用于金属的化学机械平面化的组合物和方法

专利名称：用于金属的化学机械平面化的组合物和方法
技术领域：
本发明涉及在使主要与集成电路的制造相关的，涂敷在介电层、金属层或半导体层上的金属表面平面化中使用的组合物。发明也涉及用于影响金属表面平面化的方法。
背景技术：
化学机械平面化(CMP)作为各种平面制造工艺中的加工步骤而被广泛地使用，例如在除去和抛光半导体制造方面使用的晶片上所具有的不平或太厚地势的介电层、金属层和半导体层方面。在半导体应用中，CMP可以用来无选择性地抛光非均质材料，以及用来无选择性地除去单层材料覆盖层。CMP可以除去第一层材料的不同厚度直到第二层材料的阻隔层，也可以在没有到达阻隔层的情况下降低单层的厚度。平面化的表面使得更容易进行精确的光刻。一些CMP处理的用途包含抛光晶片的互连区域以及前端和硅的抛光，并且每次通常在晶片上形成连续层之后使用。顾名思义，该处理既包括化学组分又包括机械组分。通常，晶片被安装在载体上。施加压力使得晶片表面处于与安装在台板上的、通常由多孔或纤维状聚合材料制成的抛光垫的接触之内，并且在晶片表面和抛光垫之间进行相对运动。在垫和晶片之间的界面处，供应一种易于晶片表面上材料除去的液体。液体可以(但不是必需)包含在平面化过程中有助于垫-晶片界面处的除去作用的研磨剂组分。
液体也可以通过结合化学上能与晶片表面的金属层相互作用的组分而有助于控制材料从晶片的除去。化学作用一般采取两种形式中的一种。其一，液体中的组分与金属层表面上暴露的金属起反应产生氧化物层。氧化物层的形成通常包括在液体中加入氧化剂例如过氧化氢，其通常但不必须刚好在使用之前与液体的其它组分结合。然后通过垫或液体中研磨剂组分的机械作用除去由此形成的氧化层。其二，表面被吸附在表面上的液体中的组分所改变。在这两种情况下，化学作用使表面钝化。
此外，液体可以包含一种或多种直接作用以溶解磨蚀材料的组分。组分优选在从晶片表面被磨蚀之后进行溶解颗粒。通常，对于溶解过程来说，不希望其发生在晶片的表面上。
当CMP液体配制为包含氧化剂，如果氧化剂的加入倾向于使得配方或配方的任何组分不稳定，那么可以在刚好实际使用之前在晶片上加入氧化剂组分以使液体的工作时间最大化。然而，如果能够加入可以稳定的氧化剂，那么有时也可以在使用之前制备包含氧化剂的CMP液体。
不管CMP液体中是否使用研磨剂，液体都可能需要进行pH调整，例如在可得到高ζ(zeta)电势以保持胶体稳定。在包含研磨剂的液体中不希望颗粒从悬浮液中沉淀出来。围绕颗粒和液体之间界面的电荷强烈地影响胶体体系的稳定性。ζ(zeta)电势测量了颗粒表面剪切面的电势，从而提供了一种胶体体系稳定性的通用度量方法。为了保持稳定的胶体体系，正电荷或负电荷的高ζ(zeta)电势是所希望的。特定颗粒的ζ(zeta)电势在对应其等电点的pH处减少到零。因此，为了提高胶体的稳定性，体系的pH应该不同于等电点的pH。例如，硅石泥浆的等电点是在pH＝2处；那么优选地，将硅石泥浆保持在碱性pH以提高胶体的稳定性。与此相反，矾土泥浆的等电点是在pH＝8处；保持这种泥浆在酸性pH以提高胶体的稳定性是优选的。影响颗粒体系的胶体稳定性的其它变量包括颗粒密度、颗粒大小、颗粒浓度以及化学环境。
研磨剂有助与促进新补充的晶片表面，其然后可进一步被液体的任何氧化、螯合和腐蚀组分所侵蚀。尽管如此，CMP液体中研磨剂组分的使用可能会在晶片表面产生所不希望的结果。研磨剂可以在晶片所有暴露的表面上造成微痕从而导致非光学平面的表面。例如，这些微痕能够通过将薄的金属线截留在电介质内而引起后处理中的缺陷，从而导致相邻金属线或通路之间的短路。并且，地势的形成造成随后颗粒粘合的优先点。此外，残余的研磨剂颗粒可以依靠颗粒的电子特性引起电势的开路或短路。
晶片的表面包含具有不同抗磨损作用影响的材料。结果，在研磨剂存在下将晶片表面暴露于旋转垫的机械作用下会使晶片表面的某些区域比其他区域更快地除去，从而产生表面异常和变化的地势。例如，在铜沉积在绝缘材料上的情况下，平面化过程可能会导致铜缩减到相邻绝缘材料的高度之下。这种在晶片表面的效应被称为表面凹陷。可以相信，晶片金属表面的腐蚀是促成所不希望的表面凹陷的因素之一。腐蚀是金属从层表面非选择性的除去，其具有既使生成物表面粗糙化又会引起非平面表面的趋势。在晶片基质上安置一排铜金属线的地方，旋转垫的机械作用在研磨剂的存在下具有引起铜的个别凹槽形成的趋势，从而导致相邻电介质的高抛光率。这种阵列中绝缘材料相对于阵列外绝缘材料的变薄被称为侵蚀。

