专利名称：化学－机械抛光方法
技术领域：
本发明是关于一种平滑化或抛光一种包含钽及导电性金属的表面，诸如半导体的表面的方法。
背景技术：
集成电路是由生成于一种硅基体中或其上的数以百万计的有源器件组成。这些有源器件，其起初彼此孤立，相互连接以生成功能性电路及组件。这些器件是经由使用所熟知的多层相互连接而相互连接。
相互连接结构通常有敷金属的第一层，相互连接层，敷金属的第二层，及有时有敷金属的第三层及随后层。层间的介电质，诸如经掺杂的和未经掺杂的二氧化硅(SiO2)，用于在一种硅基体或井中电绝缘不同的敷金属层。
不同相互连接层间的电连接是经由使用敷金属通路构成。美国专利4,789,648描述一种用于制备多层敷金属层及在绝缘体膜中敷金属通路的方法。在一种类似方式中，使用金属触点以在相互连接层与在井中生成的器件间形成电连接。可以以各种金属及合金(在下文指称为“导电性金属”)，诸如钛(Ti)，一氮化钛(TiN)，铝铜(Al-Cu)，铝-硅(A1-Si)，铜(Cu)，钨(W)，贵金属(例如，铱(Ir)，钌(Ru)，金(Au)及铂(Pt))，及其组合物填充这些金属通路及触点。
这些金属通路及触点通常使用粘附层(在下文指称为“阻隔膜”)，诸如钛(Ti)，一氮化钛(TiN)，钽(Ta)，或一氮化钽(TaN)阻隔膜，以粘附该金属层至该SiO2基体。在触点层面，该阻隔膜作为扩散阻隔以防止该导电性金属与SiOx反应。
在一种半导体制造方法中，用覆盖金属沉积法接着用化学-机械抛光(CMP)步骤生成敷金属通路或触点。在一种典型方法中，蚀刻通路孔通过一种层间介电质(Interlevel dielectric(ILD)以相互连接线或至半导体基体上。其次，在该ILD上生成阻隔膜及进入至蚀刻的通路孔中。然后在该阻隔膜上覆盖沉积金属膜及进入通路孔中。继续沉积直至通路孔是填满该覆盖沉积的金属。最后，用化学-机械抛光(CMP)移除过量金属以生成金属通路。美国专利4,671,851，4,910,155，及4,944,836揭示通路的制造及/或CMP的方法。
在一种典型化学-机械抛光方法中，该欲予抛光的基体与回转抛光垫直接接触。在该抛光过程中，该垫与该基体是被回转，同时用载体对该基体维持下向的力压于该基体。在抛光期间，施加一种研磨剂及化学反应性溶液，通常指称为“浆液”至该垫。该浆液用与该被抛光的基体化学反应开始该抛光过程，及该研磨剂机械抛光该基体，该研磨剂一般在该浆液中，但该研磨剂也可以固定在该抛光垫上。该抛光过程是受该垫相对该基体的回转运动(即，板速率)及/或该基体相对该垫的运动(即，载体速率)促进，一种抛光组合物提供至该垫/基体界面。以此方式连续抛光直至在该基体上的需要被移除的物料已移除。
在该CMP方法中抛光组合物是重要因素。根据选择氧化剂，研磨剂，及其他有用的添加剂，该抛光组合物可以是制作成对金属层以所需的抛光率提供有效抛光同时使表面不完美，瑕疵，腐蚀，及侵蚀减至最低。此外，该抛光组合物可以用于对用于集成电路技术中的特殊材料提供受控制的抛光选择性。于是，特殊抛光组合物的抛光效率取决于该组合物，以及在该通路中该组分金属(即，导电性金属)及该阻隔膜的性质。
钛，一氮化钛，及类似金属，诸如钨的阻隔膜一般是化学活性的。因此，此类阻隔膜在化学性质方面是与典型导电性金属(诸如铜)相似。于是，可以使用单一抛光组合物以相同速率有效抛光Ti/TiN阻隔膜及铜导电性金属。该抛光组合物一般含一种研磨材料，诸如二氧化硅或氧化铝，悬浮于一种含氧化剂的膜-生成剂，及/或其他成分水性介质中。见，例如，美国专利5,726,099，5,783,489，5,858,813，及5,954,997。
然而，钽阻隔膜与Ti，TiN，及类似膜是显著不同。钽(Ta)，及一氮化钽(TaN)，与Ti及TiN比较，在化学性质方面是比较钝性。于是，上述的抛光组合物用于抛光钽层，比其抛光钛层，是效率很差的(即，钽移除率是显著低于钛移除率)。通常以单一组合物抛光导电性金属及钛由于其相似的高移除率，但导电性金属及钽的联合抛光造成不受欢迎的效应诸如氧化物侵蚀及导电性金属凹陷。这些不受欢迎的效应是由于以上述的抛光组合物在抛光过程中一般导电性金属比钽的显著较高移除率。
于是，仍需要一种化学-机械抛光一种包含钽及导电性金属(例如铜)的基体的方法，该方法在某种意义上具有诸如平滑化效率，一致性，及移除率是最大及不受欢迎的效应诸如表面不完善及对底下形貌的损伤是最小。本发明提供这样一种方法。本发明的这些及其他特征及优点自本说明书所提供的本发明的描述将是明显的。
