专利名称：用于化学机械平坦化的多步抛光液的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体晶片材料的化学机械平坦化(CMP)，尤其是用于去除半导体晶片上的铜和阻挡层材料(barrier materials)的CMP组合物和方法。
背景技术：
典型地，半导体晶片具有硅晶片和电介质层，该电介质层中含有的多个沟槽排列形成电路互连图案。图案的排列通常为金属镶钳结构或双重金属镶钳结构。阻挡层覆盖于具有图案化的电介质层上，而金属层覆盖在该阻挡层上。该金属层至少具有足够的厚度以便用金属填充图案化的沟槽从而构成电路互连。
CMP处理常常包括多个抛光阶段。例如，“第一步”从下层阻挡层上除去金属层。该第一步抛光除去了金属层，同时在晶片上留下光滑的平坦表面，填充金属的沟槽在该表面上形成平行于抛光表面的电路互连。第一步抛光以初始的高速率除去过量的互连金属，例如铜。第一步去除后，“第二步”抛光可除去残留在半导体晶片上的阻挡层。该第二步抛光从半导体晶片下层的电介质层除去阻挡层，从而在电介质层上提供平坦的抛光表面。典型地，第一和第二步抛光可提供分别为约2000/min或更大和约1000/min或更小的去除速率。
不幸的是，这些多个抛光阶段花费非常昂贵且耗费时间。特别的，所述的多个抛光阶段利用不同的浆料或抛光溶液选择性除去不需要的部分。也就是说，一种浆料可能用于“第一步”，而第二种浆料可能用于“第二步”。此外，典型在多个工作台上进行第一和第二步，在接下来的抛光步骤中就需要将工作件或晶片从一个工作台移到另一个，不适当的增加了总的处理时间。
Holland等人在美国专利6261158中公开了一种用于抛光金属和阻挡层材料的多步CMP体系。Holland尝试通过在一个单一的、组合工作台上进行抛光来最小化处理时间。然而，Holland的体系中利用“第一浆料”和“第二浆料”用于除去相应的材料(也就是金属和阻挡层材料)。因此，Holland的体系仍然存在现有技术中的缺陷。
因此，需要的是可以选择性除去铜和钽阻挡层材料的改良CMP组合物和方法。特别地存在对可选择性除去铜和钽阻挡层材料的CMP组合物和方法的需求，该组合物和方法成本低便于利用并可减少总的处理时间。
发明内容
第一个方面，本发明提供了用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有按wt％计，0.1-30％的氧化剂，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，其中该水性组合物具有1.5-6的pH值。
第二方面，本发明提供了用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有按wt％计，0.1-30％的过氧化氢，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，该水性组合物的pH值为1.5-6，其中所述无机盐选自磷酸锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、多磷酸铵、膦酸铵、磷酸二铵、焦磷酸二铵、多磷酸二铵、膦酸二铵、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、多磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、多磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸蜜胺、磷酸二蜜胺、焦磷酸蜜胺、多磷酸蜜胺、膦酸蜜胺、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、磷酸双氰胺(dicyanodiamide)、磷酸脲、硫酸锌、焦硫酸锌、多硫酸锌、磺酸锌、硫酸铵、焦硫酸铵、多硫酸铵、磺酸铵、硫酸二铵、焦硫酸二铵、多硫酸二铵、磺酸二铵、硫酸胍、焦硫酸胍、多硫酸胍、磺酸胍、硫酸铁、焦硫酸铁、多硫酸铁、磺酸铁、硫酸铈、焦硫酸铈、多硫酸铈、磺酸铈、硫酸乙二胺、硫酸哌嗪、焦硫酸哌嗪、磺酸哌嗪、硫酸蜜胺、硫酸二蜜胺、焦硫酸蜜胺、多硫酸蜜胺、磺酸蜜胺、硫酸蜜白胺、焦硫酸蜜白胺、多硫酸蜜白胺、磺酸蜜白胺、硫酸蜜勒胺、焦硫酸蜜勒胺、多硫酸蜜勒胺、磺酸蜜勒胺、硫酸双氰胺、硫酸脲、和它们的酸、盐、混合的酸盐、酯、偏酯、混合酯以及它们的混合物。