发明内容
本发明涉及用于在化学机械平面化中使用的组合物，其使得金属易于从晶片除去而不会相当大地促成归因于研磨剂组分的不希望的抛光效应。本发明也涉及一种使用上述组合物的化学机械平面化的方法。本发明的一个目的是提供一种提供可调的金属如铜的除去率的CMP组合物。本发明的另一个目的是提供一种能够在保持高颗粒稳定性的同时以减少的含水量形式制备的CMP组合物。本发明的再一个目的是提供一种低表面凹陷和侵蚀敏感度的、在晶片上产生高度均匀的金属表面的CMP组合物。本发明的又一个目的是提供一种在使晶片的金属表面上微痕的形成最小化的同时影响晶片表面的平面化和除去的方法。本发明的又一个目的是提供一种在所操作的pH值范围内能够在晶片上产生高度平面化表面的CMP组合物。本发明的再一个目的是提供具有低缺陷响应的CMP组合物。
组合物利用非-研磨剂化学而获得相当于具有可观浓度研磨材料的组合物的除去率。本发明提供了一种包括以下组分的CMP组合物(a)氧化剂；(b)氨基酸；(c)浓度范围在低于观察到任何相当大的由粒状材料所引起的研磨剂效应的浓度水平的粒状材料；和(d)水。
尽管加入到CMP组合物中的颗粒以低于观察到任何相当大的由粒状材料所引起的研磨剂效应的浓度的水平存在，还是能够得到可与那些高填充量的包含研磨剂体系相比的铜金属除去率。通常配方中颗粒的量按配方重量计低于约1000ppm，更精细地在约5ppm～约100ppm的范围内。然而，只要铜除去率(RR)相对于阻隔层除去率(RR)的比率即选择性至少为50∶1、更精细至少为100∶1、最精细至少为300∶1，配方中颗粒浓度可以更高直到约4000ppm。本文中所使用的铜是指包含具有铜组分的材料，包括但不限于纯铜金属和铜合金。阻隔层是指包含具有钽组分的材料，包括但不限于纯钽金属、氮化钽、碳化钽以及其它钽合金，包括包含钽的三代和四代材料。此外，阻隔层也意欲包含诸如其它高熔点金属、其它贵金属以及过渡金属和合金的材料，它们在使用这里所列举的用于平面化晶片表面的配方情况下具有相当大地相对于铜来说降低的除去率。阻隔层也可包括作为介电层起作用的二氧化硅和其它材料。或者可选地，也可以将腐蚀抑制剂加入到组合物中。
由于阻隔层即介电层和阻挡层，通常要求不含研磨剂，因此低颗粒浓度的组合物促进了选择性。缺少任何可观量的为提供机械抛光目的的颗粒材料的组合物促进了铜层从晶片的除去而阻隔层却没有相当大地除去。低颗粒浓度的组合物也倾向于具有更长的贮存稳定性。此外，由于组合物包含通常低浓度的非水组分，因此组合物可以更容易地被浓缩。这种性能更易于允许组合物以浓缩的形式制备和运输，从而避免了买方运输水的必要性。
该组合物也提供了低的缺陷响应。使用组合物处理的晶片表现出低的表面粗糙度。此外，腐蚀效应也低，包括但不限于阻挡层和铜层之间的界面腐蚀和包含晶粒结构的铜腐蚀。微痕也保持在最小的程度。并且，通过组合物的使用，晶片表面残余颗粒的存在也减到最小。
在随后的描述中将阐述本发明另外的目的和优点，并且其在某种程度上将从描述中被理解，或者通过本发明的实践来掌握。


