專利名稱：：化學(xué)機(jī)械拋光組合物及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片材料的化學(xué)機(jī)械拋光。更具體來說，本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光組合物和使用該化學(xué)機(jī)械拋光組合物在介電材料和阻擋層材料的存在下對(duì)半導(dǎo)體晶片上的金屬互連件進(jìn)行拋光的方法。
背景技術(shù)：
：通常，半導(dǎo)體晶片是具有介電層的硅晶片，所述介電層包括多個(gè)溝槽，這些溝槽設(shè)置在介電層內(nèi)形成用于電路互連的圖案。所述圖案設(shè)置通常具有鑲嵌結(jié)構(gòu)或雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。阻擋層覆蓋著所述圖案化的介電層，金屬層覆蓋著所述阻擋層。所述金屬層的厚度至少足以填充所述圖案化的溝槽，同時(shí)金屬形成電路互連?；瘜W(xué)機(jī)械拋光工藝經(jīng)常包括多個(gè)拋光步驟。例如，第一步以初始高速率除去過量的互連金屬，例如銅。第一步去除之后，可以通過第二步拋光除去殘留在阻擋層之上、金屬互連以外的金屬。隨后的拋光從半導(dǎo)體晶片的下面的介電層除去阻擋層，在介電層和金屬互連上提供平坦的拋光表面。半導(dǎo)體基片上的溝槽或凹槽中的金屬提供形成金屬電路的金屬線。一個(gè)有待克服的問題是，所述拋光操作會(huì)從各個(gè)溝槽或凹槽除去金屬，導(dǎo)致這些金屬產(chǎn)生凹陷。產(chǎn)生凹陷是不希望的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致金屬電路臨界尺寸的變化。為了減少產(chǎn)生凹陷，人們?cè)谳^低的拋光壓力下進(jìn)行拋光。但是，如果僅僅減小拋光壓力，將會(huì)使得拋光需要持續(xù)更長的時(shí)間。但是，在整個(gè)延長的持續(xù)時(shí)間中會(huì)持續(xù)產(chǎn)生凹陷。美國專利第7,086,935號(hào)(Wang)描述了將包含以下組分的無磨料銅配劑用于圖案化的晶片甲基纖維素，丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物，苯并三唑(BTA)以及可混溶的溶劑。Wang所描述的配劑能夠除去銅并對(duì)銅進(jìn)行清潔，同時(shí)產(chǎn)生很低的銅凹陷，但是在迅速的拋光過程中，配劑會(huì)在拋光墊和晶4片上沉淀綠色的Cu-BTA化合物。由于這些沉淀物的出現(xiàn)，需要對(duì)拋光墊進(jìn)行拋光后清潔，以避免與這種膠狀沉淀物有關(guān)的拋光去除速率降低；并需要對(duì)晶片進(jìn)行拋光后清潔以免產(chǎn)生缺陷。這些額外的清潔步驟需要強(qiáng)效而昂貴的清洗溶液，而且具有因延遲晶片產(chǎn)出而引起的相關(guān)的"擁有成本(costofownership)，，。
發(fā)明內(nèi)容因此，仍然需要一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，該組合物能夠?qū)崿F(xiàn)高去除速率、低凹陷，并且在短時(shí)間的第二步拋光后留下除去互連金屬殘余物的表面。在本發(fā)明的一方面，提供一種可用來對(duì)包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含0.01-15重量％的銅互連金屬的抑制劑；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。在本發(fā)明的另一方面，提供一種可用來對(duì)包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含0.01-15重量%的銅互連金屬的抑制劑；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；0.05-20重量％的符合以下通式1的水溶性酸化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>\〉2HC——C\OHI其中R是氫或含碳化合物；0.01-15重量％的銅互連金屬的絡(luò)合劑；0.01-15重量％的磷化合物；0-25重量％的氧化劑；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。在本發(fā)明的另一方面，提供一種可用來對(duì)包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含銅互連金屬的抑制劑；0.001-15重量％的水溶性纖維素；0.05-20重量％的符合以下通式I的水溶性酸化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中R是氫或含碳化合物；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；0.01-15重量％的銅互連金屬的絡(luò)合劑；0.01-15重量％的磷化合物；0-25重量％的氧化劑；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。在本發(fā)明的另一方面，提供一種可用來對(duì)包含非鐵金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含0.01-15重量％的非鐵金屬的抑制劑；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。