用于銅膜平面化的鈍化化學機械拋光組合物的制作方法

專利名稱：用于銅膜平面化的鈍化化學機械拋光組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及化學機械拋光組合物，以及涉及利用該組合物對其上具有銅的半導體基材，例如，銅互連(interconnect)，電極，或鍍金屬，作為晶片基材上的部分半導體裝置結構，進行拋光的方法。
相關技術描述銅廣泛用于半導體制作中作為晶片基材上半導體裝置結構組件的構建材料(例如，接點，電極，導電轉接(conductive vias)，場發射器基極層等)，并且由于其相對于鋁及其合金，具有更高的導電性和增加的電遷移阻抗，快速變成在半導體制作中選擇的互連金屬。
通常，在半導體制作中利用銅的工藝方案包括波形花紋步驟，其中特征被蝕刻在介電物質中。在雙波形花紋工藝中，單步用于形成插銷和端線。由于銅具有擴散至介電材料的傾向，導致金屬端線之間的滲透，所以屏障層，諸如由多種不同的沉積方法沉積的Ta或TaN，經常用于密封銅互連。在沉積屏障層材料之后，銅的薄種子層經由物理蒸汽沉積沉積在屏障材料上，接著電沉積銅以填充部件。然后，沉積的銅可被平面化以賦予其合適的形式，從而在制作半導體成品中適應隨后的加工步驟，以及為了令人滿意地在存在沉積的銅的微電路中操作。平面化通常包括利用為此目的配制的CMP組合物進行化學機械拋光(CMP)。
由于銅與(Ta或TaN)屏障層間化學反應性中的差異，兩種化學截然不同的漿液通常用于銅CMP工藝中。第一步漿液(步驟I)用于快速使形貌(topography)平面化，并且均勻地去除剩余銅，拋光在屏障層上中止。第二步漿液(步驟II)以高去除速率去除屏障層材料，并且在介電氧化物層上停止，或在已涂敷以保護氧化物的帽層上停止。
步驟I平面化及銅的拋光用的化學機械拋光(CMP)組合物通常采用含有一種或多種溶劑，例如水，有機溶劑等的溶劑介質的漿液形式，所述漿液含有合適類型研磨劑，例如，選自硅石，氧化鋁，以及其他氧化物和礦物材料的研磨劑。
一種類型的使銅表面平面化的CMP組合物包括研磨劑顆粒的水性漿液，含有過氧化氫作為氧化組分和甘氨酸作為螯合劑。已發現甘氨酸與Cu金屬氧化形成的Cu+2離子溶液相反應，以形成Cu2+-甘氨酸絡合物。通過形成水溶性Cu2+-甘氨酸螯合物使Cu+2離子絡合有助于經由直接溶解機制而去除突出區域中的Cu，以及Cu2+-甘氨酸絡合物分解過氧化氫從而生成比過氧化氫本身氧化潛力更高的羥基自由基。
在步驟I含有研磨劑顆粒，過氧化氫和甘氨酸的CMP漿液中，化合物苯并三唑(BTA)通常用作腐蝕抑制劑。BTA FW119.13)與銅絡合，在銅表面上形成不溶性Cu-BTA絡合物。所得不溶性保護性膜利于在制裝置結構的形貌的平面化，這是因為晶片表面上的凹陷區被免于溶解，同時研磨劑在突出區上的機械作用能夠實施材料去除和拋光。此外，Cu-BTA絡合物使腐蝕最小化，并且為目的用途保存銅裝置結構的功能完整性。
在缺乏由Cu2+-甘氨酸誘導的催化性分解過氧化氫生成的OH基的情況下，BTA作為銅腐蝕抑制劑作用良好。然而，在第一步含有過氧化氫和甘氨酸的銅CMP漿液中，由于銅金屬容易在這樣的CMP環境中氧化，在動態CMP條件下形成高度氧化OH基不可避免。
向H2O2/甘氨酸/BTA系統中加入Cu2+的試驗已顯示，Cu2+的存在顯著增加Cu的靜態蝕刻速率，同時，Cu腐蝕能力轉變成較不易腐蝕的范圍內。
該發現的意義在于，BTA在CMP加工過程中，不能有效在保護銅晶片表面的低部件，因此當Cu2+陽離子存在于CMP組合物中時，允許“凹陷”發生在高密度的壓花區中。
由此，在CMP組合物中，使用BTA作為腐蝕抑制劑的替代品是高度理想的。具體而言，替代的腐蝕抑制劑是期望的，其與基于H2O2/甘氨酸的CMP組合物相容，并且當在CMP加工過程中有顯著量的Cu離子存在于本體溶液和/或靠近金屬/溶液界面時，能有效鈍化銅表面。
發明概述本發明涉及含有5-氨基四唑(ATA， FW85.06)的CMP組合物，和涉及利用此組合物的銅CMP。
一方面，本發明涉及用于銅膜平面化的CMP組合物，其中所述組合物包括氧化劑，螯合劑，以及腐蝕抑制劑，并且腐蝕抑制劑包括5-氨基四唑。