第三方面，本发明提供了一种从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的方法，该方法包括使晶片接触抛光组合物，该晶片含有钽阻挡层材料和铜，该抛光组合物含有按wt％计0.1-30％的氧化剂，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，其中该水性组合物的pH值为1.5-6；和使用抛光垫抛光该晶片。
具体实施例方式
该溶液和方法对于铜和钽阻挡层材料两者都提供了意想不到的去除速率。该溶液依靠无机盐或酸和氧化剂选择性除去铜和钽阻挡层材料。该溶液成本低便于利用并减少了总的处理时间。
对于本说明书，钽阻挡层指钽、含钽合金、钽基合金和钽金属间化合物。该溶液对于钽、钽基合金和钽金属间化合物例如钽的碳化物、氮化物和氧化物具有特别的效力。另外，虽然本发明对于铜互连具有特别的有效性，但该水性抛光组合物也可以对其它的金属互连提供增强的抛光，例如铝、镍、银、金、铂、钯、铍、锌、钛、钨、铬等。此外，对于本说明书，术语电介质是指介电常数为k的半导电材料，包括低-k和超低-k介电材料。例如多孔和非多孔的低-k电介质、有机和无机低-k电介质、有机硅酸盐玻璃(OSG)、氟硅酸盐玻璃(FSG)、碳掺杂氧化物(CDO)、正硅酸四乙脂(TEOS)和衍生自TEOS的氧化硅。
同样的，对于本说明书，尽管可以选用其它的化合物，但“无机盐或酸”优选为任何含有磷原子或硫原子的化合物。优选的含磷或含硫化合物为，例如磷酸盐、焦磷酸盐、多磷酸盐、膦酸盐、硫酸盐、焦硫酸盐、多硫酸盐、磺酸盐和它们的酸、盐、混合酸盐、酯、偏酯、混合酯以及它们的混合物，例如磷酸。
特别地，可以使用下列含磷或含硫化合物配制优选的水性抛光组合物磷酸锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、多磷酸铵、膦酸铵、磷酸二铵、焦磷酸二铵、多磷酸二铵、膦酸二铵、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、多磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、多磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸蜜胺、磷酸二蜜胺、焦磷酸蜜胺、多磷酸蜜胺、膦酸蜜胺、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、磷酸双氰胺、磷酸脲、硫酸锌、焦硫酸锌、多硫酸锌、磺酸锌、硫酸铵、焦硫酸铵、多硫酸铵、磺酸铵、硫酸二铵、焦硫酸二铵、多硫酸二铵、磺酸二铵、硫酸胍、焦硫酸胍、多硫酸胍、磺酸胍、硫酸铁、焦硫酸铁、多硫酸铁、磺酸铁、硫酸铈、焦硫酸铈、多硫酸铈、磺酸铈、硫酸乙二胺、硫酸哌嗪、焦硫酸哌嗪、磺酸哌嗪、硫酸蜜胺、硫酸二蜜胺、焦硫酸蜜胺、多硫酸蜜胺、磺酸蜜胺、硫酸蜜白胺、焦硫酸蜜白胺、多硫酸蜜白胺、磺酸蜜白胺、硫酸蜜勒胺、焦硫酸蜜勒胺、多硫酸蜜勒胺、磺酸蜜勒胺、硫酸双氰胺、硫酸脲、和它们的酸、盐、混合的酸盐、酯、偏酯、混合酯和它们的混合物。优选的含磷化合物是磷酸铵。
优选地，本发明的抛光组合物中的无机盐或酸以能够有效抛光铜和钽阻挡层材料的量存在。据认为即使抛光组合物中痕量的无机盐或酸也可以有效抛光铜和阻挡层材料。使用占组合物0.01-3wt％的无机盐或酸可以在容许的抛光下压力下获得满意的抛光速率。无机盐或酸的优选范围是占组合物的0.1-1wt％。最优选的，无机盐或酸占组合物的0.3-0.6wt％。