在本發(fā)明的另一方面，提供一種可用來對(duì)包含非鐵金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含非鐵金屬的抑制劑；0.001-15重量％的水溶性纖維素；0.05-20重量％的符合以下通式1的水溶性酸化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中R是氫或含碳化合物；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；0.01-15重量％的非鐵金屬的絡(luò)合劑；0.01-15重量％的磷化合物；0-25重量％的氧化劑；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。在本發(fā)明的另一方面，提供一種對(duì)包含非鐵金屬的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，其包括(a)提供一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含1-25重量％的氧化劑，0.01-15重量％的非鐵金屬的抑制劑，0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，和水，其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH;(b)提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；(C)提供含非鐵金屬的半導(dǎo)體晶片；(d)在化學(xué)機(jī)械拋光墊和半導(dǎo)體晶片之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)接觸；(e)將拋光溶液分配到化學(xué)機(jī)械拋光墊與半導(dǎo)體晶片之間的界面處或界面附近。在本發(fā)明的另一方面，提供一種對(duì)包含非鐵金屬的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，其包括(a)提供一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含氧化劑，非鐵金屬的抑制劑，0.001-15重量％的水溶性纖維素，0.05-20重量%的符合以下通式I的水溶性酸化合物OH/o=c\CH2/R~~Np\#2HC——C\OHI其中R是氫或含碳化合物，0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯禾口1-乙烯基咪唑的共聚物，0.01-15重量％的非鐵金屬的絡(luò)合劑，0.01-15重量％的磷化合物，1-25重量％的氧化劑，和水，其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH;(b)提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；(C)提供含非鐵金屬的半導(dǎo)體晶片；(d)在化學(xué)機(jī)械拋光墊和半導(dǎo)體晶片之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)接觸；(e)將拋光溶液分配到化學(xué)機(jī)械拋光墊與半導(dǎo)體晶片之間的界面處或界面附近。具體實(shí)施例方式當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物7和方法提供良好的金屬去除速率，良好的金屬清潔和低金屬互連凹陷，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含抑制劑；水溶性改性纖維素；符合通式I的水溶性酸化合物OH/<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中R是氫或含碳化合物；聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；任選的銅互連金屬的絡(luò)合劑；任選的磷化合物；任選的氧化劑；和余量的水。添加所述水溶性酸化合物可以減少由Cu-BTA(Cu+1)沉淀造成的綠斑。對(duì)本說明書來說，Cu-BTA沉淀包括非液態(tài)物質(zhì)，例如固體、凝膠和聚合物，可以包括01+2離子，尖晶石沉淀、類尖晶石沉淀和雜質(zhì)。從拋光經(jīng)驗(yàn)得知，當(dāng)拋光條件下銅離子&U和BTA的產(chǎn)物的濃度超過Ksp的時(shí)候，會(huì)形成不溶性Cu-BTA沉淀。根據(jù)以下平衡表達(dá)式(l)，Cu-BTA的沉淀會(huì)在酸性拋光溶液中發(fā)生BTAH+Cu+"慢)(快廣Cu-BTA+H+(1)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含抑制劑，以控制通過靜態(tài)蝕刻或其它去除機(jī)理去除非鐵金屬如銅互連的速率。調(diào)節(jié)抑制劑的濃度可以通過保護(hù)金屬免于靜態(tài)蝕刻而調(diào)節(jié)互連金屬的去除速率。較佳的是，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.01-15重量％的抑制劑。