CN111710601A - 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 - Google Patents
用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111710601A CN111710601A CN202010632566.1A CN202010632566A CN111710601A CN 111710601 A CN111710601 A CN 111710601A CN 202010632566 A CN202010632566 A CN 202010632566A CN 111710601 A CN111710601 A CN 111710601A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- surfactant
- tin
- sulfonate
- surfactants
- cmp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 22
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 17
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 title abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 85
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- -1 alkylbenzene sulfonate Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims description 14
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 14
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims description 13
- ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N Sulfobutanedioic acid Chemical compound OC(=O)CC(C(O)=O)S(O)(=O)=O ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 8
- 239000008365 aqueous carrier Substances 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 150000008055 alkyl aryl sulfonates Chemical class 0.000 claims description 6
- YRIUSKIDOIARQF-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 YRIUSKIDOIARQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940071161 dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 9
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 17
- WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229940060296 dodecylbenzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 10
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 description 9
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- NECRQCBKTGZNMH-UHFFFAOYSA-N 3,5-dimethylhex-1-yn-3-ol Chemical compound CC(C)CC(C)(O)C#C NECRQCBKTGZNMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JMGZEFIQIZZSBH-UHFFFAOYSA-N Bioquercetin Natural products CC1OC(OCC(O)C2OC(OC3=C(Oc4cc(O)cc(O)c4C3=O)c5ccc(O)c(O)c5)C(O)C2O)C(O)C(O)C1O JMGZEFIQIZZSBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001521328 Ruta Species 0.000 description 3
- 235000003976 Ruta Nutrition 0.000 description 3
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- IVTMALDHFAHOGL-UHFFFAOYSA-N eriodictyol 7-O-rutinoside Natural products OC1C(O)C(O)C(C)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC=2C=C3C(C(C(O)=C(O3)C=3C=C(O)C(O)=CC=3)=O)=C(O)C=2)O1 IVTMALDHFAHOGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- FDRQPMVGJOQVTL-UHFFFAOYSA-N quercetin rutinoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC=2C(C3=C(O)C=C(O)C=C3OC=2C=2C=C(O)C(O)=CC=2)=O)O1 FDRQPMVGJOQVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000005806 ruta Nutrition 0.000 description 3
- IKGXIBQEEMLURG-BKUODXTLSA-N rutin Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O[C@@H]1OC[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](OC=2C(C3=C(O)C=C(O)C=C3OC=2C=2C=C(O)C(O)=CC=2)=O)O1 IKGXIBQEEMLURG-BKUODXTLSA-N 0.000 description 3
