CN107523219B - 含钴衬底的化学机械抛光(cmp) - Google Patents

含钴衬底的化学机械抛光(cmp) Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于抛光钴或含钴衬底的化学机械抛光(CMP)组合物、方法和系统。所述CMP组合物包含α‑丙氨酸、磨料颗粒、磷酸盐或酯、腐蚀抑制剂、氧化剂和水。该钴化学机械抛光组合物提供高的Co去除速率以及Co薄膜相对于介电薄膜例如TEOS、SixNy(其中1.0<x<3.0，1.33<y<4.0)、低k和超低k薄膜的非常高的选择性。

Description

含钴衬底的化学机械抛光(CMP)
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2016年6月16日提交的美国临时专利申请序列号62/350,844的权益。
技术领域
本发明总体涉及半导体衬底的化学机械抛光(CMP)。
背景技术
由于行业标准倾向于更小的器件特征，故对于可用于在集成电路(IC)芯片制造和集成(尤其用于16nm技术节点及以上的应用)中作为新的导电互连材料替换钨(W)或铜(Cu)的新型金属材料存在着持续的开发需求。钴(Co)已被考虑并作为集成电路芯片集成中有希望的新型金属互连材料之一进行测试。钴互连的CMP要求以高去除速率(removal rate)抛光钴层并提供高度的平面性而不引入腐蚀缺陷。钴互连的抛光要求去除速率超过1000埃/分钟
Figure BDA0001324435390000011
这要求对于钴是化学侵蚀性的但不引起任何腐蚀问题的浆料组合物。
令人遗憾地，用于抛光铜或钨的现有浆料不能用于对钴互连结构提供满意的CMP性能。不局限于任何理论，这可能是由于钴与现有抛光浆料是化学反应性的，从而导致钴溶解，这又导致高的缺陷计数。
关于钴CMP的大部分现有技术涉及抛光铜互连下面的薄的钴屏障内衬。钴屏障抛光的要求与钴互连抛光显著不同。钴屏障抛光通常需要钴去除速率小于500埃/分钟
Figure BDA0001324435390000012
US专利申请2016108286、20130186850教导了用于钴互连或钴屏障层的化学机械抛光的浆料组合物。
US专利申请20130140273教导了用于Co的化学机械抛光的浆料。所述浆料按重量计包含如下组分：抑制剂0.01-2％、氧化剂0-5％、磨料0.1-10％、络合剂0.001-10％和其余的水。通过pH值调节剂将浆料的pH值调节至3-5。抑制剂选自一种或多种包含S和N原子或者包含S或N原子的五元杂环化合物。氧化剂是选自H2O2、(NH4)2S2O8、KIO4和KClO5的一种或多种。磨料是选自SiO2、CeO2和Al2O3的一种或多种。络合剂是选自氨基酸和柠檬酸的一种或多种。该浆料可以有效防止Co的腐蚀并在抛光过程中降低Co的抛光速率。
“Fundamental Study of Chemical-Mechanical Polishing Slurry of CobaltBarrier Metal for Next-Generation Interconnect Process,”Hideak Nishizawa等,Jpn.J.Appl.Phys.,第49卷,05FC03(2页),2010年表明在pH 10的浆料中，钝化层在钴表面上形成且钴-铜电化腐蚀最小化。
“The Effect of H2O2 and 2-MT on the Chemical Mechanical Polishing ofCobalt Adhesion Layer in Acid Slurry,”Hai-Sheng Lu等,Electrochem.and Solid-State Letters,第15卷,第4期,第H97-H100页(2012年)表明H2O2极大地提高钴的静态蚀刻率(static etch rate)(SER)和去除速率(RR)。2-巯基噻唑啉(2-MT)非常有效地抑制钴腐蚀并降低在该酸性浆料中钴的SER和RR。在pH＝5的基于甘氨酸的浆料中，通过利用2-MT，Co和Cu之间的腐蚀电位差异可以降低至非常小的值。
“Cobalt Polishing with Reduced Galvanic Corrosion at Copper/CobaltInterface Using Hydrogen Peroxide as an Oxidizer in Colloidal Silica-BasedSlurries,”B.C.Peethala等,Journal of the Electrochemical Society,第159卷,第6期,第H582-H588页(2012年)对于钴的CMP使用基于胶体二氧化硅的浆料，其具有1wt％H2O2作为氧化剂和0.5wt％精氨酸作为络合剂；该浆料在pH 10时较之pH 6和8显示优异性能(更好的抛光后表面质量和无凹陷形成)。在pH 10下，不存在可测量的Co溶解，且Cu和Co之间的开路电位(Eoc)差异为约20mV，暗示电化腐蚀降低。结果也表明，在抛光期间，Co薄膜表面覆盖有钝化膜，可能是Co(III)氧化物的钝化膜。向该浆料添加5mM BTA抑制Cu溶解速率并产生大约1.2的Co/Cu去除速率比，同时将Cu和Co之间的Eoc差异进一步降低至大约10mV，这两者都是非常期望的特性。
因此，强烈需要开发可以提供高的、可调的Co薄膜去除速率、低的Co薄膜静态蚀刻率、低的屏障薄膜和介电薄膜去除速率、高的和期望的Co相对屏障薄膜和Co相对介电薄膜的选择性，并最小化或消除Co/Cu界面处的可能电化腐蚀的新型的Co CMP抛光组合物。
发明简述
所述需要通过使用所公开的用于含钴衬底的CMP的组合物、方法和平面化系统来满足。
一方面，提供了用于含钴衬底的CMP的CMP抛光组合物。所述CMP抛光组合物包含：
磨料；
包含α-氨基的丙氨酸；
包含H2PO4 1-、HPO4 2-或PO4 3-的磷酸盐或酯(phosphate)化合物；
腐蚀抑制剂；
氧化剂；
水；和
任选地
胺化合物；
螯合剂；
pH调节剂；
杀生物剂；和
表面活性剂；
其中所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为2.0-约12；优选6.0-10.0；更优选7.0-9.0；最优选7.5-8.5。
另一方面，为含钴衬底的CMP提供了使用该Co CMP抛光组合物的方法。所述方法包括以下步骤：
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；
b)其中所述第一材料是Co，并且所述第二材料选自介电薄膜、低k和超低k薄膜以及屏障薄膜；
c)提供抛光垫；
d)提供化学机械抛光组合物，其包含：
磨料；
包含α-氨基的丙氨酸；
包含H2PO4 1-、HPO4 2-或PO4 3-的磷酸盐或酯化合物；
腐蚀抑制剂；
氧化剂；
水；和
任选地
胺化合物；
螯合剂；
pH调节剂；
杀生物剂；和
表面活性剂；
其中所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为2.0-约12；优选6.0-10.0；更优选7.0-9.0；最优选7.5-8.5；
和
e)抛光所述半导体衬底的表面以选择性地去除所述第一材料；
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速率与所述第二材料的去除速率之比等于或大于1；优选等于或大于10，更优选大于50，和最优选大于100。
又一方面，为含钴衬底的CMP提供了CMP系统。所述CMP系统包含：
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，并且所述第二材料选自介电薄膜(例如TEOS、SixNy，其中1.0<x<3.0，1.33<y<4.0)、低k和超低k薄膜以及屏障薄膜(例如Ta、TaN、Ti和TiN薄膜)；
抛光垫；和
化学机械抛光组合物，其包含：
磨料；
包含α-氨基的丙氨酸；
包含PO4 3-的磷酸盐或酯化合物；
腐蚀抑制剂；
氧化剂；
水；和
任选地
胺化合物；
螯合剂；
pH调节剂；
杀生物剂；和
表面活性剂；
其中所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为2.0-约12；优选6.0-10.0；更优选7.0-9.0；最优选7.5-8.5；
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。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物包含0.005wt％-25wt％；优选0.05wt％-5wt％，更优选0.1wt％-2.5wt％的磨料。
所述磨料包括但不限于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；单模态(mono-modal)、双模态(bi-modal)或多模态(multi-modal)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例如二氧化铈涂覆的二氧化硅颗粒；和其组合。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物包含0.05wt％-5wt％；优选0.1wt％-2.50wt％；更优选0.5wt.％-2wt.％；和最优选0.825wt％-1.65wt％的包含α-氨基的丙氨酸。
丙氨酸可以包含不同的旋光异构体例如D-丙氨酸、L-丙氨酸和它们的外消旋混合物DL-丙氨酸。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物包含2ppm-100ppm，优选2ppm-50ppm，更优选5ppm-20ppm的磷酸盐或酯化合物(包含H2PO4 1-、HPO4 2-或PO4 3-基团的化合物)。
取决于浆料的pH，磷酸盐或酯可以以磷酸根离子(三碱价)、磷酸氢根离子(二碱价)、磷酸二氢根(单碱价)或磷酸(trihydrogen phosphate)(酸形式)的形式存在。磷酸盐或酯化合物可以是磷酸的无机盐或有机磷酸盐或酯化合物。有用的磷酸盐或酯化合物还包括通过缩合磷酸盐或酯形成的焦磷酸盐或酯化合物。优选的磷酸盐或酯化合物是单碱价、二碱价或三碱价形式的无机磷酸盐化合物例如磷酸铵或磷酸钾。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物包含0.0005wt％-0.5wt％；优选0.0025wt％-0.25wt％，更优选0.05wt％-0.15wt％的腐蚀抑制剂。所述腐蚀抑制剂包括但不限于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、和其组合。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选地包含0.01wt.％-10wt.％，优选0.1wt.％-5wt.％，更优选0.5wt.％-2wt.％，最优选0.825wt.％-1.65wt.％的螯合剂。
螯合剂包括但不限于甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、吡啶甲酸、硒半胱氨酸、酪氨酸、肌氨酸、二羟乙基甘氨酸(Bicine)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(Tricine)、乙酰谷酰胺、N-乙酰天冬氨酸、乙酰肉碱、乙酰半胱氨酸、N-乙酰谷氨酸、乙酰亮氨酸、阿西维辛、S-腺苷-L-同型半胱氨酸、伞菌氨酸、亚硝基羟基丙氨酸(alanosine)、氨基马尿酸、L-精氨酸乙酯、阿斯巴甜、天冬氨酰基氨基葡萄糖(Aspartylglucosamine)、苄基巯基尿酸、生物胞素、丙氨酸布立尼布(Brivanibalaninate)、羧甲司坦、N(6)-羧甲基赖氨酸、卡哥鲁酸、西司他丁、西替沃酮、鬼伞素(coprine)、二溴酪氨酸、二羟基苯基甘氨酸、依氟鸟氨酸、芬克洛宁、4-氟-L-苏氨酸、N-甲酰甲硫氨酸、γ-L-谷氨酰基-L-半胱氨酸、4-(γ-谷氨酰基氨基)丁酸、磺乙谷酰胺(Glutaurine)、胍基乙酸、氨乙钠(Hadacidin)、Hepapressin、赖诺普利、赖甲环素、N-甲基-D-天冬氨酸、N-甲基-L-谷氨酸、米拉醋胺、亚硝基脯氨酸、诺卡菌素A、胭脂氨酸、章鱼氨酸、奥瑞布林、冠瘿碱(opine)、邻氨基苯磺酸、奥沙西罗、聚赖氨酸、立马醋胺(Remacemide)、水杨尿酸(Salicyluric acid)、丝氨基酸、Stampidine、野火菌毒素、四唑基甘氨酸(Tetrazolylglycine)、塞奥芬(Thiorphan)、百里酚N-乙酰基乙氧苯胺(Thymectacin)、硫普罗宁、色氨酸-色氨酰醌(Tryptophan tryptophylquinone)、伐昔洛韦、缬更昔洛韦及其组合。
