CN101573420A - 用于金属表面的包含水合氧化铝研磨剂的平整化组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基本上不含氧化铝并包含液体和固体的CMP研磨剂浆料，其中所述固体包含：(a)基于所述固体为至少约90重量％的至少一种具有式Al2O3·xH2O，其中x为1－3的非球形组分；和(b)基于所述固体部分为至多约1重量％的亚微α－氧化铝。该CMP研磨剂浆料可以用于抛光金属或计算机晶片中的介电表面。
Description
发明背景
本发明涉及一种用于化学机械平整化(CMP)的新型浆料。本发明用于以高生产能力制造具有亚微设计部件和高导电互连结构的高速集成电路。
在集成电路和其它电子设备的制造中，将多层导电、半导电和介电材料沉积在基底表面上或从基底表面去除。可以通过很多沉积技术沉积导电、半导电和介电材料薄层。现代工艺中的普通沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为喷镀)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和现在的电化学镀(ECP)。
由于各层材料相继沉积和去除，所以基底最上表面的整个表面可能会变得不平坦并且需要平整化。将表面平整化是其中将材料从基底表面去除以形成通常平坦表面的方法。平整化用于去除不需要的表面起伏和表面缺陷如粗糙表面、结块材料、晶格损坏、刮痕和污染层或材料。平整化还用于通过去除过量的用于填充部件并为随后的金属化和加工阶段提供平坦表面的沉积材料而在基底上形成部件。
化学机械平整化(CMP)是用于使基底平整化的普通技术。CMP将化学组合物，通常浆料或其它流体介质用于从基底上选择性去除材料。在RajivK.Singh等人，“Fundamentals of Slurry Design for CMP of Metal andDielectrics Materials”，MRS Bulletin，第752-760页(2002年10月)中讨论了CMP中浆料设计构想。在常规CMP技术中，基底载体或平整化头安装在载体组件上并位于与CMP设备中平整化垫接触的位置。载体组件向基底提供可控压力以向平整化垫推动基底。该垫通过外部驱动力相对基底移动。因此，在分散平整化组合物或浆料的同时使CMP设备在基底表面和平整化垫之间进行平整化运动或摩擦运动以既进行化学作用又进行机械作用。
用于CMP方法的常规浆料在反应性溶液中含有研磨剂颗粒。或者，研磨剂制品可以是固定研磨剂制品如固定研磨剂平整化垫，其可以与CMP组合物或不含研磨颗粒的浆料一起使用。固定研磨制品通常包括具有多个附在其上的几何研磨剂复合元件的背板。
在半导体CMP方法中最广泛使用的研磨剂为硅石(SiO2)、矾土(Al2O3)、铈土(CeO2)、氧化锆(ZrO2)和二氧化钛(TiO2)，其可以通过发烟或溶胶-凝胶法生产，如在美国专利4,959,113；5,354,490和5,516,346及WO 97/40,030中所述。目前报道了含有氧化锰(Mn2O3)(欧洲专利816,457)或氮化硅(SiN)(欧洲专利786,504)的组合物或浆料。
U.S.6,508,952公开了含有任何可市购的颗粒形式的研磨剂如SiO2、Al2O3、ZrO2、CeO2、SiC、Fe2O3、TiO2、Si3N4或其混合物的CMP浆料。这些研磨剂颗粒通常具有高纯度、高表面积和窄粒度分度，因此适合用在研磨剂组合物中作为研磨剂。
U.S.4,549,374公开了具有通过将蒙脱土分散在去离子水中而制备的研磨剂浆料的平整化半导体晶片。通过加入碱如NaOH和KOH调节该浆料的pH。