最佳的是，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.2-1.0重量％的抑制劑。在一些實(shí)施方式中，所述抑制劑包括抑制劑的混合物。在一些實(shí)施方式中，抑制劑選自唑類抑制劑，它們對(duì)拋光具有銅和銀互連的晶片特別有效。在這些實(shí)施方式的一些方面，抑制劑選自苯并三唑(BTA)、巰基苯并三唑(MBT)、甲苯基三唑(TTA)、咪哇和它們的組合。唑類抑制劑的組合能夠加快或減慢銅去除速率。在這些實(shí)施方式的一些方面，抑制劑是BTA，它是銅和銀的特別有效的抑制劑。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.005-5重量％、優(yōu)選0.05-1重量％、更優(yōu)選0.05-0.5重量％、更加優(yōu)選0.09-0.25重量％的9:1-1:9、優(yōu)選5:1-1:5、更優(yōu)選3:1-1:3、更加優(yōu)選2:1-1:2、再更優(yōu)選1.5:1-1:1.5、再更加優(yōu)選1.2:1-1:1.2、最優(yōu)選1:1(基于重量)的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.005-5重量％、優(yōu)選0.05-1重量％、更優(yōu)選0.05-0.5重量％、更加優(yōu)選0.09-0.25重量％的9:1-1:9、優(yōu)選5:1-1:5、更優(yōu)選3:1-1:3、更加優(yōu)選2:1-1:2、再更優(yōu)選1.5:1-1:1.5、再更加優(yōu)選1.2:1-1:1.2、最優(yōu)選1:1(基于重量)的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.005-5重量％、優(yōu)選0.05-1重量％、更優(yōu)選0.05-0.5重量％、更加優(yōu)選0.09-0.25重量％的9:1-1:9、優(yōu)選5:1-1:5、更優(yōu)選3:1-1:3、更加優(yōu)選2:1-1:2、再更優(yōu)選1.5:1-1:1.5、再更加優(yōu)選1.2:1-1:1.2、最優(yōu)選1:1(基于重量)的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.005-5重量％、優(yōu)選0.05-1重量％、更優(yōu)選0.05-0.5重量％、更加優(yōu)選0.09-0.25重量％的9:1-1:9、優(yōu)選5:1-1:5、更優(yōu)選3:1-1:3、更加優(yōu)選2:1-1:2、再更優(yōu)選1.5:1-1:1.5、再更加優(yōu)選1.2:1-1:1.2、最優(yōu)選1:1(基于重量)的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，其重均分子量Mw為5,000誦l，OOO，OOO，優(yōu)選為5，000-500,000，更優(yōu)選為10,000-250,000，更加優(yōu)選為10,000-100,000，再更優(yōu)選為10,000-50,000，再更加優(yōu)選為20,000-40,000。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0.005-5重量％、優(yōu)選0.05-1重量％、更優(yōu)選0.05-0.5重量％、更加優(yōu)選0.09-0.25重量％的9:1-1:9、優(yōu)選5:1-1:5、更優(yōu)選3:1-1:3、更加優(yōu)選2:1-1:2、再更優(yōu)選1.5:1-1:1.5、再更加優(yōu)選1.2:1-1:1.2、最優(yōu)選1:1(基于重量)的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，其重均分子量Mw為5,000-1,000,000，優(yōu)選為5,000-500,000，更優(yōu)選為10,000-250,000，更加優(yōu)選為10,000-100,000，再更優(yōu)選為10,000-50,000，再更加優(yōu)選為20,000-40,000。9本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物任選地包含水溶性纖維素。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0-15重量％、優(yōu)選0.001-15重量％、更優(yōu)選0.005-5重量％、更加優(yōu)選0.01-3重量％的水溶性纖維素。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，水溶性纖維素是用羧酸官能團(tuán)改性的水溶性改性纖維素。示例性的改性纖維素包括陰離子樹膠，例如以下的至少一種瓊脂膠、阿拉伯膠、茄替膠、刺梧桐樹膠、瓜耳膠、果膠、刺槐豆膠、黃蓍膠，羅望子膠、鹿角菜膠以及黃原膠；改性淀粉；藻酸；甘露糖醛酸；古洛糖醛酸(guluronicacid)，以及它們的衍生物和共聚物。在這些實(shí)施方式的一些方面，所述水溶性改性纖維素是羧甲基纖維素(CMC)。在這些實(shí)施方式的一些方面，CMC的取代度為0.1-3.0，重均分子量Mw為l，OOO-1,000,000。在這些實(shí)施方式的一些方面，CMC的取代度為0.7-1.2，重均分子量為40,000-250,000。對(duì)本說明書來說，CMC的取代度是纖維素分子中每個(gè)脫水葡萄糖單元上被取代的羥基的數(shù)目。