本文加入了附图，并且其构成了说明书的一部分。这些图举例说明了本发明的实施方案，并且连同这里所提供的描述一起用来解释本发明的原理。
图1为在化学机械平面化方面使用的加工设备的示意图。
图2为对于特定的CMP组合物来说，表面凹陷的梯度高度相对于总除铜量的图。
图3为对于同样的图2中所评价的组合物来说，侵蚀梯度高度相对于总除铜量的图。
图4为对于改变的CMP组合物来说，表面凹陷的梯度高度相对于总除铜量的图。
图5为对于同样的图4中所评价的组合物来说，侵蚀梯度高度相对于总除铜量的图。
具体实施例方式
广义地说，本发明涉及用于平面化晶片上金属膜的组合物，其包括氧化剂、氨基酸、浓度范围在低于观察到任何相当大的由粒状材料所引起的研磨剂效应的浓度水平的粒状材料和水。可使用的易于除去铜而阻隔层没有相当大地除去的颗粒浓度为等于或低于约4000ppm。通常组合物中的颗粒浓度为约5ppm～低于1000ppm重量份，更精细地在约5ppm和约700ppm之间，再精细地在约5ppm和约400ppm之间，最精细地在约5ppm和约100ppm之间。已经发现，组合物中非常低浓度的颗粒的使用(其浓度直到低于其中颗粒能够提供任何可观察到的负面的与传统的高研磨剂浓度配方有关的研磨剂效应如微痕、选择性损失或表面凹陷的水平的重量百分比)可以在从晶片表面除去铜层方面提供有利的影响。
组合物中使用的颗粒的粒度范围通常应该在约4～约10,000nm，更精细地约4nm～约1,000nm。最精细的粒度在约4nm～约400nm的范围内。颗粒提供的作用通常不取决于颗粒大小。但是，对于在约4～400m颗粒大小范围的胶体二氧化硅颗粒以及颗粒大小在约40～约400nm范围内的热解二氧化硅来说，可以观察到改进的铜的除去率。
除胶体二氧化硅之外，其它的颗粒在组合物和平面化的方法中也具有功效。通常，许多组合物可以有效地使用。此外，颗粒可以通过各种制造和处理工艺而得到，包括但不限于热裂法、溶液生长法、原矿的开采并研磨到所需尺寸以及快速热分解法。材料通常可以作为生产商所供应的产品加入到组合物中。某些在组合物中可用的颗粒材料已经预先作为研磨材料以更高的浓度加入到CMP淤浆中。然而，其他的传统上还未作为研磨剂在CMP淤浆中使用的颗粒材料也可以用来提供有利的结果。有代表性的颗粒组合物包括各种在本发明组合物使用条件下为惰性的无机和有机材料，如热解二氧化硅、胶体二氧化硅、热解氧化铝、胶体氧化铝、二氧化铈、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。颗粒具有从约4nm到约10,000nm的颗粒尺寸范围，更精细地从约4nm到约1,000nm，最精细地从约4nm到约400nm。颗粒可以以各种外形存在，例如但不限于薄片、碎片聚集体和球形形式。
胶体二氧化硅是一种商业上可得到的作为在液体介质中、通常为水的预先分散体的粒状材料。商业上也可以得到其它的作为在相同或不同的液体介质中的预先分散体的粒状材料。预先分散体包含提供抗衡离子的稳定剂以使胶体表面充电从而提高胶体稳定性。稳定剂用来制备各种粒状材料的预分散体。
在半导体制造中，电扩散系数具有限制可用来充电所应用的胶体表面的离子特性的趋势。用于贡献抗衡离子的材料的非限制例子包括氢氧化铵、氢氧化钾、盐酸、硝酸和有机酸。贡献抗衡离子的材料在颗粒配方中的浓度范围随着配方所希望的pH值以及粒状材料颗粒大小的函数而变化，对于引入更小尺寸颗粒的配方来说，通常要求更高的抗衡离子浓度。促进胶体稳定性的非限制因素为完全不同于等电点pH值的pH值和液体中的低粒子浓度。
或者可选的，配方中可以引入在CMP处理过程中限制金属腐蚀和侵蚀的腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂通过物理吸附或化学吸附在金属表面形成一层保护膜。以在约10ppm～约20,000ppm重量份范围内的浓度水平加入腐蚀抑制剂，更精细约20ppm～约10,000ppm重量份，最精细约50ppm～约1000ppm重量份。在CMP处理过程中腐蚀抑制剂起到保护铜表面免受侵蚀和腐蚀作用的作用。一种优选的材料为1，2，4-三唑。其他的可以作为腐蚀抑制剂加入的材料包括但不限于含氮环状化合物如1，2，3-三唑，1，2，3-苯并三唑、5-甲基苯并三唑、苯并三唑、1-羟基苯并三唑、4-羟基苯并三唑、4-氨基-4H-1，2，4-三唑和苯并咪唑。也可以使用苯并噻唑如2，1，3-苯并噻重氮、三嗪硫醇、三嗪二硫醇和三嗪三硫醇。
氧化剂促进晶片表面的铜转变成CuOH、Cu(OH)2、CuO或Cu2O的水合铜化合物。氧化剂可以是过氧化氢，但是也可以是若干执行氧化作用的材料中的任何一种，例如但不限于重铬酸铵、高氯酸铵、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、溴酸盐、次氯酸钙、硫酸高铈、氯酸盐、三氧化铬、铁的三氧化物、氯化铁、碘酸盐、碘、高氯酸镁、二氧化镁、硝酸盐、高碘酸、高锰酸、重铬酸钾、铁氰化钾、高锰酸钾、过硫酸钾、铋酸钠、亚氯酸钠、重铬酸钠、亚硝酸钠、过硼酸钠、硫酸盐、过乙酸、尿素-过氧化氢、高氯酸、过氧化二叔丁基、单过硫酸盐和二过硫酸盐。优选在使用或即刻使用之前的时候将氧化剂现场加入到配方中。尽管必须要考虑到这样形成的组合物在长期贮藏条件下的稳定性，但是在加入其它组分的时候加入氧化剂也还是可以的。以在约0.1％～约20重量％的范围的浓度水平加入氧化剂，更精细为约0.25％～约5重量％。
配方中至少加入一种氨基酸。已经发现，氨基酸在配方中的存在影响着CMP处理过程中的除铜率。然而，增加的氨基酸水平增加了铜的侵蚀速度，这是所不希望的。因此将浓度水平调整以达到可接受的除铜率和侵蚀率之间的平衡。通常，氨基酸的浓度在约0.05～约5重量％的范围内，更精细在约0.25％和约2重量％之间。
多种氨基酸可以用于CMP配方的制备中。使用氨基乙酸、亦称为甘氨酸已经得到了好的结果。其他有代表性的可用于组合物中的氨基酸包括但不限于丝氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、L-丙氨酸、DL-丙氨酸、亚氨二乙酸、天冬酰胺、天冬氨酸、缬氨酸、肌氨酸及它们的混合物。
通常，水在配方中占较大的重量百分比。通常，在制备配方时可接受量的水不会逆向影响CMP处理，并且既不会逆向影响配方的稳定性也不会逆向影响经受CMP处理的晶片表面。虽然在制备配方时也可以使用蒸馏水或反渗透水，但是通常使用去离子水。
这里描述的特殊配方可以由单独的氧化剂、氨基酸、粒状材料、水源和任选的添加剂如腐蚀抑制剂制备。但是，配方也可以加入具有好效果的这些组分的每种或全部的混合物。
作为本发明配方的替换物，可以通过在CMP配方中加入研磨剂增加除铜率。但是，配方中高研磨剂填充量可以造成微痕、将残余的研磨剂或金属颗粒留在金属上以及促进晶片表面的表面凹陷和侵蚀。以两种非常低水平的颗粒和降低水平的氨基酸的合并代替高研磨剂填充量或升高的氨基酸浓度可以提供改进的铜层除去率，同时可以避免由于高研磨剂填充量以及与高水平氨基酸有关的铜腐蚀的不利情况。具有制备达到可与高填充的包含研磨剂的组合物而不是相对于高填充的包含研磨剂的组合物来说低浓度的氨基酸和颗粒相比的除去率的组合物的能力可以更容易地将组合物以浓缩形式交付给用户。
对于包含高水平颗粒的配方来说，保持胶体的稳定性通常要求使pH值处于窄的范围内。然而，为了在CMP处理中控制配方的抛光率或静态腐蚀速度，也许优选需要将pH值设定在不同的与保持最佳的胶体稳定性不一致的值。本发明的配方中低的颗粒浓度减少了在特殊的pH范围内操作以优化胶体稳定性的需要，从而使得控制抛光率和静态腐蚀速度更为灵活。
本发明的组合物可以在CMP处理设备上使用而无需设备或处理方法的修改。下面描述的方法和设备是示范性的；方法和设备的变化仍然可以使用，其也可以使用本发明的组合物。
对于图1，商业惯例上用于抛光晶片的CMP过程利用卡盘或载体2，其将晶片4控制在相对于抛光台的位置，也称作台板6。这个特殊的抛光和控制装置的配置也称作硬-台板设计。在这个装置中，将要被抛光的晶片表面固定在以通常横向取向控制晶片4的载体2中，要被抛光的表面朝下。载体2可以夹持位于载体2的夹持表面和晶片4的表面之间的不会被抛光的载体垫8。这个垫8可以作为晶片4的缓冲垫运转，虽然也可以利用其他可供选择的减震材料。
在载体的下面为大直径的、通常也是横向取向的、其表面平行于要被抛光的晶片表面的台板6。台板6备有在平面化过程中接触晶片表面的抛光垫10。抛光通过通常作为流或以逐滴形式应用在抛光垫10上的抛光剂12变得更为方便。这个组合物12供给可参与从表面除去颗粒，并作为用于从晶片表面附近除去的抛光副产物对流运输的介质的材料。
在将固定进载体2的晶片4相对于台板6上的抛光垫10校直后，使载体2和台板6都围绕各自的从载体和台板垂直延伸的轴2A和6A旋转。在整个操作过程中保持晶片表面和抛光垫之间的平行关系。旋转的载体轴2A可以保持固定在相对于旋转的台板6的位置，或可以相对于台板6水平摆动。在平面化过程中作为流或滴连续供应抛光剂12。包含固定的晶片4的载体2的旋转方向通常，但是不是一定，与台板6的旋转方向相同。载体2和台板6的旋转速度通常，但不是一定，设定不同的值。通常，载体2以约30转/分钟旋转，而台板6以约90转/分钟旋转。在实践中，载体以从0到120转/分钟的速度范围旋转，而台板以从0到150转/分钟的速度范围旋转。
晶片4表面上的材料除去率随着压力、或由载体2到台板6的各自接近度施加在晶片表面的向下的力，以及载体2和台板6的旋转速度的函数而变化。通常，施加在被抛光的晶片表面的压力在约0～10psi的范围内，通常压力为约2.8psi。根据组合物以及被平面化过程除去的材料的厚度，完成一个单一晶片的一次平面化例程所必需的时间约为1～约10分钟。
可以影响平面化过程的因素尤其包括向下的力、台板速度、垫的结构、垫的调节、抛光剂的化学性质和组合物供应速率。通过使用最小的向下力以及高的相对旋转速度可以使平面化达到最大程度。通过增加向下力和台板速度可以使晶片表面除去率达到最大程度。
实施例下列详细描述的实施例以其最优选的形式举例说明了本发明的实践，从而使本领域具有普通技能的人能够实践本发明。鉴于下列详细描述的过程，能够理解本发明的原理、其工作参数和其他明显的修改。
实施例1使用几种配方评价晶片表面几种材料的除去率。试验设备为Phoenix，AZ的SpeedFam-IPEC Corporation制造的IPEC472装置。22.5英寸(57.21cm)直径的工作台配有Phoenix，AZ 85034的RodeCorp.生产的预先成叠的K-grooved IC 1000/SBA IV抛光垫。将工作台相对更小直径旋转的载体旋转以附着200mm的晶片。将工作台(亦称为台板)和载体以相同的方向但以不同的速度旋转。将抛光加工制剂沉积在抛光垫上，由此通过旋转垫的相对运动传送到载体并与晶片表面接触。
在评价几种配方的从晶片表面除去材料的能力的过程中，采用几组工艺参数。由于工艺参数能够影响铜的除去率，因此这里列出每个评价的参数。下面列出了第一个实施例的试验设备所采用的工艺参数；与在其他实施例中使用的一样，这些参数这里记为OP-I。可能引起除去率变化的潜在原因，如抛光垫和垫调节装置的调节，也尽可能保持在通常的定常态。
载体上向下的力3psi晶片上的回填压力2psi台板速度90转每分钟载体速度30转每分钟垫类型IC 1000 S-IV(Rode Inc.，Phoenix AZ 85034)垫调节1591g。5.08cm(MorganAdvanced Ceramics Inc.，DiamineDivision，Allentown，PA)，75μ栅格垫，原位淤浆流速200ml/min试验中使用四个不同的晶片，每个直径为八英寸(20.3cm)。这些晶片为Cu覆盖膜(Wafered Inc.，San Jose，CA)Ta覆盖膜(Wafered Inc.，San Jose，CA)SiO2覆盖膜(Wafered Inc.，San Jose，CA)854AZ被组成图案的膜(International SEMATECH，Austin，TX)
为了评价低浓度的胶体二氧化硅颗粒对配方的铜除去能力的影响，依照下面列出的下列组合物制备水溶液。除非另有陈述，这里所列出的所有浓度均为重量百分数。
这里除非另作说明，过氧化氢均作为30重量％的水溶液引入配方。并且，1，2，4-三唑也作为33％重量份的水溶液加入，这种商业上可得到的溶液来自Ashland Specialty chemical Co.。除非另作说明，列于如下表中的组分材料的量均在100％活性基础上提供。
表1