优选地，该溶液含有0.1-30wt％的氧化剂。优选的，该氧化剂的范围是0.5-10wt％。该氧化剂可以是多种氧化性化合物中的至少一种，例如过氧化氢(H2O2)、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸和其它过酸、过硫酸盐、溴酸盐、高碘酸盐、硝酸盐、铁盐、铈盐、Mn(III)、Mn(IV)和Mn(VI)盐、银盐、铜盐、铬盐、钴盐、卤素，次氯酸盐以及它们的混合物。而且，通常优选使用氧化剂化合物的混合物。当抛光浆料含有不稳定氧化剂例如过氧化氢时，在使用时将该氧化剂加入浆料最为有利。
该抛光组合物中含有0.1-30wt％的研磨剂以促进铜和阻挡层的去除。在这个范围内，希望研磨剂的含量大于或等于0.3wt％，且优选大于或等于0.5wt％。同样的，在这个范围内，希望小于或等于10wt％，优选小于或等于8wt％。最优选地，该研磨剂的浓度为2-5wt％。
为了防止形成过多的金属凹陷和电介质侵蚀，研磨剂的平均颗粒尺寸应小于或等于100纳米(nm)。对于本说明书，颗粒尺寸是指研磨剂的平均颗粒尺寸。更优选的，希望使用具有小于或等于50nm的平均颗粒尺寸的胶态研磨剂。而且，使用具有小于或等于30nm的平均颗粒尺寸的胶态氧化硅可获得最低的电介质侵蚀和金属凹陷。将胶态研磨剂的颗粒尺寸减小到小于或等于30nm时，倾向于提高抛光组合物的选择性，但是它同时倾向于降低阻挡层的去除速率。另外，优选的胶态研磨剂可包含添加剂，例如分散剂，表面活性剂，缓冲剂以便提高该胶态研磨剂的稳定性。一种这样的胶态研磨剂是法国Puteaux的Clariant S.A.生产的胶态氧化硅。
该抛光组合物中含有用于“机械”去除铜和阻挡层的研磨剂。研磨剂的实例包括无机氧化物，具有氢氧化物覆层的无机氧化物、金属硼化物、金属碳化物、金属氮化物、聚合物颗粒和包含前述至少一种的混合物。合适的无机氧化物包括，例如氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、氧化锰(MnO2)、具有铝的水合氧化物覆层的氧化硅颗粒、具有氧化硅覆层的各种不等轴椭球形颗粒、具有氢氧化铈颗粒覆层的氧化硅颗粒或包含至少一种前述氧化物的组合。如果需要也可以使用这些无机氧化物的改性形式，例如聚合物包覆的无机氧化物颗粒和无机物涂覆的颗粒。合适的金属碳化物、硼化物和氮化物包括，例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅(SiCN)、碳化硼、碳化钨、碳化锆、硼化铝、碳化钽、碳化钛或包含至少一种前述金属碳化物、硼化物和氮化物的组合。如果需要金刚石也可以用作研磨剂。供选择的研磨剂还包括聚合物颗粒和包覆的聚合物颗粒。优选的研磨剂为氧化硅。
此外，该溶液包含0.01-4wt％的抑制剂以控制静态腐蚀或其它去除机制产生的互连去除速率(interconnect removal rate)。调整抑制剂浓度可通过保护金属不受静态蚀刻调节互连金属去除速率。优选地，溶液中含有0.1-3wt％的抑制剂以抑制例如铜互连的静态腐蚀。该抑制剂可以由抑制剂的混合物组成。唑类(azole)抑制剂对于铜和银互连特别有效。典型的唑类抑制剂包括苯并三唑(BTA)、巯基苯并噻唑(MBT)、甲苯基三唑(tolytriazole)和咪唑。BTA对于铜和银是特别有效的抑制剂。
该无机盐和氧化剂可以在含余量水的溶液中在宽的pH范围上提供效力。该溶液有效的pH值范围为至少1.5-6。另外，该溶液优选依靠余量的去离子水限制附带的杂质。本发明抛光液的pH值优选为1.8-4，更优选的pH值为2-3。用于调节本发明浆料pH值的pH值调节剂可以是含铵离子的碱例如氢氧化铵、含烷基取代的铵离子的碱、含碱金属离子的碱、含碱土金属离子的碱、含IIIB族金属离子的碱、含IVB族金属离子的碱、含VB族金属离子的碱和含过渡金属离子的盐。设定pH值为酸性范围不但可以去除铜和阻挡层表面，而且有助于稳定本发明的浆料。可用已知的技术对该抛光液的pH值进行调节。例如，可以将碱直接加入分散有二氧化硅研磨剂和溶解有有机酸的浆料中。作为选择，可以将有待加入的碱的部分或全部以有机碱盐的形式加入。可使用的碱的例子包括碱金属的氢氧化物例如氢氧化钾、碱金属的碳酸盐例如碳酸钾、氨水和胺。有利的，无机盐或酸的加入为本组合物提供了更好的稳定性和耐用性(robustness)。特别地，无机盐或酸的加入使本组合物可以提供有效的抛光速率，而基本上不受影响或依赖于pH值。
