[发明专利]聚合物膜的化学机械平坦化

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光组合物及其在化学机械抛光基材中的用途。

背景技术

在集成电路与其它电子装置的制造中，导体、半导体、及介电材料的多个层沉积至基材表面上或自基材表面上移除。导体、半导体、及介电材料的薄层可通过数种沉积技术而沉积至基材表面上。常见于现代微电子处理的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅镀)、化学气相沉积(CVD)、等离子体加强的化学气相沉积(PECVD)、及电化学镀(ECP)。

随着材料的层依序地沉积至基材上以及自基材上移除，基材的最上面的表面可变成非平面的且需要平坦化。平坦化表面、或“抛光”表面，是其中材料自基材的表面移除以形成总体上均匀、平坦的表面的处理。平坦化用于移除不需要的表面形貌(topography)与表面缺陷，如粗糙的表面、聚结的材料、晶格损伤(damage)、刮痕(scratch)、及污染的层或材料。平坦化也可用于通过将过量的用于填满特征(feature)的沉积材料移除而在基材上形成特征，且为后续的金属化与加工的水平面(level)提供平坦的表面。

用于平坦化或抛光基材的表面的组合物与方法在此领域中广为人知。化学机械平坦化(planarization)、或化学机械抛光(CMP)，是用于平坦化基材的常用技术。CMP是利用化学组合物，也称为CMP组合物或更简单地称为抛光组合物(也称为抛光浆料)，用于自基材上选择性移除材料。抛光组合物典型地通过使基材的表面与充满该抛光组合物的抛光垫(例如抛光布或抛光圆盘)接触而施用于基材上。基材的抛光典型地更借助于抛光组合物的化学活性和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂或并入抛光垫中的研磨剂(例如固定研磨剂抛光垫)的机械活性。

基于二氧化硅的介电层经常用于使形成于基材上的含有金属的电路线绝缘。由于基于二氧化硅的介电材料的介电常数相对地高，即，大约3.9或更高(取决于如剩余水分含量等因素)，导电层之间的电容也相对地高，其限制了在其电路可操作的速度(频率)。相对于二氧化硅具有较低介电常数的层间介电(ILD)材料可用于提供电气绝缘并增加在其电路可操作的频率。聚合物膜已被认为可作为此ILD材料使用，因为其具有相对低的介电常数与低的本征应力水平(intrinsic stress level)。聚合物膜在氧化硅通孔(through-silica via)应用中也是重要的。

抛光聚合物膜的方法是利用研磨剂颗粒的机械性质以抛光聚合物。因此，移除速率与研磨剂颗粒的硬度、抛光组合物中的固体含量水平、及所采用的特定抛光条件直接相关。为了达成聚合物膜的较高的移除速率，需要硬的研磨剂颗粒、相对高的固体含量、及侵蚀性(aggressive)抛光条件。然而，在抛光期间研磨剂颗粒可能引起一些缺陷，包括聚合物的表面上的刮痕，其限制了性能。

因此，高度需求一种化学机械抛光组合物，其利用组合物的化学性质至更显著的程度以抛光聚合物膜，由此在提高聚合物膜的移除速率时避免对高固体含量的需要并且展现出良好的缺陷性能。仍然需要这样的抛光组合物及抛光方法，其在含有聚合物膜的基材的抛光与平坦化期间将展现所期望的平坦化效率、均一性、及移除速率，同时使在抛光与平坦化期间的缺陷性(defectivity)(例如表面不完全性及对下层结构与形貌的损伤)最小化。本发明提供这样的抛光组合物与方法。本发明的这些及其它优点、以及额外的发明特征将由本文中提供的本发明的说明而变得明晰。

发明内容

本发明提供一种化学机械抛光组合物，包含：(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈、氧化锆、氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)或其组合，(b)金属离子，其为路易斯酸，(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺(芳族酰胺，aromatic acid amide)、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及(d)水性载体，其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内。