含二氧化钛的钌化学机械抛光浆料的制作方法

所公开的实施方式涉及金属层的化学机械抛光，且更特定言之，涉及用于抛光钌层的含二氧化钛(titanium dioxide)的化学机械抛光组合物。

背景技术：

1、多种化学机械抛光(cmp)操作被用于半导体器件的前端制程(front-end-of-the-line；feol)及后端制程(back-end-of-the-line；beol)加工这两者中。举例而言，浅沟槽隔离(sti)为在形成晶体管之前使用的feol制程，以在硅晶片中形成镶嵌的原硅酸四乙酯(teos)图案。钨插塞和互连及铜互连以及双金属镶嵌制程为用于形成连接器件晶体管的金属线的网络的beol制程。在这些制程中，将金属层沉积在形成于介电材料(例如teos)中的开口内。cmp用以自介电质移除过量的金属且由此在其中形成导电插塞及/或互连件。

2、随着晶体管尺寸持续缩小，使用常规互连技术已变得越来越具有挑战性。近来，钌(ru)已成为替代铜互连件中的钽/氮化钽阻挡堆叠的潜在候选物。此外，钌正在被积极研究作为用于下一代存储器器件的先进电容器应用中的电极材料。伴随有可能将钌引入至半导体集成电路器件中，出现了对能够使含钌基板平坦化的cmp浆料的新兴需求。

3、一般而言，制造用于移除钨、铜或其它金属层的市售cmp浆料并不适用于抛光钌，尤其在先进节点器件中。举例而言，ru往往是具有小的化学活性的硬金属。因此，达成ru的适合的移除速率可具有挑战性。此外，已知不溶性的钌氧化物(ruthenium oxide)产物的形成会引起垫染色(staining)及缺陷率增高。需要可在不出现垫染色的情况下以可接受的高速率移除钌膜的cmp浆料。

技术实现思路

1、第一化学机械抛光组合物包含以下、由以下组成、或基本上由以下组成：基于水的液体载剂；分散于该液体载剂中的钛氧化物(titanium oxide)颗粒，该钛氧化物颗粒包括金红石及锐钛矿，使得钛氧化物颗粒的x射线衍射图样具有约0.05至约0.5的x:y比率，其中x表示在具有约的d-间距的x射线衍射图样中的峰强度且y表示在具有约的d-间距的x射线衍射图样中的峰强度；及介于约7至约10范围内的ph。

2、第二化学机械抛光组合物包含以下、由以下组成、或基本上由以下组成：基于水的液体载剂；分散于该液体载剂中的钛氧化物颗粒，该钛氧化物颗粒包括金红石及锐钛矿，使得钛氧化物颗粒的x射线衍射图样具有大于约0.05的x:y比率，其中x表示在具有约的d-间距的x射线衍射图样中的峰强度且y表示在具有约的d-间距的x射线衍射图样中的峰强度；介于约7至约10范围内的ph；及具有介于约6至约9范围内的pka的ph缓冲剂。

3、进一步公开了用于抛光包括至少一个钌层的基板的方法。

技术特征：

1.化学机械抛光组合物，包含：

2.权利要求1的组合物，其中该ph介于约7.5至约9.5的范围内。

3.权利要求1的组合物，进一步包含ph缓冲剂，该ph缓冲剂具有介于约6至约9范围内的pka。

4.权利要求1的组合物，包含约0.05wt％至约1wt％的该钛氧化物颗粒。

5.权利要求1的组合物，进一步包含过氧化物化合物。

6.用于抛光含钌基板的方法，该方法包括：

7.化学机械抛光组合物，包含：

8.权利要求7的组合物，其中该ph缓冲剂选自：柠檬酸、双(2-羟乙基)氨基-三(羟甲基)甲烷、三(羟甲基)氨基甲烷、麦黄酮(三甘氨酸)、二甘氨酸、磷酸氢二钾、三乙醇胺、(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)(hepes)、n-(2-羟乙基)哌嗪-n'-(3-丙磺酸)(hepps)、二乙醇胺、n,n-双(羟乙基)甘氨酸、n-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸(taps)、n-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(ampd)及其混合物。

9.权利要求7的组合物，其中该ph缓冲剂具有介于约7.5至约9范围内的pka。

10.权利要求9的组合物，其中该ph缓冲剂选自：三(羟甲基)氨基甲烷、麦黄酮(三甘氨酸)、二甘氨酸、三乙醇胺、(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)(hepes)、n-(2-羟乙基)哌嗪-n'-(3-丙磺酸)(hepps)、二乙醇胺、n,n-双(羟乙基)甘氨酸、n-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸(taps)、n-甲基二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(ampd)及其混合物。

11.权利要求7的组合物，其中该ph缓冲剂具有介于约8.0至约8.5的范围内的pka。

12.权利要求7的组合物，其中该ph缓冲剂为三(羟甲基)氨基甲烷。

13.权利要求7的组合物，其中该ph介于约7.5至约9.5的范围内。

14.权利要求7的组合物，包含约0.05wt％至约1wt％的该钛氧化物颗粒。

15.权利要求7的组合物，其中该ph缓冲剂的浓度介于约0.3mm至约30mm的范围内。

16.权利要求7的组合物，其中该ph介于约7.5至约9.5的范围内且该ph缓冲剂具有介于约7.5至约9范围内的pka。

17.权利要求7的组合物，其中该钛氧化物颗粒具有大于约1的x:y比率。

18.权利要求7的组合物，其中该钛氧化物颗粒具有大于约10的x:y比率。

19.权利要求7的组合物，其中该钛氧化物为基本上纯的金红石。

20.用于抛光含钌基板的方法，该方法包括：

21.权利要求20的方法，其中：

技术总结
用于抛光含钌基板的化学机械抛光组合物，其包含以下、由以下组成、或基本上由以下组成：基于水的液体载剂；分散于该液体载剂中的钛氧化物颗粒，该钛氧化物颗粒包括金红石及锐钛矿，使得该钛氧化物颗粒的x射线衍射图样具有大于约0.05的X:Y比率，其中X表示在该具有约3.24的d‑间距的x射线衍射图样中的峰强度且Y表示在该具有约3.51的d‑间距的x射线衍射图样中的峰强度；且pH在约7至约10的范围内。任选的实施方式进一步包括具有介于约6至约9范围内的pK<subgt;a</subgt;的pH缓冲剂。

技术研发人员：J-H·张,柯政远
受保护的技术使用者：CMC材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12