在進一步方面，本發明涉及用于銅膜平面化的CMP組合物。所述組合物包括含有研磨劑，溶劑，ATA，H2O2和甘氨酸的水性漿液介質。在所述組合物中，ATA，H2O2和甘氨酸的重量濃度基于組合物的總重如下ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸0.1-25wt.％。
本發明的另一方面涉及一種CMP組合物，其以重量百分比基于組合物總重包括下列組分ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸0.1-25wt.％研磨劑0-30wt.％水30-90wt.％所有組分在組合物中的總wt.％共計100wt.％。
本發明的另一方面涉及在其上具有銅的基材上拋光銅的方法，包括在CMP條件下，將基材上的銅與有效拋光銅的CMP組合物接觸，其中CMP組合物包括ATA。
本發明的其他方面，特征和實施方案從隨后的公開內容和隨附的權利要求書中會更顯而易見。
附圖簡述

圖1示出銅金屬的靜態蝕刻速率，以/min表示，作為添加的硫酸銅(CuSO4·5H2O)濃度的函數，在pH 3.5的H2O2/甘氨酸/Cu2+系統中，對(i)5％H2O2和1％甘氨酸，(ii)5％H2O2，1％甘氨酸，和0.15％BTA，(iii)5％H2O2，1％甘氨酸，和0.15％5-氨基四唑一水合物，以及(iv)5％H2O2，1％甘氨酸，和0.15％1-羥基苯并三唑。
圖2示出銅金屬的去除率，以/min表示，作為基于CMP漿液組合物總重的ATA濃度(wt％)的函數。
發明詳述及其優選實施方案本發明基于下列發現5-氨基四唑(ATA， FW85.06)在銅膜平面化的CMP組合物中替代BTA用作腐蝕抑制劑的效果是預料之外的。ATA與含有過氧化氫作為氧化劑以及甘氨酸作為螯合劑的CMP組合物是相容的。含ATA的CMP組合物對銅表面實現了活性鈍化，甚至當顯著量的銅離子，例如，Cu2+陽離子，在CMP加工過程中存在于本體溶液和/或金屬/溶液界面的情況下。
本發明的含ATA的CMP組合物以其廣泛的預期，可采用任何合適的成分配制，包括任何合適的氧化劑，螯合劑，以及腐蝕抑制劑，研磨介質，溶劑介質，以及任選的任何合適的添加劑，佐劑，賦形劑等，諸如穩定劑，酸，堿(如，胺)，表面活性劑，緩沖劑等。
廣泛實施本發明中所用的氧化劑可以任何合適的類型，包括，例如，硝酸鐵，草酸鐵銨，檸檬酸鐵銨，高錳酸鹽(如，高錳酸鉀)，過氧酸(如，過乙酸)，過硼酸鹽(如，過硼酸鉀)，過氧化氫脲，碘酸鹽(如，碘酸鉀)，高氯酸鹽(如，高氯酸四甲基銨)，過硫酸鹽，溴酸鹽，苯醌，氯酸鹽，亞氯酸鹽，次氯酸鹽，次碘酸鹽，溴氧化鹽，過碳酸鹽，高碘酸鹽，鈰鹽(如，硫酸高鈰銨)，鉻酸鹽化合物和重鉻酸鹽化合物，氰銅酸鹽和氰鐵化物鹽，鐵菲咯啉(ferriphenanthroline)，吡啶鐵(ferripyridine)和鐵鈰齊(ferrocinium)。優選的氧化劑包括過乙酸，過氧化氫脲，二-t-丁基過氧化物，芐基過氧化物，過氧化氫和包括兩種或多種上述氧化劑的相容混合物。
本發明CMP組合物中的螯合劑可以屬于任何合適的類型，包括，例如甘氨酸，絲氨酸，脯氨酸，亮氨酸，丙氨酸，天冬酰胺，天冬氨酸，谷酰胺，纈氨酸，賴氨酸等，多胺絡合物及其鹽，包括乙二胺四乙酸，N-羥乙基乙二胺三乙酸，氨三乙酸，亞氨基二乙酸，二乙三胺五乙酸，以及乙醇二氨基乙酸；聚羧酸，包括鄰苯二甲酸，草酸，蘋果酸，琥珀酸，扁桃酸，和苯六酸；以及包括兩種或多種上述化合物的相容混合物。優選的螯合劑包括氨基酸，又以甘氨酸為最優選。
ATA以任何合適的濃度用于本發明的CMP組合物中。ATA在特定配方中的合適濃度基于本文公開內容，可由本領域專業人員憑經驗容易確定，從而提供即使在含有高水平的銅陽離子的CMP環境中仍具有合適的銅表面鈍化特征的CMP組合物。在本發明一個優選實施方案中，CMP組合物中ATA的量基于CMP組合物的總重為約0.01至約10％重量，優選為約0.05至約5％重量，更優選為約0.10至約1.0％重量，以及最優選為約0.2-0.8％重量，盡管在本發明的廣泛范圍內，更高或更低的百分比可有益于具體應用。
