[发明专利]选择性化学机械平面化抛光

说明书

化学机械平面化(CMP)抛光组合物、方法和系统用于以合理的高去除速率抛光低k或超低k膜，同时以相对低的去除速率抛光氧化物和氮化物膜。该组合物使用5磨料、化学添加剂以提高低k或超低k膜的去除速率并抑制氧化物和氮化物膜的去除速率，以实现高选择性，例如低‑：TEOS、超低k:TEOS和低k:SiN或超低k:SiN。

背景技术

本发明涉及用于低k或超低k膜的化学机械平面化(CMP)的CMP化学抛光组合物、系统和方法。

更具体地，本发明涉及相对于氧化物和/或氮化物层的低k或超低k膜的选择性CMP抛光。

微电子设备的制造中涉及的重要步骤是抛光，特别是用于恢复选定材料和/或使结构平面化的化学-机械抛光的表面。

在更先进节点的CMP工艺中，例如，低k或超低k层沉积在SiO₂层或SiN层上以作为覆盖层。因此，CMP中的重要步骤是去除这样的低k膜覆盖层并停止于氧化物或SiN层。因此，重要的是发明能够快速去除低k或超低k膜覆盖层并且具有相对于氧化物或SiN膜抛光低k膜的高选择性的CMP抛光组合物。

美国专利6,569,349公开了一种用于平面化衬底的方法和组合物，所述组合物包含一种或多种螯合剂、一种或多种氧化剂、一种或多种腐蚀抑制剂、极性溶剂和去离子水。该组合物可进一步包含一种或多种表面活性剂、一种或多种调节pH的试剂和/或磨料颗粒。所述方法包括使用包含极性溶剂的组合物平面化衬底。

J.Electrochem.Soc.,Vol.146,Issue 11,pp.4309-4315(1999)报道了通常用于铜去除的浆料中的双-苯并环丁烯^TM(BCB)和“硅-应用-”(SiLK^TM)聚合物的CMP研究。

化学机械平面化(CMP)抛光组合物、方法和系统用于以合理的高去除速率抛光低k或超低k膜，同时以相对低的去除速率抛光氧化物和氮化物膜。该组合物使用磨料、化学添加剂以提高低k或超低k膜的去除速率并抑制氧化物和氮化物膜的去除速率，以实现高选择性，例如低K：原硅酸四乙酯(TEOS)、超低k:TEOS和低k:SiN或超低k:SiN。

美国专利申请20090045164公开了“用于低介电常数层间电介质的通用阻挡层CMP浆料”。该专利申请教导在阻挡层-CMP方法的第二阶段中，当抛光界面靠近低k电介质材料时，抛光条件改变以具有高选择性，从而产生可忽略的低k电介质材料的去除速率。抛光条件可通过多种方式改变，包括改变阻挡层浆料组合物组成的参数，以及向阻挡层浆料中混入添加剂。

美国专利6,270,395公开了“用于低介电常数材料的氧化抛光浆料”，该浆料是利用非氧化性颗粒与单独的氧化剂、单独的氧化性颗粒或可还原的磨料颗粒与相容的氧化剂形成的。颗粒可由金属氧化物、氮化物或碳化物材料本身或其组合物形成，或者可被涂覆在核心材料(例如二氧化硅)上或与其共同形成。优选的氧化性浆料在粒度分布中是多峰的。尽管该发明的氧化浆料开发用于CMP半导体加工，但其也可应用于其他高精度抛光工艺。

美国专利申请20030139069公开了一种化学机械平面化方法，其用于在半导体晶片上包含的低k电介质存在的情况下去除碳化硅硬掩膜覆盖材料。该方法使用酸性pH水平下的含氧化锆的浆料和具有正zeta电位的磨料以促进碳化硅去除。

美国专利6,046,112公开了一种化学机械抛光浆料，其包含ZrO₂颗粒和表面活性剂、水溶液中的TMAH(四甲基氢氧化铵)或TBAH(四丁基氢氧化铵)。所述浆料适合于以高抛光去除速率和相对于沉积的氧化硅层的高选择性抛光低介电常数k硅氧烷基SOG层。在高达8的选择性比率下实现最高4000埃/分钟的抛光去除速率。