通过在开放容器中将所希望量的氨基乙酸和1，2，4-三唑溶解在去离子水中制备试验溶液。在试验溶液中加入所希望量的具有pH为9以及颗粒大小为84nm的胶体二氧化硅。胶体二氧化硅购自W.R.Grace并以氢氧化铵稳定。胶体二氧化硅为悬浮液的形式，其固体含量在悬浮液总重量的基础上为48重量％氧化硅，其余为水和氨。悬浮液的比重为1.35。在加入作为氧化剂的H2O2之前，通过使用搅拌棒物理搅拌几分钟使包含胶体二氧化硅的溶液均匀化。
通常，这里给出的粒子尺寸数据是由粒状材料的制造商提供的。在以粉末的形式提供粒状材料的情况下，使用Santa Barbara，California的Particle Sizing System制造的Accusizer 788/388 ASP装置测量粒子尺寸。在这个装置中通过记录分散粒子90度角的散射强度然后进行自相关分析以产生平均粒度和粒度分布来测量平均粒度和粒度分布。Accusizer 788/388装置以自动稀释室、固态He/Ne激光器和128-通道光子相关器为特色。设备将注入的样品稀释到适宜的浓度，然后选择适宜的通道宽度记录样品的光子散射。自相关周期为十分钟。可以在强度平均、体积平均和数量平均的基础上产生平均粒度和粒度分布；记录强度平均并且这里通过平均粒度记录测量的粒状材料。
通过以变化的量混合表1的配方1和2而制备配方3。这样，通过将200体积份的配方2和1500体积份的配方1混合在容器中制备配方3。
表1A列出了配方3的组合物。
表1A