说明概要本发明提供一种化学-机械抛光包含钽及导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加一种导电性金属-选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂至该基体，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体(i)一种钽-选择性抛光组合物，该组合物含有过硫酸盐化物及该导电性金属钝化膜-生成剂及(ii)一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体选择性移除与导电性金属比较至少一部分该钽。
本发明也提供一种化学-机械抛光一种包含钽及导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加至该基体(i)一种导电性金属-选择性抛光组合物，该组合物含有过硫酸盐化合物及任选的供该导电性金属的钝化膜-生成剂，其中该导电性金属-选择性抛光组合物有一定的pH，及(iii)金属氧化物研磨剂，及(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)调整该导电性金属-选择性抛光组合物或该抛光方法以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物，及(d)自该基体选择性移除与该导电性金属比较至少一部分该钽。
优选实施方案的说明本发明提供一种用于化学-机械抛光包含钽及导电性金属(钽除外)的基体的方法。该方法包含(a)施加至该基体一种导电性金属-选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体(i)一种钽-选择性抛光组合物及(ii)一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体移除与该导电性金属比较至少一部分该钽。
在一实施方案中，该导电性金属-选择性抛光组合物是任何此类抛光组合物，及该钽-选择性抛光组合物包含一种过硫酸盐化合物及任选的该导电性金属的一种钝化膜-生成剂。在另一实施方案中，该导电性金属-选择性抛光组合物包含过硫酸盐化合物及该导电性金属的任选的一种钝化膜-生成剂，其中该导电性金属-选择性抛光组合物有一定的pH，及该导电性金属-选择性抛光组合物或该抛光方法被调整以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为一种钽-选择性抛光组合物，诸如以上所述。
术语“导电性金属-选择性”指自基体该导电性金属相对该钽的优先移除，例如，一种导电性金属钽移除比率大于1。同样地，术语“钽-选择性”指自基体该钽相对该导电性金属的优先移除，例如，导电性金属钽移除比率小于1。术语“钽”指钽本身，以及含钽化合物。因此，该钽可以是以例如钽金属或一氮化钽的形式。
在一些情况，在原处，例如在该抛光过程中，转变该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物是所希望的。此可以用任何适当方式完成。可以调整该导电性金属-选择性抛光组合物以提供钽-选择性抛光组合物，例如，用增高该抛光组合物的pH，用添加其他成分及/或改变该抛光组合物的现有成分(例如，依据反应或浓度)，用增加该导电性金属的钝化膜-生成剂在该抛光组合物中的浓度(其包括添加一种钝化膜-生成剂，倘若没有一种已存在)，或其任何结合。另外，可以调整抛光方法使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物，例如，用降低抛光侵蚀性。用降低该垫与基体彼此触点的压力，降低在与该垫触点期间该基体的载体速率，降低在与该基体触点期间该垫的板速率，或其任何组合，可以降低抛光侵蚀性。
根据本发明具体实施方案，该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物可以有一些成分，其是相同或完全不同的。在某种程度上该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物有相同成分，那些成分可以以相同或不同的浓度存在。
该导电性金属可以是任何适当的导电性金属。适当的导电性金属包括，例如，铜，铝，铝硅，钛，一氮化钛，钨，氮化钨，金，铂，铱，钌，及其合金及组合物。该导电性金属优选铜。
该金属氧化物研磨剂可以是任何适当的金属氧化物。适当的金属氧化物包括氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，铈土，氧化锆，氧化锗，氧化镁，及其组合物。该金属氧化物研磨剂优选二氧化硅。该金属氧化物研磨剂更优选热解法二氧化硅。