- ALABRVAAKCSLSC-UHFFFAOYSA-N rutin Natural products CC1OC(OCC2OC(O)C(O)C(O)C2O)C(O)C(O)C1OC3=C(Oc4cc(O)cc(O)c4C3=O)c5ccc(O)c(O)c5 ALABRVAAKCSLSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000005493 rutin Nutrition 0.000 description 3
- 229960004555 rutoside Drugs 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000001273 sulfonato group Chemical class [O-]S(*)(=O)=O 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- LXOFYPKXCSULTL-UHFFFAOYSA-N 2,4,7,9-tetramethyldec-5-yne-4,7-diol Chemical compound CC(C)CC(C)(O)C#CC(C)(O)CC(C)C LXOFYPKXCSULTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 2,4-D Chemical compound OC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1Cl OVSKIKFHRZPJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RHRRUYIZUBAQTQ-UHFFFAOYSA-N 2,5,8,11-tetramethyldodec-6-yne-5,8-diol Chemical compound CC(C)CCC(C)(O)C#CC(C)(O)CCC(C)C RHRRUYIZUBAQTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- QCJQWJKKTGJDCM-UHFFFAOYSA-N [P].[S] Chemical compound [P].[S] QCJQWJKKTGJDCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000005600 alkyl phosphonate group Chemical group 0.000 description 1
- 229940045714 alkyl sulfonate alkylating agent Drugs 0.000 description 1
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008364 bulk solution Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法。具体地说，本发明描述一种用于移除沉积在氮化钛(TiN)或钛/氮化钛(Ti/TiN)阻挡层上的金属层的化学机械抛光(CMP)方法。该方法包括用酸性CMP组合物磨除该金属层以暴露出下面的TiN或Ti/TiN层，其中，由于表面活性剂抑制剂的存在而以低速率抛光该TiN或Ti/TiN层。该酸性CMP组合物包含悬浮于含有选自阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂及其组合的表面活性剂的液体载剂中的粒状研磨剂(例如二氧化硅、氧化铝)。
Description
本申请是中国发明专利申请(发明名称：用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法，申请日：2015年2月6日；申请号：201580007554.7)的分案申请。
技术领域
本发明涉及化学机械抛光(CMP)组合物及方法。更具体地说，本发明涉及用于抑制氮化钛及钛/氮化钛阻挡层移除的CMP方法以及为此的CMP组合物。
背景技术
在制造先进的半导体器件(存储器件和逻辑器件这两者)中，某些集成方案需要选择性移除金属(例如Cu、CuMn、Ta、TaN、Al、AlCo、Co、CoMo、Ru、RuTa、RuTiN、Mn、TiN(自停止)、W、Pt)或电介质(例如硅氧化物、硅氮化物、碳化硅、多晶硅)或聚合物(例如PR、SOG型氧化物)，其中，在到达阻挡层时停止移除(通常称为“阻挡物上停止(stop on barrier)”)。用于基板表面的化学机械抛光(CMP)的组合物及方法是本领域所熟知的。用于半导体基板表面的CMP(例如用于集成电路制造)的抛光组合物(亦称为抛光浆料、CMP浆料及CMP组合物)典型地含有研磨剂、各种添加剂化合物及其类似者。在阻挡层由氮化钛(TiN)及钛/氮化钛(Ti/TiN)形成的情况下，阻挡物上停止的工艺可为困难的，因为典型的CMP组合物对于相对于TiN或Ti/TiN层移除上覆金属层不具有特别的选择性。
所述阻挡物上停止技术的一个特定应用为用于钨(W)栅极形成，其涉及对设置于氧化物基板上方的阻挡层上的W层进行CMP移除。氧化物基板中的凹陷内衬有阻挡层的一部分且填充有W金属。在抛光期间，通过CMP移除W层，向下达到阻挡层的平面部分。然后，通过蚀刻移除在凹陷内的W的一部分以形成栅极结构。所述阻挡物上停止技术中的一个主要困难是阻挡层的平面部分的不合乎期望的移除，其可导致较低的栅极高度或其它问题。经常，CMP组合物的选择性不足以在暴露出阻挡层时可靠且一致地(consistently)停止材料的移除。
考虑到在移除TiN或Ti/TiN阻挡物上的金属中所遇到的困难，存在对于在抑制Ti/TiN阻挡物移除的同时实现金属的有效移除的CMP组合物及方法的持续需要。本文描述的方法及组合物解决此需要。
发明内容
本文描述一种用于移除沉积在TiN或Ti/TiN阻挡层上的金属、电介质或聚合物层的化学机械抛光(CMP)方法。该方法包括用酸性CMP组合物(例如与CMP抛光装置中的抛光垫一起)研磨掉金属(例如Cu、CuMn、Ta、TaN、Al、AlCo、Co、CoMo、Ru、RuTa、RuTiN、Mn、TiN(自停止)、W、Pt)或电介质(例如硅氧化物、硅氮化物、碳化硅、多晶硅)或聚合物(例如PR、SOG型氧化物)。所述CMP组合物包含悬浮于含有选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂及其组合的表面活性剂的液体载剂中的粒状研磨剂(例如二氧化硅、氧化铝)。该方法特别适用于包含TiN或Ti/TiN阻挡层的基板的阻挡物上停止抛光(stop-on-barrier polishing)。令人惊讶地，表面活性剂帮助抑制TiN和Ti/TiN的移除而不干扰金属、电介质或聚合物的移除。