本發明CMP組合物中的腐蝕抑制劑組分包括ATA，并且在本發明的具體實施方案中，還可包括其他腐蝕抑制劑組分與ATA組合。其他這種腐蝕抑制劑組分屬于任何合適的類型，例如包括，咪唑，苯并三唑，苯并咪唑，氨基，亞氨基，羧基，巰基，硝基，烷基，脲和硫脲化合物和衍生物等。優選的抑制劑包括四唑及其衍生物，并且本發明預期提供單獨的ATA，或與其他四唑(或其他腐蝕抑制劑)組合作為本發明組合物中的腐蝕抑制劑。
研磨劑可屬于任何合適的類型，包括但不限于，金屬氧化物，硅氮化物，碳化物等。具體的例子包括合適形式，如細粒，顆粒，粒子或其他分開形式的硅石，氧化鋁，碳化硅，氮化硅，氧化鐵，二氧化鈰，氧化鋯，氧化錫，二氧化鈦，以及兩種或多種上述組分的混合物。或者，研磨劑包括形成自兩種或多種材料的復合顆粒，例如，NYACOL氧化鋁-包被的膠體硅石(Nyacol Nano Teclmologies，Inc.，Ashland，MA)。氧化鋁為優選的無機研磨劑，并可用于勃姆石或過渡δ，θ和γ相氧化鋁的形式。有機聚合物顆粒，例如，包括熱固性和/或熱塑性樹脂，可用作研磨劑。廣泛實施本發明中有用的樹脂包括環氧樹脂，聚氨酯橡膠，聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚烯烴，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烴和(甲基)丙烯酸樹脂。兩種或多種有機聚合物顆粒的混合物可用作研磨介質，以及包含無機和有機組分的顆粒。
堿在本發明組合物中可任選用于pH調節。例證性堿以實例方式包括，氫氧化鉀，氫氧化銨，以及四甲基氫氧化銨(TMAH)，四乙基氫氧化銨，三甲基羥乙基氫氧化銨，甲基三(羥乙基)氫氧化銨，四甲基三(羥乙基)氫氧化銨，四(羥乙基)氫氧化銨，以及芐基三甲基氫氧化銨。
酸在本發明組合物中可任選用于調節pH。所用酸屬于任何合適的類型，以實例形式包括，甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，異戊酸，己酸，庚酸，辛酸，壬酸，乳酸，鹽酸，硝酸，磷酸，硫酸，氫氟酸，蘋果酸，富馬酸，丙二酸，戊二酸，乙醇酸，水楊酸，1，2，3-苯三羧酸，酒石酸，葡糖酸，檸檬酸，鄰苯二甲酸，焦兒茶酸(pyrocatechoic acid)，焦棓酚羧酸，沒食子酸，丹寧酸，以及包括兩種或多種上述或其他類型化合物的混合物。
胺存在時，可屬于任何合適的類型，以實例方式包括，羥胺，單乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二乙二醇胺，N-羥乙基哌嗪，N-甲基乙醇胺，N，N-二甲基乙醇胺，N-乙基乙醇胺，N，N-二乙基乙醇胺，丙醇胺，N，N-二甲基丙醇胺，N-乙基丙醇胺，N，N-二乙基丙醇胺，4-(2-羥乙基)嗎啉，氨基乙基哌嗪，以及包括兩種或多種上述或其他胺的混合物。
表面活性劑當任選用于本發明組合物中時，可屬于任何合適類型，包括非離子，陰離子，陽離子，以及兩性表面活性劑，以及聚電解質，例如，包括有機酸的鹽，烷烴硫酸鹽(如，十二烷基硫酸鈉)；烷烴磺酸鹽；取代的胺鹽(如，十六烷基匹力定溴化物(cetylpyridiumbromide))；甜菜堿；聚環氧乙烷；聚乙烯醇；聚乙酸乙烯酯；聚丙烯酸；聚乙烯吡咯烷酮；聚乙烯亞胺；以及無水山梨醇的酯，諸如以商標Tween和Span可商購的那些酯，以及包括兩種或多種上述或其他表面活性劑的混合物。
本發明CMP組合物的pH可為對所用的具體拋光操作有效的任何合適的值。在一個實施方案中，CMP組合物的pH為約2至約11，更優選約2至約7.0，以及最優選約3至約6。
本發明CMP組合物中所用的溶劑為單組分溶劑或多組分溶劑，這取決于具體應用。在本發明一個實施方案中，CMP組合物中的溶劑為水。在另一實施方案中，溶劑包括有機溶劑，如，甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，乙二醇，丙二醇，甘油等。在另一實施方案中，溶劑包括水-醇溶液。廣泛種類的溶劑和特異溶劑介質可用于本發明的一般實施，得到溶劑化/懸浮介質，其中分散有研磨劑以及摻入其他組分，從而提供合適特征，例如漿液形式的組合物，用于施加至CMP部件的臺板，以在晶片基材上對銅拋光至所需的水平。