该溶液为互连金属和阻挡层材料提供了优异的去除速率。特别地，使用多步抛光液以单一、组合步骤去除互连处金属和阻挡层材料上的不需要部分。也就是说，本发明的一种抛光液既可用于“第一步”又可用于“第二步”的处理，因此消除了额外的成本并减少了处理时间。另外，如果需要本发明的组合物可单独用作第二步的浆料。该溶液依靠无机盐或酸和氧化剂选择性除去铜和钽阻挡层材料。在一个实施例中，本发明提供了一种用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有按重量计，0.1-30％的氧化剂，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，其中该含水组合物具有1.5-3.5的pH值。
可选地，该溶液可包含0-15wt％的非铁金属的配位剂。当存在时，配位剂可防止由溶解非铁金属互连形成的金属离子的析出。更有利地，该溶液含有0-10wt％的非铁金属的配位剂。配位剂的例子包括乙酸、柠檬酸、乙酰乙酸乙酯、羟基乙酸、乳酸、苹果酸、草酸、水杨酸、二乙基二硫代氨基甲酸钠、丁二酸、酒石酸、巯基乙酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、乙二胺、三甲基二胺、丙二酸、戊二酸(gluteric acid)、3-羟基丁酸、丙酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、3-羟基水杨酸、3，5-二羟基水杨酸、棓酸、葡萄糖酸、邻苯二酚、连苯三酚、丹宁酸，包括它们的盐和混合物。有利的，该配位剂选自乙酸、柠檬酸、乙酰乙酸乙酯、羟基乙酸、乳酸、苹果酸、草酸和它们的混合物。最有利的，该配位剂为柠檬酸。
抛光液也可含有均平剂例如氯化铵，用于控制互连金属表面的光洁度。此外，该溶液中可选包含杀菌剂用于限制生物污染。例如在水中的KordekMLX(Rohm and Haas Company)杀菌剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮可以在许多应用中提供有效的杀菌作用。典型以供应商规定的浓度使用该杀菌剂。
该溶液提供了优异的互连处金属和阻挡层材料的去除速率。特别的，利用多步抛光液以单一、组合步骤除去互连金属和阻挡层材料中不需要的部分。也就是说，本发明的一种抛光液既可用于“第一步”又可用于“第二步”的处理，从而，消除了额外的成本并减少了处理时间。另外，如果需要，本发明的组合物可单独用作第二步浆料。一种适用于测定去除速率的特殊抛光垫是IC1010聚氨酯抛光垫(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Technologies)。调节无机盐或酸和氧化剂的含量可以调节互连金属和阻挡层材料的去除速率。
实施例在实施例中，数字表示本发明的实施例，字母表示对照实施例。另外，所有实施中的浆料含有0.6wt％的苯并三唑。
实施例1本实验测试了从半导体晶片上去除氮化钽阻挡层和铜的速率。特别的，该试验测定了改变用于第一和第二步抛光过程中的无机盐即磷酸二氢铵和氧化剂即过氧化氢的浓度的效果。Strausbaugh抛光机使用IC1010聚氨酯抛光垫在大约1.5psi(10.3kPa)的下压力条件和200ml/min的抛光液流速，93RPM的工作台转速和87RPM的托架转速下平坦化该样品。使用KOH和HNO3将该抛光液的pH值调节到2.5。所有的浆料都含有去离子水。另外，抛光液包含4wt％平均颗粒尺寸为25nm的氧化硅研磨剂。
表1抛光结果