对电加工速度的要求持续增加，要求越来越高的电路密度和性能。现在希望的是制造具有8层或更多层电路图案的芯片。原则上要求更多层而不改变平整化性质，但是要求平整化方法的更严格规格。缺陷如刮痕和凹坑必须减少或消除。技术要求进一步增加的问题移向300mm的晶片。与8″或200mm晶片相比，晶片越长，越难在整个较长长度上维持均匀。
除了添加层，还可以通过减小各通路之间的空间而实现电路密度增加。通路不能太近，因为可能会穿过SiO2电介体(晶片氧化物)发生漏电，有效地中止连接。目前科技进步允许在集成电路上制造非常小的高密度电路图案，对隔离结构具有更高的要求。
美国专利申请公布2003/0129838(1999年12月28日提交)公开了以下非盘形研磨剂材料：氧化铁、钛酸锶、磷灰石、透视石、铁、黄铜、氟石、水合氧化铁和石青。
美国专利5,693,239教导了包含水；1-50重量％α-氧化铝；固体的其余部分基本上为较少的选自氢氧化铝、γ-氧化铝、δ-氧化铝、无定形氧化铝和无定形硅石的研磨剂组合物的CMP平整化组合物。还参见美国专利4,956,015；6,037,260和6,475,607。但是，我们认为即使CMP浆料固体部分中存在＜5重量％的氧化铝也会刮伤该晶片的金属表面。
日本Kokai专利公布2000-246649教导了包含5-50重量％勃姆石研磨剂颗粒的平整化垫。该文献教导了如果勃姆石的重量百分含量超过50，则该垫的缓冲性能下降。与平整化垫一起使用的浆料包含1-15重量％的精细颗粒如勃姆石。还参见日本Kokai专利公布2000-246620。
美国专利5,906,949教导了包含主要由用于在碱性pH条件下平整化介电膜如SiO2的勃姆石制造的研磨剂颗粒的CMP浆料。我们认为该专利的实施例3导致勃姆石表面涂布有氧化铝。
美国专利6,562,091教导了在CMP加工过程中球形勃姆石不会刮伤晶片；优选球形颗粒的直径小于约50nm。这与现有技术教导的有角硅石颗粒会在CMP加工过程中刮伤晶片表面相反。
发明概要
本发明提供了基本上不含无水氧化铝(通式为Al2O3)并包含液体部分和固体部分的CMP研磨剂浆料，所述固体部分包含：
(a)基于所述固体部分为至少约90重量％的至少一种具有式Al2O3·xH2O(其中x为1-3)的非球形组分；和
(b)基于所述固体部分为至多约1重量％的亚微α-氧化铝。
附图简要说明
图1为本发明一个实施方案的TEM。
图2图解了本发明一个实施方案。
图3-7为用于本发明的勃姆石的差示热分析图(TGA/DTA或TGA/DSC)。
发明详细描述
本发明使用具有式Al2O3·xH2O(其中x为1-3)的组分。当上式中x为1时，所得产物已知为水铝石并具有约6.5-7的莫氏硬度。当x为大于1至2时，即1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2时，所得产物已知为勃姆石或假勃姆石并具有约2.5-3的莫氏硬度。当上式中x为3时，所得产物已知为三水铝石、督三水铝石、诺三水铝石(均具有约2.5-3的莫氏硬度)或拜三水铝石，优选该组份为勃姆石或假勃姆石。
本文所用短语“至少一种具有式Al2O3·xH2O的非球形组分”的实例包括但并不限于以下相的混合物：Al2O3·1.2H2O和Al2O3·1.6H2O、Al2O3·1.2H2O和Al2O3·2H2O、Al2O3·1.6H2O和Al2O3·2H2O及Al2O3·1.5H2O和Al2O3·3H2O。一种有用的可市购混合物为约80重量％勃姆石和20重量％三水铝石。