在一個實施方案中，本發明提供對其上具有銅的基材，例如，銅互連，鍍金屬，裝置結構元件等進行化學機械拋光有用的CMP組合物，其中組合物包括過氧化氫，甘氨酸，ATA，研磨劑和溶劑。
在另一實施方案中，本發明CMP組合物為水性漿液組合物，并且包括水性介質，研磨劑，ATA，H2O2和甘氨酸，其中ATA，H2O2和甘氨酸的重量組成基于組合物的總重如下ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸0.1-25wt.％。
在進一步具體的例證性實施方案中，CMP組合物以重量百分比基于組合物的總重包括下列組分ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸0.1-25wt.％研磨劑0-30wt.％
水30-90wt.％所有組分在組合物中的總wt.％共計100wt.％。
本發明的CMP組合物容易地配制在所謂的“常用罐”或“儲罐”中，或者CMP組合物可以使用時混合的兩部分配方或多部分配方的形式提供。多部分配方相對于單一包裝的配方的優勢在于其延長的保質期。由于在單個包裝CMP組合物中存在氧化劑，單個包裝配方與多部分配方相比更易分解，從而其屬性隨時間發生變化。多部分配方的個別部分可在拋光臺，拋光帶等，或在合適容器中到達拋光臺前不久加以混合。
在一個實施方案中，CMP組合物的單個成分各自單獨地遞送至拋光臺，以在臺上與配方的其他成分組合而構成CMP組合物備用。在另一實施方案中，CMP組合物配制成兩部分，其中第一部分包括研磨劑和腐蝕抑制劑的水性介質，而第二部分包括氧化劑和螯合劑。在另一實施方案中，CMP組合物配制成兩部分，其中第一部分包括除氧化劑外的所有組合物的組分，而第二部分包括氧化劑。在所有這些不同的實施方案中，成分或部分混合成最終組合物在使用時才發生，在拋光臺，拋光帶等，或在合適容器中到達拋光臺前不久加以混合。
本發明的銅CMP組合物通過施加CMP組合物至晶片基材上的銅表面而以常規方式用于CMP操作中，以及利用常規拋光元件，諸如拋光墊，拋光帶等對銅表面實施拋光。
本發明的CMP組合物有利地用于對半導體基材上的銅元件表面拋光，但在拋光的銅上不會出現凹陷或其他不利的平面化缺陷，甚至當顯著量的銅離子，例如，Cu2+陽離子，在CMP加工過程中存在于本體CMP漿液組合物和/或銅/CMP漿液界面的情況下。
本發明的CMP漿液組合物對半導體晶片基材上的銅進行拋光，例如，對壓花銅晶片進行拋光是高度有效的。本發明CMP組合物的制備方法是簡單地以所需單個包裝或多部分配方的方式混合成分，與本文對單個包裝和多部分配方的上述討論一致。各成分的濃度在實施本發明時隨具體的CMP組合物配方而廣泛變化，并且應理解的是，本發明CMP組合物不同和替代地包括，與本文公開內容一致的成分的任何組合，由其組成，或基本上由其組成。
本發明的特征和優勢由下文所述的經驗例和結果更充分顯示。
實施例1在CMP漿液組合物的比較測試中，Cu腐蝕速率由電化學方法確定，并且以Cu2+濃度的函數示于圖1，其中對多種不同的腐蝕抑制劑進行了測試。更具體而言，圖1示出銅金屬的靜態蝕刻速率，以/min表示，作為添加的硫酸銅(CuSO4·5H2O)濃度的函數，在pH 3.5的H2O2/甘氨酸/Cu2+系統中，采用含有下列成分的各自配方配方(i)5％H2O2和1％甘氨酸，配方(ii)5％H2O2，1％甘氨酸，和0.15％BTA，配方(iii)5％H2O2，1％甘氨酸，和0.15％5-氨基四唑一水合物，以及配方(iv)5％H2O2，1％甘氨酸，和0.15％1-羥基苯并三唑。
圖1結果表明，當五水硫酸銅(CuSO4·5H2O)加入配方(i)，(ii)和(iv)中時，隨著Cu2+濃度增加，腐蝕速率顯著增加。相反，與含有BTA和羥基BTA的配方比較，ATA在配方(iii)中鈍化效果幾乎獨立于Cu2+濃度變化。由此，ATA在銅CMP漿液組合物中比BTA提供了預料之外的實質性改進，結果證明了ATA作為腐蝕抑制劑的效用，其使得銅在微電子基材上實現了穩定、一致的拋光。