可以使用该金属氧化物研磨剂的任何适当量于本发明的方法中。该金属氧化物研磨剂需要是以，例如，约2～30重量％(例如，约2～20重量％)的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该金属氧化物研磨剂优选以约2～15重量％，例如， 2-12重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该金属氧化物研磨剂更优选以约2～10重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合的中。另外， 该金属氧化物研磨剂可以全部或部分存在(即固定在)该抛光垫上。
该过硫酸盐化合物可以是任何适当过硫酸盐化合物。适当的过硫酸盐化合物包括，例如过一硫酸，过二硫酸，及其盐。该过硫酸盐化合物优选过二硫酸铵。
可以使用该过硫酸盐化合物的任何适当量于本发明的方法中。该过硫酸盐化合物需要以约0.1～5重量％，例如约0.1～4重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该过硫酸盐化合物优选以约0.1～3重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该过硫酸盐化合物更优选以约0.1～2重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。
该导电性金属的钝化膜-生成剂可以是该导电性金属的任何适当钝化膜-生成剂。该导电性金属的适当钝化膜-生成剂包括，例如，杂环有机化合物。该导电性金属的钝化膜-生成剂优选一种有至少一个5-或6-元杂环作为活性官能基团的杂环有机化合物，其中该杂环含至少一个氮原子。该导电性金属的钝化膜-生成剂更优选苯并三唑，三唑，苯并咪唑，或其混合物。该导电性金属的钝化膜-生成剂最优选苯并三唑。
该导电性金属的钝化膜-生成剂的任何适当量可以存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及该钽-选择性抛光组合物中。在该导电性金属-选择性抛光组合物中，该钝化膜-生成剂的存在是任选的。
关于该导电性金属-选择性抛光组合物，当该导电性金属的钝化膜-生成剂存在于该导电性金属-选择性抛光组合物中时，需要以约0.001至1重量％的浓度存在。该导电性金属的钝化膜-生成剂优选以约0.001至0.75重量％，例如0.001至0.5重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物中。该导电性金属的钝化膜-生成剂更优选以约0.01～0.3重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物中。
关于该钽-选择性抛光组合物，该导电性金属的钝化膜-生成剂优选以约0.1～1重量％，例如，约0.3～0.9重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。该导电性金属的钝化膜-生成剂更优选以约0.4～0.8重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。该导电性金属的钝化膜-生成剂最优选以约0.5～0.7重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。
该导电性金属-选择性抛光组合物需要有约3～9的pH。该导电性金属-选择性抛光组合物优选约4～7，例如约4～6或约4～5的pH。该钽-选择性抛光组合物需要有约3～11的pH。该钽-选择性抛光组合物宜有约5～11，例如约6～9或约7～8的pH。可以以任何适当pH调节剂，调整该导电性金属-选择性抛光组合物的pH以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物。适当的pH调节剂包括，例如，碱类诸如氢氧化钾，氢氧化铵，碳酸钠，及其混合物，以及酸类诸如无机酸(例如，硝酸及硫酸)及有机酸类(例如，乙酸，柠檬酸，丙二酸，丁二酸，酒石酸及草酸)。