优选的螯合剂是甘氨酸、吡啶甲酸及其组合。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选地包含0.005wt％-10wt％；优选0.25wt％-3wt％，更优选0.5wt％-1.5wt％的氧化剂。所述氧化剂包括但不限于高碘酸、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；其中优选的氧化剂是过氧化氢。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为约2.0-约12；优选6.0-10.0；更优选7.0-9.0；最优选7.5-8.5。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选地包含0.01wt％-0.5wt％；优选0.05wt％-0.15wt％的pH调节剂。所述pH调节剂包括但不限于硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化四烷基铵、有机胺及其混合物；其中优选的pH调节剂是硝酸。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选地包含0.00001wt.％-0.10wt.％、优选0.0001wt.％-0.005wt.％、更优选0.00015wt.％-0.0025wt.％的杀生物剂。
所述杀生物剂包括但不限于四甲基氯化铵、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-约20个碳原子；亚氯酸钠；次氯酸钠；异噻唑啉酮化合物例如甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮。一些可商购防腐剂包括来自Dow Chemicals的KATHONTM和NEOLENETM产品家族和来自Lanxess的PreventolTM家族。优选的杀生物剂是异噻唑啉酮化合物，例如甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选地包含0.0005wt％-0.15wt％，优选0.001wt％-0.05wt％，更优选0.0025wt％-0.025wt％的表面活性剂。所述表面活性剂包括但不限于非离子型表面活性剂，如炔属二醇型表面活性剂和乙氧基化物/丙氧基化物表面活性剂；阴离子表面活性剂，如磺酸/磺酸盐、羧酸盐、磷酸盐；阳离子表面活性剂，如大多数基于季铵的表面活性剂；和两性表面活性剂，例如基于甜菜碱和氨基酸衍生物的表面活性剂。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选地包含0.0001wt.％-0.20wt.％；优选0.0010wt.％-0.10wt.％，更优选0.0025wt.％-0.050wt.％的胺化合物。所述胺化合物包括但不限于乙二胺、丙二胺、同一分子中包含多个氨基的有机胺化合物及其组合。
当所述第二材料是介电薄膜时，所述第一材料的去除速率与所述第二材料的去除速率之比优选等于或大于1；优选等于或大于10，更优选等于或大于50，和最优选等于或大于100。
使用所公开的组合物，Co基体CMP抛光(bulk CMP polishing)组合物能够提供所期望的高的、可调的Co薄膜去除速率；低的屏障薄膜和介电薄膜去除速率；降低的Co薄膜静态蚀刻率(SER)以获得更好的Co薄膜腐蚀保护；高的和期望的钴相对介电薄膜(例如TEOS、SixNy，其中1.0<x<3.0，1.33<y<4.0)、SiCO、低k和超低k薄膜的去除选择性。
本发明的其他方面、特征和实施方式将从以下公开和附加的权利要求变得更明显。
附图说明
图1显示用磷酸盐掺杂的组合物的钴去除速率。
发明详述
本文公开了用于抛光钴或含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物(或CMP浆料)、方法和系统。
本文公开的Co基体CMP抛光组合物包含磨料、α-丙氨酸、磷酸盐或酯化合物、腐蚀抑制剂、水和其他选择的合适化学添加剂例如络合剂或螯合剂；氧化剂；生物防腐剂或杀生物剂；用于获得更好的表面润湿和表面张力降低的表面活性剂或表面润湿剂；用于优化pH操作窗口以优化抛光性能的pH调节剂。
使用所公开的组合物，Co基体CMP抛光组合物能够提供期望的高的和可调的Co薄膜去除速率；低的屏障薄膜和介电薄膜去除速率；降低的Co薄膜静态蚀刻率(SER)以获得更好的Co薄膜腐蚀保护；高的和期望的钴相对介电薄膜(例如TEOS、SixNy(其中1.0<x<3.0，1.33<y<4.0)、SiCO、低k和超低k薄膜的去除选择性。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为约2.0-约12；优选6.0-10.0；更优选7.0-9.0；最优选7.5-8.5。
抛光方法包括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；其中所述第一材料包含Co，并且所述第二材料选自介电薄膜(例如TEOS、SixNy，(其中1.0<x<3.0，1.33<y<4.0)、SiC、低k和超低k薄膜)和屏障薄膜(例如Ti、TiN、Ta、TaN)。
所述Co基体CMP抛光组合物包含0.005wt.％-25wt.％的磨料；优选0.05wt.％-5wt.％；更优选0.1wt.％-2.5wt.％。
用于Co CMP抛光组合物的磨料是纳米尺寸的颗粒(通过动态光散射测量的1-1000nm，优选10-200nm的平均粒径)，包括但不限于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，例如氧化铝、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；单模态、双模态或多模态的胶体磨料颗粒；基于有机聚合物的软磨料；表面涂覆或改性的磨料；及其组合。
表面涂覆或改性的磨料包括但不限于在胶体二氧化硅的晶格内掺杂其他金属氧化物的胶体二氧化硅颗粒，例如氧化铝掺杂的二氧化硅颗粒；胶体铝氧化物，其包括α-、β-和γ-型铝氧化物；胶体和光活性的二氧化钛；氧化铈；胶体氧化铈；纳米尺寸的金刚石颗粒；纳米尺寸的氮化硅颗粒；单模态、双模态或多模态的胶体磨料颗粒；氧化锆；基于有机聚合物的软磨料；表面涂覆或改性的磨料；及其混合物。
纳米尺寸的颗粒具有窄的或宽的粒径分布、各种尺寸和各种形状。磨料的各种形状包括球形、茧形、集料(aggregate)形和其他形状。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物包含0.05wt％-5wt％；优选0.1wt％-2.5wt％；更优选0.5wt.％-2wt.％；和最优选0.825wt％-1.65wt％的包含α-氨基的丙氨酸。
具有α-氨基的丙氨酸是其中氨基位于羧基的α位的α-丙氨酸。
α-丙氨酸包含D-丙氨酸、L-丙氨酸。“L”是指α-丙氨酸分子的“左旋”化学形式(或L异构体)。“D”是指α-丙氨酸分子的“右旋”化学形式(或D异构体)。L和D形式是彼此的镜像。
α-丙氨酸包含D-丙氨酸、L-丙氨酸和作为D-和L-丙氨酸的外消旋混合物的DL-丙氨酸。
所述CMP抛光组合物包含2ppm-100ppm，优选2ppm-50ppm，更优选5ppm-20ppm的磷酸盐或酯化合物(包含H2PO4 1-、HPO4 2-或PO4 3-基团的化合物)。
取决于浆料的pH，磷酸盐或酯可以以磷酸根离子(三碱价)或磷酸氢根离子(二碱价)或磷酸二氢根(单碱价)或磷酸(酸形式)的形式存在。磷酸盐或酯化合物可以是磷酸的无机盐或有机磷酸盐或酯化合物。有用的磷酸盐或酯化合物还可以包括通过缩合磷酸盐或酯形成的焦磷酸盐或酯化合物。无机磷酸盐化合物的实例包括磷酸与钠、钾、铷、铯、铵或季铵氢氧化物的盐。有机磷酸盐或酯可以包括磷酸的酯。有机磷酸盐或酯化合物也可以包含其他官能团例如卤化物、硫醇、羰基、胺、酰胺、酮、醛、羧基等。有机磷酸盐或酯化合物的实例包括二甲基磷酸酯、磷酸三甲酯、O,O-二乙基硫代磷酸钾盐、丁基酸式磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、异丙基磷酸酯、磷酸三丁酯等。优选的化合物是具有铵或钾反离子的单碱式或二碱式或三碱式磷酸盐或其混合物。
所述CMP抛光组合物包含0.0005wt.％-0.5wt.％的腐蚀抑制剂；优选0.0025wt.％-0.25wt.％；更优选0.05wt.％-0.15wt.％。
用于钴基体CMP浆料的腐蚀抑制剂包括但不限于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、和其组合。
所述CMP抛光组合物包含0.005wt.％-10wt.％的氧化剂；优选0.25wt.％-3wt.％，更优选0.5wt.％-1.5wt.％。
用于CMP抛光组合物的氧化剂包括但不限于高碘酸、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。优选的氧化剂是过氧化氢。
所述CMP抛光组合物可以任选包含有机酸和氨基酸作为螯合剂或络合剂。
螯合剂在0.01wt.％-10wt.％，优选0.1wt.％-5wt.％，更优选0.5wt.％-2wt.％，最优选0.825wt.％-1.65wt.％的范围内。
螯合剂包括但不限于甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、吡啶甲酸、硒半胱氨酸、酪氨酸、肌氨酸、二羟乙基甘氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、乙酰谷酰胺、N-乙酰天冬氨酸、乙酰肉碱、乙酰半胱氨酸、N-乙酰谷氨酸、乙酰亮氨酸、阿西维辛、S-腺苷-L-同型半胱氨酸、伞菌氨酸、亚硝基羟基丙氨酸、氨基马尿酸、L-精氨酸乙酯、阿斯巴甜、天冬氨酰基氨基葡萄糖、苄基巯基尿酸、生物胞素、丙氨酸布立尼布、羧甲司坦、N(6)-羧甲基赖氨酸、卡哥鲁酸、西司他丁、西替沃酮、鬼伞素、二溴酪氨酸、二羟基苯基甘氨酸、依氟鸟氨酸、芬克洛宁、4-氟-L-苏氨酸、N-甲酰甲硫氨酸、γ-L-谷氨酰基-L-半胱氨酸、4-(γ-谷氨酰基氨基)丁酸、磺乙谷酰胺、胍基乙酸、氨乙钠、Hepapressin、赖诺普利、赖甲环素、N-甲基-D-天冬氨酸、N-甲基-L-谷氨酸、米拉醋胺、亚硝基脯氨酸、诺卡菌素A、胭脂氨酸、章鱼氨酸、奥瑞布林、冠瘿碱、邻氨基苯磺酸、奥沙西罗、聚赖氨酸、立马醋胺、水杨尿酸、丝氨基酸、Stampidine、野火菌毒素、四唑基甘氨酸、塞奥芬、百里酚N-乙酰基乙氧苯胺、硫普罗宁、色氨酸-色氨酰醌、伐昔洛韦、缬更昔洛韦及其组合。
优选的螯合剂是甘氨酸、吡啶甲酸及其组合。
所述CMP抛光组合物可以包含0.01wt％-0.5wt％、且优选0.05wt％-0.15wt％的pH调节剂。
用于CMP抛光组合物的pH调节剂包括但不限于硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、各种无机和有机酸、及其混合物。
pH调节剂还包括碱性pH调节剂，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、四烷基氢氧化物、有机胺和其他可用于将pH向更碱性方向调节的化学试剂。优选的pH调节剂是硝酸。