上式Al2O3·xH2O中x的值可以方便地通过可市购热分析设备(如TGA、TGA/DTA、TGA/DSC)确定。在图3-6中，将没有任何特殊预处理(干燥或增湿)的粉末形式的样品在100mL/min干燥空气流中以20℃/min的速率从室温加热至约1200℃。在图7中，将溶胶样品留在通风橱中干燥约2天，然后如上所述加热。显然在特定例子中，通过这些普通热分析技术确定的x，对于勃姆石或假勃姆石可能大于2或小于1，对于三水铝石、督三水铝石、诺三水铝石或拜三水铝石可能大于或小于3。其它确定这些水合氧化铝相的有用技术为粉末X-射线衍射(XRD)。
勃姆石通常通过其中将三水铝石等在压力下在约250℃的温度下进行水热处理的方法或其中使式Al(OR)3(其中R为烷基)的有机铝化合物水解的方法生产。
本文所用术语“非球形”指的是颗粒具有其中至少一种尺寸(高、长和/或宽)显著大于另一尺寸的形貌。因此非球形颗粒形貌可以是盘状、板状、针状、胶囊状、层状或任何其它的至少一种尺寸显著大于另一尺寸的无数形状。这种形貌与球形颗粒不同，球形颗粒外观基本上是圆形的并且不具有如在美国专利6,562,091中公开的明显拉长的表面。
以下为本发明非球形颗粒相对美国专利6,562,091球形颗粒的优点。第一，对于在浆料中给定的研磨剂固体装填，非球形颗粒提供更有效地接触，即平整化表面。这导致更高的材料去除速率。基本原理是基本上为球形的颗粒与待抛光表面具有极端地点接触。在鲜明对比中，期望在平整化过程中有利地平置的本发明非球形颗粒通过最大面与抛光表面接触。而且，因为由抛光机施加的压力会经由面而不是点转移到晶片上，抛光均匀性和整个的平整度期望被改进。这种改进包括磨耗降低、凹坑和场氧化物损失。第二，非球形颗粒更大的平整化面积允许在浆料中使用较低含量的研磨剂。这提供了颗粒相关缺陷如刮痕和颗粒残留的积极效果。第三，非球形颗粒对全配制浆料的非-Prestonian行为(即该浆料的平整化速率不随施加的压力而线性增加)有积极贡献。这对于低压平整化如低于2-3psi以及对于平整化下一代铜和平整化压力低于1psi的低或极低k介电设备可能是重要的。
图3-7显示出用于本发明的可能的水合氧化铝研磨剂的热分析-热重分析(TGA)和差热分析(DTA)或差示扫描量热(DSC)图的实例。它们使用TA设备SDT Q600分析仪通过将样品在100ml/min的干燥空气流中以20℃/min的加热速率从室温加热至1200℃而获得。图3-7中的结果显示出明显的三阶段失重(TGA曲线-左Y轴)与DTA或DSC曲线(右Y轴)显示的与失水有关的吸热峰相对应。第一失重在约1-25重量％之间变化，并通常对应约60-120℃之间的DTA/DSC峰。第二失重更一致的为约12-16重量％，对应460-515℃范围内非常尖的DTA/DSC峰。在所有情况下小于2％的第三失重是非常平缓的，发生在大于600℃的温度，具有740-约905℃范围内的非常宽的吸热。然而在图3-6中观察到的在1200℃下的总失重与上式Al2O3·xH2O中x为1-2的情况一致，图7显示了对应于x＞3的总失重为38.5％。这表明通过常规热分析法测定的x值对于相似样品来说可显著改变并且对于测量前的样品处理敏感。
不像美国专利5,906,949实施例3的勃姆石表面涂层，本发明非球形颗粒包括基本上遍及颗粒芯和表面的勃姆石。
有用的勃姆石可以从Sasol市购。下表1中为有用的
可酸分散的勃姆石氧化铝体系的实例：
表1
| 通常的化学和物理性能 | DISPERAL | DISPERALS | DISPERALHP14 | DISPERAL40 |
| Al2O3(％) | 77 | 75 | 77 | 80 |
| Na2O(％) | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.002 |
