[发明专利]化学机械抛光浆料组合物和将其用于铜和硅通孔应用的方法

权利要求书

1.化学机械抛光(CMP)浆料组合物，其任选地用于移除铜，所述化学机械抛光浆料组合物包含：

a.大于0.0重量％至25重量％的磨料；

b.0.01重量％至22重量％的螯合剂；

c.0.001重量％至0.15重量％的腐蚀抑制剂；

d.0.0001重量％至0.50重量％的胆碱盐；

e.0.0001重量％至0.20重量％的有机胺；

f.0.01重量％至10重量％的氧化剂；

g.0.0001重量％至0.05重量％的杀生物剂；

h.任选地，选自以下的一种：0.01重量％至0.5重量％的包含无机或有机酸的pH调节剂；0.00重量％至1.0重量％的表面活性剂；及其组合；其中所述pH调节剂选自硝酸、盐酸、硫酸、磷酸及其混合物；并且所述表面活性剂为非离子型、阴离子型、阳离子型或两性型表面活性剂；

i.其余基本为液体载体；

其中所述抛光浆料组合物具有5.0至8.0的pH，

其中所述胆碱盐具有下面所示的通用分子结构：

其中，阴离子Y^-选自碳酸氢根、氢氧根、对-甲苯磺酸根、酒石酸氢根及其组合。

2.根据权利要求1所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，其中所述磨料选自：胶体二氧化硅颗粒，掺杂氧化铝的二氧化硅颗粒，胶体氧化铝，胶体和光活性二氧化钛，氧化铈，纳米尺度金刚石颗粒，纳米尺度氮化硅颗粒，单峰、双峰、多峰胶体磨料颗粒，氧化锆，基于有机聚合物的软磨料，表面涂覆或改性磨料，及其混合物；所述磨料具有窄 或宽的粒径分布，具有各种尺寸和选自球形、茧形、聚集体形及其组合的不同形状；所述螯合剂选自甘氨酸、氨基酸和氨基酸衍生物；所述腐蚀抑制剂选自三唑及其衍生物、苯三唑及其衍生物；所述有机胺化合物试剂选自在同一分子骨架中含多个氨基的有机胺化合物；所述氧化剂选自高碘酸、过氧化氢、碘酸钾、高锰酸钾、过硫酸铵、钼酸铵、硝酸铁、硝酸、硝酸钾及其混合物；并且所述液体载体为水。

3.根据权利要求2所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，其中所述氧化铈包括胶体氧化铈。

4.根据权利要求2所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，其中所述在同一分子骨架中含多个氨基的有机胺化合物包括乙二胺、丙二胺。

5.根据权利要求2所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，所述三唑衍生物选自氨基取代的三唑化合物及其混合物。

6.根据权利要求5所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，所述氨基取代的三唑化合物包括二氨基取代的三唑化合物。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，其具有200至5000的Cu:Ta、Cu:TaN、Cu:Ti、Cu:TiN和Cu:Si抛光选择性。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，其中所述磨料是高纯度和纳米尺度的由TMOS或TEOS制备的胶体二氧化硅颗粒，所述螯合剂是甘氨酸，所述有机胺是乙二胺，所述腐蚀抑制剂是3-氨基-1,2,4-三唑，所述氧化剂是过氧化氢，以及所述胆碱盐是胆碱碳酸氢盐；并且所述pH为6.5至7.5。

9.从半导体衬底的表面化学机械抛光铜或含铜材料的移除材料的方法，所述方法包括步骤：

a)提供抛光垫；

b)提供根据权利要求1至8中任一项的化学机械抛光浆料组合物；

c)使所述半导体衬底的表面与所述抛光垫和所述化学机械抛光浆料组合物接触；和

d)抛光所述半导体衬底的表面；

其中含所述移除材料的所述表面的至少一部分与所述抛光垫和所述化学机械抛光浆料组合物二者接触。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述半导体衬底还包含选自Ta、TaN、Ti、TiN、Si及其组合中的一种；并且所述化学机械抛光浆料组合物具有200至5000的Cu:Ta、Cu:TaN、Cu:Ti、Cu:TiN和Cu:Si抛光选择性。