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物任选包含0.0001wt.％-0.20wt.％、优选0.0010wt.％-0.10wt.％、且更优选0.0025wt.％-0.050wt.％的胺化合物。
所述胺化合物用于提高钴薄膜去除速率。所述胺化合物可以包括但不限于乙二胺、丙二胺、其他的有机二胺化合物和同一分子骨架中包含多个氨基的有机胺化合物。
所述CMP抛光组合物可以包含0.0005wt.％-0.15wt.％的表面活性剂；表面活性剂的优选浓度为0.001wt.％-0.05wt.％。表面活性剂的更优选浓度为0.0025wt.％-0.025wt.％。
用于CMP抛光组合物的表面活性剂或表面润湿剂包括但不限于非离子型表面活性剂，如dynol型表面活性剂和tergitol型表面活性剂；阴离子表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠盐或钾盐；阳离子表面活性剂，例如大多数基于季铵的表面活性剂；和两性表面活性剂，例如基于甜菜碱和氨基酸衍生物的表面活性剂。
所述CMP抛光组合物通常需要添加剂以防止储存期间细菌和真菌的生长。所述CMP抛光组合物任选包含0.00001wt.％-0.10wt.％，优选0.0001wt.％-0.005wt.％、且更优选0.00015wt.％-0.0025wt.％的杀生物剂以防止储存期间细菌和真菌的生长。
杀生物剂包括但不限于季铵化合物和氯化合物、异噻唑啉酮化合物、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丙基氯化铵及其组合。
控制生物生长的一些添加剂公开于美国专利号5,230,833(Romberger等)和美国专利申请US 20020025762号中。
生物生长抑制剂包括但不限于四甲基氯化铵、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-约20个碳原子；亚氯酸钠；次氯酸钠；异噻唑啉酮化合物例如甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮。一些可商购防腐剂包括来自Dow Chemicals的KATHONTM和NEOLENETM产品家族和来自Lanxess的PreventolTM家族。
优选的杀生物剂是异噻唑啉酮化合物，例如甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮和苯并异噻唑啉酮。
在某些实施方式中，浆料组分可以通过减少制剂中的水来浓缩，且随后在使用点通过添加水来稀释。浆料制剂可以分成两个或更多个组分，其在使用点混合以有助于任何问题例如颗粒稳定性、化学稳定性、过氧化物稳定性。
本发明制剂可用于以高去除速率抛光包括纯钴和钴合金的含钴薄膜。在某些实施方式中，可以以大于500埃/min或更优选大于750埃/min或最优选大于1000埃/min的去除速率抛光钴薄膜。
进一步，本发明抛光组合物可用于与用作不同功能例如屏障、内衬或介电的第二薄膜相比选择性地抛光钴薄膜。在某些实施方式中，钴和第二薄膜之间的去除速率选择性大于10或更优选大于25或最优选大于50。
工作实施例
本发明的特征和优点将通过以下非限制性实施例更充分地显示。
实验部分
抛光垫：在CMP过程中使用Dow的IC1010垫，由Dow Chemicals Corp提供。
参数：
Figure BDA0001324435390000141
埃–长度单位
BP:背压，单位psi
CMP:化学机械平面化＝化学机械抛光
CS:载体速度
DF:下压力：在CMP过程中施加的压力，单位psi
min:分钟
ml:毫升
mV:毫伏
psi:磅每平方英寸
PS:抛光设备的压盘(platen)旋转速度，以rpm(每分钟转数)计
SF:抛光组合物流量，ml/min
去除速率
钴去除速率(Co RR)在CMP设备的1.5psi下压力下测量。
在待显示的实施例中，CMP实验使用以下给出的程序和实验条件来运行。
用于实施例中的CMP设备是Applied Materials,3050 Boweres Avenue,SantaClara,California,95054制造的
Figure BDA0001324435390000151
将Dow Chemical Co.,Ltd.提供的IC1010垫用在压盘上以供空白晶片抛光研究。通过抛光十个模拟Cu晶片将衬垫磨光(break-in)。为了检验设备设置和垫磨光，在基线条件下用Planarization Platform of Air ProductsChemicals Inc.提供的Cu4545抛光一个Cu监测体。使用厚度为5K埃的空白PVD钴晶片进行抛光实验。这些空白晶片购自Silicon Valley Microelectronics,1150 Campbell Ave,CA,95126。
本文描述的相关方法需要使用所述组合物用于由钴构成的衬底的化学机械平面化。在该方法中，将衬底(例如具有Co表面或Co塞(plug)的晶片)面向下置于固定地附着于CMP抛光机的可旋转压盘的抛光垫上。以这种方式，将待抛光和平面化的衬底与抛光垫直接接触。晶片载体系统或抛光头用于在CMP处理期间在压盘和衬底旋转的同时将衬底保持在适当的位置以对着衬底背侧施加向下压力。在CMP处理期间将抛光组合物(浆料)施加(通常是连续地)在垫上以有效去除材料和使衬底平面化。
所有钴去除速率(Co RR)在CMP设备的1.5psi下压力下测量，除非另外指明。
除非另外指出，所有百分比是重量百分比。
其他的实验抛光参数包括：工作台速度为90.0RPM，头速度为84RPM，浆料流速为200mL/min，修整器的力(conditioner force)为7.0lb，原位修整60秒，抛光时间为30秒。
本文描述的抛光组合物和相关方法对多种多样的衬底的CMP有效。
DL-丙氨酸粉末购自Musashino Chemical Laboratories Ltd.，其位于1-1-1,Yaesudai Bld.7F,Kyobashi,Chuo-ku,Tokyo,104-0031,日本。