實施例2對含有ATA溶液的腐蝕能力進行了測量，當采用Ag/AgCl的飽和KCl參比電極時，在0.28-0.35伏特的范圍內確定為恒定。這些結果顯示，銅在H2O2/甘氨酸/ATA組合物比在H2O2/甘氨酸組合物中熱力學更穩定，這是因為后一組合物沒有ATA，當采用Ag/AgCl的飽和KCl參比電極測量時，銅的腐蝕能力為0.17伏特。
實施例3為了評估本發明含ATA抑制劑的CMP漿液，制備不同ATA濃度的漿液組合物。第一部分CMP配方以漿液線1輸送，而第二部分CMP配方以漿液線2輸送。然后在CMP裝置的臺板上混合各部分從而生成CMP組合物。
漿液線1中的第一部分CMP配方含有2％ Nanotek氧化鋁(商購自Nanophase Technologies Corporation，Romeoville，Illinois)的水性介質，pH 3.5。該第一部分CMP配方以125ml/min的流速輸送至臺板。漿液線2中的第二部分CMP配方含有10％過氧化氫、2％甘氨酸和ATA的去離子水作為溶劑，pH 3.5。該第二部分CMP配方以125ml/min流速輸送至臺板。ATA在第二部分配方的濃度為最終漿液所需ATA濃度的兩倍，這是因為終了漿液是將來自漿液線1和漿液線2的流在臺板上混合而產生的。
因此，通過混合來自漿液線1和2的流而產生的終了CMP組合物的最終組成為5％過氧化氫，1％甘氨酸，1％ Nanotek氧化鋁研磨劑，以及ATA，pH 3.5。
利用不同濃度ATA的各漿液組合物，對帶有膜層的銅包被的硅晶片進行拋光，所述膜層含有c-Si塊(bulk)/5,000TEOS SiO2/250Ta襯墊/1,000PVD CO籽/15,000ECD Cu，并利用4-點探測器，測量從使用各個相應漿液組合物包被的晶片中銅的去除率。結果示于圖2中。
圖2示出銅金屬的去除率，以/min表示，作為基于CMP漿液組合物總重的ATA濃度(wt％)的函數。結果表明，在ATA濃度為0.15wt.％至0.45wt.％時，銅的去除率為約2200/min至約4500/min，銅去除率一般以線性方式隨ATA濃度減少。
實施例4利用Strasbaugh 6EC拋光工具(可商購自Strasbaugh Corporation，San Luis Obispo，California)對10微米銅線的凹陷進行了研究。拋光墊組件包括IC1000拋光墊和Suba IV副墊(subpad)(可商購自RodelCorporation，Newark，Delaware)。拋光條件包括4psi向下力，工作臺和90rpm的載速(carrier speed)，以及250ml/min的漿液流速。Sematech(Austin，TX)854壓花晶片用于研究獨立的銅線和陣列(50％壓花密度)銅線的凹陷。
對兩種水性漿液銅CMP配方進行測試。配方1含有0.2％BTA，1％氧化鋁研磨劑，5％過氧化氫和1％甘氨酸，pH 3.5。配方2含有0.4％ATA，2％甘氨酸，5％過氧化氫和1％氧化鋁研磨劑。結果表明，當BTA用作腐蝕抑制劑(配方1)時，終點處(所有銅金屬膜皆從晶片上去除)在獨立線和陣列線(array line)的凹陷之間有顯著的不同。當ATA取代BTA作為腐蝕抑制劑(配方2)時，CMP拋光操作的終點處，獨立和陣列10微米線的凹陷程度相同，并且總體凹陷程度基本上降低。
盡管參照本發明的特定方面，特征和例證性實施方案，本發明已進行了描述，但應理解的是，本發明的效用并不限于此，而是延伸并包括其他眾多變體，修改和替代的實施方案，以及基于在此公開的內容還給本領域技術人員以提示。因此，本發明旨在要求寬泛的解釋，正如在其實質和范圍內包括所有這樣的變體，修改和替代。
權利要求
1.CMP組合物，包括5-氨基四唑。
2.權利要求1的CMP組合物，進一步包括氧化劑。
3.權利要求2的CMP組合物，其中氧化劑包括至少一種選自下列的試劑硝酸鐵，草酸鐵銨，檸檬酸鐵銨，高錳酸鹽，過氧酸，過硼酸鹽，過氧化氫脲，碘酸鹽，高氯酸鹽，過硫酸鹽，溴酸鹽，苯醌，氯酸鹽，亞氯酸鹽，次氯酸鹽，次碘酸鹽，溴氧化鹽，過碳酸鹽，高碘酸鹽，鈰鹽，鉻酸鹽化合物和重鉻酸鹽化合物，氰銅酸鹽和氰鐵化物鹽，鐵菲咯啉，吡啶鐵和鐵鈰齊。
