[发明专利]用于抑制钨蚀刻的组合物和方法

说明书

本发明涉及用于抑制蚀刻的组合物和方法。特别地，本发明涉及用于抑制钨蚀刻的组合物和方法。

技术领域

本发明涉及用于抑制蚀刻的组合物和方法。特别地，本发明涉及用于抑制钨蚀刻的组合物和方法。

背景

形成半导体器件的集成电路由有源器件构成，所述有源器件化学和物理地连接到衬底，并通过使用多层互连而互连。通常，多层互连形成功能电路，并且包括第一金属层、层间介电层和任选的第三金属层。当形成每一层时，将该层平坦化以使随后的层形成在该新形成的层上。在半导体工业中，化学机械抛光(CMP)是一种应用于制造先进的光子、微机电和微电子材料和器件如半导体晶片的公知技术。

CMP利用化学和机械作用的相互作用来实现待抛光表面的平坦性。化学作用由化学组合物(也称为CMP组合物或CMP浆料)提供。机械作用通常通过抛光垫进行，该抛光垫通常压在待抛光表面上并安装在移动压板上。在典型的CMP工艺步骤中，旋转的晶片保持器使待抛光的晶片与抛光垫接触。CMP组合物通常施加在待抛光晶片与抛光垫之间。

随着超大规模集成电路(ULSI)技术中特征尺寸的不断缩小，铜互连结构的尺寸变得越来越小。为了减小RC延迟，即由于电阻(R)和电容(C)而导致的通过电路布线的信号速度的延迟，铜互连结构中的阻挡层或粘合层的厚度变得更薄。传统的铜阻挡/粘合层叠层Ta/TaN不再适用，因为Ta的电阻率相对较高，并且铜不能直接电镀到Ta上。使用钨作为导电材料来形成互连的情况正在增加。在典型的制造方法中，使用CMP来减小钨覆层的厚度，直至获得暴露二氧化硅的升高部分并形成介电层的平坦表面。通常，用于抛光含钨衬底的CMP组合物包含能够蚀刻钨的化合物。能够蚀刻钨的化合物将钨转化为能够通过机械研磨除去的软质氧化膜。在CMP方法的抛光步骤中，钨的覆盖层被除去以实现衬底的平坦化。然而，在该方法期间，钨可能由于静态蚀刻和磨料的机械作用的组合而不希望地被侵蚀，从而导致碟形缺陷或侵蚀。

在现有技术中，包含钨蚀刻抑制剂的组合物是已知的，并且描述于例如以下参考文献中。

US 6,273,786B1描述了包含钨腐蚀抑制剂以保护钨的方法和组合物，所述钨腐蚀抑制剂包括磷酸盐、多磷酸盐和硅酸盐，特别是次磷酸钾和硅酸钾。

US 6,083,419A描述了一种化学机械抛光组合物，其包含能够蚀刻钨的化合物、至少一种钨蚀刻抑制剂，其中所述钨蚀刻抑制剂为在一种化合物中包含至少一个选自不具有氮-氢键的含氮杂环、硫化物、噁唑烷或官能团混合物的官能团的化合物。

US 9,303,188B2公开了一种化学机械抛光组合物，其包含抑制钨蚀刻的胺化合物。

现有技术中公开的方法和组合物具有局限性。在现有技术中公开的方法和组合物中，抑制剂在防止沟道内的钨侵蚀方面不总是有效的。此外，使用现有技术中已知的高浓度抑制剂可将包含钨层的衬底的抛光速率降低至不可接受的低水平。因此，需要用于抑制钨蚀刻的改进的组合物和方法，以及可以在CMP方法期间提供降低的钨侵蚀的组合物。

因此，本发明的目的是提供一种用于抑制钨蚀刻的改进的组合物和改进的方法。

概述

令人惊讶地发现，下文所述的本发明组合物提供了低的钨静态蚀刻速率，并且可抑制钨蚀刻。

因此，在本发明的一个方面中，提供了一种用于抑制钨蚀刻的组合物，其包含：

(A)至少一种无机研磨颗粒；

(B)至少一种选自氯己定和氯己定盐的腐蚀抑制剂；和

(C)含水介质；且

其中所述组合物的pH值为≥5.0至≤11.0。