在一些实施方式中，所述CMP组合物包含0.001-10重量％(wt％)的粒状研磨剂。粒状研磨剂的一些实例包括平均粒径为10至300的胶体二氧化硅及平均粒径为10至300的氧化铝。所述CMP组合物的pH优选在2至7的范围内。表面活性剂可例如以10-50,000百万分率(part-per-million；ppm)范围内的浓度存在于CMP组合物中。
在一些优选实施方式中，所述CMP组合物进一步包含氧化剂(例如过氧化氢)，举例来说，0-5wt％的过氧化氢。
在一些实施方式中，表面活性剂可包含阴离子型表面活性剂，诸如磺酸盐表面活性剂、硫酸盐表面活性剂、膦酸盐表面活性剂(例如烷基膦酸盐)及磷酸盐表面活性剂(例如烷基磷酸盐单酯或二酯、或者乙氧基化的烷基磷酸盐)。可选择地，或者此外，表面活性剂可包含非离子型表面活性剂，诸如炔二醇表面活性剂。一些优选的阴离子型表面活性剂包括，例如，阴离子型磺酸盐表面活性剂，诸如烷芳基磺酸盐(例如烷基苯磺酸盐，诸如十二烷基苯磺酸盐)、单烷基磺基丁二酸盐及二烷基磺基丁二酸盐。
在优选的实施方式中，所述CMP组合物包含在含水载剂中的0.001-10wt％的二氧化硅或氧化铝研磨剂、10-50,000ppm的磺酸盐表面活性剂以及0-5wt％的过氧化氢，在范围为2至7的pH下。磺酸盐表面活性剂优选包含烷基苯磺酸盐表面活性剂(诸如十二烷基苯磺酸盐)和/或单烷基或二烷基的磺基丁二酸盐表面活性剂。
在另一优选实施方式中，所述CMP组合物包含在含水载剂中的0.001-10wt％的二氧化硅或氧化铝研磨剂、10-50,000ppm的非离子型表面活性剂以及0-5wt％的过氧化氢，在范围为2至7的pH下。非离子型表面活性剂优选包含炔二醇表面活性剂(例如炔属二醇、其乙氧基化物、其乙氧基化物-丙氧基化物、或者前述中的两种或更多种的组合)。
本文所述的组合物及方法有利地提供了对于相对于TiN及Ti/TiN移除金属的优异选择性。具体地说，阴离子型表面活性剂及非离子型表面活性剂令人惊讶地帮助抑制TiN和Ti/TiN的移除且同时仍允许可接受的金属移除速率。
附图说明
图1提供了在用包含不同阴离子型表面活性剂及非离子型表面活性剂的CMP组合物抛光TiN毯覆式晶片时所观测到的TiN移除速率(RR)抑制(％)的图。
图2提供了pH为2.3且包含0.025重量％(wt％)胶体二氧化硅、与0.162wt％丙二酸螯合的750ppm铁离子、以及1000ppm(活性物浓度)的不同表面活性剂的CMP组合物的TiN移除速率的图。
图3提供了在使用处于不同的二氧化硅固体含量浓度(SC％)下的具有(w/)及不具有(w/o)1000ppm十二烷基苯磺酸表面活性剂的包含胶体二氧化硅的CMP组合物抛光TiN毯覆式晶片时所观测到的TiN RR及TiN RR抑制(％)的图。
图4提供了在使用处于不同的组合物pH值下的具有(w/)及不具有(w/o)1000ppm十二烷基苯磺酸表面活性剂的包含0.025wt％胶体二氧化硅的CMP组合物抛光TiN毯覆式晶片时所观测到的TiN RR及TiN RR抑制(％)的图。
图5提供了在使用具有(w/)及不具有(w/o)1000ppm十二烷基苯磺酸表面活性剂的包含0.025wt％不同研磨剂的CMP组合物抛光TiN毯覆式晶片时所观测到的TiN RR及TiN RR抑制(％)的图。
具体实施方式
适用于本文所述的方法的CMP组合物包括在含水载剂中的粒状研磨剂及表面活性剂。所述组合物令人惊讶地导致：抑制TiN及Ti/TiN的移除速率且同时仍提供金属(例如Cu、CuMn、Ta、TaN、Al、AlCo、Co、CoMo、Ru、RuTa、RuTiN、Mn、TiN(自停止)、W、Pt)或电介质(例如硅氧化物、硅氮化物、碳化硅、多晶硅)或聚合物(例如PR、SOG型氧化物)移除的可接受的移除速率。
所述CMP组合物的表面活性剂组分可包含阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、或者它们的组合。如本文所述，该组合物可包含单一的表面活性剂、来自单一种类(或子类)表面活性剂的多种表面活性剂，或者任选地可包含来自不同表面活性剂种类(或子类)的两种或更多种表面活性剂的组合。表面活性剂在所述组合物中的浓度可为至少10ppm，例如，至少25ppm、至少50ppm、至少100ppm、至少500ppm、至少1000ppm或至少2,000ppm。另外，表面活性剂在所述组合物中的浓度可为不超过50,000ppm，例如40,000ppm、30,000ppm、20,000ppm、10,000ppm或5,000ppm。典型地，表面活性剂以10-50,000ppm、优选50-5000ppm范围内的浓度存在于所述CMP组合物中。
优选地，阴离子型表面活性剂选自一般种类的膦酸盐表面活性剂、磷酸盐表面活性剂、磺酸盐表面活性剂及硫酸盐表面活性剂。如本文所用的术语“膦酸盐”、“磷酸盐”、“磺酸盐”及“硫酸盐”是指表面活性剂的离子化(阴离子)形式(其包括至少一个阴离子氧)以及表面活性剂的酸形式(其包括至少一个酸性OH基团)。如本领域中熟知的，许多基于硫及基于磷的表面活性剂的酸形式通常是高度酸性的且甚至在相对低的pH值(例如pH为2至3)下倾向于离子化。因此，本发明的CMP组合物中的阴离子型表面活性剂通常将主要以阴离子的形式存在，而不论是以盐的形式还是以酸的形式添加表面活性剂至所述组合物中。
适用于本文所述的CMP组合物的磺酸盐表面活性剂的非限制性实例的子类包括烷芳基磺酸盐(例如烷基苯磺酸盐，诸如十二烷基苯磺酸盐)、烷基磺酸盐(例如烯基磺酸盐，诸如α-烯烃磺酸盐、烷基甘油酯磺酸盐、烷基醚磺酸盐及烷基磺基乙酸盐)、磺基丁二酸盐(例如单烷基磺基丁二酸盐及二烷基磺基丁二酸盐)、酰基牛磺酸盐(acyl taurate)及酰基羟乙基磺酸盐。
烷芳基磺酸盐为一个优选类别的阴离子型表面活性剂。烷基可在相对于磺酸基团的任意位置处连接至芳基(例如苯)部分。烷基通常将包括超过6个的碳原子且可为直链或支链的。支链烷基可经由伯碳(例如亚甲基)、仲碳或叔碳连接至芳基部分。优选的烷芳基磺酸盐为十二烷基苯磺酸盐，其中，十二烷基可为具有总计十二个碳的任何烷基，且因此可为直链或支链的。支链十二烷基可经由伯碳(例如亚甲基)、仲碳或叔碳连接至苯部分。优选地，十二烷基包含经由仲碳原子(即，在内部地沿着十二烷基链而非在该链的一端处)连接至苯基的直链十二烷基链。
化学领域中的普通技术人员将易于理解，在给定的CMP组合物中的表面活性剂通常将被选择成在CMP组合物的储存pH下稳定的。因此，优选的阴离子型表面活性剂类别为膦酸盐及磺酸盐表面活性剂(即，其中表面活性剂的疏水性部分通过C-S或C-P键结合至亲水性的S或P基团的表面活性剂)，与磷酸盐和硫酸盐相反地，其由于表面活性剂的疏水性部分与亲水性部分之间的酯键而往往在酸性pH下具有稳定性问题。另外，优选的磺酸盐及膦酸盐表面活性剂为这样的材料，在该材料中，疏水性部分包括相对地酸稳定的键(即，C-C键醚及酰胺，且在一些情况下为羧酸酯基团)。相对地酸稳定的磺酸盐的一些实例包括例如烷芳基磺酸盐、烯基磺酸盐、烷基醚磺酸盐、酰基牛磺酸盐、单烷基磺基丁二酸盐及二烷基磺基丁二酸盐。