然后使用OP-I对电镀的铜、物理蒸气沉积的钽和化学蒸气沉积的由TEOS(正硅酸乙酯)生长的二氧化硅覆盖膜晶片进行CMP处理一分钟抛光周期。对于铜和钽金属膜使用Tencor RS35c 4-点探针，而对于TEOS膜则使用Philips SD 2000椭圆偏振仪来测量三个晶片中每个晶片各自的膜除去率。
通过测量所测试的晶片抛光前后的厚度差别而测定除去率的值。通过使用等式TxR＝电阻率系数而测定金属膜的厚度T，其中T为以_为单位的膜厚度，R为以Ω/□为单位的薄膜电阻。使用SanJose，California的KLA-Tencor Corporation制造的Tencor RS35c 4-点探针测量薄膜电阻。对同一金属的特定金属膜而不是对所有膜来说，电阻率系数为常数。在瞬间情况下对于纯薄铜膜来说，使用的电阻率系数为1.8μΩcm。对于纯薄钽膜来说，使用的电阻率系数为177μΩcm。使用Natick，Massachusetts的Philips Analytical制造的SD-2000双波长椭圆偏振仪以632.8nm时为1.47，1540nm时为1.45的折光指数测量SiO2介质膜的厚度。
在评价金属膜厚度过程中，测量膜的薄膜电阻以便使用上面的等式测定原始厚度，之后使用CMP规程对膜进行抛光一分钟。抛光步骤之后通过旋转清洗和干燥而清洁晶片，并且再次测量薄膜电阻，计算残余厚度。然后通过计算抛光步骤前后厚度的差别而确定膜的除去量。
Tencor 4-点探针也用作测定金属静态腐蚀速率(SER)。与同一金属的除去率相比较，特定配方的静态腐蚀速率提供了测定配方促进金属抛光而没有所不希望的金属通过腐蚀而除去的能力的方法。在腐蚀前利用Tencor RS35c探针测量每边标称约3.3cm的正方形晶片块的厚度。然后将块通过样品架悬挂在250ml的烧杯中。然后在烧杯中加入覆盖悬挂的晶片块的试验溶液。在腐蚀过程中使用磁力搅拌器以约125转/分钟的转速搅拌溶液，额定为室温下20分钟。为了得到准确的速率结果，至少应该从表面除去约300_的材料。
在腐蚀过程完成后，将晶片块取出，在去离子水中洗涤，并使用压缩空气或氮气吹干。然后通过将测试前平均膜厚度减去测试后平均膜厚度来确定材料除去的量。
以与测量铜的除去率相同的方法测量钽的除去率。通过使用Philips SD 2000椭圆偏振仪测量SiO2的除去率。
下面的表2中列出了显示所有膜的膜除去率和铜的腐蚀率的结果。这里列出的所有膜除去率的结果被视为横跨2个晶片直径的49点的平均，因此为98个数据点基础上的平均值。所列出所有静态腐蚀率的结果被视为横跨样品块的9次测量结果的平均。
表2

*未进行试验结果表明通过加入很少量的胶体二氧化硅，可以相当大地提高铜的除去率。只包含0.012％胶体二氧化硅的配方3产生了超过除胶体二氧化硅存在之外所有方面都相同的配方124倍的铜除去率。更高量的胶体二氧化硅加入到配方中，如配方2所示，提供了可与配方3的结果相比较的铜和钽除去率的结果。钽的除去率被认为是无意义的，可以看出包含胶体二氧化硅的配方除去了约与不包含胶体二氧化硅的基础配方同样量的钽。对所有配方来说，SiO2的除去实际上为零。
对于铜到阻隔层的选择性，在钽的情况下，通过比较相对于每个铜和钽除去率都确定的配方的钽除去率的铜除去率而确定。此外，测量了配方1和2造成的铜的静态腐蚀率，并且发现其与铜的除去率相比非常低。对于配方1和2，测量了相对于铜静态腐蚀率的铜除去率。高的除去率对腐蚀率的比率是优选的。下面的表2A中列出了比率。
表2A

这样，使用配方2和3可以在保持相对低的腐蚀率的同时得到高的Cu:Ta选择性。并且，通过配方2可以获得高的Cu RR/Cu SER性能。
另外的具有不同的粒状材料、氨基酸和腐蚀抑制剂组分浓度的配方可以通过将上述表1的配方2与1％(重量份)H2O2溶液以变化的相对浓度在室温下混合到开放容器中而制备。下列的配方4～11具有如下面表3列出的组合物。在百分体积的基础上将相对量的配方2和H2O2溶液加入到列出的配方中。表3也提供了不同配方的氧化剂、氨基酸、腐蚀抑制剂和粒状材料的有效的最后得到的浓度。
表3

在每个铜、钽和SiO2覆盖晶片上，利用上述IPEC 472平台和实施例1中描述的OP-I CMP规程，使用配方4～11进行CMP操作一分钟作用时间。对于每个配方来说，铜、钽和SiO2的除去率结果以及铜对钽的选择性比率列于下面的表4。使用上面列出的除去率测量方法。
表4

正如表4的结果所表明的，对所有配方来说，钽和SiO2的除去率仍然是很低的。另一方面，铜的除去率从622_/min变化到6790_/min。因此，相对于钽和SiO2的除去率来说可以使铜的除去率变得可调。
对两个组合物以最小的地势提供令人满意的平面化性能的能力也进行了测试。使用如上面所制备的配方2平面化8″的SEMATECH854AZ被组成图案的晶片，用于评价析出的100μm宽的线的表面凹陷效应以及9μm×1μm、90％金属密度阵列的侵蚀效应。使用许多方面不同于OP-I的CMP规程OP-II进行平面化。下面列出了OP-II规程。
载体上向下的力2psi晶片上的回填压力1psi台板速度120转每分钟载体速度30转每分钟垫类型IC 1000 S-IV(Rode Inc.，Phoenix AZ 85034)垫调节1591g。5.08cm(Morgan Advanced Ceramics Inc.，DiamineDivision，Allentown，PA)，75μ栅格垫，原位淤浆流速200ml/min随后通过使用KLA-Tencor Corporation制造的Tencor P2靠模铣床测量每个抛光步骤之后这种结构在854 AZ被组成图案的晶片上的梯段高度大小来分析被组成图案的晶片的表面凹陷和腐蚀效应。表征从SEMATECH 854AZ被组成图案的晶片的中心、中央半径和边缘模析出的100μm宽的线的表面凹陷。此外，表征来自被组成图案的晶片的中心、中央半径和边缘模的9μm×1μm、90％金属密度阵列的侵蚀效应。
表5列出了就每个组成图案的晶片抛光和在中心、中央半径以及边缘模位置的表面凹陷梯度高度大小而论使用配方2对于在相等的模位置基础上、在相同条件下抛光的覆盖铜膜上除去的铜的累积总量所产生的用于表面凹陷评价的数据。数据点用来产生如图2所示的图。
表6列出了就每个组成图案的晶片抛光和在中心、中央半径以及边缘模位置的侵蚀梯度高度大小而论使用配方2对于在相等的模位置基础上、在相同条件下抛光的覆盖铜膜上除去的铜的累积总量所产生的用于侵蚀评价的数据。数据点用来产生如图3所示的图。
表5表面凹陷梯度高度评价(配方2)

表6侵蚀梯度高度评价(配方2)

在一个单独的试验中，制备包括35ppm与上述实施例1中同一类型的胶体二氧化硅、0.35％氨基乙酸、175ppml，2，4-三唑、1％过氧化氢以及适量去离子水的配方3A。这个配方使用SEMATECH854AZ被组成图案的晶片用于评价表面凹陷效应。使用上述OP-IICMP规程进行平面化。然后分析晶片在中心、中部和边缘模位置的表面凹陷效应。使用配方3A对于除去的铜的总量和表面凹陷梯度高度所产生的用于表面凹陷评价的数据列于下面的表7。数据点用于产生如图4所示的图。使用配方3A对于除去的铜的总量和在中心、中部和边缘模位置处的侵蚀梯度高度所产生的用于侵蚀评价的数据列于下面的表8。数据点用于产生如图5所示的图。
表7表面凹陷梯度高度评价(配方3A)