β-丙氨酸粉末购自Yuki Gosei Kogyo Co.,LTD。
实施例1
制备Musashino DL-丙氨酸粉末用于离子色谱(IC)分析。
通过IC(Dionex ICS-2100)分析粉末的氟化物、氯化物、亚硝酸盐、硫酸盐、溴化物、硝酸盐、磷酸盐和铵浓度，结果提供于表1中。
表1：DL-丙氨酸粉末的IC结果
Figure BDA0001324435390000161
ND表示没有检测到峰；和BD表示检测到的峰强度之高度不足以量化为数据，即低于检测限(可能<1ppm)。因此ND和BD两者均表示至少<1ppm。
表1中的数据表明DL-丙氨酸没有任何检测到的磷酸盐。
实施例2
制备DIW中的DL-丙氨酸(Musashino)稀释物用于高效液相色谱(HPLC)分析。
以1.0wt％DL-丙氨酸和1.0wt％作为氧化剂的H2O2制备稀释物。组合物的其余部分是DIW。不调节所述组合物的pH值。所述组合物不用于抛光Co。
在添加H2O2之前(第0天)、添加H2O2之后一天和添加H2O2之后七天通过HPLC(Waterse2695 HPLC)分析稀释物的DL-丙氨酸浓度，结果列于表2中。
表2：含有1.0wt.％H2O2的1.0wt.％DL-丙氨酸的DIW溶液的降解测量(HPLC分析)
Figure BDA0001324435390000162
Figure BDA0001324435390000171
表2所示数据表明Musashino DL-丙氨酸组合物稳定至少7天，其中DL-丙氨酸的浓度变化为1.2wt.％或更低。
实施例3
使用供应商的DL-丙氨酸制备三种CMP抛光组合物，且用磷酸氢二钾(二碱式磷酸钾)或磷酸氢二铵掺杂所述组合物。未掺杂的组合物用作对照。
所有组合物包含0.6210wt.％高纯度胶体二氧化硅颗粒，其通过动态光散射(DLS)技术测量的平均粒径(MPS)为约70nm；作为杀生物剂的0.0002wt.％Kathon II；0.002wt.％乙二胺；0.00025wt.％1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；0.0946wt.％3-氨基-1,2,4-三唑；1.10wt.％DL-丙氨酸；作为pH调节剂的氢氧化钾；和作为氧化剂的1.0wt.％H2O2。
一种组合物包含0.0010wt.％(10ppm)磷酸氢二钾，和另一种组合物包含0.0008wt.％(8ppm)磷酸氢二铵。
组合物的其余部分是DI水。组合物的pH值为约8.0。
Co的去除速率(RR)
Figure BDA0001324435390000172
显示于表3中。
表3：铵磷酸盐vs钾磷酸盐掺杂的Co RR
Figure BDA0001324435390000173
表3中的结果表明将大约相等的少许摩尔量的磷酸氢二铵或磷酸氢二钾掺入组合物中实现了Co RR提高的效果。
实施例4
通过将铵磷酸盐和钾磷酸盐掺入不含有任何丙氨酸的组合物中，制备两种钴基体CMP抛光组合物。
更具体地，该两种组合物均包含0.6210wt.％的MPS为约70nm的高纯度胶体二氧化硅颗粒；作为杀生物剂的0.0002wt.％Kathon II；0.002wt.％乙二胺；0.00025wt.％1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；0.0946wt.％3-氨基-1,2,4-三唑；0.0010wt.％(10ppm)磷酸氢二铵或0.0020wt.％(20ppm)磷酸氢二钾；作为pH调节剂的氢氧化钾；和作为氧化剂的1.0wt.％H2O2。组合物的其余部分是DIW。组合物的pH值为约8.0。
Co的去除速率(RR)
Figure BDA0001324435390000181
显示于表4中。
表4：不含丙氨酸的磷酸盐掺杂组合物的Co RR
Figure BDA0001324435390000182
表4的结果表明，在磷酸盐的掺杂水平内，单独的磷酸盐不能够使得Co RR提高。该结果与之前实施例3中的结果结合表明，DL-丙氨酸和磷酸盐的组合协同地提高Co RR。此外，这种提高效果可以用掺入钴基体CMP抛光组合物中的磷酸根离子的量来精确控制。
实施例5
组合物包含0.6210wt.％的MPS为约70nm的高纯度胶体二氧化硅颗粒；作为杀生物剂的0.0002wt.％Kathon II；0.002wt.％乙二胺；0.00025wt.％1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；0.0946wt.％3-氨基-1,2,4-三唑；1.10wt.％DL-丙氨酸；作为pH调节剂的氢氧化钾；和作为氧化剂的1.0wt.％H2O2，以及如表5所示的不同浓度的磷酸氢二铵。组合物的其余部分是DI水。组合物的pH值为约8.0。
Co的去除速率(RR)
Figure BDA0001324435390000183
显示于表5中。
结果表明，在抛光组合物中使用1ppm的磷酸盐掺杂剂浓度，没有观察到Co去除速率的明显提高。
当磷酸盐掺杂剂浓度>2ppm时，Co去除速率开始升高。
表5：铵磷酸盐掺杂的Co RR
Figure BDA0001324435390000191
实施例6
利用DL-丙氨酸(Musashino)制备十八种钴基体CMP抛光组合物并用不同浓度的磷酸氢二铵掺杂。
十八种组合物均包含0.6210wt.％的MPS为约70nm的高纯度胶体二氧化硅颗粒；作为杀生物剂的0.0002wt.％Kathon II；0.002wt.％乙二胺；0.00025wt.％1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；0.0946wt.％3-氨基-1,2,4-三唑；1.10wt.％DL-丙氨酸；0.00005wt.％(0.5ppm)-0.010wt.％(100ppm)磷酸氢二铵；作为pH调节剂的氢氧化钾；和作为氧化剂的1.0wt.％H2O2。组合物的其余部分是DIW。组合物的pH值为约8.0。
这些样品的抛光结果显示于图1中。