优选的非离子型表面活性剂包括烷芳基醇、炔醇及炔二醇(通常亦称为炔属二醇表面活性剂)，包括诸如2,5,8,11-四甲基-6-十二炔-5,8-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇及其类似者的炔二醇材料，以及乙氧基化炔二醇及乙氧基化-丙氧基化炔二醇。举例而言，炔二醇表面活性剂可由以下式I和式II表示，其中R1及R4为包含3至10个碳原子的直链或支链烷基链；R2及R3为H或包含1至5个碳原子的烷基链，及m、n、p及q为平均值在0至20范围内的数字。这样的炔二醇表面活性剂及其制备的实例描述于例如Zhang等人的美国专利第6,641,896号中。
粒状研磨剂可为适合用于CMP应用的任何研磨剂，例如SiO2(二氧化硅)、Al2O3(氧化铝)、CeO2(二氧化铈)、ZnO2(氧化锆)或MnO2。研磨剂可具有任何适合的平均粒径(即，平均颗粒直径)。研磨剂的平均粒径可为4nm或更大、10nm或更大、15nm或更大、20nm或更大、或者25nm或更大。可选择地，或者此外，研磨剂的平均粒径可为300nm或更小、150nm或更小、120nm或更小、110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、或者40nm或更小。因此，研磨剂可具有由以上端点的任何两个限定的平均粒径。对于非球形颗粒，颗粒的尺寸为包围该颗粒的最小球体的直径。在一些优选实施方式中，研磨剂选自二氧化硅(例如胶体二氧化硅)及氧化铝。优选地，粒状研磨剂的平均粒径为10-300nm。优选的胶体二氧化硅研磨剂的平均粒径在10-300nm、优选10-150nm范围内。二氧化硅颗粒一般可为球形、扁球形、哑铃形或茧形。优选的氧化铝研磨剂的平均粒径为10-300nm、更优选为10-150nm。
所述抛光组合物可含有0.001wt.％或更多、0.1wt.％或更多、0.25wt.％或更多、或者0.5wt.％或更多的研磨剂。可选择地，或者此外，所述抛光组合物可含有10wt.％或更低、5wt.％或更低、4wt.％或更低、3wt.％或更低、或者2wt.％或更低的研磨剂。因此，所述抛光组合物可包含具有由针对研磨剂所列举的以上端点中的任何两个限定的量的研磨剂。研磨剂典型地以0.001-10wt％、优选0.001-5wt％的范围内的浓度存在于CMP组合物中。优选地，研磨剂以0.001-10wt％(例如0.001-5wt％)的浓度存在于CMP组合物中。在如本文所述的抛光方法期间的使用点处，研磨剂优选以0.001-5wt％(例如0.001-2wt％)的浓度存在于CMP组合物中。
合乎需要地，二氧化硅研磨剂在所述抛光组合物中在pH 2.3下将具有大于0mV的ζ电位。颗粒的ζ电位是指颗粒周围的离子的电荷与本体溶液(例如液体载剂及其中溶解的任何其它组分)的电荷之间的差异。
本发明的组合物具有酸性pH，即pH小于7。在一些实施方式中，pH可在2直至7的范围内，例如2至6，例如3至5。优选地，pH在2至5的范围内。所述组合物的pH可通过纳入包括酸性组分(其可包含任何无机或有机酸)的缓冲材料来达成和/或维持。优选地，酸性pH通过包含具有适于实现所期望的pH的量及比率的碱性及酸性组分的有机或无机缓冲剂来维持。酸性缓冲剂是化学领域中的普通技术人员熟知的。
在一些优选实施方式中，所述CMP组合物进一步包含氧化剂，诸如过氧化氢，任选地与金属离子(例如铁离子)组合。所述抛光组合物可含有任何适合量的氧化剂。所述抛光组合物可含有0.05wt.％或更高、0.1wt.％或更高、或者0.25wt.％或更高的氧化剂。可选择地，或者此外，所述抛光组合物可含有5wt.％或更低、2.5wt.％或更低、1wt.％或更低、0.8wt.％或更低、或者0.6wt.％或更低的氧化剂。因此，所述抛光组合物可包含具有由针对氧化剂所列举的以上端点中的任何两个限定的量的氧化剂。在一些实施方式中，所述CMP组合物在使用点处包含0-5wt％的过氧化氢。
在常规的CMP技术中，基板载体或抛光头安装在载体组件上且定位成与CMP装置中的抛光垫接触。载体组件对基板提供可控制的压力，促进基板与抛光垫相抵。所述垫和载体及其连接的基板相对于彼此移动。所述垫与基板的相对移动用于研磨基板表面以自基板表面移除材料的一部分，从而抛光基板。基板表面的抛光典型地通过抛光组合物的化学活性(例如通过存在于CMP组合物中的氧化剂、酸、碱或其它添加剂)和/或悬浮于抛光组合物中的粒状研磨剂的机械活性而得到进一步辅助。
本发明的抛光组合物任选地还可包括通常包括于抛光组合物中的适量的一种或多种其它添加剂材料，诸如金属络合剂、分散剂、稳定剂、腐蚀抑制剂、粘度调节剂、杀生物剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、无机盐及其类似者。举例而言，所述组合物可包括杀生物剂，诸如
或
杀生物剂；络合剂，诸如乙酸、组氨酸、赖氨酸、甘氨酸、吡啶甲酸、酒石酸、亚氨基二乙酸、丙氨酸、苯甲酸、次氨基三乙酸(NTA)、谷氨酸、戊二酸、β-丙氨酸、天冬氨酸、鸟氨酸或脯氨酸；腐蚀抑制剂，诸如苯并三唑(BTA)、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑(即，5-氨基四唑)、3-氨基-1,2,4-三唑、苯基膦酸、甲基膦酸；及其类似者。在一些实施方式中，所述CMP组合物可包括水溶性盐，例如硝酸铵，用于轮廓控制及导电性(conductivity)。举例而言，所述组合物可包括50-2000ppm的水溶性盐。所述CMP组合物还可包括可相对于硅氮化物选择性地结合至硅氧化物以进一步辅助硅氮化物移除选择性的阳离子型表面活性剂。
含水载剂可为任何含水溶剂，例如水、含水甲醇、含水乙醇、其组合及其类似者。优选地，含水载剂包含水、更优选去离子水，基本上由水、更优选去离子水组成，或者由水、更优选去离子水组成。
本文所述的方法中所用的抛光组合物可通过任何适合技术制备，其中许多技术是本领域技术人员已知的。所述抛光组合物可以分批或连续工艺制备。一般而言，所述抛光组合物可通过以任何顺序组合其组分来制备。如本文所用的术语“组分”包括单独的成分(例如研磨剂、聚合物、螯合剂、缓冲剂及其类似者)以及成分的任何组合。举例而言，二氧化铈研磨剂可分散于水中、与聚合物组分组合及通过任何能够将所述组分并入抛光组合物中的方法混合。典型地，当使用氧化剂时，直至组合物准备用于CMP工艺时才将氧化剂添加至抛光组合物，例如可刚好在开始抛光之前添加氧化剂。可在任何适合的时刻通过按照需要添加酸或碱进一步调节pH。
本发明的抛光组合物还能够以浓缩物形式提供，其用来在使用之前用适量的含水溶剂(例如水)来进行稀释。在这样的实施方式中，抛光组合物浓缩物可包括以如下的量分散或溶解于含水溶剂中的各种组分，所述量使得在用适量的含水溶剂稀释浓缩物时，抛光组合物的各组分将以用于应用的适当范围内的量存在于抛光组合物中。
本发明的CMP方法优选使用化学机械抛光装置实现。典型地，CMP装置包括：压板，其在使用时处于运动中且具有由轨道、线性和/或圆周运动产生的速度；抛光垫，其与压板接触且在运动时相对于压板移动；及载体，其固持待通过接触抛光垫的表面且相对于抛光垫的表面移动进行抛光的基板。基板的抛光通过以下步骤来进行：将基板置放成与抛光垫及本发明的抛光组合物接触且然后使抛光垫相对于基板移动，以便磨除基板的至少一部分以抛光基板。
以下实施例进一步说明本发明的某些方面，但当然不应解释为以任何方式限制其范畴。如本文及在以下实施例和权利要求书中所用的，报导为百万分率(ppm)或重量％(wt％)的浓度是基于所关注的活性组分的重量除以组合物的重量。