该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物可以任选还包含聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯(polyurethanediol)。聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯可以以任何适当量存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯优选以约0.05～2重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯更优选以0.05～1.5重量％，例如0.05～1重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。该聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯最优选以0.1～0.5重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。
该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物可以任选还包含一或多种其他添加剂。此类添加剂包括表面活性剂(例如阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂，两性表面活性剂，氟化表面活性剂，及其混合物)，聚合物稳定剂或其他表面活性分散剂(例如磷酸，有机酸类，锡氧化物，及膦酸酯化合物)，pH缓冲剂(例如磷酸钾)，及抛光加速剂诸如催化剂，氧化剂，及螯合剂或络合剂(例如金属，特别是铁，硝酸盐，硫酸盐，卤化物(包括氟化物，氯化物，溴化物，及碘化物)，具有羧酸基，羟基，磺酸基及/或膦酸基的化合物，二-，三-，多-羧酸及盐(诸如酒石酸及酒石酸盐，苹果酸及苹果酸盐，丙二酸及丙二酸盐，葡萄糖酸及葡萄糖酸盐，柠檬酸及柠檬酸盐，苯二甲酸及苯二甲酸盐，焦儿茶酚，连苯三酸，五倍子酸及五倍子酸盐，及丹宁酸及丹宁酸盐)，含胺化合物(诸如伯胺，仲胺，叔胺及季胺及氨基酸，过氧化物，过碘酸及盐，过溴酸及盐，过氯酸及盐，过硼酸及盐，碘酸及盐，permaganate，铁氰化钾，氯酸盐，过碳酸盐，溴酸盐，铬酸盐，铈化合物及其混合物)。
可以使用任何载体(例如溶剂)于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。使用一种载体以促进施加该金属氧化物研磨剂(倘若不是固定或存在于该抛光垫上)，过硫酸盐化合物，该导电性金属的钝化膜-生成剂，及适当的基体的表面上其他成分。优选载体是水。
当如本说明书中所述用于化学-机械抛光一种包含钽及一种除钽以外的导电性金属的基体时，该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物一般也会移除该基体的基础材料(即，钽及导电性金属以外的材料)。该基体基础材料通常是二氧化硅(即，二氧化硅或SiO2)。该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物及/或该抛光方法，优选适当地调节以提供所需的基体基础材料移除率，特别是相对该导电性金属及钽移除率。该抛光组合物的pH的控制及/或该抛光组合物中的金属氧化物研磨剂浓度的控制，是获得所需的基体基础材料移除率的优选方式。
可以以单一包装提供该抛光组合物，以该金属氧化物研磨剂在该包装中或固定在该抛光垫上，或二或多种包装中提供。优选是本发明的该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物是以至少两包装系统供应，其中该第一包装包含该金属氧化物研磨剂及该第二包装包含该过硫酸盐化合物。其余成分可以置于第一容器，第二容器，或在第三容器中。在抛光过程之前，合并各包装以生成该导电性金属-选择性抛光组合物及/或钽-选择性抛光组合物。
以下实施例进一步说明本发明，当然无论如何不应解释为限制本发明的范围。
实施例1此实施例说明在本发明的方法中调节该导电性金属的钝化膜-生成剂的浓度以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物。
以包含6重量％热解法二氧化硅，1重量％过二硫酸铵，0.25重量％聚丙烯酰胺，及不同浓度的苯并三唑(BTA)(即，0.65重量％，0.45重量％，0.30重量％，0.20重量％，及0.10重量％)的五种不同抛光组合物，抛光钽，铜，及二氧化硅的相似基体，其中每种抛光组合物有pH 7。这些基体是在Mirra板(Applie Mate rials)上进行抛光过程，其是有2psi[13.8kPa]的朝下压力(DF)，97rpm的载体速率(CS)，及103rpm的板速率(PS)。对每种基体使用IC 1000(Rodel)抛光垫。于使用该抛光组合物后，测定每种组合物对铜，钽，及二氧化硅的移除率(RR)，及计算铜移除率对钽移除率之比，所得结果列于表1中。表1