如表1中所示，通过使用本发明的组合物，氮化钽阻挡层膜和铜的去除速率高度可调，且该去除速率强烈依赖于无机盐和氧化剂的相对浓度。特别地，当维持过氧化氢的含量在9wt％时，将磷酸二氢铵的浓度从0.1增加至0.5wt％通常可以使氧化钽膜的去除速率从131/min增加至913/min。同样地，当维持磷酸二氢铵的用量在0.5wt％时，将过氧化氢的浓度从1增加至7wt％可以将铜膜的去除速率从194/min增至2269/min。不含磷酸二氢铵的组合物(试验A)对于氮化钽和铜两者都提供了微不足道的去除速率。试验2将氮化钽的去除速率减少至最小，同时提供良好的铜去除速率。也就是在试验2中，该抛光液将氮化钽的去除速率减少至297/min的同时提供1723/min的铜膜去除速率。试验6将铜的去除速率减少至最小的同时提供了良好的氮化钽去除速率。也就是在试验6中，该抛光液将铜的去除速率减少至194/min的同时提供了1072/min的氮化钽膜去除速率。试验9和10对于氮化钽和铜两者都提供优异的去除速率。特别地，试验9提供了1117/min的氮化钽去除速率和1515/min的铜去除速率。类似地，试验10提供了989/min的氮化钽去除速率和2269/min的铜去除速率。注意，所讨论的去除速率为上述实施例的试验条件下。去除速率会随试验参数的变化而变化。
表1所示结果显示本发明的抛光液可以理想的用于第一和第二步的抛光。可利用无机盐即磷酸二氢铵和氧化剂即过氧化氢的相对浓度，对氮化钽阻挡层和铜的去除速率进行非常大的调节或调整。例如，测试样品9和10都非常适合用作第一和第二步的抛光液，并对铜和氮化钽阻挡层两者都可提供优异的去除速率。特别地，试验9提供了1515/min的铜去除速率和1117/min的氮化钽去除速率。类似地，试验10提供了2269/min的铜去除速率和989/min的氮化钽去除速率。作为选择，本发明的组合物可以仅用作第二步浆料。例如，试验样品6将铜的去除速率减少至最小(194/min)的同时提供了优异的钽去除速率(1072/min)。
实施例2本试验测试半导体晶片上氮化钽阻挡层和铜的去除速率。特别地，本试验测定了改变用于第一和第二步抛光过程中的无机酸即硫酸和氧化剂即过氧化氢的用量的效果。试验条件与上述的实施例1相同。
表2抛光结果
如表2中所示，通过使用本发明的组合物氮化钽阻挡层膜和铜的去除速率高度可调，且该去除速率强烈依赖于无机酸和氧化剂的相对浓度。特别地，当维持过氧化氢的含量在9wt％时，将硫酸的浓度从0.13增加至1wt％，通常可以使氮化钽膜的去除速率从768/min增加至1313/min。同样地，当维持硫酸的用量为0.63wt％时，将过氧化氢的浓度从1增加至7wt％，可以使铜膜的去除速率从156/min增至1446/min。不含硫酸的组合物(试验B)对氮化钽和铜两者都提供了微不足道的去除速率。试验11将氮化钽的去除速率减少至最小的同时提供了良好的铜去除速率。也就是试验11中，该抛光液将氮化钽的去除速率减少至768/min的同时提供了1253/min的铜膜去除速率。试验17将铜的去除速率减少至最小的同时提供了良好的氮化钽去除速率。也就是在试验17中，该抛光液将铜的去除了减少至156/min的同时提供了1501/min的氮化钽去除速率。试验13和14对氮化钽和铜两者都提供了优异的去除速率。特别地，试验13提供了1405/min的氮化钽去除速率和2127/min的铜去除速率。类似地，试验14提供了1365/min的氮化钽去除速率和2349/min的铜去除速率。注意，所讨论的去除速率为上述实施例的试验条件下。去除速率会随试验参数的变化而变化。
表2所示结果显示本发明的抛光液可以理想地用于第一和第二步的抛光。可利用无机酸即硫酸和氧化剂即过氧化氢的相对浓度对氮化钽阻挡层膜和铜的去除速率进行非常大的调节或调整。例如，测试样品13和14都非常适合用作第一和第二步的抛光液，并对铜和氮化钽阻挡层两者都提供了优异的去除速率。作为选择，本发明的组合物可以仅用作第二步的浆料。例如，试验样品17将铜的去除速率减小至最小(156/min)的同时提供了优异的钽去除速率(1501/min)。