提供以下非限制性实施例以进一步说明本文所述的组合物及方法的某些方面及特征。
实施例1
该实施例说明了不同表面活性剂对TiN移除速率抑制的影响。
该实施例及以下实施例中所用的研磨剂概述于表1中。
表1
| 研磨剂 | 研磨剂类型 | 形状 | 在pH 2.3下的ζ电位 | 平均粒径 |
| A | 氧化铝 | 球形 | -15.1 | 100nm |
| B | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 4.83 | 25nm |
| C | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 3.82 | 35nm |
| D | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 6.4 | 50nm |
| E | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 12.1 | 70nm |
| F | 胶体二氧化硅 | 球形 | 1.19 | 50nm |
| G | 胶体二氧化硅 | 球形 | 5.1 | 70nm |
| H | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 7.35 | 50nm |
| I | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 38.4 | 35nm |
| J | 胶体二氧化硅 | 茧形 | 50.9 | 50nm |
制备pH为2.3且包含0.025重量％(wt％)胶体二氧化硅(来自表1的研磨剂J，FusoChemical Co.Ltd.)、0.5wt％过氧化氢及1000ppm(活性物浓度)的表1中所列的各种表面活性剂、其余为水的含水CMP组合物。使用Fujibo H7000抛光垫及以下抛光参数通过各种组合物对TiN毯覆式晶片抛光60秒：111rpm的载体速度、113rpm的压板速度、1.5psi的向下力及150mL的浆料流量。将使用各组合物观测到的TiN移除量与在用具有与测试组合物相同的基本配方但不具有任何添加的表面活性剂的比较CMP组合物(对照物)抛光TiN毯覆式晶片时观测到的TiN移除量进行比较。TiN移除速率(RR)抑制通过对照物的移除速率减去测试组合物的移除速率来计算且所述差值表示为对照物的百分比。
图1提供所观测到的各种阴离子型表面活性剂及非离子型表面活性剂的TiN RR抑制(％)的图。表面活性剂抑制剂及各种非表面活性剂添加剂(例如氨基酸及三唑)的评估表明非表面活性剂添加剂不适合于提供所期望的TiN RR抑制。在一些情况下，特别是对于硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、烷芳基醇、酰胺及炔二醇表面活性剂，观测到大于80％的TiN RR抑制(参见例如图1中的SINONATE 1105SF(5)、SINONATE 290MH(6)、ZETASPERSE 2300(7)、DBS(16)、OLFINE WE-001(18)、OLFINE WE-003(19)、SURFYNOL 604(23)、SURFYNOL 707P(24)、SINOPOL 9620P(25)、聚(丙烯酰胺)(34)及RHODAFAC RS710(26)的结果)。
表2
表2(续)
表2(续)
*在表2中：CAS＝活性组分的Chemical Abstracts Service登记编号。
品牌为SURFYNOL及ZETASPERSE的表面活性剂购自Air Products and Chemicals,Inc.；品牌为SINOPOL及SINONATE的表面活性剂购自Sino-Japan Chemical Co.Ltd.；品牌为OLFINE的表面活性剂购自Shin-Etsu Chemical Co.；品牌为RHODAFAC的表面活性剂购自Rhodia；品牌为ADEKA的表面活性剂购自Adeka Corp.，品牌为DOWFAX的表面活性剂购自DowChemical Co；以及品牌为ALCOSPERSE的表面活性剂购自AkzoNobel Surface Chemistry,LLC。
实施例2
该实施例说明铁离子作为氧化剂对包含不同表面活性剂的CMP组合物的TiN RR的影响。
制备pH为2.3且包含0.025重量％(wt％)胶体二氧化硅(来自表1的研磨剂J，FusoChemical Co.Ltd.)、750ppm硝酸铁及0.162wt％丙二酸、另外含有1000ppm(以活性物浓度计)的不同表面活性剂的含水CMP组合物。使用以下抛光参数通过抛光垫(Fujibo)及所述CMP组合物对TiN毯覆式晶片抛光60秒。111rpm的载体速度、113rpm的压板速度、1.5psi的向下力及150ml的浆料流量。图2提供与不具有表面活性剂抑制剂的相似组合物相比的各种组合物的TiN移除速率的图。
图2中的结果显示：最低的TiN移除速率(即，最高的TiN RR抑制)通过十二烷基苯磺酸(DBS)以及(C10-C14)烷基苯磺酸盐与乙氧基化(C6-C12)醇(ZETASPERSE 2300)的混合物获得，这两者均为烷基苯磺酸盐表面活性剂。
实施例3
该实施例说明研磨剂固体浓度对具有及不具有十二烷基苯磺酸(DBS)表面活性剂的包含胶体二氧化硅研磨剂的CMP组合物的TiN RR抑制的影响。
以不同的研磨剂固体浓度(SC％)制备在pH 2.3下的包含胶体二氧化硅研磨剂(来自表1的研磨剂J，Fuso Chemical Co.)及0.5wt％过氧化氢、具有及不具有1000ppm DBS的含水抛光浆料，且通过使用Fujibo H7000抛光垫及以下抛光参数对TiN毯覆式晶片抛光60秒进行评估：111rpm的载体速度、113rpm的压板速度、1.5psi的向下力及150mL的浆料流量。抛光结果以图形方式展示于图3中。
图3中的数据表明：TiN RR抑制在0.025wt％至10wt％的固体浓度范围内稍微(somewhat)可变地分布在38％至100％的范围内，其中，在用于该评估的抛光条件下，TiNRR保持小于
/分钟直至2.5wt％的固体浓度。另外，所述结果表明：即使在导致较高抛光速率的高固体浓度(10％)下，TiN RR抑制仍是高的(71％)。
实施例4
该实施例说明pH对具有及不具有十二烷基苯磺酸(DBS)表面活性剂的包含胶体二氧化硅研磨剂的CMP组合物的TiN RR抑制的影响。
在2至7的整数pH值下制备在pH 2.3下的包含胶体二氧化硅研磨剂(来自表1的研磨剂J，Fuso Chemical Co.Ltd.)及0.5wt％过氧化氢、具有及不具有1000ppm DBS的含水抛光浆料。通过使用以下抛光参数对TiN毯覆式晶片抛光60秒来评估CMP组合物：FujiboH7000抛光垫、111rpm的载体速度、113rpm的压板速度、1.5psi的向下力及150mL的浆料流量。抛光结果以图形方式展示于图4中。
图4中的结果表明：在pH 2和3下获得最高的TiN RR抑制水平。
实施例5