取代度可以看作是CMC中羧酸基團(tuán)的"密度"的度量。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物任選地包含符合通式I的水溶性酸化合物OH/o二c\CH2/R——Np\#2HC——C\OHI式中R是氫或含碳化合物。這些酸化合物能夠與具有一價(jià)(+1)和二價(jià)(+2)銅離子的銅離子絡(luò)合。在拋光過程中，水溶性酸化合物似乎能夠與足夠數(shù)量的銅離子絡(luò)合，減少Cu-BTA沉淀的生成，控制下式(2)所示01+2離子的生成速率2Cu+—Cu0+Cu+2(2)在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0-20重量%、優(yōu)選0.05-20重量％、更優(yōu)選0.1-10重量％的通式I的水溶性酸化合物。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含三0.4重量％、優(yōu)選^0.4至5重量％的通式I的水溶性酸化合物。在這些實(shí)施方式的一些方面，符合通式I的水溶性酸化合物選自亞氨基二乙酸(IDA)、乙二胺四乙酸(EDTA)和它們的組合。在這些實(shí)施方式的一些方面，符合通式I的水溶性酸化合物是EDTA。在這些實(shí)施方式的一些方面，符合通式I的水溶性酸化合物是IDA。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物任選地包含非鐵金屬的絡(luò)合劑。所述絡(luò)合劑能夠促進(jìn)金屬膜(例如銅)的去除速率。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0-15重量％、優(yōu)選0.01-15重量％、更優(yōu)選0.1-1重量％的絡(luò)合劑。示例性絡(luò)合劑包括例如乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、羥基乙酸、乳酸、蘋果酸、草酸、水楊酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、琥珀酸、酒石酸、巰基乙酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、乙二胺、三甲基二胺、丙二酸、戊二酸(glutericacid)、3-羥基丁酸、丙酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、3-羥基水楊酸、3.5-二羥基水楊酸、五倍子酸、葡糖酸、鄰苯二酚、鄰苯三酚、丹寧酸、包括它們的鹽和混合物。在這些實(shí)施方式的一些方面，所述絡(luò)合劑選自乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、羥基乙酸、乳酸、蘋果酸、草酸以及它們的組合。在這些實(shí)施方式的一些方面，絡(luò)合劑是蘋果酸。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物任選地包含含磷化合物。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0-15重量％、優(yōu)選0.01-15重量％、更優(yōu)選0.05-10重量％、更加優(yōu)選0.1-5重量％、再更優(yōu)選0.3-2重量％的含磷化合物。對(duì)本說明書來說，"含磷"化合物是任何含有磷原子的化合物。在一些實(shí)施方式中，含磷化合物選自磷酸類、焦磷酸類、多磷酸類、膦酸類，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酉旨、偏酯、混合酯、以及它們的混合物。在這些實(shí)施方式的一些方面，含磷化合物選自磷酸鋅、焦磷酸鋅、多磷酸鋅、膦酸鋅、磷酸銨、焦磷酸銨、多磷酸銨、膦酸銨、磷酸氫二銨、焦磷酸氫二銨、多磷酸氫二銨、膦酸氫二銨、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸鐵、焦磷酸鐵、多磷酸鐵、膦酸鐵、磷酸鈰、焦磷酸鈰、多磷酸鈰、膦酸鈰、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸氫二(三聚氰胺)、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、膦酸11三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、多磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸蜜勒胺、焦磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜勒胺、膦酸蜜勒胺、磷酸二氰基二酰胺、磷酸脲，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酉旨、偏酯、混合酯、以及它們的混合物。在這些實(shí)施方式的一些方面，含磷化合物選自氧化膦、硫化膦和(五價(jià))磷垸(phosphorinane)，以及膦酸類、亞磷酸類、次膦酸類，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酯、偏酯和混合酯。在一些實(shí)施方式中，所述含磷化合物是磷酸銨。在一些實(shí)施方式中，所述含磷化合物是磷酸二氫銨。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物任選地包含氧化劑。