表8侵蚀梯度高度评价(配方3A)

在评价抛光过程中所电镀的854AZ被组成图案的晶片上的地势演变中，测量其他条件都相同时抛光的覆盖铜电镀膜上的铜除去量。通过4-点探针而不是使用五个对应于被组成图案的晶片上相等模位置的Tencor RS35c测量法测量这个铜除去量。将每个连续抛光中除去的铜的累积量与在重要性地貌中的材料相对于在重要性地貌之外的材料高度的高度差相比，作为常数项。对于表面凹陷效应评价，将沟槽中铜的高度与相邻的沟槽外材料的高度相比。沟槽宽度为100μm。对于侵蚀效应评价，将材料在90％金属密度列阵中段的最大高度与列阵外材料的高度相比。铜线的宽度相对于相邻的氧化硅线为9μm/1μm。对于表面凹陷和侵蚀效应的评估，过程从相当大的所电镀的地势开始。铜除去操作达到其中地貌中的铜在实际上与周围表面上铜同样的高度的一点，这样基本上达到一个没有地势而是保持铜覆盖的状态。然后连续的抛光开始清除铜的覆盖层，并除去相对于周围晶片上沟槽外材料的沟槽地貌内的铜，这个高度差的绝对值出现在图2、3、4和5中所示的图上。在这个清除过程中地势的堆积通常随除去铜总量的程度线性增加。地势堆积相对于除去的铜的坡度被称为重要性结构的表面凹陷或侵蚀敏感度，并可以用作性能度量。这个敏感度值是无量纲的。坡度值越低，在任何指定的除去铜量处的地貌的量越低并且性能越好。对于表5和6的数据，100μm宽线表面凹陷敏感度的大小约为如图2中所示的0.29，90％金属密度侵蚀敏感度的大小约为如图3中所示的0.07。对于表7和8的数据，配方3A相应的表面凹陷和侵蚀敏感度的大小分别为分别如图4和5中所示的0.2和0.097。表面凹陷和侵蚀敏感度都通过图的过度抛光部份数据点的最小平方拟合测定。采用OP-II试验规程使用所描述的配方。运行时间在评价过程中是变化的。对于配方2评价，使用60秒、30秒、30秒和30秒的连续抛光时间。对于配方3A评价，使用60秒、60秒、30秒、30秒、40秒和40秒的连续抛光时间，起始点(0_除去的铜)和下一个数据输入点之间的间隔接受两个每个为60秒的抛光时间。
实施例2评价了组合物中不同的颗粒物质提高铜除去率的能力。使用下面表9中列出的单一配方组合物评价不同的颗粒材料。
通过首先混和氨基乙酸、1，2，4-三唑和水，然后加入购自制造商的通常以预分散的形式或其它含水的易流动形式的特定颗粒材料；或者直接加入粉末或作为均质的实验室制备的粉末和水的任选包含少量稳定添加剂的混合物而制备单独的配方。
表9

通过替代不同的颗粒而开发不同的配方，并且评价除去率。对于下面的配方12、13和14，利用实施例1中描述的CMP规程(OP-I)进行一分钟运行时间。使用Tencor RS35c 4-点探针测量铜膜除去率。将这个系列运转的每个粒状材料以粉末的形式混合到各自的配方中，并且使用上面描述的Accusizer测量装置测量以得到平均粒度。
在实验室中将热解二氧化硅与足够的去离子水混合以制备20重量％的悬浮液，加入约255ppm的磷酸。并且加入NH4OH以调节最终的pH值到约7。使用均化器搅拌混合物约10分钟。在实验室中将氧化铝粉末与足够的去离子水合并以制备18％固体含量的预分散体，加入约750ppm的磷酸。没有使用进一步的pH调节。使用均化器搅拌混合物约10分钟。将二氧化钛预分散在去离子水中以制备10％固体含量的悬浮液。将300ppm的H3PO4加入到混合物中，并且当必要时加入NH4OH以调节pH到约7。使用均化器搅拌混合物10分钟。在所有的情况下，在其它组分合并之后加入氧化剂。下面的表10中提供了热解二氧化硅、热解氧化铝和二氧化钛的配方编号、配方中使用的粒状材料和铜除去率。使用实施例1中列出的除去率测量方法。
表10

1Aerosil 90产品，250nm粒度，从New Jersey的Degussa Corp.获得2Aluminium Oxid C产品，300nm，从New Jersey的Degussa Corp.获得3Titan Dioxid P25，300mn，从New Jersey的Degussa Corp.获得使用另一个称为OP-III的CMP规程在另外的粒状材料的组合物上进行一单独组的运转达一分钟运行时间。相关的参数如下OP-III载体上向下的力2.8psi回填压力2psi台板速度150转每分钟载体速度30转每分钟垫类型IC 1000 S-IV(Rode Inc.，Phoenix AZ 85034)垫调节1591g。5.08cm(Morgan Advanced Ceramics Inc.，DiamineDivision，Allentown，PA)，75μ栅格垫，原位淤浆流速150ml/min包含另外的在OP-III规程中使用的粒状材料的配方产生了下面列出的铜的除去率数据。
将CeO2在搅拌下加入到氨基乙酸、1，2，4-三唑和水的组合物中作为商业上制备的淤浆。将聚苯乙烯胶乳球体在机械搅拌棒搅拌约10分钟下加入到氨基乙酸、1，2，4-三唑和水的组合物中。以与包含聚苯乙烯胶乳球体的配方相似的方式制备包含高岭土和云母粉料的配方。在所有的情况下，在其它组分合并之后加入氧化剂。使用实施例1中列出的除去率测量方法。
表10A

1粒度250nm，17.7％淤浆，从Illinois的Nanophase Materials获得2粒度1μ，从Illinois的Poly Sciences Inc.获得3粒度0.3μ，从New Jersey的Engelhard获得4粒度3-10μ，从New York的E M Industries获得表10和10A中的铜除去率结果表明了包含各种颗粒组合物的配方的有效性。值得注意的是，使用如具有不同于氧化硅和氧化铝的粒子结构的高岭土和云母材料也可以观察到好的除去率。
实施例3评价了除氨基乙酸外其它氨基酸的使用。制备了各种包含同一组分但不同氨基酸的、具有如下面表11中所示的基本组合物的配方。胶体二氧化硅与先前实施例1中所描述的相同。通过在开放容器中将所希望量的氨基酸和1，2，4-三唑溶解在去离子水中制备试验溶液。将胶体二氧化硅加入到这个溶液中。在加入作为氧化剂的H2O2之前，将包含胶体二氧化硅的溶液使用搅拌棒通过物理搅拌均化几分钟。
表11