该实施例说明不同研磨材料对具有及不具有十二烷基苯磺酸(DBS)表面活性剂的CMP组合物的TiN RR抑制的影响。
制备在pH 2.3下的包含0.025wt％表1中所列的研磨剂及0.5wt％过氧化氢、具有及不具有1000ppm DBS的含水抛光浆料。通过使用以下抛光参数对TiN及W毯覆式晶片抛光60秒来评估CMP组合物：Fujibo H7000抛光垫、111rpm的载体速度、113rpm的压板速度、1.5psi的向下力及150mL的浆料流量。TiN抛光结果以图形方式展示于图5中。
图5中的结果表明，对于具有表面活性剂的处理，所有经测试的研磨剂均展示出非常高的TiN RR抑制，其中，实际的TiN RR值在评估条件下小于
/分钟。所述结果还表明，对于不具有表面活性剂的处理，TiN RR在宽范围内变化，例如，从
/分钟至
/分钟。
本文中所引用的所有参考文献，包括公开物、专利申请及专利均以引用的方式并入本文中，该引用程度就如同单独及特定地指示各参考文献以引用的方式并入且全文阐述于本文中一般。
除非本文中另外指明或上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求书的上下文中)使用的术语“一”与“一个”及“该”以及类似的指示物均应解释为涵盖单数及复数。除非另外说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”及“含有”均解释为开放式术语(即，意味着“包括，但不限于”)。术语“由…组成”及“由…构成”应解释为封闭式术语，其将任何组合物或方法分别限制为本说明书的给定权利要求或部分中所列出的指定的组分或步骤。另外，且由于其开放性质，术语“包含”广泛地涵盖基本上由所指定的组分或步骤组成或者由所指定的组分或步骤组成的组合物及方法，除了包括超出本说明书的给定权利要求或部分中所列出的那些组分或步骤的其它组分或步骤的组合物及方法之外。除非本文中另外指明，否则本文列举的值的范围仅意欲充当个别提及属于该范围内的各独立值的速记方法，且各独立值如同其在本文中单独列举一般并入本说明书中。通过量测获得的所有数值(例如重量、浓度、物理尺寸、移除速率、流量及其类似者)不应解释为绝对精确数字，且应视为涵盖在本领域中常用的量测技术的已知极限内的值，而不论是否明确陈述术语“约”。除非本文中另外指明或另外上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法可以任何适合顺序执行。除非另外主张，否则本文所提供的任何及所有实施例或例示性语言(例如“诸如”)的使用仅意欲更好地阐明本发明的某些方面并且不限制本发明的范围。本说明书中的任何语言均不应解释为指示实践本发明所必需的任何未要求保护的要素。
本文描述本发明的优选实施方式，其包括本发明人已知用于进行本发明的最佳模式。在阅读前文描述时，这些优选实施方式的变化对于本领域普通技术人员而言可变得明晰。本发明人预期本领域技术人员适当地采用这样的变化，且本发明人意欲以不同于本文中具体描述的方式来实施本发明。因此，若适用的法律允许的话，本发明包括所附权利要求书中所列举的主题的所有修改及等效物。此外，除非本文中另外指明或另外上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素以其所有可能变化形式的任意组合。
Claims (24)
1.一种抛光包含氮化钛(TiN)或钛/氮化钛(Ti/TiN)阻挡层的基板的化学机械抛光(CMP)方法，该方法包括使该基板与包含悬浮于液体载剂中的粒状研磨剂的酸性CMP组合物接触，该液体载剂包含选自阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂及其组合的表面活性剂。
2.权利要求1的方法，其中该粒状研磨剂包含胶体二氧化硅。
3.权利要求1的方法，其中该粒状研磨剂包含氧化铝。
4.权利要求1的方法，其中该粒状研磨剂包含胶体二氧化硅与氧化铝的组合。
5.权利要求1的方法，其中该粒状研磨剂以0.001-10重量％(wt％)的浓度存在于该CMP组合物中。
6.权利要求1的方法，其中该表面活性剂以10-50,000百万分率(ppm)范围内的浓度存在于该CMP组合物中。
7.权利要求1的方法，其中该表面活性剂包含炔二醇非离子型表面活性剂。
8.权利要求1的方法，其中该表面活性剂包含磺酸盐阴离子型表面活性剂。
9.权利要求8的方法，其中该阴离子型表面活性剂包含烷芳基磺酸盐。
10.权利要求9的方法，其中该烷芳基磺酸盐包含烷基苯磺酸盐。
11.权利要求10的方法，其中该烷基苯磺酸盐包含十二烷基苯磺酸盐。
12.权利要求8的方法，其中该阴离子型表面活性剂包含单烷基磺基丁二酸盐、二烷基磺基丁二酸盐、或其组合。
13.权利要求1的方法，其中该表面活性剂包含选自磺酸盐表面活性剂、硫酸盐表面活性剂、膦酸盐表面活性剂及磷酸盐表面活性剂的至少一种阴离子型表面活性剂。
14.权利要求1的方法，其中该CMP组合物的pH在2至7的范围内。
15.权利要求1的方法，其中该CMP组合物进一步包含氧化剂。
16.权利要求15的方法，其中该氧化剂包含过氧化氢。
17.权利要求16的方法，其中该过氧化氢以0.01-5wt％范围内的浓度存在于该CMP组合物中。
18.权利要求1的方法，其中连同CMP抛光装置中的抛光垫来完成磨除。
19.权利要求1的方法，其中该CMP组合物包含在2至7的pH下、在含水载剂中的0.001-10wt％研磨剂、10-50,000ppm磺酸盐表面活性剂及0.01-5wt％过氧化氢。
20.权利要求19的方法，其中该磺酸盐表面活性剂包含烷基苯磺酸盐。
21.权利要求20的方法，其中该烷基苯磺酸盐包含十二烷基苯磺酸盐。
22.权利要求19的方法，其中该磺酸盐表面活性剂包含单烷基磺基丁二酸盐、二烷基磺基丁二酸盐、或其组合。
23.权利要求1的方法，其中该CMP组合物包含在2至7的pH下、在含水载剂中的0.001-10wt％研磨剂、10-50,000ppm非离子型表面活性剂及0-5wt％过氧化氢。
24.权利要求23的方法，其中该非离子型表面活性剂包含炔二醇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010632566.1A CN111710601A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010632566.1A CN111710601A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
| CN201580007554.7A CN106062931A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