在一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0-25重量％、優(yōu)選1-25重量％、更優(yōu)選5-10重量％的氧化劑。在一些實(shí)施方式中，所述氧化劑選自過氧化氫(11202)、單過硫酸鹽、碘酸鹽、過鄰苯二甲酸鎂、過乙酸和其它過酸、過硫酸鹽、溴酸鹽、高碘酸鹽、硝酸鹽、鐵鹽、鈰鹽、Mn(III)、Mn(IV)和Mn(VI)鹽、銀鹽、銅鹽、鉻鹽、鈷鹽、鹵素、次氯酸鹽以及它們的混合物。在一些實(shí)施方式中，所述氧化劑是過氧化氫。當(dāng)化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含不穩(wěn)定的氧化劑(例如過氧化氫)的時(shí)候，優(yōu)選在使用的時(shí)候?qū)⒀趸瘎┗烊胨龌瘜W(xué)機(jī)械拋光組合物中。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物優(yōu)選依賴于余量的去離子水或蒸餾水來限制伴隨的雜質(zhì)。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物在寬pH范圍內(nèi)有效。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物的可用pH范圍為2-5。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物在使用時(shí)的pH為2-5，優(yōu)選為2-4，更優(yōu)選為2.5-4。適用于調(diào)節(jié)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物的pH值的酸包括例如硝酸、硫酸、鹽酸和磷酸。適用于調(diào)節(jié)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物的pH值的堿包括例如氫氧化銨和氫氧化鉀。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物任選地包含磨料。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含0-3重量％的磨料。在這些實(shí)施方式的一些方面，化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含S1重量％的磨料。在本發(fā)明的一些方面，化學(xué)機(jī)械拋光組合物是不含磨料的。適用于本發(fā)明的磨料包括例如平均粒度S500納米(nm)、優(yōu)選5100納12米、更優(yōu)選570納米的磨料。對(duì)本說明書來說，粒度表示磨料的平均粒度。在一些實(shí)施方式中，磨料選自膠體磨料，其可包括添加劑，例如分散劑、表面活性劑、緩沖劑和生物殺滅劑，以提高膠體磨料的穩(wěn)定性(例如，來自AZ電子材料公司(AZElectronicMaterials)的Klebosol⑧膠體二氧化硅)。在一些實(shí)施方式中，磨料選自火成磨料、沉淀磨料和附聚磨料。在一些實(shí)施方式中，磨料選自無機(jī)氧化物、無機(jī)氫氧化物、無機(jī)氫氧化氧化物、金屬硼化物、金屬碳化物、金屬氮化物、聚合物顆粒、以及包含至少一種上述物質(zhì)的混合物。合適的無機(jī)氧化物包括例如二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)、氧化鈰(Ce02)、氧化錳(Mn02)、氧化鈦(Ti02)，或者包含至少一種上述氧化物的組合。合適的無機(jī)氫氧化氧化物包括例如氫氧化氧化鋁("勃姆石")。如果需要，也可使用這些無機(jī)氧化物的改良形式，例如有機(jī)聚合物涂覆的無機(jī)氧化物顆粒和無機(jī)涂覆的顆粒。合適的金屬碳化物、硼化物和氮化物包括例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅(SiCN)、碳化硼、碳化鴨、碳化鋯、硼化鋁、碳化鉭、碳化鈦、或包含上述金屬碳化物、硼化物和氮化物中的至少一種的組合。如果需要，還可使用金剛石作為磨料?？商娲哪チ线€包括聚合物顆粒、涂覆的聚合物顆粒、以及表面活性劑穩(wěn)定的顆粒。如果使用磨料，則優(yōu)選的磨料是二氧化硅。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物和方法特別適用于對(duì)具有銅互連的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。但是，本發(fā)明人相信本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物也適用于拋光含其它導(dǎo)電性金屬互連(例如鋁、鴇、鉑、鈀、金或銥)、阻擋膜或內(nèi)襯膜(例如鉭、氮化鉭、鈦或氮化鈦)和下面介電層的半導(dǎo)體晶片。對(duì)本說明書來說，術(shù)語電介質(zhì)表示具有介電常數(shù)k的半導(dǎo)體材料，包括低k和超低k介電材料。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物和方法能夠極好地防止多種晶片構(gòu)件的腐蝕，例如多孔和非多孔低k電介質(zhì)，有機(jī)和無機(jī)低k電介質(zhì)，有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)，氟硅酸鹽玻璃(FSG)，碳摻雜氧化物(CDO)，原硅酸四乙酯(TEOS)，以及源自TEOS的二氧化硅。