图1结果表明，磷酸盐的合适浓度允许将Co RR提高多达575％。当用2-25ppm磷酸氢二铵掺杂时，包含DL-丙氨酸的CMP组合物显示Co RR的提高，其中在15ppm时出现最大的Co RR为
Figure BDA0001324435390000201
在25ppm和更高的磷酸氢二铵浓度下，Co RR平稳(shut down)并与使用Musashino DL-丙氨酸制备的未掺杂的组合物的低Co RR匹配。
实施例7
组合物包含0.6210wt.％的MPS为约70nm的高纯度胶体二氧化硅颗粒；作为杀生物剂的0.0002wt.％Kathon II；0.002wt.％乙二胺；0.00025wt.％1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；0.0946wt.％3-氨基-1,2,4-三唑；1.10wt.％DL-丙氨酸；作为pH调节剂的氢氧化钾；和作为氧化剂的1.0wt.％H2O2，以及0.0010wt.％(10ppm)磷酸氢二铵。组合物的其余部分是DIW。组合物的pH值为约8.0。
在相同的抛光条件下，Co的去除速率(RR)
Figure BDA0001324435390000202
和TiN的去除速率(RR)
Figure BDA0001324435390000203
为
Figure BDA0001324435390000204
组合物的Co RR:TiN RR的选择性>150。
实施例8
研究了使用不同的丙氨酸的Co浆料。待测试的丙氨酸是DL-丙氨酸(Musashino)、β-丙氨酸(Yuki Gosei Kogyo Co.)。
Beta-或β-丙氨酸包含β-氨基，即氨基位于羧基的β位。
α-丙氨酸和β-丙氨酸具有不同的化学结构。
组合物包含0.6210wt.％的MPS为约70nm的高纯度胶体二氧化硅颗粒；作为杀生物剂的0.0002wt.％Kathon II；0.002wt.％乙二胺；0.00025wt.％1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯；0.0946wt.％3-氨基-1,2,4-三唑；1.10wt.％丙氨酸；作为pH调节剂的氢氧化钾；和作为氧化剂的1.0wt.％H2O2，以及0.0015wt.％(15ppm)磷酸氢二铵。组合物的其余部分是DIW。组合物的pH值为约8.0。
不含磷酸盐掺杂剂的Co制剂用作参比样品。
制剂的Co RR显示于表6中。
表6：不同螯合剂的Co去除速率
Figure BDA0001324435390000211
从表6很明显，使用DL-丙氨酸和掺杂剂的组合物显示提高钴去除速率的意外结果。
以上工作实施例表明利用不同的磷酸盐添加剂的组合，所公开的化学机械抛光(CMP)组合物和方法提供了期望的高的并且可调的Co薄膜去除速率。
以上优选实施方式的实施例和说明应视为说明性的，而不是视为限制如权利要求所限定的本发明。将容易理解的，可以在不脱离如权利要求所示的本发明的情况下使用上述特征的众多变化和组合。这种变化不被认为偏离本发明的精神和范围，且所有这种变化意欲被包括在以下权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，所述组合物包含：
0.005wt.％-25wt.％的磨料；
0.05wt.％-5wt.％的α-丙氨酸；
2ppm-50ppm的包含H2PO4 1-、HPO4 2-或PO4 3-的磷酸盐或酯化合物；
0.0005wt.％-0.25wt.％的腐蚀抑制剂；
0.005wt.％-10wt.％的氧化剂；和
水；
其中所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为2.0-12。
2.如权利要求1所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，所述组合物进一步包含以下中的至少一种：
0.0001wt.％-0.20wt.％的胺化合物；
0.01wt.％-10wt.％的螯合剂；
0.01wt.％-0.5wt.％的pH调节剂；
0.00001wt.％-0.10wt.％的杀生物剂；和/或
0.0005wt.％-0.15wt.％的表面活性剂。
3.如权利要求1或2所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)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；单模态、双模态或多模态的胶体磨料颗粒；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；和/或所述磨料的量为0.05wt.％-5wt.％；
所述丙氨酸选自D-丙氨酸、L-丙氨酸、DL-丙氨酸及其组合，和/或所述丙氨酸的量为0.5wt.％-2wt.％；
所述包含H2PO4 1-、HPO4 2-或PO4 3-的磷酸盐或酯化合物是选自磷酸根离子、磷酸氢根离子、磷酸二氢根、磷酸及其组合的形式；和/或所述磷酸盐或酯化合物的量是2ppm-50ppm；
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、苯并咪唑及其衍生物、异氰脲酸酯及其衍生物、和其组合；和/或所述腐蚀抑制剂的量为0.0025wt.％-0.25wt.％；
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；和/或所述氧化剂的量为0.25wt.％-3wt.％；和/或
所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为6.0-10。
4.如权利要求2或3所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，其中