| PCT/US2015/014815 WO2015120269A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-02-06 | Cmp method for suppression of titanium nitride and titanium/titanium nitride removal |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580007554.7A Division CN106062931A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111710601A true CN111710601A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=57208001
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010632566.1A Pending CN111710601A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
| CN201580007554.7A Pending CN106062931A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580007554.7A Pending CN106062931A (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN111710601A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109423290A (zh) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 弗萨姆材料美国有限责任公司 | 用于在制造半导体器件过程中相对于氮化钛选择性地去除氮化钽的蚀刻溶液 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030073386A1 (en) * | 2001-08-14 | 2003-04-17 | Ying Ma | Chemical mechanical polishing compositions for metal and associated materials and method of using same |
| US20050090109A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-04-28 | Carter Melvin K. | CMP method for copper, tungsten, titanium, polysilicon, and other substrates using organosulfonic acids as oxidizers |
| JP2005244123A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Fujimi Inc | 研磨用組成物 |
| DE102004016600A1 (de) * | 2004-04-03 | 2005-10-27 | Degussa Ag | Dispersion zum chemisch-mechanischen Polieren von Metalloberflächen enthaltend Metalloxidpartikel und ein kationisches Polymer |
| US20080026525A1 (en) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor processing method and chemical mechanical polishing methods |
| US20090209103A1 (en) * | 2006-02-03 | 2009-08-20 | Freescale Semiconductor, Inc. | Barrier slurry compositions and barrier cmp methods |
| US20120094489A1 (en) * | 2009-06-22 | 2012-04-19 | Cabot Microelectronics Corporation | Cmp compositions and methods for suppressing polysilicon removal rates |
| US20150004788A1 (en) * | 2013-06-27 | 2015-01-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Chemical Mechanical Polishing Slurry Compositions and Method Using the Same for Copper and Through-Silicon Via Applications |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6692546B2 (en) * | 2001-08-14 | 2004-02-17 | Advanced Technology Materials, Inc. | Chemical mechanical polishing compositions for metal and associated materials and method of using same |
| JP2008004621A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Toshiba Corp | Ｃｕ膜ＣＭＰ用スラリー、研磨方法および半導体装置の製造方法 |
-
2015
- 2015-02-06 CN CN202010632566.1A patent/CN111710601A/zh active Pending
- 2015-02-06 CN CN201580007554.7A patent/CN106062931A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030073386A1 (en) * | 2001-08-14 | 2003-04-17 | Ying Ma | Chemical mechanical polishing compositions for metal and associated materials and method of using same |
| US20050090109A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-04-28 | Carter Melvin K. | CMP method for copper, tungsten, titanium, polysilicon, and other substrates using organosulfonic acids as oxidizers |