自列于表1中的数据可以看到，用含0.10～0.30 BTA组合物的抛光组合物(组合物1C～1E)展示的铜移除率对钽移除率之比，显著高于用含0.45～0.65重量％ BTA的抛光组合物(组合物1A及1B)展示的铜移除率对钽移除率之比。换言之，增加BTA浓度抑制铜移除率及使该抛光组合物成为钽-选择性而非铜-选择性，不显著影响二氧化硅移除率。这些结果证明用改变该抛光组合物中该导电性金属的钝化膜-生成剂的浓度可以控制该抛光组合物的导电性金属-选择性质及钽-选择性质。
实施例2
本实施例说明在本发明的方法中调节pH以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物。
以包含6重量％热解法二氧化硅，1重量％过二硫酸铵，0.1重量％苯并三唑，及0.25重量％聚丙烯酰胺，有不同pH值(即，6.4，7.0，7.2，及8.0)的四种不同抛光组合物抛光钽，铜，及二氧化硅的相似基体。这些基体是在Mirra板(Applie Mate rials)上进行抛光过程，其是有2psi[13.8kPa]的朝下压力(DF)，97rpm的载体速率(CS)，及103rpm的板速率(S)。对每种基体使用一种IC 1000(Rodel)抛光垫。于使用该抛光组合物后，测定每种组合物对铜，钽，及二氧化硅的移除率，及计算铜移除率对钽移除率之比(Cu∶Ta RR)，所得结果列于表2中。表2
自列于表2中的数据可以看到，用有pH值6.4～7.0的抛光组合物(组合物2A及2B)展示铜移除率对钽移除率之比显著大于用有pH值7.2～8.0的抛光组合物(组合物2C及2D)展示的铜移除率对钽移除率之比。换言之，增加pH抑制铜移除及使该抛光组合物成为钽-选择性而非铜-选择性，及也显著增加二氧化硅移除率。这些结果证明用改变该抛光组合物的pH，可以控制该抛光组合物的导电性金属-选择性质及钽-选择性质，以及对基体基础材料的影响。
实施例3本实施例说明在本发明的方法中，调节抛光侵蚀性以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为钽-选择性抛光组合物。
以包含6重量％热解法二氧化硅，1重量％过二硫酸铵，0.1重量％苯并三唑，及0.25重量％聚丙烯酰胺的相同抛光组合物，其中该抛光组合物有7.85的pH，抛光钽，铜，及二氧化硅的相似基体。这些基体是在Mina板(Applie Mate rials)上进行不同的抛光过程，用改变该朝下压力(DF)，反压力(BP)，及板速率(PS)。对每种基体使用一种IC 1000(Rodel)抛光垫。在使用该抛光组合物后，对每组抛光条件测定铜，钽，及二氧化硅的移除率，及计算铜移除率对钽移除率之比(Cu∶TaRR)，所得结果列于表3中。
表3
自列于表3中的数据可以看到，用该抛光组合物展示的铜移除率对钽移除率之比，显著受用于每一抛光过程中的抛光侵蚀性影响。尤其是，降低抛光侵蚀性造成相对钽移除(组合物3E)较少铜移除(组合物3A～3D)及使该抛光组合物成为钽-选择性而不是铜-选择性，不显著影响二氧化硅移除率，虽然可以使用抛光侵蚀性以稍控制二氧化硅移除率(参照组合物3D与组合物3A～3C及3E)。这些结果证明用改变牵涉该抛光组合物的抛光方法可以控制该抛光组合物的导电性金属-选择性质及钽-选择性质，以及该基体基础材料的移除率。
实施例4本实施例说明在该抛光组合物中金属氧化物的浓度不显著影响用该抛光组合物展示的导电性金属移除率对钽移除率之比。
以包含1重量％过二硫酸铵，0.2重量％苯并三唑，0.25重量％聚丙烯酰胺，及不同浓度的热解法二氧化硅(即，15重量％，12重量％，6重量％，及3重量％)的四种不同抛光组合物，其中每种抛光组合物有7的pH，抛光钽，铜，及二氧化硅的相似基体。这些基体在一种IPEC 472板上进行抛光过程，其有3psi[20.7 kPa]的朝下压力(DF)，93rpm的载体速率(CS)，及87rpm的板速率(PS)。每种基体使用IC 1000(Rodel)抛光垫。在使用该抛光组合物后，测定每一种组合物的铜，钽，及二氧化硅的移除率，及计算铜移除率对钽移除率之比(Cu∶Ta RR)，所得结果列于表4中。表4