配方编号和每个配方中所使用特定氨基酸列于下面的表12中。表12列出了配方编号、所使用的特定氨基酸和使用Tencor RS35c 4-点探针测量的一分钟运行时间的铜除去率。使用实施例2中描述的OP-III CMP规程，并且使用实施例1中列出的除去率测量方法。
表12

在上述配方中，除了包含亚氨二乙酸的配方24使用NH4OH调节pH值到7外，其余不需要进行pH值调节。其余配方的pH值属于5.5～7.3的范围。
实施例4也评价了CMP配方的pH值的有效范围。制备了三种包含1％H2O2、1％氨基乙酸、500ppm1，2，4-三唑以及0.1％上述实施例1中所描述类型的胶体SiO2的含水混合物。最初的pH值都为6.6。保留一部份(配方30)这种pH值下的溶液。将氨溶液加入到原始组合物分开的部份中以调节这个样品(配方31)到pH值为9。将柠檬酸加入到另一分开的部份中以调节这个样品(配方29)到pH值为3.5。使用实施例2中描述的OP-III CMP规程进行一分钟运行时间，并且使用实施例1中列出的铜除去率的测量方法。测试结果列于下面的表13中。
表13

可以看出在整个pH值的范围内能够得到可接受的除去率结果。
实施例5对于铜除去率相对于配方中仅仅粒状材料的浓度变化的影响也进行了评价。为了这个实施例，开发了一种单独的具有下面表14中列出的组分和浓度值的基本配方。
表14

使用不同浓度的胶体二氧化硅制备了下面的配方并且测定了铜的除去率。胶体二氧化硅为先前实施例1中所描述的胶体二氧化硅。使用实施例2中描述的OP-III CMP规程进行一分钟运行时间，并且使用实施例1中列出的除去率测量方法。通过在开放容器中将所希望量的氨基酸和1，2，4-三唑溶解在去离子水中而制备试验溶液。将胶体二氧化硅加入到这个溶液中。在加入作为氧化剂的H2O2之前，将包含胶体二氧化硅的溶液使用搅拌棒通过物理搅拌均化几分钟。下面的表15列出了不同的配方、胶体二氧化硅填充量和铜的除去率。
表15

可以看出，含有甚至非常低浓度的胶体二氧化硅的配方相对于不加入胶体二氧化硅的配方来说，具有显著增加的铜除去率。
实施例6对于配方被稀释的能力也进行了评价。列于下面表16中的配方37，最初作为只是不含H2O2氧化剂的浓缩物制备，然后用足够的40倍体积的水稀释以得到具有与同样列于表16中的配方38相同组分浓度的溶液。分别制备具有出现在表16中组分浓度的配方38。通过在开放容器中将所希望量的氨基酸和1，2，4-三唑溶解在去离子水中而制备试验溶液。将胶体二氧化硅加入到这个溶液中。将包含胶体二氧化硅的溶液使用搅拌棒通过物理搅拌均化几分钟。用水稀释后，在配方37中只加入作为氧化剂的H2O2以形成实际试验的溶液。
使用实施例2中列出的OP-III规程进行一分钟运行时间以评价配方37和38的铜除去率。使用Tencor RS35c 4-点探针测量除去率，并使用实施例1中列出的除去率测量方法。下面的表16中列出了以标准的水稀释量并由浓缩物(配方37)随后稀释而制备的配方38的铜除去率。为便于比较，将配方2也作为浓缩物制备，如下面配方39所示，但是没有作为氧化剂的H2O2和按照上面列出所制备的配方。然后，将这个配方39用足够的10倍体积的水稀释以得到同样在下面列出的具有与配方2相同组分浓度的溶液。分别制备具有出现在表16中组分浓度的配方2。用水稀释后，在配方39中只加入作为氧化剂的H2O2以形成实际试验的溶液。使用下面列出的修改过的规程(OP-IV)进行一分钟运行时间以评价稀释的配方39和配方2的铜除去率。
OP-IV载体上向下的力2psi回填压力1.5psi台板速度50转每分钟载体速度30转每分钟垫类型IC 1000 S-IV(Rode Inc.，Phoenix AZ 85034)垫调节1591g。5.08cm(Morgan Advanced Ceramics Inc.，DiamineDivision，Allentown，PA)，75μ栅格垫，原位淤浆流速150ml/min使用Tencor RS35c 4-点探针测量除去率，并且使用实施例1中列出的除去率测量方法。下面的表16中也列出了以标准的水稀释量并由浓缩物(配方39)随后稀释而制备的配方2的铜除去率。
表16

