、至多约100ppm、至多约50ppm、至多约10ppm或至多约1ppm)的所述抛光组合物实质上不含的以上成分中的一个或多个。在一些实施方案中,本文所述的抛光组合物可完全不含以上成分中的一个或多个。在一个或多个实施方案中,本文所述的抛光组合物的二氧化硅(例如teos)、阻档层材料(例如ta、tan)的移除速率与cu、co或低k介电材料的移除速率(即移除速率选择性)的比率可为至少约3:1(例如,至少约4:1、至少约5:1、至少约10:1、至少约25:1、至少约50:1、至少约60:1、至少约75:1、至少约100:1、至少约150:1、至少约200:1、至少约250:1、或至少约300:1)至至多约1000:1(例如,至多约500:1)。在一个或多个实施方案中,在测量抛光毯覆式晶圆或图案化晶圆(例如,包括导电层、阻档层及/或介电层的晶圆)的移除速率时,上文所述的比率可为适用的。在一个或多个实施方案中,当使用根据本公开的抛光组合物抛光晶圆时,直径为12英寸(即,约300mm)的晶圆上(例如,晶圆的铜表面上)的总缺陷数为至多800(例如,至多700、至多600、至多500、至多400、至多300、至多250、至多200、至多150、至多100或至多50)。在一个或多个实施方案中,缺陷可由刮痕、有机残余物、颗粒污染物(例如,磨料)以及其组合产生。一般而言,可通过使用雷射散射检测系统对缺陷进行计数,且随后通过使用扫描电子显微镜(sem)检视拍摄的经抛光晶圆的影像来分析且分类所述缺陷。在一个或多个实施方案中,计数的缺陷的尺寸为至少约100nm。本公开还预期一种使用上述抛光组合物(例如,浓缩物或pou浆液)中的任一者的方法。在浓缩物下,所述方法可包含稀释浓缩物以形成pou浆液(例如,至少二倍),且随后使至少部分地包含钴的表面与pou浆液接触的步骤。在一些实施方案中,可在稀释之前或之后向浆液中添加氧化剂。在pou浆液下,所述方法包含使至少部分地包含钴的表面与浆液接触的步骤。在一个或多个实施方案中,本公开的特征在于一种抛光方法,可包括将根据本公开的抛光组合物涂覆至基底(例如,晶圆),在所述基底的表面上具有至少钴;及使垫与所述基底的所述表面接触且相对于所述基底移动所述垫。在一些实施方案中,当基底包括二氧化硅及/或阻档层材料(例如,ta、tan)中的至少一个或多个时,以上方法可移除这些材料的至少一部分而不会显著移除钴。应注意,本文所述的术语「二氧化硅」明确地意欲包括未经掺杂及经掺杂型式的二氧化硅两者。举例而言,在一个或多个实施方案中,二氧化硅可掺杂有选自以下的至少一种掺杂剂:碳、氮、氧、氢或任何其他已知二氧化硅掺杂剂。二氧化硅膜类型的一些实施例包含teos(原硅酸四-乙酯)、sioc、siocn、sioch、sioh及sion。在一些实施方案中,使用本文所述的抛光组合物的方法可进一步包括由通过所述抛光组合物经由一个或多个步骤处理的基底制造半导体装置。举例而言,光刻、离子注入、干式/湿式蚀刻、等离子灰化、沉积(例如,pvd、cvd、ald、ecd)、晶圆安装、晶粒切割、封装及测试可用以由通过本文所述的抛光组合物处理的基底制造半导体装置。以下特定实施例仅解释为例示性的,且以任何方式限制本公开的其余部分。无需进一步详细描述,据认为本领域技术人员可基于本文中的描述最大程度利用本发明。实施例在这些实施例中,使用amatmirracmp抛光机,fujiboh804垫,在1.5psi的下压压力下以120/114rpm的压板头(platenhead)速度及175ml/min的浆液流速对200mm晶圆进行抛光。以下实施例中所用的一般组合物显示于下表1中。当论述各别实施例时,将进一步详细地解释关于所测试组合物的差异的特定细节。表1组分占组合物的重量%ph调节剂(碱)0.05-5阻挡膜移除速率增强剂(有机酸)0.02-2低k移除速率抑制剂0.01-1含唑腐蚀抑制剂0.0001-0.1钴腐蚀抑制剂(阴离子表面活性剂)0.0001-0.1(若使用)螯合剂0.0001-0.1(若使用)研磨剂(二氧化硅)0.1-12氧化剂0.1-5溶剂(去离子水)80-99ph7-12实施例1下表2显示当使用组合物1至6抛光时,teos、ta、黑金刚石1(bd-1)及黑金刚石2(bd-2)毯覆式晶圆的移除速率。除了下文及表2中识别的差异以外,组合物1至6含有相同浓度的相同成分。组合物1包括单个聚烷氧基化物低k移除速率抑制剂(lkrri;非离子表面活性剂)且充当对照。组合物2至6各自包括在几个浓度的二种不同lkrri(即烷氧基化二胺非离子表面活性剂(lkrri-1)及两亲性共聚物(lkrri-2))的组合,如表2中所示。bd-1及bd-2毯覆式晶圆是涂覆于硅晶圆上的低k介电材料(还即,掺碳二氧化硅)。结果显示,出人意料地,非离子表面活性剂及两亲性共聚物可用作低k移除速率抑制剂,且这二种抑制剂(即,lkrri-1及lkrri-2)的组合比相当的lkrri更有效地抑制抛光速率。