| 粒度(d50)(微米) | 25 | 15 | 35 | 50 |
| 微晶尺寸[120](纳米) | 10 | 10 | 14 | 40 |
| 分散颗粒尺寸(纳米) | 80 | 100 | 100 | 140 |
下表2中为有用的
和
液体勃姆石氧化铝体系的实例：
表2
| 通常的化学和物理性能 | DISPERAL分散体20/30 | DISPERALAL25 | DISPAL11N7-12 | DISPAL14N4-25 | DISPAL18N4-20 | DISPAL23N4-20 |
| Al2O3(％) | 30 | 25 | 12 | 25 | 20 | 20 |
| NO3(％) | 0.006 | --- | 0.015 | 0.240 | 0.300 | 0.380 |
| NH3(％) | --- | 2 | --- | --- | --- | --- |
| 分散体的pH | 4 | 10 | 7 | 4 | 4 | 4 |
| 分散颗粒尺寸(纳米) | 200 | 200 | 180 | 140 | 120 | 100 |
下表3中为有用的
和
可水分散的勃姆石氧化铝体系的实例：
表3
| 通常的化学和物理性能 | DISPERALP2 | DISPERALHP14/2 | DISPAL11N7-80 | DISPAL14N4-80 | DISPAL18N4-80 | DISPAL23N4-80 |
| Al2O3(％) | 72 | 75 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Na2O(％) | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.002 |
| NO3(％) | 4.0 | 1.3 | 0.1 | 0.7 | 1.1 | 1.6 |
| 粒度(d50)(微米) | 45 | 35 | 40 | 50 | 50 | 50 |
| 微晶尺寸[120](纳米) | --- | 13 | 35 | 25 | 15 | 10 |
| 分散颗粒尺寸(纳米) | 25 | 100 | 160 | 120 | 110 | 90 |
有用的勃姆石还可以从Sasol以CATAPALTM市购。CATAPAL A、B、C1或D为微晶尺寸从40
增加至70的喷雾干燥的氧化铝。CATAPAL 200的微晶尺寸为400图1所示为Sasol勃姆石的TEM。
图2显示出本发明的另一个实施方案。在图2中，非球形研磨剂颗粒10包括至少部分被氢氧化铝层14涂布的芯12。有用的芯材料12包括在我们2004年3月5日提交的正在审查中的专利申请US 10/792738中公开的那些，在此以引用方式全部并入本发明中。层状粘土如高岭土、蛭石和蒙脱石(其可以是分层的)及这种粘土的保持粘土形状的改性如酸沥滤的高岭土、云母、滑石、石墨片、玻璃片和合成聚合物片是有用的。
这些非球形颗粒在浆料中是初级的。因此，本文所用短语“非球形颗粒”不包括球形颗粒的非球形团聚。
除了具有非球形形貌，本发明研磨剂颗粒优选比通常用于CMP的硅石、钒土或铈土研磨剂软。因此非球形研磨剂颗粒的莫式硬度为约1-5至6。为参考，下表4列出了各种金属和研磨剂颗粒：
表4
| 材料 | 莫式 | 显微硬度[kgmm-2] |
| 铜 | 2.5-3.0 | 80 |
| 钽 | 6.5 | 230 |
| 钨 | 7.5-8.0 | 350 |
| 水合SiO2 | 4-5 | 400-500 |
| SiO2 | 6-7 | 1200 |
| 氧化铜 | 3.5-4.0 | - |