自列于表4中的数据可以看到，用含3重量％热解法二氧化硅的抛光组合物(组合物4D)展示的铜移除率对钽移除率之比，不显著异于用含6～12重量％热解法二氧化硅的抛光组合物(组合物4B及4C)展示的铜移除率对钽移除率之比，同时该含15重量％热解法二氧化硅的抛光组合物(组合物4A)的Cu∶Ta移除率比较低。这些结果证明在该抛光组合物中金属氧化物研磨剂的浓度不显著影响该组合物对移除导电性金属相对钽的选择性。然而，这些结果证明金属氧化物研磨剂浓度确会显著影响二氧化硅移除率，这样便于对本发明的方法就导电性金属，钽，及基体基础材料移除率进行调节。
在本说明书中引述的全部参照资料，包括专利，专利申请，及出版物全部并附于此供参照。
本发明已着重于优选实施方案作描述，但对本技术领域普通技术人员，使用该优选实施方案的各种变体及按本说明书中具体描述的以外实行本发明是显而易见的。于是，本发明包括附后的权利要求书所限定的本发明的精神及范围内的全部修改。
权利要求
1.一种化学-机械抛光一种包含钽及除钽以外的导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加至该基体一种导电性金属-选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体(i)一种包含一种过硫酸盐及一种该导电性金属的钝化膜-生成剂的钽-选择性抛光组合物及(ii)一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体选择性移除与该导电金属比较，至少一部分该钽。
2.权利要求1的方法，其中该钽是以钽金属或一氮化钽的形式。
3.权利要求1或2的方法，其中该导电性金属选自由铜，铝，铝硅，钛，一氮化钛，钨，氮化钨，金，铂，铱，钌，及其合金及组合物组成的组群。
4.权利要求3的方法，其中该导电性金属是铜。
5.权利要求1-4任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂选自由氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，铈土，氧化锆，氧化锗，氧化镁，及其组合物组成的组群。
6.权利要求5的方法，其中该金属氧化物研磨剂是二氧化硅。
7.权利要求6的方法，其中该金属氧化物研磨剂是热解法二氧化硅。
8.权利要求1-7任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂是在该抛光组合物中。
9.权利要求8的方法，其中该金属氧化物研磨剂是以约2～30重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。
10.权利要求1-7任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂是固定在一种抛光垫上。
11.权利要求1-10任一项的方法，其中该过硫酸盐化合物是选自过一硫酸，过二硫酸，及其盐。
12.权利要求11的方法，其中该过硫酸盐化合物是过二硫酸铵。
13.权利要求1-12任一项的方法，其中该过硫酸盐化合物是以约0.1～5重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。
14.权利要求1-13任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是一种杂环有机化合物。
15.权利要求14的方法，其中该钝化膜-生成剂是一种有至少一个5-或6-元杂环作为活性官能基团的杂环有机化合物，其中该杂环含至少一个氮原子。
16.权利要求15的方法，其中该钝化膜-生成剂选自由苯并三唑，三唑，苯并咪唑，及其混合物组成的组群。
17.权利要求16的方法，其中该钝化膜-生成剂是苯并三唑。
18.权利要求1-17任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是以约0.001～1重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。
19.权利要求1-18任一项的方法，其中该钽-选择性抛光组合物还包含聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯。
20.权利要求1-19任一项的方法，其中该基体基础材料是二氧化硅。
21.一种化学-机械抛光一种包含钽及一种钽以外的导电性金属的基体的方法，该方法包含(a)施加至该基体(i)一种包含一种过硫酸盐化合物及任选一种该导电性金属的钝化膜-生成剂的导电性金属-选择性抛光组合物，其中该导电性金属-选择性抛光组合物具有一定pH，及(ii)一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)调节该导电性金属-选择性抛光组合物或该抛光方法以使该导电性金属-选择性抛光组合物成为一种钽-选择性抛光组合物，及(d)自该基体选择性移除与该导电性金属比较至少一部分该钽。