此外,数据显示,随着lkrri-1与lkrri-2的组合中的lkrri-1的浓度增加,bd-1及bd-2毯覆式晶圆的低k介电材料的移除速率比teos及ta的移除速率显著降低得多,表明其对低k移除速率的影响。表2rr=移除速率实施例2下表3显示当使用组合物7至14抛光时,cu、teos、ta及bd-1毯覆式晶圆的移除速率。除了下文及表3中识别的差异以外,组合物7至14含有相同浓度的相同成分。组合物7使用lkrri及苯并三唑作为铜腐蚀抑制剂(ci-1),且充当对照。组合物8至14包括二种不同lkrri(lkrri-1及lkrri-2)的组合及选自ci-1(苯并三唑)及ci-3至ci-5(经取代的苯并三唑)的铜腐蚀抑制剂。另外,组合物8至14还使腐蚀抑制剂的浓度自6倍变化至25倍,如表3中所示。二种不同lkrri(lkrri-1及lkrri-2)的组合与选自ci-1及ci-3至ci-5的铜腐蚀抑制剂展现出与由组合物7达成的teos及ta抛光速率类似的抛光速率及优良的cu移除速率抑制性能(参见组合物8至14)。换言之,结果显示,低k移除速率抑制剂及铜腐蚀抑制剂实质上不会影响teos及ta的移除速率。另一方面,结果显示包括经取代的苯并三唑可显著降低铜移除速率(参见组合物10至14)。表3实施例3下表4显示当使用抛光组合物15至21抛光时,cu、co及bd毯覆式晶圆的移除速率以及cu晶圆上的缺陷计数。除了下文及表4中识别的差异以外,组合物15至21含有相同浓度的相同成分。组合物15包括二种不同lkrri(lkrri1及lkrri2)的组合及苯并三唑作为铜腐蚀抑制剂(ci-1)。组合物16在组成上与组合物15相同,但所用铜腐蚀抑制剂为烷基苯并三唑(ci-5)而非苯并三唑(ci-1)。此变化使得在cu晶圆上观测到显著较少缺陷。除了铜腐蚀抑制剂(ci-5)以外,组合物17还包括磷酸基阴离子表面活性剂作为钴腐蚀抑制剂(co-ci)。尽管所用ci-5的量为组合物16中所用量的一半,但此添加显著降低钴抛光速率且出人意料地还显著减少在cu晶圆上观测到的缺陷。组合物18至21出人意料地表明,添加螯合剂(ca)可降低钴移除速率及在铜晶圆上观测到的缺陷。特定言之,在组合物19中使用较高浓度氨基聚羧酸基螯合剂ca-1造成极低的钴移除速率及铜晶圆上的缺陷优越减少。组合物20和21类似于组合物18和19,但使用不同及相当的螯合剂(ca-2)。ca-2为磺酸基螯合剂,且当与组合物19中所用的ca-1相比时,未表现出在较高浓度下减少cu晶圆上的缺陷的相同能力。表4实施例4在此实施例中,在60℃下将具有钴衬垫的铜的图案化试片浸泡于抛光组合物22至24的每种中持续五分钟。除了下文及表5中识别的差异以外,组合物22至24含有相同浓度的相同成分(即,表1所示的所有组分)。在浸泡之后,用icp-ms分析所得浆液以确定图案化试片蚀刻的钴离子的浓度。下表5显示在添加coci的情况下抛光浆液的钴离子浓度降低,表明在抛光期间coci的保护能力(参见「60℃下serco离子浓度」栏)。表5还显示从cu或co的测试毯覆式试片得到的电化学测试数据,其中当在含有表1中所示的所有组分(除了组合物22不包括钴腐蚀抑制剂)的抛光浆液中量测时,比较钴及铜的腐蚀电位(ecorr)及对应于腐蚀电位的电流(icorr)。一般而言,ecorr的较高值或icorr的较低值指示相关材料得到较好保护/钝化。因此,可看出,包括最高量的coci的组合物24对钴具有最高保护/钝化。另外,显示出添加coci不会明显地影响铜的腐蚀电位。表5实施例5下表6显示当使用抛光组合物25至29抛光时,cu、teos、tan、黑金刚石1(bd-1)及超低k(ulk)毯覆式晶圆的移除速率。除了下文及表4中识别的差异以外,组合物25至29含有相同浓度的相同成分。具体言之,组合物25不包括低k移除速率抑制剂,组合物26包括单个聚烷氧基化物低k移除速率抑制剂(lkrri),组合物27及28仅包括lkrri-1或lkrri-2之一,且组合物29包括二种不同lkrri(即烷氧基化二胺非离子表面活性剂(lkrri-1)及两亲性共聚物(lkrri-2))的组合。结果显示,出人意料地,非离子表面活性剂(lkrri及lkrri-1)及两亲性共聚物(lkrri-2)可用作低k移除速率抑制剂,且lkrri-1与lkrri-2两者的组合比单独使用的相当的lkrri或lkrri-1及lkrri-2中的每个更有效地抑制bd-1的抛光速率。表6尽管上文已详细描述了几个例示实施方案,但本领域技术人员将容易了解,在不实质上脱离本发明的情况下,例示实施方案中的诸多修改是可能的。因此,所有此类修改意欲包含于如以下权利要求所界定的本公开的范围内。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1