[发明专利]用来化学机械抛光铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用来对基片进行化学机械抛光的方法。更具体地，本发明涉及用来对包含铜互连的半导体基片进行化学机械抛光的方法。

技术背景

铜因其相对低的电阻率及提高的抗电子迁移能力，目前是用于半导体晶片集成方案的互连材料的选择。考虑到采用等离子体对铜进行蚀刻相关的困难，通常用嵌入技术(damascene)来制造铜互连。在常规的嵌入结构中，在介电层中蚀刻凹槽或穿孔；再将阻挡材料（通常Ta、TaN）和种子铜材料沉积在该凹槽或穿孔中；再通过电镀沉积铜本体。沉积的铜填充需要的区域（如，凹槽或穿孔），并铺开到周围的晶片区域。再用化学机械抛光（CMP）除去不要的（过载的）的铜材料，并使晶片表面平面化。

常规的铜CMP通常是多步工艺。通常第一步是使用对铜具有高去除速率选择性（相对于阻挡材料）的抛光组合物，以促进从晶片表面快速除去大块不要的（过载的）铜。所述高选择性的抛光组合物被设计成能在阻挡层上停止抛光。然而，所述高铜选择性的第一步抛光步骤会导致位于凹槽或穿孔内的铜层被抛光，造成称作凹陷的效果。通常第二步是使用另一种抛光组合物（阻挡制剂）用来从晶片表面除去阻挡材料。在通常的低选择性浆液（LSS）集成方案中，选定的阻挡制剂被设计为对铜显示非选择性（相对于阻挡材料）以改进加工余地并减少凹陷。周期性地，实施第三步（例如，磨光步骤）以改善抛光表面的缺陷度。

在对铜进行化学机械抛光中，鉴于铜的相对柔软性，改进缺陷性能是一种艰难的挑战。铜CMP相关的缺陷主要是各种划痕和震动痕。由于涉及到相关的产率损失和可靠性，改善铜CMP中的缺陷性具有特别的兴趣。

Siddiqui等的美国专利第2008/0148652号中揭示了一种据称用于改进铜CMP中的缺陷度的方案。Siddiqui等揭示了一种组合物及用来对含铜基片进行化学机械抛光的相关方法，其声称在铜CMP过程中对铜获得了低缺陷水平，其中，所述组合物包括基本不含水溶性聚合物硅酸盐的胶态二氧化硅。

然而，本领域持续需要发展新型化学机械抛光组合物以及可以获得改善的铜缺陷性能的方法。

发明内容

本发明提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供基片，其中，所述基片包含铜;提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下组分作为初始组分：水；0.1-20重量％的磨料；0.01-15重量％的络合剂；0.02-5重量％的抑制剂；0.01-5重量％的含磷化合物；0.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮；>0.1-1重量％的组氨酸；>0.1-1重量％的胍类物，其中，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐及它们的混合物；0-25重量％的任选的氧化剂；0-0.1重量％的任选的流平剂；0-0.01重量%的任选的杀生物剂；任选的pH调节剂，其中，所述化学机械抛光浆液组合物的pH值为9-11；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上；并且以0.69-34.5千帕的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触；所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜。