TWI414573B - 半導體材料之ｃｍｐ之組合物及方法 - Google Patents

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Description

半導體材料之CMP之組合物及方法
本發明係關於拋光組合物及使用其拋光基板之方法。更特定言之，本發明係關於適用於拋光半導體表面之化學－機械拋光組合物。
在此項技術中熟知用於基板之表面的化學－機械拋光(CMP)之組合物及方法。用於含金屬之半導體基板(例如積體電路)的表面之CMP之拋光組合物(亦稱為拋光漿液、CMP漿液及CMP組合物)通常含有研磨劑、各種添加化合物及其類似物。
一般而言，CMP包括同時進行第一覆蓋層之化學及機械拋光以暴露非平面第二層之一部分表面，該第一層形成於該第二層上。例如，美國專利第4,789,648號揭示使用拋光襯墊及拋光組合物來以比第二層更快之速率移除第一層直至材料之第一覆蓋層之表面與經覆蓋之第二層之上表面共平面的CMP方法。化學－機械拋光之更詳細說明可見於美國專利第4,671,851、4,910,155及4,944,836號中。
積體電路之製造商力求改善半導體器件之電流密度。必需使用對於特徵定義中之導體而言具有低電阻之導電材料，該等特徵定義形成於具有低介電常數、作為絕緣層以降低鄰近互連之間的電容耦合之材料中。符合此等要求之導電材料係銅及其合金。
在半導體器件中使用銅(Cu)之一難題在於銅擴散入包裹絕緣材體料中。為減少銅於絕緣體材料中之擴散且為有助於銅之黏附，在銅沈積之前將阻擋層沈積於特徵定義中。障壁材料包括(例如)鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)及氮化鈦(TiN)。銅沈積後，使用CMP移除過量銅及障壁層。
由於Ta之相對惰性性質，因此當前之CMP方法及市售障壁層移除漿液關於適用之漿液化學組成受限。因而，拋光主要依賴於強機械磨蝕。些許不同而言，用於含有Ta之障壁層之工件的現行CMP方法及高固體濃度之組合物在障壁層、金屬層(Cu基)及層間介電(ILD)層(二氧化矽基)之間具有極差選擇率，使得金屬及ILD層同時過度移除。
另一拋光基板中若干金屬之方法係使用大量足以氧化基板上所有待拋光之金屬的氧化劑。隨後藉由使用使金屬表面鈍化或使金屬離子錯合之添加劑控制金屬之移除速率。該方法要求使鈍化膜化學最優化以減慢一種金屬之氧化且容許基板上第二金屬之移除。
許多已知CMP組合物適用於限制目的，但亦需忍受不可接受之拋光效能。因此，仍需要對具備第二金屬時之諸如鉭之半導體材料顯示適用之移除速率的新穎CMP組合物。
本發明提供一種化學－機械拋光組合物，其包含(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑；(c)第二金屬拋光速率改進劑；及(d)液體載劑。
在一實施例中，第一金屬拋光速率改進劑具有相對於標準氫電極小於0.34 V之標準還原電勢，其中第一金屬拋光速率改進劑為醌，且第二金屬拋光速率改進劑具有相對於標準氫電極大於0.34 V之標準還原電勢。
在第二實施例中，第一金屬拋光速率改進劑為包含醌部分之有機氧化劑，且第二金屬拋光速率改進劑係選自由碘化物、碘、I2 ．丙二醯胺3 及三碘化物組成之群。
在第三實施例中，第一金屬拋光速率改進劑為包含醌部分之有機氧化劑，且第二金屬拋光速率改進劑為以低於第一金屬拋光速率改進劑之濃度的濃度存在之氧化劑。
在第四實施例中，第一金屬拋光速率改進劑為包含醌部分之有機氧化劑，其限制條件為該第一金屬拋光速率改進劑不為1,2－萘醌－4－磺酸、胺基蒽醌磺酸或氫醌磺酸，且第二金屬拋光速率改進劑為氧化劑，其限制條件為該第二金屬拋光速率改進劑與第一金屬拋光速率改進劑不同且不為碘酸鉀或硝酸。
本發明亦提供一種化學－機械拋光基板之方法，該方法包含(i)提供一合意地具有至少兩種金屬之基板；(ii)提供上述化學－機械拋光組合物中之一種；(iii)使該基板與拋光襯墊接觸，其中拋光組合物位於基板與拋光襯墊之間；(iv)相對於基板移動該拋光襯墊及拋光組合物；及(iv)研磨基板之至少一部分以拋光該基板。
本發明提供一種適用於拋光基板、較佳合意地含有至少兩種金屬之半導體基板之CMP組合物。該CMP組合物含有(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑；(c)第二金屬拋光速率改進劑；及(d)液體載劑。
相對於習知CMP組合物，希望CMP組合物提供基板中一或多種金屬之平滑快速移除。此外，CMP組合物可以銅及鉭及視情況TiN之移除選擇率可由使用者加以改變之方式使用。
研磨劑可為任何適當研磨劑，尤其為適用於半導體材料之CMP的研磨劑。希望研磨劑包含金屬氧化物、基本上由金屬氧化物組成或由金屬氧化物組成。適當研磨劑之實例包括(但不限於)二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈰、氧化鋯或上述研磨劑之兩種或兩種以上之組合。研磨劑較佳為二氧化矽或氧化鋁，最佳為二氧化矽(例如非晶二氧化矽、膠狀二氧化矽或摻雜有鋁之膠狀二氧化矽)。
研磨劑可以任何適當量存在於CMP組合物中。例如，CMP組合物中研磨劑所佔量可為0.1 wt%或以上，例如0.2 wt%或以上、0.5 wt%或以上或1 wt%或以上。或者或另外，CMP組合物中研磨劑所佔量可為20 wt%或以下，例如15 wt%或以下、12 wt%或以下、10 wt%或以下、8 wt%或以下、5 wt%或以下、4 wt%或以下或3 wt%或以下。因此，CMP組合物中研磨劑所佔量可為0.1 wt%至20 wt%，例如0.1 wt%至12 wt%或0.1 wt%至4 wt%。
研磨劑可為任何適當形式。研磨劑通常以顆粒形式，其可具有任何適當尺寸(亦即包裹顆粒之最小球體的直徑)。例如，研磨劑可具有10 nm或以上，例如20 nm或以上、30 nm或以上或50 nm或以上之平均粒徑。或者或另外，研磨劑可具有500 nm或以下，例如300 nm或以下、200 nm或以下或100 nm或以下之平均粒徑。可藉由任何適當方法測定粒徑，該等方法中之許多為此項技術中所熟知，諸如雷射散射技術。
研磨劑合意地懸浮於CMP組合物中，更特定言之懸浮於CMP組合物之液體載劑中。當研磨劑懸浮於CMP組合物中時，研磨劑較佳膠體穩定。術語"膠體"係指研磨劑顆粒在液體載劑中之懸浮液。"膠體穩定"係指隨時間保持懸浮。在本發明之上下文中，若當將CMP組合物放入100 ml量筒且容許其在無攪拌情況下靜置2小時時段，50 ml量筒底部之研磨劑濃度([B]，以g/ml為標準)與50 ml量筒頂部之研磨劑濃度([T]，以g/ml為標準)之間的差異除以CMP組合物中研磨劑之初始濃度([C]，以g/ml為標準)小於或等於0.5({[B]－[T]}/[C]0.5)時，則認為研磨劑在CMP組合物中膠體穩定。希望[B]－[T]/[C]的值小於或等於0.3，且較佳小於或等於0.1。
第一及第二金屬拋光速率改進劑係選自下列第一及第二金屬拋光速率改進劑對：(1)第一金屬拋光速率改進劑具有相對於標準氫電極小於0.34 V之標準還原電勢，其中第一金屬拋光速率改進劑為醌，且第二金屬拋光速率改進劑具有相對於標準氫電極大於0.34 V之標準還原電勢；(2)第一金屬拋光速率改進劑為包含醌部分之有機氧化劑，且第二金屬拋光速率改進劑係選自由碘化物、碘、I2 ．丙二醯胺3 及三碘化物組成之群；(3)第一金屬拋光速率改進劑為包含醌部分之有機氧化劑，且第二金屬拋光速率改進劑為以低於第一金屬拋光速率改進劑之濃度的濃度存在之氧化劑；及(4)第一金屬拋光速率改進劑為包含醌部分之有機氧化劑，其限制條件為該第一金屬拋光速率改進劑不為1,2－萘醌－4－磺酸、胺基蒽醌磺酸或氫醌磺酸，且第二金屬拋光速率改進劑為氧化劑，其限制條件為該第二金屬拋光速率改進劑與第一金屬拋光速率改進劑不同且不為碘酸鉀或硝酸。
在第一實施例中，第一金屬拋光速率改進劑可為任何相對於標準氫電極具有0.34 V(Cu2＋ →Cu0 之Eo 值)或以下之標準還原電勢之適當材料。第一實施例中之第二金屬拋光速率改進劑可為任何相對於標準氫電極具有大於0.34 V之標準還原電勢的適當材料。
在第二實施例中，第一金屬拋光速率改進劑可為任何包含醌部分之適當有機氧化劑。第二實施例中之第二金屬拋光速率改進劑可為任何選自由碘化物、碘、I2 ．丙二醯胺3 及三碘化物組成之群的適當試劑。第二實施例之CMP組合物可視情況進一步包含第二氧化劑。
在第三實施例中，第一金屬拋光速率改進劑可為任何包含醌部分之適當有機氧化劑。在第三實施例中，第二金屬拋光速率改進劑可為任何以低於第一金屬拋光速率改進劑之濃度的濃度存在之適當氧化劑。
在第四實施例中，第一金屬拋光速率改進劑可為任何包含醌部分之適當有機氧化劑，其限制條件為第一金屬拋光速率改進劑不為1,2－萘醌－4－磺酸、胺基蒽醌磺酸或氫醌磺酸。在第四實施例中，第二金屬拋光速率改進劑可為任何適當氧化劑，其限制條件為該第二金屬拋光速率改進劑與第一金屬拋光速率改進劑不同且不為碘酸鉀或硝酸。
適當有機氧化劑包括(但不限於)氯冉酸、有機過氧化物(例如第三丁基過氧化物)、n－甲基嗎啉－N－氧化物、二氯靛酚、I2 ．丙二醯胺3 及醌，諸如二羥基醌，例如(2,5－二羥基苯醌)、萘醌(例如1,2－萘醌－4－磺酸)及具有一或多個官能基之蒽醌。蒽醌之官能基主要有助於增強蒽醌在CMP組合物中之溶解性，但其亦可影響拋光基板時CMP組合物之效能。適當官能基為(但不限於)磺酸基、磷酸基及胺。蒽醌可具有兩種或兩種以上不同類型之官能基之混合物。蒽醌之較佳官能基為磺酸。因此，有機氧化劑較佳為蒽醌二磺酸，諸如9,10－蒽醌－1,8－二磺酸、9,10－蒽醌－1,5－二磺酸、9,10－蒽醌－2,6－二磺酸及其鹽。
適當無機氧化劑包括(但不限於)過氧化氫、過氧單硫酸鉀、過硫酸鹽(例如單過硫酸銨、二過硫酸銨、單過硫酸鉀及二過硫酸鉀)、過碘酸鹽(例如過碘酸鉀)、過氯酸鹽(例如過氯酸鉀)、碘酸鹽(例如碘酸鉀)、碘、三碘酸鹽、過錳酸鉀、鐵(III)之無機鹽(例如硝酸鐵)、鐵(III)之有機鹽(例如丙二酸鐵(III)Fe(III)(Ma)3 )硫酸鈰(IV)、溴酸鹽(例如溴酸鉀)及氯酸鹽。較佳地，當第二金屬拋光速率改進劑為無機氧化劑時，其選自碘酸鹽(例如碘酸鉀)、碘、過錳酸鉀、鐵(III)之無機鹽(例如硝酸鐵)、溴酸鹽及氯酸鹽及過硫酸鹽。在某些實施例中，無機金屬拋光速率改進劑不為硝酸。
CMP組合物可進一步包含鹵陰離子。適當鹵陰離子包括氯離子、溴離子及碘離子。CMP組合物中之較佳鹵陰離子為碘離子。可藉由在CMP組合物中使用任何適當鹽來提供鹵陰離子。用於提供鹵離子之適當鹽包括(例如)鉀、銫、銨、鎂、鈣、鍶、鋇及鋁鹽。
除碘化物外，在某些實施例中CMP組合物可含有碘、I2 ．丙二醯胺3 或三碘化物。碘可以分子碘(I2 )或可溶性碘加合物形式存在。藉由(例如)組合I2 與碳酸來產生可溶性碘加合物。碘加合物較佳為I2 ．丙二醯胺3 。
第一及第二金屬拋光速率改進劑可以任何適當量存在於CMP組合物中。例如，以CMP組合物之總重量計，第一及第二金屬拋光速率改進劑中之每一者可以0.001 wt%或以上、例如0.01 wt%或以上、0.05 wt%或以上或0.1 wt%或以上的量存在於CMP組合物中。或者或另外，第一及第二金屬拋光速率改進劑之每一者可以5 wt%或以下、例如1 wt%或以下或0.5 wt%或以下的量存在於CMP組合物中。以莫耳濃度計，第一及第二金屬拋光速率改進劑之每一者可以1 mM或以上、例如2 mM或以上、3 mM或以上或5 mM或以上之濃度存在於CMP組合物中。或者或另外，第一及第二金屬拋光速率改進劑中之每一者可以60 mM或以下、例如40 mM或以下、20 mM或以下或10 mM或以下的量存在於CMP組合物中。第二金屬拋光速率改進劑可以任何濃度，大於、等於或小於第一金屬拋光速率改進劑之濃度存在。例如，在一實施例中CMP組合物中第二金屬拋光速率改進劑之濃度低於該CMP組合物中第一金屬拋光速率改進劑之濃度。
當CMP組合物包含鹵化物時，鹵陰離子可以任何適當濃度存在於CMP組合物中。例如，鹵離子可以5 ppm或以上、例如10 ppm或以上或25 ppm或以上之濃度存在於CMP組合物中。或者或另外，鹵離子可以120 ppm或以下、例如100 ppm或以下或60 ppm或以下之濃度存在於CMP組合物中。
液體載劑可為任何適當液體載劑。適當液體載劑之實例包括(但不限於)水或與水可混溶之溶劑，諸如乙醇、甲醇、異丙醇、丁醇及其組合。液體載劑用以促進研磨劑顆粒、氧化劑及任何其他添加劑施用至適當基板之表面。液體載劑較佳為水。水較佳為去離子水。
CMP組合物視情況進一步包含適當量之一或多種其他材料。該等其他材料可為通常包括於CMP組合物中之其他材料。例如，該等其他材料可為腐蝕抑制劑、黏度改良劑、界面活性劑、殺生物劑及其類似物。
腐蝕抑制劑(亦即成膜劑)可為任何適當腐蝕抑制劑。腐蝕抑制劑通常為含有含雜原子之官能基的有機化合物。例如，腐蝕抑制劑可為具有至少一個5或6員雜環作為活性官能基之雜環有機化合物，其中該雜環含有至少一個氮原子。腐蝕抑制劑較佳係選自由1,2,3－三唑、1,2,4－三唑、苯幷三唑、苯幷咪唑、苯幷噻唑及其混合物組成之群。組合物最佳包含苯幷三唑。CMP組合物可包含任何適當量之腐蝕抑制劑。
殺生物劑可為任何適當殺生物劑。適當殺生物劑為異噻唑啉酮組合物，諸如KATHON殺生物劑，其獲自Rohm and Haas(Philadelphia,PA)。CMP組合物可包含任何適當量之殺生物劑，例如通常為殺生物量。
CMP組合物可具有任何適當pH值。CMP組合物較佳具有範圍在1至4，例如2至3內之pH值。除CMP組合物之其他酸性及鹼性組份外，CMP組合物視情況包含一或多種pH值調節材料，例如，諸如硝酸、鹽酸、乙酸及其類似物之酸，諸如氨、氫氧化鉀及其類似物之鹼或其組合。
可藉由任何適用技術製備CMP組合物，該等技術中之許多為熟習此項技術者所熟知。可以批次或連續化製程製備CMP組合物。CMP組合物通常可藉由以任何次序組合其組份來製備。如本文中所用術語"組份"包括個別成份(例如研磨劑、酸、鹼、金屬拋光速率改進劑及其類似物)以及成份之任何組合。例如，研磨劑可分散於水中，且可添加金屬拋光速率改進劑或酸或鹼且藉由任何能夠將組份併入CMP組合物中之方法混合。當添加氧化劑時，可僅在起始拋光基板之前添加該等氧化劑中之某些或所有。可藉由兩種或兩種以上傳遞系統將該等組份組合於拋光壓台上。
CMP組合物可製備成在使用前混合之獨立組份。該等獨立組份可以各種方式組合。例如，可製備三部分系統，其中第一部分含有研磨劑顆粒，第二部分含有金屬拋光速率改進劑及水，且第三部分為水。作為另一實例，第一部分可包含4至30 wt%之二氧化矽，其pH值經調整至2與4之間，且第二部分可包含兩種或兩種以上適當金屬拋光速率改進劑。隨後可以各種方式組合該3個部分，例如藉由將第二部分添加至第三部分(水)，接著將第一部分添加至第二部分與第三部分之混合物中。熟習此項技術者將認識到視組份之溶解性及穩定性而定，各種部分之比例及濃度可不同，使得所製備CMP組合物之組份的最終濃度將如本文中所描述。由獨立部分製備CMP組合物之優點在於藉由獨立於其他組份保存研磨劑顆粒，延長產品之存放期。另一優點在於大多數水無需自製造商運送至基板製造設施，而其可在拋光發生之位置添加，藉此降低運送成本。
本發明亦提供一種化學－機械拋光基板、尤其半導體基板之方法。該方法包含(i)使基板之表面與拋光襯墊及如本文中所描述之CMP組合物接觸；及(ii)相對於基板表面移動該拋光襯墊，其中拋光組合物位於基板與拋光襯墊之間，藉此研磨該表面之至少一部分以拋光基板。
化學－機械拋光法可用於拋光任何適當基板，且其尤其適用於拋光包含銅、銅基合金、鉭、氮化鉭或其組合之基板。本發明亦提供一種用於選擇此等金屬在基板之化學機械拋光中的相對移除速率之方法。該方法包含改變一或多種金屬拋光速率改進劑之濃度使得第一金屬之移除速率相對於第二金屬之移除速率升高或降低。例如，增加組合物中金屬拋光速率改進劑之濃度可增加銅之移除速率且對鉭之移除速率無效。因此，在希望相對於鉭僅移除少量之銅的應用中，可使用較低濃度之第二金屬拋光速率改進劑。相反地，在希望移除等量之銅及鉭的應用中，可使用高濃度之第二金屬拋光速率改進劑。另外，可改變金屬拋光速率改進劑之濃度及組合以有效地拋光TiN。
本發明之CMP方法尤其適於與化學－機械拋光裝置一起使用。在此項技術中熟知用於化學－機械拋光之不同類型之CMP裝置。CMP裝置通常包含壓台，其在使用時運動且具有由軌道、線性及/或圓周運動產生之速度；拋光襯墊，其與壓台接觸且當壓台運動時隨其移動；及載體，其容納待藉由接觸且相對於拋光襯墊之表面移動來拋光之基板。藉由將基板放置與拋光襯墊及本文中描述之CMP組合物接觸且隨後相對於基板移動拋光襯墊，以便研磨基板之至少一部分從而拋光基板來使基板之拋光發生。
可使用任何適當拋光襯墊(例如拋光表面)以如本文中描述之CMP組合物來使基板平面化或拋光。適當拋光襯墊包括(例如)織物狀及非織物狀拋光襯墊、凹槽或非凹槽襯墊、多孔或無孔襯墊及其類似物。此外，適當拋光襯墊可包含任何不同密度、硬質、厚度、壓縮性、壓縮時回彈能力及壓縮模數之適當聚合物。適當聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共同形成之產品及其混合物。希望適用於CMP方法之拋光襯墊為包含聚胺基甲酸酯聚合物之襯墊。
拋光襯墊可為硬質或軟質襯墊。由於可歸因於諸如刮傷及去層壓之機械因素的所得高缺陷性，因此通常避免包含諸如鉭之障壁材料之基板於硬質襯墊上的拋光。然而，由於硬質襯墊持續時間較長，因此通常希望使用硬質襯墊拋光，藉此降低製程之總成本。本發明之CMP組合物可與硬質襯墊一起使用，且當與硬質襯墊一起使用時其已關於低缺陷展示異常效能。
本發明之CMP組合物可在接近使用時稀釋。換言之，本發明之CMP組合物可在化學－機械拋光位置處，例如在基板－拋光襯墊介面處稀釋。可使用任何適當稀釋。藉由添加適當量之適當液體載劑、通常為水性稀釋劑，在充分混合情況下進行CMP組合物之濃縮物的稀釋。液體載劑通常為水、較佳為蒸餾或去離子水。在此實施例中，CMP組合物濃縮物可包括各種分散或溶解於例如水性溶劑(諸如水)之液體載劑中之組份，其量使得CMP組合物濃縮物以適當量之例如水性溶劑之液體載劑稀釋後，CMP組合物之各組份將以在適當使用範圍內之量存在於CMP組合物中。
如本文中關於本發明之組合物及方法所用，術語"可調節"係指藉由調節CMP組合物之一或多種組份之濃度，影響基板組份之拋光速率之能力。例如，藉由調節本發明之CMP組合物中一種金屬拋光速率改進劑之濃度，鉭拋光速率可自速率0調節至2000/min，銅拋光速率可自0調節至8000/min，且TiN拋光速率可自0調節至1500/min。本發明之CMP組合物可對基板中存在之一種、兩種或兩種以上金屬進行調節。CMP組合物之可調節性提供基板之更大拋光精度及在製造期間拋光若干基板之更大靈活性。
下列實例進一步說明本發明，但其當然不應理解為以任何方式限制其範疇。
實例1
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中使用9,10－蒽醌－1,8－二磺酸(1,8－AQDSA)作為第一金屬拋光速率改進劑且過氧化氫作為第二金屬拋光速率改進劑來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於Logitech桌上型拋光機上以EPICTM D100襯墊(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)、以不同拋光組合物(拋光組合物1A－1E)拋光包含鉭及銅之類似基板。工具加工條件為102 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、24.7 kPa(3.58 psi)下壓力及100 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有4 wt%之膠狀二氧化矽及0.08 wt%之1,8－AQDSA之鉀鹽，且使用硝酸將其調整為pH 2.2。拋光組合物1A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。拋光組合物1B、1C、1D及1E(本發明)分別含有25 ppm、50 ppm、100 ppm及500 ppm之過氧化氫。
測定各化學－機械拋光組合物對銅之移除速率(RR)且結果作為若干拋光實驗之平均值概括於表1中。
結果指示將過氧化氫濃度自0增加至15 mM可將Cu移除速率自100增加至2500/min。
實例2
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中使用1,8－AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑且使用碘酸鉀作為第二金屬拋光速率改進劑來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於Logitech桌上型拋光機上以IC1000拋光襯墊、以不同拋光組合物(拋光組合物2A－2C)拋光包含鉭及銅之類似基板。工具加工條件為102 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、用於銅之1.58 psi下壓力及用於鉭之7.6 kPa(1.1 psi)下壓力，及100 mL/min之拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有4 wt%之膠狀二氧化矽、0.08 wt%之1,8－AQDSA及500 ppm苯幷三唑(BTA)，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物2A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。拋光組合物2B及2C(本發明)分別含有25 ppm及100 ppm之碘酸鉀。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及鉭之移除速率(RR)且結果作為若干拋光實驗之平均值概括於表2中。
結果指示將碘酸鹽濃度自0增加至0.5 mM可將銅移除速率以線性形式自150增加至325 Å/min。Ta移除速率與在此等含量下KIO3 濃度增加並不相聯，藉此指示Cu移除速率可獨立於Ta移除速率加以調節。
實例3
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中使用1,8-AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑(第一MPRM劑)、以碘酸鉀或2,5-二羥基苯醌作為第二金屬拋光速率改進劑(第二MPRM劑)來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於MIRRATM 拋光工具(Applied Materials)上以來自Rodel之Polytex襯墊、以不同拋光組合物(拋光組合物3A-3C)拋光包含鉭及銅之類似基板。工具加工條件包括10.3 kPa(1.5 psi)下壓力。
各拋光組合物含有1 wt%膠狀二氧化矽及0.08 wt% 1,8-AQDSA，且以硝酸將其調整至pH 2.8。拋光組合物3A(比較)進一步含有0.05 wt% BTA。拋光組合物3B(本發明)含有0.04 wt% BTA及2 mM 2,5-二羥基苯醌。拋光組合物3C(本發明)含有0.01 wt% BTA及0.01 wt%(0.47 mM)碘酸鉀。
測定各化學-機械拋光組合物對銅及鉭之移除速率
結果指示當與僅具有1,8－AQDSA之漿液相比時，含有雙金屬拋光速率改進劑之漿液已增加Cu移除速率且稍微降低Ta移除速率。
實例4
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中使用9,10－蒽醌－1,5－二磺酸(1,5－AQDSA)作為第一金屬拋光速率改進劑且使用碘酸鉀作為第二金屬拋光速率改進劑來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於Logitech桌上型拋光機上以IC1000拋光襯墊(Rodel)、以不同拋光組合物(拋光組合物4A－4D)拋光包含鉭及銅之類似基板。工具加工條件為102 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、9.31 kPa(1.35 psi)下壓力及150 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有0.5 wt%膠狀二氧化矽、0.1 wt% 1,5－AQDSA、1000 ppm BTA，且使用硝酸將pH值調整為2.4。拋光組合物4A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。拋光組合物4B、4C及4D(本發明)分別含有125 ppm、250 ppm及500 ppm之碘酸鉀。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及鉭之移除速率(RR)，且將結果概括於表4中。
(RR)，且將結果概括於表4中。
結果指示將碘酸鹽濃度自0增加至500 ppm使得銅移除速率以線性形式自65增加至229/min(R2 ＝86%)。另外，Ta移除速率隨KIO3 之濃度增加而線性增加(R2 ＝99.7%)，但具有更高斜率(與Cu移除速率之斜率0.3相比，Ta移除速率之斜率為1.8)。因此，使用包含此等兩種金屬拋光速率改進劑之拋光組合物，Cu移除速率與Ta移除速率可同時調節，獲得不同Ta比Cu選擇率。
實例5
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中，使用1,8－AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑且使用1,2－萘醌－4－磺酸(NQSA)作為第二金屬拋光速率改進劑來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於Logitech桌上型拋光機上以Politex拋光襯墊、以不同拋光組合物(拋光組合物5A－5D)拋光包含鉭及銅之類似基板。工具加工條件為102 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、9.31 kPa(1.35 psi)下壓力及150 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有1 wt%膠狀二氧化矽(50 nm粒徑)、0.05 wt%之1,8－AQDSA之鉀鹽及1000 ppm BTA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物5A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。拋光組合物5B、5C及5D(本發明)分別含有125 ppm、250 ppm及500 ppm之NQSA。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及鉭之移除速率(RR)，且將結果概括於表5中。
結果指示在0至500 ppm範圍內增加第二金屬拋光速率改進劑NQSA之量與以線性方式增加銅移除速率相關。Ta移除速率與在測試含量下增加NQSA之量並不相關。因此，藉由使用包含此等兩種金屬拋光速率改進劑之拋光組合物，Cu移除速率可獨立於Ta移除速率加以調節，得到範圍在18：1內之Ta比Cu選擇率。
實例6
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中，使用1,8－AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑且使用不同量之2,5－二羥基－1,4－苯醌(DHBQ)作為第二金屬拋光速率改進劑來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
以拋光組合物6A－6D於MIRRATM 拋光工具(Applied Materials)上，歷時60秒拋光來自Semitech含有Cu(5000)、Ta(250)及TEOS(5000)之先前已用銅拋光組合物拋光以清除銅之類似圖案化晶圓。
各拋光組合物含有4 wt%之膠狀二氧化矽及0.08 wt%之1,8－AQDSA，且使用硝酸將其調整為pH 2.2。拋光組合物6A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。拋光組合物6B、6C及6D(本發明)分別含有50 ppm、100 ppm及300 ppm之2,5－二羥基－1,4－苯醌。在所測試之所有拋光組合物中，該等條件足以自晶圓清除Ta。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及TEOS之移除速率(RR)，且將結果概括於表6中。
結果指示向含有1,8－AQDSA之拋光組合物添加第二金屬拋光速率改進劑2,5－二羥基－1,4－苯醌之情況下，銅移除速率可在較大範圍內調節。結果進一步指示氧化物速率並未顯著改變。
實例7
此實例使用1,8－AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑(第一MPRM劑)，且使用過硫酸銨(APS)、三碘化鉀(KI3 )、過錳酸鉀(KMnO4 )或I2 ．丙二醯胺3 作為第二金屬拋光速率改進劑(第二MPRM劑)來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於MIRRATM 拋光工具(Applied Materials)上以IC1010拋光襯墊以不同拋光組合物(拋光組合物7A－7H)拋光TEOS及銅毯覆式晶圓。工具加工條件為103 rpm壓台速度、97 rpm載體速度、10.3 kPa(1.5 psi)下壓力及200 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有4 wt%膠狀二氧化矽、0.08 wt%之1,8－AQDSA之鉀鹽及500 ppm BTA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物7A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。拋光組合物7B及7C(本發明)分別含有450 ppm及2300 ppm之APS。拋光組合物7D及7E(本發明)分別含有600 ppm及1000 ppm之KMnO4 。拋光組合物7F及7G(本發明)分別含有50 ppm及150 ppm KI3 。藉由混合等莫耳量之KI與I2 作為水中1%之濃縮物來製備KI3 ，然後添加至拋光組合物。拋光組合物7H(本發明)含有50 ppm丙二醯胺及20 ppm I2 。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及TEOS之移除速率(RR)，且將結果概括於表7中。
展示於表7中之結果指示相對於僅含有1,8－AQDSA之基礎拋光組合物，添加第二金屬拋光速率改進劑增加銅移除速率。結果進一步指示第二金屬拋光速率改進劑之濃度亦可改變以調節銅移除速率。
實例8
此實例證明雙金屬拋光速率改進劑在鹵離子存在下之有效性。
於MIRRATM 拋光工具(Applied Materials)上以IC1010拋光襯墊、以拋光組合物(拋光組合物8A及8B)拋光銅毯覆式晶圓。工具加工條件為103 rpm壓台速度、97 rpm載體速度、10.3 kPa(1.5 psi)下壓力及200 mL/min拋光組合物流動速率。
拋光組合物8A及8B含有4 wt%膠狀二氧化矽、500 ppm BTA及40 ppm碘化鉀，且以硝酸將pH值調整為2.2。
拋光組合物8A進一步包含0.08 wt%之1,8－AQDSA之鉀鹽及20 ppm I2 。銅移除速率為128/min。與僅使用一種金屬拋光速率改進劑相比，鹵陰離子作為第二金屬拋光速率改進劑(諸如碘陰離子)結合第一金屬拋光速率改進劑(諸如1,8－AQDSA)一起使用可更有效地拋光含有銅之基板。
類似地，拋光組合物8B含有0.2 wt%之1,5－AQDSA及500 ppm氯冉酸。銅移除速率為1009/min。
實例9
此實例在拋光含有鉭及銅之基板中，使用1,8－AQDSA及丙二酸鐵(III)[Fe(III)(Ma)3 ]來證明雙金屬拋光速率改進劑之有效性。
於Logitech桌上型拋光機上以IC1010拋光襯墊、以不同拋光組合物(拋光組合物9A－9E)拋光TEOS及銅毯覆式晶圓。工具加工條件為100 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、10.3 kPa(1.5 psi)下壓力及70 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有4 wt%膠狀二氧化矽、800 ppm 1,8－AQDSA及500 ppm BTA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物9A(比較)並不含有第二金屬拋光速率改進劑。藉由添加各種量之含有1：3非水合硝酸鐵(III)：丙二酸之水溶液來製備拋光組合物9B－9E(本發明)。拋光組合物9B－9E分別含有0.125 mM、0.5 mM、2.5 mM及10 mM Fe(III)。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及TEOS之移除速率(RR)，且將結果概括於表8中。
結果指示鐵(III)離子可用作第二金屬拋光速率改進劑以增加Cu移除速率且Cu移除速率可藉由改變鐵(III)濃度來調節。
實例10
此實例證明當用於含有2種金屬拋光速率改進劑之拋光組合物時，作為第一金屬拋光速率改進劑之有機氧化劑與作為第二金屬拋光速率改進劑之鹵化物(碘化物)的協同效應。
於Logitech桌上型拋光機上以不同拋光組合物(拋光組合物10A－10C)拋光TEOS及銅毯覆式晶圓。
各拋光組合物含有4 wt%膠狀二氧化矽及500 ppm BTA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物10A並不含有任何添加劑。拋光組合物10B(本發明)含有0.08 wt% 1,8－AQDSA。拋光組合物10C(本發明)含有0.08 wt% 1,8－AQDSA及40 ppm碘化鉀。
測定各化學－機械拋光組合物對銅之移除速率(RR)，且將結果概括於表9中。
結果指示當與僅含有1,8－AQDSA之拋光組合物相比時，添加碘化鉀會顯著增加Cu移除速率。另外，該等數據指示碘離子可作為某種類型之觸媒與1,8－AQDSA一起作用。通常1,8－AQDSA並不氧化銅。然而，在極少量之碘離子存在下，觀察到顯著的銅移除速率。
實例11
此實例在拋光含有銅之基板中證明之以下拋光組合物之有效性：含有2種金屬拋光速率改進劑之拋光組合物，其中1,5－AQDSA為第一金屬拋光速率改進劑且鹵化物為第二金屬拋光速率改進劑；及含有2種金屬拋光速率改進劑及作為第三金屬拋光速率改進劑之鹵離子的拋光組合物，其中1,5－AQDSA為第一金屬拋光速率改進劑，氯冉酸為第二金屬拋光速率改進劑，且碘離子、氯離子及溴離子為表示第三金屬拋光速率改進劑之鹵離子。
於Logitech桌上型拋光機上以EPICTM D100襯墊(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)、以不同拋光組合物(拋光組合物11A－11K)拋光銅毯覆式晶圓。工具加工條件為100 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、10.3 kPa(1.5 psi)下壓力及80 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有4 wt%膠狀二氧化矽、0.2 wt% 1,5－AQDSA及500 ppm BTA，且使用氫氧化銨將pH值調整為2.2。自鈉鹽(TCI America,Portland,Oregon)製備1,5－AQDSA且使其穿過裝填Purolite NRM－160、一種磺化聚苯乙烯樹脂(Purolite,Bala Cynwyd,Pennsylvania)之離子交換柱。拋光組合物11A(比較)並不含有任何添加劑。拋光組合物11B－11D(本發明)分別含有0.241 mM碘化鉀、氯化鉀及溴化鉀。拋光組合物11E及11G(本發明)分別含有5 ppm KI與100 ppm或400 ppm氯冉酸。拋光組合物11F(本發明)分別含有13 ppm KI及250 ppm氯冉酸。拋光組合物11H及11I(本發明)分別含有20 ppm KI與100 ppm或400 ppm氯冉酸。拋光組合物11J及11K(本發明)分別含有40 ppm KI與100或400 ppm氯冉酸。
測定各化學－機械拋光組合物對銅之移除速率(RR)，且將結果概括於表10中。
結果展示KI、KCl及KBr相對於基礎拋光組合物增加Cu移除速率。此外，添加氯冉酸及KI容許甚至更高移除速率，且藉由改變KI及氯冉酸的量可獲得較大範圍之Cu移除速率。
實例12
此實例在拋光含有銅之基板中使用1,5－AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑、I2 作為第二金屬拋光速率改進劑且碘化鉀作為第三拋光速率改進劑來證明2種金屬拋光速率改進劑及作為第三金屬拋光速率改進劑之鹵化物的有效性。
拋光條件如實例11中所述。各拋光組合物含有4 wt%二氧化矽及500 ppm BTA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物12A(比較)含有800 ppm之1,5－AQDSA。拋光組合物12B(比較)含有40 ppm KI。拋光組合物12C(比較)含有20ppm I2 。拋光組合物12D(比較)含有800 ppm 1,5－AQDSA。拋光組合物12E(本發明)含有40 ppm KI及20 ppm I2 。拋光組合物12F(本發明)含有800 ppm 1,5－AQDSA及40 ppm KI。拋光組合物12G(本發明)含有800 ppm 1,5－AQDSA及20 ppm I2 。拋光組合物12H(本發明)含有800 ppm 1,5－AQDSA、20 ppm I2 及40 ppm KI。
測定各化學－機械拋光組合物對銅之移除速率(RR)，且將結果概括於表11中。
結果指示組合KI與另一金屬拋光速率改進劑存在協同效應。例如，作為僅有的金屬拋光速率改進劑之KI之拋光速率展示極低移除速率(平均值130/min)。作為僅有的金屬拋光速率改進劑之1,5－AQDS之速率亦展示極低移除速率(平均值94/min)。但與1,5－AQDSA組合之KI之速率對於移除速率而言得到大於加和之反應(平均值261/min)。結果亦指示當添加I2 作為金屬拋光速率改進劑時Cu移除速率增加。然而，在用於此實驗之低濃度下，移除速率增加值極低。僅當I2 與KI組合使用時移除速率顯著增加。
實例13
此實例進一步證明第一金屬拋光速率改進劑(第一MPRM)及作為第二金屬拋光速率改進劑(第二MPRM)之鹵化物在拋光含有鉭及銅之基板中的有效性。
在實例11中描述之拋光條件下以拋光組合物13A－13H拋光包含鉭及銅及TEOS之類似基板。各拋光組合物含有4 wt%二氧化矽及500 ppm BTA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物13A(比較)含有0.2 wt% 1,5－AQDSA。拋光組合物13B－13D分別含有0.1 wt%9,10－蒽醌－2,6－二磺酸(2,6－AQDSA)及20 ppm、40 ppm及100 ppm KI。拋光組合物13E含有0.15 wt% 2,6－AQDSA及60 ppm KI。拋光組合物13F及13G分別含有0.2 wt% 2,6－AQDSA及40 ppm KI及100 ppm KI。拋光組合物13H含有0.2 wt% 1,5－AQDSA及40 ppm KI。
測定各化學－機械拋光組合物對銅、鉭及TEOS之移除速率(RR)，且將結果概括於表12中。
結果進一步指示結合作為金屬拋光速率改進劑之2,6－AQDSA使用鹵化物作為金屬拋光速率改進劑對Cu及Ta之移除速率的優點。該等數據指示本發明之組合物允許Cu移除速率對Ta或TEOS移除速率獨立變化。
實例14
此實例進一步證明雙金屬拋光速率改進劑(MPRM)對圖案化晶圓拋光之有效性。
以拋光組合物14A－14Q拋光毯覆式TEOS及銅晶圓及圖案化晶圓。在Logitech工具上以與實例11中所用相同之條件進行拋光。以各種組合物將各晶圓類型拋光60秒。
各拋光組合物含有4 wt%膠狀二氧化矽、800 ppm 1,8－AQDSA、150 ppm BTA及14 ppm凱松(Kathon)，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物14A(比較)並不含有任何其他添加劑。拋光組合物14B－14E(本發明)分別含有0.125 mM、0.5 mM、2.5 mM及10 mM KIO3 。拋光組合物14F－14I(本發明)分別含有0.125 mM、0.5 mM、2.5 mM及10 mM NQSA。拋光組合物14J－M(本發明)分別含有0.125 mM、0.5 mM、2.5 mM及10 mM K2 S2 O8 。拋光組合物14N－14Q(本發明)分別含有0.125 mM、0.5 mM、2.5 mM及10 mM Fe(Ma)3 。
測定各化學－機械拋光組合物對銅及TEOS之移除速率(RR)，且將結果概括於表13中。另外，測定場－陣列氧化物損失，且計算Cu RR與場－陣列氧化物損失之比值。
需拋光圖案化晶圓以便場氧化物損失與陣列氧化物損失之間的差異較小。當拋光組合物經調配成具有高銅移除速率時，此所需結果通常難以獲得。經常觀察到銅移除速率愈高，場－陣列氧化物損失就愈大。
表13之結果指示當用作金屬拋光速率改進劑時，NQSA(1,4－萘醌磺酸)及碘酸鉀提供優於過硫酸鉀及Fe(Ma)3 (丙二酸鐵)之結果。Cu移除速率對場－陣列氧化物損失之高比值係合意的。因此，在上述條件下，金屬拋光速率改進劑之一者較佳係選自有機醌及無機主族氧化劑，而非過氧化物類型或過渡金屬類型之氧化劑。
實例15
此實例證明當以硬質襯墊拋光含有障壁材料之基板時本發明之CMP組合物在降低缺陷中之適用性。
在MIRRATM 拋光工具(Applied Materials)上以EPICTM D100襯墊(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)(亦即硬質襯墊)及Politex襯墊(亦即軟質襯墊)，以不同拋光組合物(拋光組合物15A－15C)將兩個TEOS毯覆式晶圓拋光60秒。工具加工條件為103 rpm壓台速度、97 rpm托架速度、10.3 kPa(1.5 psi)下壓力及200 mL/min拋光組合物流動速率。
拋光組合物15A(比較)含有4 wt%二氧化矽、500 ppm BTA及800 ppm之1,5－AQDSA，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物15B(本發明)含有4 wt%二氧化矽、500 ppm BTA、800 ppm之1,5－AQDSA、17 ppm I2 及34 ppm KI，且以硝酸將pH值調整為2.2。拋光組合物15C(比較)為具有高含固量及高pH值之商業過氧化氫基拋光組合物(i－CueTM 6678－A12,Cabot Microelectronics Corporation)。
使用SP1 KLA－Tencor(KLA－Tencor,Inc.,San Jose,California)暗視野毯覆式晶圓檢查工具檢查晶圓之缺陷。輸出為正向及斜向量測計數，其為缺陷之量度；較高缺陷與較高正向及斜向量測計數相關。表14中報導每個實驗中所拋光之兩個晶圓各自之平均正向及斜向計數。
該等結果指示與過氧化氫基拋光組合物相比，本發明之拋光組合物對軟質襯墊顯示低缺陷數。如所預期硬質襯墊之缺陷較高，但意外地仍在可接受範圍內。
實例16
此實例進一步證明雙金屬拋光速率改進劑(MPRM)對圖案化晶圓拋光之有效性。
在Logitech桌上型拋光機上以EPICTM D100襯墊(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)、以不同拋光組合物(拋光組合物16AA－16BG)拋光在矽上包含Cu、Ta或TiN薄膜之類似基板。工具加工條件為102 rpm壓台速度、110 rpm載體速度、10.3 kPa(1.5 psi)下壓力及100 mL/min拋光組合物流動速率。
各拋光組合物含有4 wt%膠狀二氧化矽(Nalco 50 nm直徑)及500 ppm BTA。本發明之拋光組合物含有5.4 mM 1,5－AQDSA作為第一金屬拋光速率改進劑及如表15中所闡述之第二金屬拋光速率改進劑，且以氫氧化銨將pH值調整為2.8。以硝酸將並不含有第一金屬拋光速率改進劑之比較性拋光組合物調整至pH 2.8。
測定各化學－機械拋光組合物對銅、鉭及TiN之移除速率(RR)，且將結果概括於表15中。
結果證明如拋光組合物AB當金屬拋光速率改進劑不存在時，Ta、Cu及TiN之拋光速率極低。如拋光組合物AA當存在一種金屬拋光速率改進劑，亦即1,5－AQDSA時，觀察到對於Ta之有效拋光速率，但Cu及TiN之拋光速率低。為獲得此等2種不同材料之可接受速率，需要金屬拋光速率改進劑之組合。此外，藉由謹慎選擇金屬拋光速率改進劑及其相應濃度，可選擇且調節Ta、Cu及TiN之所需速率。
適用於拋光TiN之金屬拋光速率改進劑包括AQDSA、H2 O2 、碘酸鹽、過硫酸氫鉀、I2 ．丙二醯胺、氯冉酸、過氯酸鹽、t－BuOOH及溴酸鹽。適用於拋光銅之金屬拋光速率改進劑包括I2 ．丙二醯胺3 、過硫酸鹽、碘酸鹽、過硫酸氫鉀、氯冉酸及溴酸鹽。
對於要求可調節之Ta、Cu及TiN移除速率之拋光組合物而言的較佳組合包括AQDSA及I2 ．丙二醯胺3 、碘酸鹽、過硫酸氫鉀、過氯酸鹽、溴酸鹽及n－甲基嗎啉－N－氧化物。
實例17
此實例證明雙金屬拋光速率改進劑1,5－AQDSA及I2 ．丙二醯胺3 在第二氧化劑存在下之有效性。
拋光條件與實例16相同。拋光組合物16含有4 wt%膠狀二氧化矽、500 ppm BTA、5.4 mM 1,5－AQDSA、0.9 mM I2 ．丙二醯胺3 及185 mM H2 O2 。
銅之移除速率為486/min，TiN之移除速率為775/min，且Ta之移除速率為58/min。因此，除1,5－AQDSA及I2．丙二醯胺3外，另一金屬拋光速率改進劑之存在顯著增加障壁層TiN之拋光速率。

Claims (51)

  1. 一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑，其具有相對於標準氫電極小於0.34 V之標準還原電勢，其中該第一金屬拋光速率改進劑為蒽醌，其係選自由9,10-蒽醌-1,8-二磺酸、9,10-蒽醌-1,5-二磺酸、9,10-蒽醌-2,6-二磺酸及其鹽組成之群；(c)第二金屬拋光速率改進劑，其具有相對於標準氫電極大於0.34 V之標準還原電勢；及(d)液體載劑。
  2. 如請求項1之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為有機試劑。
  3. 如請求項2之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由二羥基苯醌、萘醌、氯冉酸(chloranilic acid)及二氯靛酚組成之群。
  4. 如請求項2之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由n-甲基嗎啉-N-氧化物及第三丁基過氧化物組成之群。
  5. 如請求項1之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為無機試劑。
  6. 如請求項5之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氧化氫、碘酸鹽、過硫酸鹽、過錳酸鹽、I2 、鐵(III)之無機鹽、鐵(III)之有機鹽及過氧 單硫酸鉀組成之群。
  7. 如請求項5之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氯酸鹽、溴酸鹽及硫酸鈰(IV)組成之群。
  8. 如請求項1之化學-機械拋光組合物，其中該組合物進一步包含選自由氯化物及溴化物組成之群的鹵化物。
  9. 如請求項1之化學-機械拋光組合物，其中該組合物進一步包含碘化物。
  10. 一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑，其中該第一金屬拋光速率改進劑為蒽醌，其係選自由9,10-蒽醌-1,8-二磺酸、9,10-蒽醌-1,5-二磺酸、9,10-蒽醌-2,6-二磺酸及其鹽組成之群；(c)第二金屬拋光速率改進劑，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由碘化物、碘、I2 ．丙二醯胺3 及三碘化物組成之群；及(d)液體載劑。
  11. 如請求項10之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為I2 ．丙二醯胺3 。
  12. 如請求項10之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為碘化物。
  13. 如請求項10之化學-機械拋光組合物，其中該組合物進一步包含選自由以下各物組成之群的氧化劑：過氧化氫、 碘酸鹽、過硫酸鹽、過錳酸鹽、溴酸鹽、過氧單硫酸鉀、氯冉酸及n-甲基嗎啉-N-氧化物。
  14. 一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑，其中該第一金屬拋光速率改進劑為蒽醌，其係選自由9,10-蒽醌-1,8-二磺酸、9,10-蒽醌-1,5-二磺酸、9,10-蒽醌-2,6-二磺酸及其鹽組成之群；(c)第二金屬拋光速率改進劑，其中該第二金屬拋光速率改進劑為以低於第一金屬拋光速率改進劑之濃度的濃度存在之氧化劑；及(d)液體載劑。
  15. 如請求項14之化學-機械拋光組合物，其中該第一金屬拋光速率改進劑所存在之濃度為1至60 mM。
  16. 如請求項15之化學-機械拋光組合物，其中該第一金屬拋光速率改進劑所存在之濃度為1至10 mM。
  17. 如請求項14之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為有機試劑。
  18. 如請求項17之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由二羥基苯醌、萘醌、氯冉酸及二氯靛酚及I2 ．丙二醯胺3 組成之群。
  19. 如請求項17之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由n-甲基嗎啉-N-氧化物及第三丁基過氧化物組成之群。
  20. 如請求項18之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為I2 ．丙二醯胺3 。
  21. 如請求項14之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑為無機試劑。
  22. 如請求項21之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氧化氫、碘酸鹽、過硫酸鹽、過錳酸鹽、I2 、鐵(III)之無機鹽、鐵(III)之有機鹽及過氧單硫酸鉀組成之群。
  23. 如請求項21之化學-機械拋光組合物，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氯酸鹽、溴酸鹽及硫酸鈰(IV)組成之群。
  24. 如請求項14之化學-機械拋光組合物，其中該組合物進一步包含選自由氯化物及溴化物組成之群的鹵化物。
  25. 如請求項14之化學-機械拋光組合物，其中該組合物進一步包含碘化物。
  26. 一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)研磨劑；(b)第一氧化劑，其為包含醌部分之有機氧化劑，其限制條件為該第一有機氧化劑不為1,2-萘醌-4-磺酸、胺基蒽醌磺酸或氫醌磺酸；(c)第二氧化劑，其限制條件為該第二氧化劑與該第一氧化劑不同且不為碘酸鉀或硝酸；及(d)液體載劑。
  27. 一種化學-機械拋光法，其包含： (i)提供一具有至少兩種金屬之基板；(ii)提供包含以下各物之拋光組合物：(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑，其具有相對於標準氫電極小於0.34 V之標準還原電勢，其中該第一金屬拋光速率改進劑為蒽醌，其係選自由9,10-蒽醌-1,8-二磺酸、9,10-蒽醌-1,5-二磺酸、9,10-蒽醌-2,6-二磺酸及其鹽組成之群；(c)第二金屬拋光速率改進劑，其具有相對於標準氫電極大於0.34 V之標準還原電勢；及(d)液體載劑；(iii)使該基板與一拋光襯墊及該拋光組合物接觸；(iv)使該基板相對於該拋光襯墊及該拋光組合物移動；及(v)研磨該基板之至少一部分以拋光該基板。
  28. 如請求項27之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為有機試劑。
  29. 如請求項28之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由二羥基苯醌、萘醌、氯冉酸及二氯靛酚組成之群。
  30. 如請求項28之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由n-甲基嗎啉-N-氧化物及第三丁基過氧化物組成之群。
  31. 如請求項27之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為無機試劑。
  32. 如請求項31之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氧化氫、碘酸鹽、過硫酸鹽、過錳酸鹽、I2 、鐵(III)之無機鹽、鐵(III)之有機鹽及過氧單硫酸鉀組成之群。
  33. 如請求項31之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氯酸鹽、溴酸鹽及硫酸鈰(IV)組成之群。
  34. 如請求項27之方法，其中該組合物進一步包含選自由氯化物及溴化物組成之群的鹵化物。
  35. 如請求項27之方法，其中該組合物進一步包含碘化物。
  36. 一種化學-機械拋光法，其包含：(i)提供一具有至少兩種金屬之基板；(ii)提供包含以下各物之拋光組合物：(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑，其中該第一金屬拋光速率改進劑為蒽醌，其係選自由9,10-蒽醌-1,8-二磺酸、9,10-蒽醌-1,5-二磺酸、9,10-蒽醌-2,6-二磺酸及其鹽組成之群；(c)第二金屬拋光速率改進劑，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由碘化物、碘、I2 ．丙二醯胺3 及三碘化物組成之群；及(d)液體載劑；(iii)使該基板與一拋光襯墊及該拋光組合物接觸；(vi)使該基板相對於該拋光襯墊及該拋光組合物移動；及(vii)研磨該基板之至少一部分以拋光該基板。
  37. 如請求項36之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為I2 ．丙二醯胺3 。
  38. 如請求項36之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為碘化物。
  39. 如請求項36之方法，其中該組合物進一步包含選自由以下各物組成之群的氧化劑：過氧化氫、碘酸鹽、過硫酸鹽、過錳酸鹽、溴酸鹽、過氧單硫酸鉀、氯冉酸及n-甲基嗎啉-N-氧化物。
  40. 一種化學-機械拋光法，其包含：(i)提供一具有至少兩種金屬之基板；(ii)提供包含以下各物之拋光組合物：(a)研磨劑；(b)第一金屬拋光速率改進劑，其中該第一金屬拋光速率改進劑為有機氧化劑，其包含係選自由9,10-蒽醌-1,8-二磺酸、9,10-蒽醌-1,5-二磺酸、9,10-蒽醌-2,6-二磺酸及其鹽組成之群之蒽醌；(c)第二金屬拋光速率改進劑，其中該第二金屬拋光速率改進劑為以低於第一金屬拋光速率改進劑之濃度的濃度存在之氧化劑；及(d)液體載劑；(iii)使該基板與一拋光襯墊及該拋光組合物接觸；(vi)使該基板相對於該拋光襯墊及該拋光組合物移動；及(vii)研磨該基板之至少一部分以拋光該基板。
  41. 如請求項40之方法，其中該第一金屬拋光速率改進劑所 存在之濃度為1至60 mM。
  42. 如請求項41之方法，其中該第一金屬拋光速率改進劑所存在之濃度為1至10 mM。
  43. 如請求項40之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為有機試劑。
  44. 如請求項43之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由二羥基苯醌、萘醌、氯冉酸及二氯靛酚及I2 ．丙二醯胺3 組成之群。
  45. 如請求項43之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由n-甲基嗎啉-N-氧化物及第三丁基過氧化物組成之群。
  46. 如請求項44之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為I2 ．丙二醯胺3 。
  47. 如請求項40之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑為無機試劑。
  48. 如請求項47之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氧化氫、碘酸鹽、過硫酸鹽、過錳酸鹽、I2 、鐵(III)之無機鹽、鐵(III)之有機鹽及過氧單硫酸鉀組成之群。
  49. 如請求項47之方法，其中該第二金屬拋光速率改進劑係選自由過氯酸鹽、溴酸鹽及硫酸鈰(IV)組成之群。
  50. 如請求項40之方法，其中該組合物進一步包含選自由氯化物及溴化物組成之群的鹵化物。
  51. 如請求項40之方法，其中該組合物進一步包含碘化物。
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