4.權利要求3的CMP組合物，其中氧化劑包括至少一種選自下列的試劑高錳酸鉀，過乙酸，過硼酸鉀，碘酸鉀，高氯酸四甲基銨以及硫酸高鈰銨。
5.權利要求2的CMP組合物，其中氧化劑包括至少一種選自下列的試劑過乙酸，過氧化氫脲，二-t-丁基過氧化物，芐基過氧化物，以及過氧化氫。
6.權利要求2的CMP組合物，其中氧化劑包括至少一種選自硝酸鐵和過氧化氫的試劑。
7.權利要求2的CMP組合物，其中氧化劑包括過氧化氫。
8.權利要求1的CMP組合物，進一步包括螯合劑。
9.權利要求8的CMP組合物，其中螯合劑包括至少一種選自氨基酸，多胺復合物及其鹽，以及聚羧酸的試劑。
10.權利要求9的CMP組合物，其中螯合劑包括至少一種選自甘氨酸，絲氨酸，脯氨酸，亮氨酸，丙氨酸，天冬酰胺，天冬氨酸，谷氨酰胺，纈氨酸，賴氨酸，乙二胺四乙酸，N-羥乙基乙二胺三乙酸，氨三乙酸，二乙三胺五乙酸，乙醇二氨基乙酸，鄰苯二甲酸，草酸，蘋果酸，琥珀酸，扁桃酸，和苯六酸。
11.權利要求9的CMP組合物，其中螯合劑包括至少一種氨基酸。
12.權利要求11的CMP組合物，其中螯合劑包括甘氨酸。
13.權利要求1的CMP組合物，其中組合物不含有BTA。
14.權利要求1的CMP組合物，其中基于CMP組合物的總重，ATA的濃度為約0.01至約10％重量。
15.權利要求1的CMP組合物，其中基于CMP組合物的總重，ATA的濃度為約0.05至約5％重量。
16.權利要求1的CMP組合物，其中基于CMP組合物的總重，ATA的濃度為約0.1至約1.0％重量。
17.權利要求1的CMP組合物，其中基于CMP組合物的總重，ATA的濃度為約0.2至約0.8％重量。
18.權利要求1的CMP組合物，進一步包括另一腐蝕抑制劑與ATA組合。
19.權利要求18的CMP組合物，其中所述另一腐蝕抑制劑包括至少一種選自下列的抑制劑咪唑，苯并三唑，苯并咪唑，氨基，亞氨基，羧基，巰基，硝基，烷基，脲和硫脲化合物及其衍生物。
20.權利要求18的CMP組合物，其中所述另一腐蝕抑制劑包括至少一種選自除ATA之外的四唑及其衍生物的抑制劑。
21.權利要求1的CMP組合物，進一步包括研磨劑。
22.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括至少一種選自金屬氧化物，氮化硅和碳化物的研磨劑。
23.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括至少一種選自下列的研磨劑硅石，氧化鋁，碳化硅，氮化硅，氧化鐵，二氧化鈰，氧化鋯，氧化錫，二氧化鈦，以及氧化鋁包被的膠體硅石。
24.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑為分開形式。
25.權利要求24的CMP組合物，其中研磨劑為微粒形式。
26.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括氧化鋁。
27.權利要求26的CMP組合物，其中氧化鋁包括至少一種選自勃姆石和過渡δ，θ和γ相氧化鋁的形式。
28.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括由至少兩種材料形成的復合顆粒。
29.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括有機聚合物顆粒。
30.權利要求29的CMP組合物，其中有機聚合物顆粒由至少一種選自熱固性樹脂和熱塑性樹脂的材料形成。
31.權利要求29的CMP組合物，其中有機聚合物顆粒包括形成自至少兩種不同材料的顆粒。
32.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括含有無機和有機組分的顆粒。
33.權利要求21的CMP組合物，其中研磨劑包括形成自至少一種選自下列樹脂的顆粒環氧樹脂，聚氨酯橡膠，聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯，聚烯烴，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烴和(甲基)丙烯酸樹脂。