所述螯合剂以0.1wt.％-5wt.％的量存在，和/或选自甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、鸟氨酸、吡啶甲酸、硒半胱氨酸、酪氨酸、肌氨酸、二羟乙基甘氨酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸、乙酰谷酰胺、N-乙酰天冬氨酸、乙酰肉碱、乙酰半胱氨酸、N-乙酰谷氨酸、乙酰亮氨酸、阿西维辛、S-腺苷-L-同型半胱氨酸、伞菌氨酸、亚硝基羟基丙氨酸、氨基马尿酸、L-精氨酸乙酯、阿斯巴甜、天冬氨酰基氨基葡萄糖、苄基巯基尿酸、生物胞素、丙氨酸布立尼布、羧甲司坦、N(6)-羧甲基赖氨酸、卡哥鲁酸、西司他丁、西替沃酮、鬼伞素、二溴酪氨酸、二羟基苯基甘氨酸、依氟鸟氨酸、芬克洛宁、4-氟-L-苏氨酸、N-甲酰甲硫氨酸、γ-L-谷氨酰基-L-半胱氨酸、4-(γ-谷氨酰基氨基)丁酸、磺乙谷酰胺、胍基乙酸、氨乙钠、Hepapressin、赖诺普利、赖甲环素、N-甲基-D-天冬氨酸、N-甲基-L-谷氨酸、米拉醋胺、亚硝基脯氨酸、诺卡菌素A、胭脂氨酸、章鱼氨酸、奥瑞布林、冠瘿碱、邻氨基苯磺酸、奥沙西罗、聚赖氨酸、立马醋胺、水杨尿酸、丝氨基酸、Stampidine、野火菌毒素、四唑基甘氨酸、塞奥芬、百里酚N-乙酰基乙氧苯胺、硫普罗宁、色氨酸-色氨酰醌、伐昔洛韦、缬更昔洛韦及其组合；
所述胺化合物以0.0010wt.％-0.10wt.％的量存在，和/或选自乙二胺、丙二胺、同一分子中包含多个氨基的有机胺化合物及其组合；
所述pH调节剂以0.05wt.％-0.15wt.％的量存在，和/或选自硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化四烷基铵、有机胺及其混合物；
所述杀生物剂以0.0001wt.％-0.005wt.％的量存在，和/或选自甲基异噻唑啉酮；甲基氯异噻唑啉酮；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/或
所述表面活性剂以0.001wt.％-0.05wt.％的量存在，和/或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；阴离子表面活性剂，其选自仲烷基磺酸盐、十二烷基硫酸盐、钠盐、月桂基硫酸盐、钾盐及其组合；阳离子表面活性剂，其选自基于季铵的表面活性剂；和两性表面活性剂，其选自基于甜菜碱和氨基酸衍生物的表面活性剂；及其组合。
5.如前述权利要求任一项所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，其中所述磷酸盐或酯化合物是磷酸的无机盐或有机磷酸盐或酯化合物。
6.如前述权利要求任一项所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，所述组合物包含0.1wt.％-2.5wt.％的纳米尺寸的胶体二氧化硅或高纯度胶体二氧化硅颗粒；0.825wt.％-1.65wt.％的选自D-丙氨酸、L-丙氨酸、DL-丙氨酸及其组合的丙氨酸；5ppm-20ppm的单碱价、二碱价或三碱价形式的磷酸铵或磷酸钾；0.05wt.％-0.15wt.％的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、苯并咪唑及其衍生物、异氰脲酸酯及其衍生物、或其组合；0.5wt.％-1.5wt.％的高碘酸、过氧化氢、碘酸钾、高锰酸钾、过硫酸铵、钼酸铵、硝酸铁、硝酸、硝酸钾或其组合；所述化学机械抛光(CMP)抛光组合物的pH为7.0-9.0。
7.如权利要求6所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，所述组合物进一步包含以下中的至少一种：
0.5wt.％-2wt.％的甘氨酸、吡啶甲酸或其组合；
0.0025wt.％-0.050wt.％的乙二胺、丙二胺、同一分子中包含多个氨基的有机胺化合物或其组合；
0.05wt.％-0.15wt.％的硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化四烷基铵或其混合物；
0.00015wt.％-0.0025wt.％的选自甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮及其组合的异噻唑啉酮；和
0.0025wt.％-0.025wt.％的所述表面活性剂。
8.如权利要求6或7所述的用于含钴衬底的化学机械抛光(CMP)抛光组合物，所述组合物包含高纯度胶体二氧化硅颗粒；DL-丙氨酸；单碱价、二碱价或三碱价形式的磷酸铵或磷酸钾；3-氨基-1,2,4-三唑、1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯、或3-氨基-1,2,4-三唑和1,3,5-三(2-羟乙基)异氰脲酸酯的组合；过氧化氢；和乙二胺。
9.一种选择性化学机械抛光的方法，所述方法包括：
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，并且所述第二材料选自介电薄膜、低k和超低k薄膜以及屏障薄膜；
b)提供抛光垫；
提供如权利要求1-8任一项所述的化学机械抛光组合物；
和
c)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速率与所述第二材料的去除速率之比等于或大于50。
10.如权利要求9所述的选择性化学机械抛光的方法，其中所述第二材料选自TEOS、SixNy(其中1.0<x<3.0，1.33<y<4.0)、Ta、TaN、Ti和TiN。
11.一种化学机械抛光(CMP)系统，所述系统包含：
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，并且所述第二材料选自介电薄膜、低k和超低k薄膜以及屏障薄膜，任选如权利要求10所定义；
抛光垫；
如权利要求1-8任一项所述的化学机械抛光组合物，
和
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。
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