| JP2005244123A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Fujimi Inc | 研磨用組成物 |
| DE102004016600A1 (de) * | 2004-04-03 | 2005-10-27 | Degussa Ag | Dispersion zum chemisch-mechanischen Polieren von Metalloberflächen enthaltend Metalloxidpartikel und ein kationisches Polymer |
| US20090209103A1 (en) * | 2006-02-03 | 2009-08-20 | Freescale Semiconductor, Inc. | Barrier slurry compositions and barrier cmp methods |
| US20080026525A1 (en) * | 2006-07-26 | 2008-01-31 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor processing method and chemical mechanical polishing methods |
| US20120094489A1 (en) * | 2009-06-22 | 2012-04-19 | Cabot Microelectronics Corporation | Cmp compositions and methods for suppressing polysilicon removal rates |
| US20150004788A1 (en) * | 2013-06-27 | 2015-01-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Chemical Mechanical Polishing Slurry Compositions and Method Using the Same for Copper and Through-Silicon Via Applications |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109423290A (zh) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 弗萨姆材料美国有限责任公司 | 用于在制造半导体器件过程中相对于氮化钛选择性地去除氮化钽的蚀刻溶液 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106062931A (zh) | 2016-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI596203B (zh) | 用於抑制氮化鈦及鈦／氮化鈦移除之化學機械拋光（ｃｍｐ）方法 | |
| KR102289577B1 (ko) | 혼합된 연마제 연마 조성물 | |
| CN1696235B (zh) | 阻挡层抛光溶液 | |
| KR101107638B1 (ko) | 화학적 기계적 연마용 선택적 슬러리 | |
| EP2999762B1 (en) | Cmp compositions selective for oxide and nitride with high removal rate and low defectivity | |
| KR102307254B1 (ko) | 질화티타늄 및 티타늄/질화티타늄 제거를 억제하기 위한 cmp 방법 | |
| US8916061B2 (en) | CMP compositions selective for oxide and nitride with high removal rate and low defectivity | |
| TWI361831B (en) | Onium-containing cmp compositions and methods of use thereof | |
| KR20170097090A (ko) | Sti 웨이퍼 연마에서 감소된 디싱을 나타내는 cmp 조성물 | |
| JP3849091B2 (ja) | 化学機械研磨用水系分散体 | |
| KR20180039176A (ko) | 개선된 안정성 및 개선된 연마 특징을 갖는 선택적 질화물 슬러리 | |
| JP2005014206A (ja) | 金属研磨剤組成物 | |
| CN114341287B (zh) | 用于多晶硅化学机械抛光的组合物及方法 | |
| JP6930976B2 (ja) | 低ｋ基板の研磨方法 | |
| CN111710601A (zh) | 用于抑制氮化钛及钛/氮化钛移除的化学机械抛光方法 | |
| US10315285B2 (en) | CMP composition and method for polishing rigid disks | |
| US10344186B2 (en) | Polishing composition comprising an amine-containing surfactant | |
| CN111745532B (zh) | 以高钴移除速率和减少的钴腐蚀的钴化学机械抛光方法 | |
| KR20190057406A (ko) | 개선된 디싱 및 패턴 선택성을 갖는, 산화물 및 질화물에 대해 선택적인 cmp 조성물 | |
| TWI791633B (zh) | 抗腐蝕拋光組成物 | |
| JP2020174083A (ja) | 化学機械研磨用水系分散体及び化学機械研磨方法 | |
| KR20170012415A (ko) | 높은 제거 속도 및 낮은 결함성을 갖는, 폴리실리콘 및 질화물에 비해 산화물에 대해 선택적인 cmp 조성물 | |
| CN113661219A (zh) | 用于改善化学机械抛光浆料的颗粒分散的添加剂 | |
| CN103773244A (zh) | 一种碱性化学机械抛光液 | |
| CN103773245A (zh) | 一种碱性化学机械抛光液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Illinois, USA Applicant after: CMC Materials Co.,Ltd. Address before: Illinois, USA Applicant before: Cabot Microelectronics Corp. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Illinois, America Applicant after: CMC Materials Co.,Ltd. Address before: Illinois, America Applicant before: CMC Materials Co.,Ltd. |