22.权利要求21的方法，其中该钽是以钽金属或一氮化钽的形式。
23.权利要求21或22的方法，其中该导电性金属选自由铜，铝，铝硅，钛，一氮化钛，钨，氮化钨，金，铂，铱，钌，及其合金及组合物组成的组群。
24.权利要求23的方法，其中该导电性金属是铜。
25.权利要求21-24任一项的方法，其中该步骤(c)包含增加该抛光组合物的pH。
26.权利要求21-25任一项的方法，其中步骤(c)包含增加该钝化膜-生成剂在该抛光组合物中的浓度。
27.权利要求21-26任一项的方法，其中步骤(c)包含通过降低该垫与基体触点的压力降低抛光侵蚀性，在触点期间降低该基体的载体速率，在触点期间降低该垫的台板速率，或其任何组合。
28.权利要求21-27任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂选自由氧化铝，二氧化硅，二氧化钛，铈土，氧化锆，氧化锗，氧化镁，及其组合物组成的组群。
29.权利要求28的方法，其中该金属氧化物研磨剂是二氧化硅。
30.权利要求29的方法，其中该金属氧化物研磨剂是热解法二氧化硅。
31.权利要求21-30任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂是在该抛光组合物中。
32.权利要求31的方法，其中该金属氧化物研磨剂是以约2～30重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。
33.权利要求21-30任一项的方法，其中该金属氧化物研磨剂是固定在一种抛光垫上。
34.权利要求21-33任一项的方法，其中该过硫酸盐化合物选自过一硫酸，过二硫酸，及其盐组成的组群。
35.权利要求34的方法，其中该过硫酸盐是过二硫酸铵。
36.权利要求21-35任一项的方法，其中该过硫酸盐化合物是以约0.1～5重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物中。
37.权利要求21-36任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是一种杂环有机化合物。
38.权利要求37的方法，其中该钝化膜-生成剂是一种有至少一个5-或6-元杂环作为活性官能基团的杂环有机化合物，其中该杂环含至少一个氮原子。
39.权利要求38的方法，其中该钝化膜-生成剂选自由苯并三唑，三唑，苯并咪唑，及其混合物组成的组群。
40.权利要求39的方法，其中该钝化膜-生成剂是苯并三唑。
41.权利要求21-40任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是以约0.001～1重量％的浓度存在于该导电性金属-选择性抛光组合物中。
42.权利要求21-41任一项的方法，其中该钝化膜-生成剂是以约0.3～1重量％的浓度存在于该钽-选择性抛光组合物中。
43.权利要求21-42任一项的方法，其中该导电性金属-选择性抛光组合物及钽-选择性抛光组合物还包含聚丙烯酰胺或聚氨基甲酸二醇酯。
45.权利要求21-43任一项的方法，其中该基体基础材料是二氧化硅。
全文摘要
本发明提供一种用于化学－机械抛光一种包含钽及一种导电性金属(钽除外)的基体的方法。该方法包含(a)施加至该基体一种导电性金属－选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，(b)自该基体选择性移除与该钽比较至少一部分该导电性金属，(c)施加至该基体一种钽－选择性抛光组合物及一种金属氧化物研磨剂，及(d)自该基体移除与该导电金属比较至少一部分该钽。在一个实施方案中，该导电性金属－选择性抛光组合物是任何此类抛光组合物，及该钽－选择性抛光组合物包含一种过硫酸盐化合物及一种该导电性金属的钝化膜－生成剂。在另一个实施方案中，该导电性金属－选择性抛光组合物包含一种过硫酸盐化合物及任选的一种该导电性金属的钝化膜－生成剂，及诸如以上所述可以调节该导电性金属－选择性抛光组合物或该抛光方法以使该导电性金属－选择性抛光组合物成为一种钽－选择性抛光组合物。
文档编号H01L21/3205GK1408124SQ00816878
公开日2003年4月2日 申请日期2000年12月1日 优先权日1999年12月7日
发明者王淑敏, 霍马·乔 申请人:卡伯特微电子公司