*最终的、被稀释的溶液中加入1％的H2O2正如从上述实施例可看出的，上面列出的配方和方法表明了包含低浓度粒状材料的CMP配方有效除去沉积在晶片表面的含铜材料直至阻隔层而没有带来相当大地阻隔层的除去的能力。可以使用一系列的组分材料在整个pH条件的范围内实践配方和方法，并且可以进一步使用配方浓缩物的稀释物来实践而没有不利的影响。
这样，很明显，已经依照本发明提供了充分满足上面提出的目的、意图和优势的利用配方平面化的CMP配方和方法。当描述本发明连同其具体实施方案时，很显然，考虑到前面的描述，许多替代方案、修改和变化对于本领域的技术人员来说是明显的。因此，在不脱离全部本发明思想的精神和范围的基础上，这种详细描述上的偏差也是可以的。
权利要求
1.一种用于从在阻隔层之上包含铜的晶片表面除去铜的组合物，其包含氧化剂；氨基酸；以重量计约5ppm～少于1000ppm的粒状材料以及水，其中该组合物促进铜从晶片表面的除去，同时保持铜的除去率与阻隔层的除去率的比至少为50∶1。
2.权利要求1的组合物，其中氧化剂为过氧化氢。
3.权利要求1的组合物，其中氨基酸为氨基乙酸。
4.权利要求1的组合物，其中粒状材料选自以下组中热解二氧化硅、胶体二氧化硅、热解氧化铝、胶体氧化铝、二氧化铈、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。
5.权利要求1的组合物，其中粒状材料选自以下组中热解二氧化硅、胶体二氧化硅、热解氧化铝、胶体氧化铝、二氧化铈、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。
6.权利要求1的组合物，其中粒状材料选自以下组中聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。
7.权利要求1的组合物，其中该组合物保持至少100∶1的铜的除去率与阻隔层的除去率的比。
8.权利要求1的组合物，其中该组合物保持至少300∶1的铜的除去率与阻隔层的除去率的比。
9.权利要求1的组合物，其具有约6.6的pH值。
10.权利要求1的组合物，其具有在约3.5～约9之间范围的pH值。
11.权利要求1的组合物，其中粒状材料具有在约4nm～约10,000nm范围内的粒度。
12.权利要求1的组合物，其中粒状材料具有在约4nm～约1000nm范围内的粒度。
13.权利要求1的组合物，其中粒状材料具有在约4nm～约400nm范围内的粒度。
14.权利要求1的组合物，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约700ppm范围内的浓度。
15.权利要求1的组合物，其中粒状材料具有在约5ppm～约400ppm范围内的浓度。
16.权利要求1的组合物，其中粒状材料具有在约5ppm～约100ppm范围内的浓度。
17.权利要求1的组合物，其进一步包含腐蚀抑制剂。
18.权利要求17的组合物，其中所述腐蚀抑制剂为1，2，4-三唑。
19.权利要求1的组合物，其中氨基酸选自以下组中氨基乙酸、丝氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、L-丙氨酸、DL-丙氨酸、亚氨二乙酸、天冬酰胺、天冬氨酸、缬氨酸、肌氨酸及它们的混合物。
20.权利要求1的组合物，其中氨基酸具有在约0.05～约5重量％范围内的浓度。
21.权利要求1的组合物，其中氨基酸具有在约0.25～约2重量％范围内的浓度。
22.一种从在阻隔层之上包含铜的晶片表面除去铜的方法，其包括使晶片表面与抛光垫在晶片表面和抛光垫之间的界面处接触；供应一种溶液到该界面处，所述溶液包含至少一种氧化剂、至少一种氨基酸、至少一种粒状材料以及水，其中粒状材料具有足够的浓度以除去铜，同时保持铜的除去率与阻隔层的除去率的比至少为50∶1；并且在抛光垫和晶片表面之间开始相对运动。
23.权利要求22的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约4000ppm范围内的浓度。
24.权利要求22的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～少于1000ppm范围内的浓度。
25.权利要求22的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约700ppm范围内的浓度。
26.权利要求22的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约400ppm范围内的浓度。
27.权利要求22的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约100ppm范围内的浓度。
28.一种用于从在阻隔层之上包含铜的晶片表面除去铜的方法，其包括使晶片表面与抛光垫在界面处接触；将水加入到溶液中，该溶液包含至少一种氨基酸、至少一种粒状材料以及水，水和溶液的结合形成稀释的溶液；供应稀释的溶液到界面处，其中稀释的溶液中的粒状材料具有足够的浓度以除去铜，同时保持铜的除去率与阻隔层的除去率的比至少为50∶1；并且开始抛光垫和晶片表面的相对运动。
29.权利要求28的方法，其进一步包括在供应稀释的溶液到界面处之前将至少一种氧化剂加入到溶液及稀释的溶液之一中。
30.权利要求28的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约4000ppm范围内的浓度。
31.权利要求28的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～少于1000ppm范围内的浓度。
32.权利要求28的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约700ppm范围内的浓度。
33.权利要求28的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约400ppm范围内的浓度。
34.权利要求28的方法，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约100ppm范围内的浓度。
35.一种用于从在阻隔层之上包含铜的晶片表面除去铜的组合物，其基本上由以下成分组成氧化剂；氨基酸；以重量计约5ppm～约4000ppm的粒状材料；以及水，其中该组合物促进铜从晶片表面除去，同时保持铜的除去率与阻隔层的除去率的比至少为50∶1。
36.权利要求35的组合物，其中氧化剂为过氧化氢。
37.权利要求35的组合物，其中氨基酸为氨基乙酸。
38.权利要求35的组合物，其中粒状材料选自以下组中热解二氧化硅、胶体二氧化硅、热解氧化铝、胶体氧化铝、二氧化铈、二氧化钛、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。
39.权利要求35的组合物，其中粒状材料选自以下组中热解二氧化硅、胶体二氧化硅、热解氧化铝、胶体氧化铝、二氧化铈、氧化锆、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。
40.权利要求35的组合物，其中粒状材料选自以下组中聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、云母、水合硅酸铝及它们的混合物。
41.权利要求35的组合物，其中该组合物保持至少100∶1的铜的除去率与阻隔层的除去率的比。
42.权利要求35的组合物，其中该组合物保持至少300∶1的铜的除去率与阻隔层的除去率的比。
43.权利要求35的组合物，其具有约6.6的pH值。
44.权利要求35的组合物，其具有在约3.5～约9之间范围的pH值。
45.权利要求35的组合物，其中粒状材料具有在约4nm～约10,000nm范围内的粒度。
46.权利要求35的组合物，其中粒状材料具有在约4nm～约1000nm范围内的粒度。
47.权利要求35的组合物，其中粒状材料具有在约4nm～约400nm范围内的粒度。
48.权利要求35的组合物，其中粒状材料具有以重量计在约5ppm～约700ppm范围内的浓度。
49.权利要求35的组合物，其中粒状材料具有在约5ppm～约400ppm范围内的浓度。
50.权利要求35的组合物，其中粒状材料具有在约5ppm～约100ppm范围内的浓度。
51.权利要求35的组合物，其中氨基酸选自以下组中氨基乙酸、丝氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、L-丙氨酸、DL-丙氨酸、亚氨二乙酸、天冬酰胺、天冬氨酸、缬氨酸、肌氨酸及它们的混合物。
52.权利要求35的组合物，其中氨基酸具有在约0.05～约5重量％范围内的浓度。
53.权利要求35的组合物，其中氨基酸具有在约0.25～约2重量％范围内的浓度。
全文摘要
用于化学机械平面化(CMP)处理的组合物和CMP处理的方法。组合物(12)采用低浓度的粒状材料与至少一种氨基酸、至少一种氧化剂和水的结合用于高选择性地将一层例如包含铜的金属层除去直到阻隔层。
文档编号H01L21/768GK1735670SQ200380108156
公开日2006年2月15日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年1月3日
发明者张桑原, 马克·埃文斯, 迪恩亚内施·坦博利, 斯蒂芬·W·海姆斯 申请人:气体产品及化学制品公司