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光組合物還可用于ECMP(電化學(xué)機(jī)械拋光)?，F(xiàn)在將在以下實(shí)施例中詳細(xì)描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。實(shí)施例實(shí)施例h共聚物合成在5升裝有氮?dú)獯祾?、攪拌器和溫度控制裝置的關(guān)閉的間歇反應(yīng)器中制備1:1(重量比)的聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物。關(guān)閉反應(yīng)器，用氮?dú)獯祾?，以在反?yīng)器內(nèi)形成氮?dú)鈿夥铡Ｈ缓?，將去離子水(1，800克)加入反應(yīng)器中，將反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)加熱到85°C。在將反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)保持在85°C的同時(shí)，在120分鐘內(nèi)向反應(yīng)器中逐漸加入含去離子水(170.3克)、聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯(425.4克)和1-乙烯基咪唑(425.3克)的單體混合物。在140分鐘內(nèi)，將含去離子水(388.4克)、取代的偶氮腈化合物(Vazo⑧可購自杜邦(DuPont))(25.6克)和氫氧化銨(63.9克)的混合物的引發(fā)劑進(jìn)料與單體混合物進(jìn)料一起逐漸加入反應(yīng)器中。在引發(fā)劑進(jìn)料完成后，將反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)在85。C保持三十分鐘，然后向反應(yīng)器中一次性追加含去離子水(85.2克)、取代的偶氮腈化合物(Vazo⑧，可購自杜邦)(4.3克)和氫氧化銨(21.3克)的混合物的物料。然后，將反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)在85"C保持120分鐘，然后將另外425.1克去離子水加入反應(yīng)器中。然后，使反應(yīng)器內(nèi)的物質(zhì)冷卻到60。C。然后，從反應(yīng)器內(nèi)物質(zhì)中分離出產(chǎn)物共聚物。實(shí)施例2:拋光測試兩種化學(xué)機(jī)械拋光組合物用于實(shí)施例2中。兩種化學(xué)機(jī)械拋光組合物含0.30重量％的BTA、0.22重量％的蘋果酸、0.32重量％的羧甲基纖維素(CMC)、1.3重量。/。的亞氨基二乙酸(IDA)、2重量％的磷酸二氫銨和9重量%的過氧化氫。第一化學(xué)機(jī)械拋光組合物(組合物1)還包含0.10重量％的按照實(shí)施例1制備的1:1(重量比)的聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，該共聚物重均分子量Mw約為36，000。第二化學(xué)機(jī)械拋光組合物(組合物2)還包含0.20重量％的按照實(shí)施例1制備的1:1(重量比)的聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，該共聚物重均分子量Mw約為36，000。過氧化氫是在使用前最后加入化學(xué)機(jī)械拋光組合物的組分。所提到的化學(xué)機(jī)械拋光組合物的組分濃度是在使用時(shí)的濃度。在加入過氧化氫前，用硝酸將化學(xué)機(jī)械拋光組合物的pH調(diào)節(jié)到4.1。加入過氧14化氫后pH約為3.9。表1給出了用組合物1確定的銅去除速率數(shù)據(jù)。使用應(yīng)用材料有限公司(AppliedMaterials,Inc.)的Mirra200mm拋光機(jī)，該拋光機(jī)裝有ISRM檢測器系統(tǒng)，使用IC1010TM聚氨酯拋光墊(羅門哈斯電子材料CMP有限公司(RohmandHaasElectronicMaterialsCMPInc.)),在表1提供的向下力條件下進(jìn)行測量銅去除速率的實(shí)驗(yàn)，其中拋光溶液的流速為160毫升/分鐘，臺(tái)板轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速為94轉(zhuǎn)/分鐘。對(duì)使用的覆銅晶片進(jìn)行電鍍，厚度為15千埃(可從斯萊伯(Silyb)商購)使用約旦谷(JordanValley)JVX-5200T計(jì)量工具確定銅去除速率。銅去除實(shí)驗(yàn)各自重復(fù)進(jìn)行。表1的數(shù)據(jù)是重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均值。組向下力(磅/英寸2)銅去除速率(埃/分鐘)138621.55302258502.56710表2提供了在具有銅互連和MIT-754圖案的300毫米圖案晶片(可購自ATDF)上使用組合物1和組合物2得到的銅去除速率和產(chǎn)生凹陷特性。使用應(yīng)用材料有限公司(AppliedMaterials,Inc.)