[发明专利]钴抛光促进剂

说明书

本发明提供一种化学机械抛光组合物，其包含：(a)研磨剂颗粒；(b)钴促进剂，其选自：具有式NR¹R²R³的化合物，其中，R¹、R²及R³独立地选自氢、羧基烷基、经取代的羧基烷基、羟基烷基、经取代的羟基烷基及氨基羰基烷基，其中R¹、R²及R³中没有一个是氢或者其中之一为氢；二羧基杂环；杂环基烷基‑α‑氨基酸；N‑(酰氨基烷基)氨基酸；未经取代的杂环；经烷基取代的杂环；以经取代的烷基取代的杂环；N‑氨基烷基‑α‑氨基酸；及其组合；(c)钴腐蚀抑制剂；(d)对金属进行氧化的氧化剂；及(e)水，其中该抛光组合物具有约3至约8.5的pH。本发明进一步提供一种运用本发明的化学机械抛光组合物来化学机械抛光基板的方法。典型地，该基板含有钴。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求美国临时专利申请No.62/066,484(2014年10月21日提交)和62/197,992(2015年7月28日提交)的优先权，这两篇美国临时专利申请被引入作为参考。

背景技术

在集成电路及其它电子器件的制造中，多个导电、半导电及介电的材料层沉积至基板表面上或自基板表面移除。随着材料层依序地沉积至基板上及自基板移除，基板的最上部表面可变得非平坦且需要进行平坦化。对表面进行平坦化或对表面进行“抛光”是这样的工艺，通过该工艺，自基板的表面移除材料以形成总体上均匀平坦的表面。平坦化可用于移除不合乎期望的表面形貌(topography)及表面缺陷，诸如粗糙表面、经团聚的材料、晶格损伤、刮痕、以及受污染的层或材料。平坦化也可用于通过移除过量的沉积材料而在基板上形成特征，该沉积材料用于填充所述特征并提供用于后续的加工及金属化水平的均匀表面。

用于对基板表面进行平坦化或抛光的组合物及方法在本领域中是公知的。化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是用于使基板平坦化的常用技术。CMP采用被称为CMP组合物或更简单地被称为抛光组合物(也被称作抛光浆料)的化学组合物以用于自基板选择性地移除材料。典型地，通过使基板的表面与饱含抛光组合物的抛光垫(例如，抛光布或抛光盘)接触而将抛光组合物施加至基板。典型地，通过抛光组合物的化学活性和/或悬浮于抛光组合物中或结合到抛光垫(例如，固定研磨剂式抛光垫)中的研磨剂的机械活性而进一步辅助基板的抛光。

钴正在成为用于集成到先进集成电路器件中的金属。钴的有效集成将要求具有高移除速率、良好平坦化效率、低凹陷与侵蚀及低缺陷率的CMP方法。在pH 9.5及高于pH 9.5下，钴形成不可溶的钝化氧化物-氢氧化物包覆物。低于该pH，则钴易于与水反应以形成可溶的水合Co(II)物质。美国专利申请公开2014/0243250A1公开了在pH 9.0及高于pH 9.0下展现适度的钴移除速率的抛光组合物，但要求高的颗粒加载量以及高的下压力，这从经济和加工的观点来看是不利的。

因此，在本领域中仍需要提供高的钴移除速率同时展现可接受的凹陷和侵蚀以及低的缺陷率的抛光组合物。

发明内容

本发明提供化学机械抛光组合物，包含：(a)研磨剂颗粒；(b)钴促进剂，其选自：具有式NR¹R²R³的化合物，其中，R¹、R²及R³独立地选自氢、羧基烷基、经取代的羧基烷基、羟基烷基、经取代的羟基烷基及氨基羰基烷基，其中R¹、R²及R³中没有一个是氢或者其中之一为氢；二羧基杂环；杂环基烷基-α-氨基酸；N-(酰氨基烷基)氨基酸；未经取代的杂环；经烷基取代的杂环；以经取代的烷基取代的杂环；N-氨基烷基-α-氨基酸；及其组合；(c)钴腐蚀抑制剂；(d)对钴进行氧化的氧化剂；及(e)水，其中，该抛光组合物具有约3至约8.5的pH。