[发明专利]含钴衬底的化学机械抛光(CMP)

权利要求书

1.一种用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，所述组合物包含：

0.005wt％-25wt％的磨料；

0.05wt％-10wt％的至少两种螯合剂，其中所述至少两种螯合剂是甘氨酸和选自DL-丙氨酸、D-丙氨酸和L-丙氨酸的丙氨酸；

其余基本上是去离子水；和

任选地以下一种或多种：

0.0005wt％-0.25wt％的作为腐蚀抑制剂或缺陷减少剂的化学添加剂；

0.005wt％-0.5wt％的pH调节剂；

0.1wt％-10wt％的氧化剂；

0.0001wt％-0.10wt％的杀生物剂；和

0.0005wt％-0.15wt％的表面活性剂；

其中所述化学机械抛光组合物的pH为2.0-8.5。

2.根据权利要求1所述的用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，其中所述磨料选自纳米尺寸的无机金属氧化物颗粒，其选自氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈及其组合；纳米尺寸的金刚石颗粒；纳米尺寸的氮化硅颗粒；单峰、双峰或多峰的胶体磨料颗粒；基于有机聚合物的软磨料；表面涂覆或改性的磨料；和其组合。

3.根据权利要求1所述的用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，其中所述磨料选自纳米尺寸的胶体二氧化硅或高纯度胶体二氧化硅颗粒；纳米尺寸的无机金属氧化物颗粒，其选自氧化铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈及其组合；纳米尺寸的金刚石颗粒；纳米尺寸的氮化硅颗粒；基于有机聚合物的软磨料；表面涂覆或改性的磨料；和其组合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，其中

所述腐蚀抑制剂选自1,2,4-三唑及其衍生物、苯并三唑及其衍生物、1,2,3-三唑及其衍生物、吡唑及其衍生物、咪唑及其衍生物、苯并咪唑及其衍生物、异氰脲酸酯及其衍生物、和其混合物；

所述pH调节剂选自硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钾、氢氧化铵、有机胺及其混合物；

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；

所述杀生物剂选自甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮和季铵化合物，其选自四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵、烷基苄基二甲基氯化铵和烷基苄基二甲基氢氧化铵，其中烷基链为1-20个碳原子；含氯化合物，其选自亚氯酸盐和次氯酸钠；双胍；醛；环氧乙烷；金属盐；异噻唑啉酮；碘伏；及其组合；

和

所述表面活性剂选自非离子型表面活性剂，其选自醇乙氧基化物、炔属二醇表面活性剂及其组合；阴离子型表面活性剂，其选自仲烷磺酸盐、十二烷基硫酸盐、月桂基硫酸盐及其组合；阳离子型表面活性剂，其选自基于季铵的表面活性剂；和两性表面活性剂，其选自基于氨基酸衍生物和甜菜碱的表面活性剂；及其组合。

5.根据权利要求4所述的用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，其中所述有机胺是氢氧化四烷基铵。

6.根据权利要求1-3任一项所述的用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，所述组合物包含高纯度胶体二氧化硅颗粒；甘氨酸；和选自DL-丙氨酸、D-丙氨酸和L-丙氨酸的丙氨酸。

7.根据权利要求1-3任一项所述的用于含钴衬底的化学机械抛光组合物，所述组合物包含高纯度胶体二氧化硅颗粒；甘氨酸；DL-丙氨酸；甲基异噻唑啉酮；甲基氯异噻唑啉酮；乙二胺；1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；3-氨基-1,2,4-三唑；乙氧基化的炔属二醇表面活性剂；氢氧化钾；和H₂O₂。

8.一种选择性化学机械抛光的方法，其包括：

a)提供具有包含第一材料和至少一种第二材料的表面的半导体衬底；

其中所述第一材料是Co和所述第二材料选自介电薄膜、低k和超低k薄膜及屏障薄膜；

b)提供抛光垫；

c)提供根据权利要求1-7任一项所述的化学机械抛光组合物；

和

d)抛光所述半导体衬底的表面以选择性去除所述第一材料；

其中至少一部分所述表面与所述抛光垫和所述化学机械抛光组合物两者接触；和所述第一材料的去除率与所述第二材料的去除率之比等于或大于1。