的Reflexion300毫米拋光機(jī)，該拋光機(jī)裝有ISRM檢測器系統(tǒng)，使用CUP4410聚氨酯拋光墊(在臺(tái)板1上)和IC1010聚氨酯拋光墊(在臺(tái)板2上)(兩種拋光墊都購自羅門哈斯電子材料CMP有限公司)，在1.5磅/英寸2(10.3千帕)的向下力條件下(除非另有說明)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中拋光溶液的流速為250毫升/分鐘，臺(tái)板轉(zhuǎn)速為77轉(zhuǎn)/分鐘，支架轉(zhuǎn)速為71轉(zhuǎn)/分鐘。使用DiagridAD3BG-150855金剛石墊調(diào)理器(可購自克尼可公司(KinikCompany))調(diào)理兩種拋光墊。使用約旦谷(JordanValley)JVX⑧-5200T計(jì)量工具確定銅去除速率。表2中給出的產(chǎn)生凹陷特性是使用VeecoDimensionVx310原子力輪廓儀(AFP)確定的。15表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>權(quán)利要求1.一種可用來對(duì)包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含0.01-15重量％的銅互連金屬的抑制劑；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。2.如權(quán)利要求l所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述共聚物是9:1-1:9(基于重量)的聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，所述共聚物的重均分子量為5，000-1,000,000。3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，還包含1-25重量％的氧化劑。4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，還包含0.001-15重量％的水溶性纖維素。5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，還包含0.01-15重量％的絡(luò)合劑。6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，還包含0.01-15重量％的含磷化合物。7.如權(quán)利要求l所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物是不含磨料的。8.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，還包含0.05-20重量％的符合以下通式I的水溶性酸化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中R是氫或含碳化合物；0.01-15重量％的銅互連金屬的絡(luò)合劑；0.01-15重量％的磷化合物；0-25重量％的氧化劑。9.一種可用來對(duì)包含非鐵金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含0.01-15重量％的非鐵金屬的抑制劑；0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和l-乙烯基咪唑的共聚物；和水；其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH。10.—種對(duì)包含非鐵金屬的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，其包括(a)提供一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含1-25重量％的氧化劑，0.01-15重量％的非鐵金屬的抑制劑，0.005-5重量％的聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，和水，其中所述化學(xué)機(jī)械拋光組合物具有酸性pH;0>)提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；(c)提供含非鐵金屬的半導(dǎo)體晶片；(d)在化學(xué)機(jī)械拋光墊和半導(dǎo)體晶片之間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)接觸；(e)將拋光溶液分配到化學(xué)機(jī)械拋光墊與半導(dǎo)體晶片之間的界面處或界面附近。全文摘要本發(fā)明揭示了一種用來對(duì)包含非鐵金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的化學(xué)機(jī)械拋光組合物。該化學(xué)機(jī)械拋光組合物包含非鐵金屬的抑制劑，聚(乙二醇)甲醚(甲基)丙烯酸酯和1-乙烯基咪唑的共聚物，和水。文檔編號(hào)C09G1/14GK101649164SQ200910161178公開日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年8月3日優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日發(fā)明者T·M·托馬斯,T·高希,王紅雨申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司