| 高岭土(水合) | 2-3 | - |
| 高岭土(煅烧) | 4.0-6.0 | |
| α-氧化铝 | 9.0 | 2000 |
| ZrO2 | 6.5 | - |
| 金刚石 | 10.0 | 10000 |
认为莫式硬度为约1-6的非球形研磨剂对于为CMP浆料提供必需机械作用来说足够硬，而且同时可以避免缺陷如刮痕、凹坑和过平整化作用。
通常，尽管可制备出至多60重量％的研磨剂固体含量，但非球形颗粒研磨剂将包含至多20重量％的浆料。更通常，使用小于15重量％，更优选0.5-8重量％的研磨剂含量。
优选将高岭土颗粒用于芯材料12。然而可以使用水合高岭土，已发现如果高岭土被煅烧，则结果是平整化率更好。然而，水合高岭土的总性能比煅烧高岭土好，因此优选水合高岭土。煅烧高岭土进行强吸热反应，伴随有脱羟基作用而产生偏高岭土。在比将高岭土转化成偏高岭土所用条件更苛刻的条件下煅烧高岭土，即煅烧高岭土进行高岭土特征放热反应，产生煅烧高岭土的尖晶石形式以及如果使用更极端的条件则产生富铝红柱石。通常在1200°F的温度下煅烧水合高岭土，更高温度则导致水合高岭土脱羟基变成偏高岭土。1400-2200°F的煅烧温度可以用于生产已经过其特征放热被煅烧成尖晶石形式高岭土的高岭土。在更高温度例如高于1900°F下形成富铝红柱石。任何及所有这些形式的高岭土均可以用作本发明研磨剂。所有这些材料可从本发明代理人Engelhard Corporation，Iselin，NewJersey市购。
通常经过使改变粒度分布和去除高岭土中彩色杂质的单元操作组合而制备水合高岭土。通过使用高岭土在水中的含水悬浮液使这些单元操作变得容易。改变粒度分布的单元操作的实例为离心、脱层或研磨设备和选择性絮凝。去除彩色杂质的单元操作的实例为浮选和磁力分离。另外，还原和/或氧化漂白可以用于使彩色杂质变得无色。此外，可以利用过滤基本上去除高岭土中的水并随后可以将高固体过滤产物浆料喷雾干燥。喷雾干燥部分可以加回高固体过滤产物浆料中以进一步增加浆料的固体含量。过滤产物不会被分散并因此可将该滤饼干燥并磨成粉以获得工业上的酸干燥高岭土产物。另外，高岭土可以通过热处理或化学处理改性。通常，在煅烧操作之前和之后将高岭土磨成粉。处理的高岭土可以浆化以进一步经过上述单元操作进行改性至所需粒度分布。
其它用于芯材料12的非球形研磨剂颗粒为水镁石(氢氧化镁)、水滑石和纳米滑石。上述材料可市购。在普通转让的美国专利6,187,710中公开了其它有用的非球形研磨剂颗粒，在此以引用方式完全并入本发明。该专利在一个实施方案中教导了由中心八面体氧围绕金属离子层(八面体层)组成的基础三层晶片制成的粘土矿物，八面体层被两个四面体围绕的含硅原子层(四面体层)围绕，特征在于粘土颗粒的尺寸在0.1-1微米之间变化。在八面体层中，至多30at.％的金属离子被较低价离子置换，在四面体层中，至多15at.％的硅离子被较低价离子置换。该专利在另一个实施方案中教导了四面体层中的硅(锗)可以被三价离子置换。在八面体层中，铝、铬、铁(III)、钴(III)、锰(III)、镓、钒、钼、钨、铟、铑和/或钪优选以三价离子存在。作为二价离子，镁、锌、镍、钴(II)、铁(II)、锰(II)和/或铍优选存在于八面体层中。在四面体层中，硅和/或锗以四价组分存在，并优选铝、硼、镓、铬、铁(III)、钴(III)和/或锰(III)以三价组分存在。
氢氧化铝层材料14可如上所述。部分氢氧化铝涂层的厚度通常为约至多0.5微米。可以使用任何已知的涂布工艺将氢氧化铝14涂布至芯材料12上。
通常，CMP浆料组合物包括机械作用的研磨剂和以下物质的至少一种：氧化剂、酸、碱、配位剂、表面活性剂、分散剂和其它用于提供化学反应如在待抛光表面上氧化的化学品。