因此，该溶液对于互连金属和阻挡层材料提供了优异的去除速率。特别地，利用多步抛光液以单一、组合步骤除去互连金属和阻挡层材料中不需要的部分。也就是说本发明的一种抛光液既可用于“第一步”又可用于“第二步”的处理，因此，消除了额外的成本和减少了处理时间。另外，如果需要，本发明的组合物可只用作第二步浆料。该浆料依靠无机盐或酸和氧化剂选择性去除铜和钽阻挡层材料。在一个实施方案中，本发明提供了一种可以适用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有按wt％计0.1-30％的氧化剂，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，其中该水性组合物具有1.5-6的pH值。
权利要求
1.用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有按wt％计0.1-30％的氧化剂，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，其中该水性组合物具有1.5-6的pH值。
2.如权利要求1所述的组合物，其中该组合物含有0.1-1wt％的无机盐。
3.如权利要求1所述的组合物，其中该水性组合物具有2-3的pH值。
4.如权利要求1所述的组合物，其中该无机盐选自磷酸盐、焦磷酸盐、多磷酸盐、膦酸盐、硫酸盐、焦硫酸盐、多硫酸盐、磺酸盐和它们的酸、盐、混合酸盐、酯、偏酯、混合酯以及它们的混合物。
5.如权利要求1所述的组合物，其中无机盐选自磷酸锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、多磷酸铵、膦酸铵、磷酸二铵、焦磷酸二铵、多磷酸二铵、膦酸二铵、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、多磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、多磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸蜜胺、磷酸二蜜胺、焦磷酸蜜胺、多磷酸蜜胺、膦酸蜜胺、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、磷酸双氰胺、磷酸脲、硫酸锌、焦硫酸锌、多硫酸锌、磺酸锌、硫酸铵、焦硫酸铵、多硫酸铵、磺酸铵、硫酸二铵、焦硫酸二铵、多硫酸二铵、磺酸二铵、硫酸胍、焦硫酸胍、多硫酸胍、磺酸胍、硫酸铁、焦硫酸铁、多硫酸铁、磺酸铁、硫酸铈、焦硫酸铈、多硫酸铈、磺酸铈、硫酸乙二胺、硫酸哌嗪、焦硫酸哌嗪、磺酸哌嗪、硫酸蜜胺、硫酸二蜜胺、焦硫酸蜜胺、多硫酸蜜胺、磺酸蜜胺、硫酸蜜白胺、焦硫酸蜜白胺、多硫酸蜜白胺、磺酸蜜白胺、硫酸蜜勒胺、焦硫酸蜜勒胺、多硫酸蜜勒胺、磺酸蜜勒胺、硫酸双氰胺、硫酸脲、和它们的酸、盐、混合酸盐、酯、偏酯、混合酯以及它们的混合物。
6.如权利要求1所述的组合物，其中该氧化剂选自过氧化氢、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸、过硫酸盐、溴酸盐、高碘酸盐、硝酸盐、铁盐、铈盐、Mn(III)、Mn(IV)和Mn(VI)盐、银盐、铜盐、铬盐、钴盐、卤素、次氯酸盐和它们的混合物。
7.用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有按wt％计0.1-30％的过氧化氢，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，该水性组合物具有1.5-6的pH值，其中该无机盐选自磷酸锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、多磷酸铵、膦酸铵、磷酸二铵、焦磷酸二铵、多磷酸二铵、膦酸二铵、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、多磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