34.權利要求1的CMP組合物，進一步包括pH調節劑。
35.權利要求34的CMP組合物，其中pH調節劑包括至少一種酸。
36.權利要求35的CMP組合物，其中至少一種酸包括至少一種選自下列的酸甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，異戊酸，己酸，庚酸，辛酸，壬酸，乳酸，鹽酸，硝酸，磷酸，硫酸，氫氟酸，蘋果酸，富馬酸，丙二酸，戊二酸，乙醇酸，水楊酸，1，2，3-苯三羧酸，酒石酸，葡糖酸，檸檬酸，鄰苯二甲酸，焦兒茶酸，焦棓酚羧酸，沒食子酸，和丹寧酸。
37.權利要求34的CMP組合物，其中pH調節劑包括至少一種堿。
38.權利要求37的CMP組合物，其中至少一種堿包括至少一種選自下列的堿氫氧化鉀，氫氧化銨，四甲基氫氧化銨，四乙基氫氧化銨，三甲基羥乙基氫氧化銨，甲基三(羥乙基)氫氧化銨，四(羥乙基)氫氧化銨，以及芐基三甲基氫氧化銨。
39.權利要求1的CMP組合物，進一步包括至少一種胺。
40.權利要求39的CMP組合物，其中至少一種胺包括至少一種選自下列的胺羥胺，單乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二乙二醇胺，N-羥乙基哌嗪，N-甲基乙醇胺，N，N-二甲基乙醇胺，N-乙基乙醇胺，N，N-二乙基乙醇胺，丙醇胺，N，N-二甲基丙醇胺，N-乙基丙醇胺，N，N-二乙基丙醇胺，4-(2-羥乙基)嗎啉，和氨基乙基哌嗪。
41.權利要求1的CMP組合物，進一步包括至少一種表面活性劑。
42.權利要求41的CMP組合物，其中至少一種表面活性劑包括至少一種選自下列的表面活性劑非離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑，以及聚電解質。
43.權利要求41的CMP組合物，其中至少一種表面活性劑包括至少一種選自下列的表面活性劑有機酸的鹽，烷烴硫酸鹽，烷烴磺酸鹽，取代的胺鹽，甜菜堿，聚環氧乙烷，聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，聚丙烯酸，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯亞胺，以及無水山梨醇的酯。
44.權利要求41的CMP組合物，其中至少一種表面活性劑包括至少一種選自十二烷基硫酸鈉和十六烷基匹力定溴化物的表面活性劑。
45.權利要求1的CMP組合物，其pH為約2至約11。
46.權利要求1的CMP組合物，其pH為約2至約7.0。
47.權利要求1的CMP組合物，其pH為約3至約6。
48.權利要求1的CMP組合物，進一步包括溶劑。
49.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括單一組分溶劑。
50.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括多組分溶劑。
51.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括至少一種有機溶劑。
52.權利要求51的CMP組合物，其中至少一種有機溶劑包括至少一種選自下列的溶劑甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，乙二醇，丙二醇，和甘油。
53.權利要求51的CMP組合物，其中至少一種有機溶劑包括至少一種選自含有羥基的溶劑。
54.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括至少一種醇。
55.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括至少一種二元醇溶劑。
56.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括水。
57.權利要求48的CMP組合物，其中溶劑包括水和醇。
58.權利要求1的CMP組合物，進一步包括氧化抑制劑，其含有至少一種選自羧酸和除ATA和BTA之外的唑化合物的抑制劑。