可用碱的非限制性实例包括KOH、NH4OH和R4NOH。还可以加入酸，其可以描述为H3PO4、CH3COOH、HCl、HF等。可用的这种补充氧化剂为H2O2、KIO3、HNO3、H3PO4、K2Fe(CN)6、Na2Cr2O7、KOCl、Fe(NO3)2、NH2OH和DMSO。二价酸如草酸、丙二酸和琥珀酸可以用作本发明平整化组合物的添加剂。
可以加入该浆料组合物中的另外合适的酸化合物包括例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、乳酸、硝酸、硫酸、苹果酸、酒石酸、葡糖酸、柠檬酸、邻苯二甲酸、焦儿茶酸、焦棓酚羧酸、鞣酸、单宁酸和其混合物。
可以加入本发明浆料组合物中的合适的缓蚀剂包括例如苯并三唑、6-甲苯基三唑、1-(2，3-二羧基丙基)苯并三唑和其混合物。
如果加入羧酸，其也可以给予该浆料组合物缓蚀特性。
为增加钽和钽化合物相对二氧化硅的选择性，可以向浆料组合物中加入含氟化合物。合适的含氟化合物包括例如氢氟酸、高氟酸、碱金属氟化物盐、碱土金属氟化物盐、氟化铵、四甲基氟化铵、氟化氢铵、亚乙基二氟化二铵、二亚乙基三氟化三铵及其混合物。
可以加入浆料组合物中的合适的螯合剂包括例如乙二胺四乙酸(EDTA)、N-羟乙基乙二胺三乙酸(NHEDTA)、氨三乙酸(NTA)、二乙三胺五乙酸(DPTA)、乙醇二氨基乙酸酯及其混合物。螯合剂可能有助于软化金属表面或甚至有助于保护特定组合物的位于下面的部件或表面。保护机制观念可能导致显著改进。
可以加入浆料组合物中的合适的胺包括例如羟基胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、N-羟乙基哌嗪及其混合物。
可以加入浆料组合物中的合适表面活性剂化合物包括例如任何本领域熟练技术人员已知的任何众多非离子、阴离子、阳离子或两性表面活性剂。
浆料的pH对于所有浆料组分的性能都是重要的。溶液酸度可以控制表面的反应速率、金属配位剂的形成常数、表面氧化速率、溶液离子强度、浆料颗粒的团聚尺寸及更多。各种酸、碱和pH缓冲剂的检测是CMP发展的有前景的领域。
勃姆石浆料可以通过将勃姆石研磨剂分散在水中并调节pH(如果需要通过添加酸或碱)而方便地制备。然后搅拌该混合物一段时间以确保所需固体分散并形成颗粒浆料。向该颗粒浆料中加入活性CMP浆料组分如氧化剂或其它配位剂、螯合剂、钝化剂和表面活性剂。也可以基于需要加上其它活性组分以确保全配制CMP浆料的最佳性能。
从各通路之间越来越小的空间中去除过量金属或其它污染物表明CMP加工中的挑战增加。铜金属比目前用作导电介质的Cu/Al合金的内阻和电容小。因此，要求更小的电势以经由铜线发送信号而减小漏电趋势。实际上，可仅通过使用Cu而设置更靠近一起的电路通路。
然而，Cu的使用也有缺点。铜不能很好地粘附于氧化物表面。铜也易于本体氧化，不像WO3或Al2O3，CuO或CuO2表面层仍然允许O2和H2O渗入块状金属中。此外，Cu原子是移动的并且可以移入SiO2晶片材料中，最后导致电路中晶体管失效。因此将通常包含钽、氮化钽或氮化钛的低介电材料薄层置于晶片氧化物和导电Cu层之间。缓冲层促进Cu粘附，防止块状Cu金属氧化，防止块状氧化物的Cu离子污染，并进一步减少电路之间的电介体(即允许将电路设置得甚至更靠近)。
CMP技术的一个应用是生产在半导体芯片或晶片如硅上形成的集成电路中的浅沟槽隔离(STI)结构。STI结构的目的是隔离给定图案层中分散的设备元件(例如晶体管)以防止它们之间发生电流泄漏。