、多磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸蜜胺、磷酸二蜜胺、焦磷酸蜜胺、多磷酸蜜胺、膦酸蜜胺、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、磷酸双氰胺、磷酸脲、硫酸锌、焦硫酸锌、多硫酸锌、磺酸锌、硫酸铵、焦硫酸铵、多硫酸铵、磺酸铵、硫酸二铵、焦硫酸二铵、多硫酸二铵、磺酸二铵、硫酸胍、焦硫酸胍、多硫酸胍、磺酸胍、硫酸铁、焦硫酸铁、多硫酸铁、磺酸铁、硫酸铈、焦硫酸铈、多硫酸铈、磺酸铈、硫酸乙二胺、硫酸哌嗪、焦硫酸哌嗪、磺酸哌嗪、硫酸蜜胺、硫酸二蜜胺、焦硫酸蜜胺、多硫酸蜜胺、磺酸蜜胺、硫酸蜜白胺、焦硫酸蜜白胺、多硫酸蜜白胺、磺酸蜜白胺、硫酸蜜勒胺、焦硫酸蜜勒胺、多硫酸蜜勒胺、磺酸蜜勒胺、硫酸双氰胺、硫酸脲、和它们的酸、盐、混合的酸盐、酯、偏酯、混合酯以及它们的混合物。
8.从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的方法，该方法包括使晶片接触抛光组合物，该晶片含有钽阻挡层材料和铜，该抛光组合物含有按wt％计0.1-30％的氧化剂，0.01-3％的无机盐或酸，0.01-4％的抑制剂，0.1-30％的研磨剂，0-15％的配位剂和余量的水，其中该水性组合物的pH值为1.5-6；和使用抛光垫抛光该晶片。
9.如权利要求8所述的方法，其中该无机盐选自磷酸锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、多磷酸铵、膦酸铵、磷酸二铵、焦磷酸二铵、多磷酸二铵、膦酸二铵、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、多磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、多磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸蜜胺、磷酸二蜜胺、焦磷酸蜜胺、多磷酸蜜胺、膦酸蜜胺、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、磷酸双氰胺、磷酸脲、硫酸锌、焦硫酸锌、多硫酸锌、磺酸锌、硫酸铵、焦硫酸铵、多硫酸铵、磺酸铵、硫酸二铵、焦硫酸二铵、多硫酸二铵、磺酸二铵、硫酸胍、焦硫酸胍、多硫酸胍、磺酸胍、硫酸铁、焦硫酸铁、多硫酸铁、磺酸铁、硫酸铈、焦硫酸铈、多硫酸铈、磺酸铈、硫酸乙二胺、硫酸哌嗪、焦硫酸哌嗪、磺酸哌嗪、硫酸蜜胺、硫酸二蜜胺、焦硫酸蜜胺、多硫酸蜜胺、磺酸蜜胺、硫酸蜜白胺、焦硫酸蜜白胺、多硫酸蜜白胺、磺酸蜜白胺、硫酸蜜勒胺、焦硫酸蜜勒胺、多硫酸蜜勒胺、磺酸蜜勒胺、硫酸双氰胺、硫酸脲、和它们的酸、盐、混合酸盐、酯、偏酯、混合酯以及它们的混合物。
10.如权利要求8所述的方法，其中氧化剂选自过氧化氢、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸、过硫酸盐、溴酸盐、高碘酸盐、硝酸盐、铁盐、铈盐、Mn(III)、Mn(IV)和Mn(VI)盐、银盐、铜盐、铬盐、钴盐、卤素、次氯酸盐和它们的混合物。
全文摘要
本发明提供了一种用于从半导体晶片上抛光钽阻挡层材料和铜的多步水性组合物，该组合物含有0.1－30wt％的氧化剂，0.01－3wt％的无机盐或酸，0.01－4wt％的抑制剂，0.1－30wt％的研磨剂，0－15wt％的配位剂和余量的水，其中该含水组合物具有1.5－6的pH值。
文档编号H01L21/02GK1721493SQ20051007179
公开日2006年1月18日 申请日期2005年2月22日 优先权日2004年2月23日
发明者刘振东, J·匡西, R·E·施密特, T·M·托马斯 申请人:Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司