59.CMP組合物，含有研磨劑、溶劑、ATA、H2O2和甘氨酸，其中基于組合物的總重，ATA、H2O2和甘氨酸具有下列重量比濃度ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸 0.1-25wt.％。
60.CMP組合物，基于組合物總重含有下列組分ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸 0.1-25wt.％研磨劑 0-30wt.％水 30-90wt.％所有組分在組合物中的總wt.％共計100wt.％。
61.權利要求60的CMP組合物，其中所述研磨劑包括硅石。
62.權利要求1的CMP組合物，包括含有第一部分和第二部分的兩部分配方，所述第一部分包括研磨劑和ATA的水性介質，而所述第二部分包括氧化劑和螯合劑。
63.權利要求1的CMP組合物，包括含有第一部分和第二部分的兩部分配方，所述第一部分包括研磨劑、螯合劑和ATA的水性介質，而所述第二部分包括氧化劑。
64.權利要求1的CMP組合物，在單個包裝配方中包括研磨劑，ATA，溶劑，氧化劑和螯合劑。
65.在其上具有銅的基材上拋光銅的方法，包括將基材上的銅在CMP條件下與對銅有效拋光的CMP組合物接觸，其中CMP組合物包括ATA。
66.權利要求65的方法，其中所述CMP條件包括在接觸有所述CMP組合物的所述銅上使用拋光元件，其中所述拋光元件包括至少一種選自拋光墊和拋光帶的元件。
67.權利要求65的方法，其中所述CMP組合物進一步包括研磨劑，氧化劑，螯合劑和溶劑。
68.權利要求65的方法，其中所述CMP組合物進一步包括過氧化氫，甘氨酸，研磨劑和水。
69.權利要求65的方法，其中所述銅位于半導體基材上，并且形成微電子裝置的組元。
70.權利要求69的方法，其中所述組元選自互連，觸點，導電轉接，鍍金屬，電極，以及場發射器組件用的導電基層。
71.權利要求65的方法，其中所述CMP組合物含有研磨劑、溶劑、ATA、H2O2和甘氨酸，其中基于組合物的總重，ATA、H2O2和甘氨酸具有下列重量比濃度ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸 0.1-25wt.％。
72.權利要求65的方法，其中所述CMP組合物基于組合物的總重含有下列組分ATA 0.01-10wt.％H2O21-30wt.％甘氨酸 0.1-25wt.％研磨劑 0-30wt.％水 30-90wt.％所有組分在組合物中的總wt.％共計100wt.％。
73.權利要求65的方法，其中所述接觸在拋光工作臺上進行。
74.權利要求65的方法，其中所述接觸以接觸表面的拋光帶進行。
75.權利要求65的方法，其中CMP組合物包括含有第一部分和第二部分的兩部分配方，所述第一部分包括研磨劑和ATA的水性介質，而所述第二部分包括氧化劑和螯合劑，所述方法進一步包括混合第一和第二部分生成所述CMP組合物。
76.權利要求65的方法，其中CMP組合物包括含有第一部分和第二部分的兩部分配方，所述第一部分包括研磨劑、螯合劑和ATA的水性介質，而所述第二部分包括氧化劑，所述方法進一步包括混合第一和第二部分生成所述CMP組合物。
77.權利要求65的方法，其中在單個包裝配方中包括研磨劑，ATA，溶劑，氧化劑和螯合劑。
全文摘要
本發明公開了一種CMP組合物，其含有，例如，與氧化劑，螯合劑，研磨劑和溶劑組合的5－氨基四唑。這種CMP組合物有利地缺乏BTA，并對拋光半導體基材上銅元件的表面是有用的，而不會在拋光的銅中出現下陷或其他不利的平面化缺陷，甚至在CMP加工過程中，在銅/CMP組合物界面，本體CMP組合物有顯著水平的銅離子，例如Cu
文檔編號C23F3/06GK1735671SQ200380108506
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月2日 優先權日2002年12月10日
發明者劉俊, 彼得·弗熱施卡, 大衛·伯恩哈德, 麥肯齊·金, 邁克爾·達西羅, 卡爾·博格斯 申請人:高級技術材料公司