通常通过在硅基底上热成长氧化物层然后在热成长氧化物层上沉积氮化硅层而形成STI结构。沉积氮化硅层之后，使用例如任何熟知的光刻法罩和蚀刻法通过氮化硅层和热成长氧化物层并部分通过硅基底形成浅沟槽。然后通常使用化学气相沉积法沉积介电材料层如二氧化硅层以完全填充沟槽并覆盖氮化硅层。接着使用CMP方法去除覆盖氮化硅层的部分二氧化硅层并平整化该制品的整个表面。氮化硅层用作平整化挡板以防止热成长氧化物层和硅基底在CMP过程中暴露。在一些应用中，之后通过例如将制品浸入HF酸溶液中去除氮化硅层，只保留二氧化硅填充的沟槽以用作STI结构。然后通常进行其它加工而形成聚硅栅级结构。
Cu和伴随的低介电缓冲层的使用要求提高性能的平整化技术。新技术叫作Cu-CMP但是原则上与先前的平整化方法没有明显不同。CMP方法必须能够去除软Cu金属覆盖层，还限制Cu凹坑、刮痕，并去除低介电缓冲层。同时，公差更严格，因为电路图案设置得更近。生产薄、平且没有缺陷的层的能力极其重要。
在该领域中还已知的是在半导体结构中形成互连的方法为所谓的双镶嵌法。双镶嵌法从沉积介电层(通常为氧化物层)，使之排列在单晶体如硅中形成的电路上开始。蚀刻氧化物层而形成其图案对应于使电路各元件互连的过孔和线的图案的沟槽。过孔在氧化物中是开孔，不同结构层经过其电互连，而且线的图案通过氧化物中的沟槽确定。然后，沉积金属以填充氧化物层中的开孔。随后，通过平整化去除过量金属。多次重复该方法以形成所要求的互连。因此，双镶嵌结构在介电层的上部具有沟槽，在沟槽底部末端具有过孔，该过孔穿过介电层的下部。该结构在沟槽底部和沟槽底部的过孔侧壁之间具有梯级。
本发明研磨剂颗粒除了应用在逻辑设备(如微处理器)或内存设备(如闪存)之外还应用在铜的CMP中，其中铜用于使金属层互连。例如，设备包装材料的热和电特性的改进可能包括使用需要平整化的铜。集成电路设备中互连铜层的结构和包装材料中的铜层可以不同，导致对待去除的层厚度、平整化、凹坑和缺陷的要求不同。微电子机械系统(MEMS)也可能具有可能要求使用CMP平整化的铜层。本发明研磨剂颗粒也可以用在为此应用的CMP浆料中。
在“Advances in Chemical-Mechanical Planarization”，Rajiv K.Singh和Rajiv Bajaj，MRS Bulletin，2002年10月，第743-747页中提供了CMP方法的综述。一般而言，CMP方法看起来很简单，要详细理解首先被平整化法中大量的输入变量限制。在这些变量中有浆料变量如颗粒和化学品，垫变量，工具变量如向下的压力和线密度，和基底变量如图案密度。该文献提供了对方法变量和CMP技术的新兴应用的很好综述，在此以引用方式并入本发明。
Claims (7)
1.一种基本上不含无水氧化铝并包含液体和固体的CMP研磨剂浆料，其中所述固体包含：
(a)基于所述固体为至少约90重量％的至少一种具有式Al2O3·xH2O，其中x为1-3的非球形组分，和
(b)基于所述固体为至多约1重量％的亚微α-氧化铝。
2.根据权利要求1的CMP研磨剂浆料，其主要由所述至少一种具有式Al2O3·xH2O，其中x为1-3的非球形组分组成。
3.根据权利要求1的CMP研磨剂浆料，其中所述非球形组分为勃姆石。
4.根据权利要求1的CMP研磨剂浆料，其中所述非球形组分包括涂布有勃姆石的高岭土。
5.一种平整化金属的方法，其包括以下步骤：将权利要求1的CMP研磨剂浆料用于抛光金属。
6.根据权利要求5的方法，其中平整化在pH酸性条件下进行。
7.根据权利要求5的方法，其中将所述浆料用于抛光铜。
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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