利用膠體二氧化矽的氧化矽拋光方法

2023-09-11 03:23:35 2

專利名稱：：利用膠體二氧化矽的氧化矽拋光方法
技術領域：
：本發明涉及一種拋光氧化矽基板的方法。
背景技術：
：集成電路由形成在基板上或基板中的數百萬個有源器件構成，該基板例如矽晶片。所述有源器件以化學方式和物理方式連接到基板上且通過使用多層互連而相互連接形成功能電路。典型的多層互連包含第一金屬層、層間介電層、及某些情況下的第三及後續的金屬層。諸如經摻雜及未摻雜的二氧化矽(Si02)和/或低k電介質的層間電介質用以電隔離不同的金屬層。通過使用金屬通路使不同互連層之間形成電連接。例如，美國專利5,741,626描述了一種製備氮化鉭(TaN)介電層的方法。此外，美國專利4,789,648描述了一種製備多個金屬化層及在絕緣體膜中的金屬化通路的方法。以類似的方式，使用金屬觸點在互連層與形成於阱中的器件之間形成電連接。金屬通路及觸點可填充有各種金屬及合金，諸如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鋁銅(A1-Cu)、鋁矽(A1-Si)、銅(Cu)、鎢(W)、及其組合(下文稱為"通路金屬")。在一個半導體製造過程中，通過毯覆金屬沉積繼而進行化學-機械拋光(CMP)步驟形成金屬通路和/或觸點。在典型過程中，通孔經蝕刻而穿過層間電介質(ILD)到達互連線或半導體基板。然後，在ILD上形成阻擋膜並將其引入已蝕刻的通孔內。然後，將通路金屬毯覆沉積在阻擋膜上並進入到該通孔內。繼續進行沉積，直至通孔充滿經毯覆沉積的金屬。最後，通過化學-機械拋光(CMP)移除過量金屬以形成金屬通路。通路的製造過程和/或通路的CMP公開在美國專利第4,671,851號、第4，910，155號及第4，944,836號中。用於平坦化或拋光基板表面(尤其是用於CMP)的組合物、系統及方法在本領域中是公知的。拋光組合物或體系(也稱為拋光漿料)通常含有在含水溶液中的研磨材料，且通過使表面與用拋光組合物飽和的拋光墊接觸而施用至表面上。當用於拋光包含金屬的基板時，拋光組合物常常包含氧化劑。氧化劑的目的在於將金屬的表面轉變成比該金屬本身更柔軟、更易於研磨的材料。因此，包含氧化劑和研磨劑的拋光組合物一般需要基板的較小侵蝕性機械研磨，這減小了由研磨過程導致的對基板的機械損害。另外，氧化劑的存在常常增加金屬的移除速率，且增加生產設備的產量。理想地，CMP系統產生經拋光的平坦表面，其中在ILD的經拋光表面上無殘餘金屬膜，且所有通路具有處於與該ILD的經拋光表面的水平面平齊的高度的金屬。然而，一旦高點被快速地拋光，則此時處於該墊附近的較低點分擔負荷，從而導致相對較低的拋光壓力。在將金屬層從ILD的表面全部移除之後，拋光由與ILD表面齊平的金屬層和ILD自身一起來分擔。因為金屬的拋光速率不同於ILD的拋光速率，且在某些情形下金屬的拋光速率大於ILD的拋光速率，因此，從進一步低於ILD水平面的位置移除金屬，從而留下空間。在本領域中，這些空間的形成稱為凹陷。大金屬有源器件內的嚴重凹陷是良率損失的根源，尤其是當在基板的較低層出現凹陷時更是如此(所述凹陷在該位置導致位於其上的層中的捕集金屬缺陷)。在許多CMP操作中，氧化矽用作下伏介電材^K通常，當使用具有酸性pH值的組合物拋光時，基於氧化矽的介電膜具有極低的移除速率。這一限制防止了在低pH值下對諸如鎢的金屬的非選擇性拋光，並可導致凹陷。在本領域中，需要可相對於介電層提供對金屬層的非選擇性拋光的拋光組合物及方法。本發明提供這樣的組合物及方法。本發明的這些和其他優點、以及另外的發明特徵將自本文中所提供的本發明的描述變得明晰。
發明內容本發明提供一種化學-機械拋光基板的方法，該方法包括(i)提供包含至少一層氧化矽的基板；(ii)提供化學-機械拋光組合物，該拋光組合物包含(a)液體載體、及(b)懸浮於該液體載體中的具有20nm至30nm平均初級粒徑的溶膠-凝膠膠體二氧化矽研磨劑顆粒；(iii)使該基板接觸拋光墊和該化學-機械拋光組合物；(iv)相對於該拋光墊和該化學-機械拋光組合物移動該基板，及(v)磨除該氧化矽的至少一部分以拋光該基板。具體實施例方式本發明提供一種化學-機械拋光基板的方法。該方法包括(i)提供包含至少一層氧化矽的基板；(ii)提供化學-機械拋光組合物；(iii)使該基板接觸拋光墊和該化學-機械拋光組合物；(iv)相對於該拋光墊和該化學-機械拋光組合物移動該基板，及(v)磨除該氧化矽的至少一部分以拋光該基板。該拋光組合物包含以下組分、或基本上由以下組分組成、或由以下組分組成(a)液體載體；及(b)懸浮於該液體載體中的具有20nm至30nm平均初級粒徑的溶膠-凝膠膠體二氧化矽研磨劑顆粒。待使用本發明方法進行拋光的基板可為任何合適的包含至少一層氧化矽的基板。合適的基板包括，但不限於，平板顯示器、集成電路、存儲器或硬磁碟、金屬、層間介電(ILD)器件、半導體、微機電系統、鐵電體及磁頭。該氧化矽可包含任何適宜的氧化矽、基本上由任何適宜的氧化矽組成、或由任何適宜的氧化矽組成，其中許多是本領域中已知的。適宜類型的氧化矽包含，但不限於，硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)、等離子體增強的原矽酸四乙酯(PETEOS)、熱氧化物、未摻雜的矽酸鹽玻璃、及高密度等離子體(HDP)氧化物。優選地，該基板還包含金屬層。所述金屬可包含任何適宜的金屬、基本上由任何適宜的金屬組成、或由任何適宜的金屬組成，其中許多是本領域中已知的，例如鴒。該拋光墊可為任何適宜的拋光墊，其中許多是本領域中已知的。合適的拋光墊包括，例如，編織和非編織拋光墊。此外，合適的拋光墊可以包含具有不同密度、硬度、厚度、壓縮性、壓縮回彈能力及壓縮模量的任何合適的聚合物。合適的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚氨基甲酸酯、聚笨乙烯、聚丙烯、其共形成產物、及其混合物。拋光墊可包含位於拋光墊的拋光表面上或拋光表面內的固定研磨劑顆粒，或拋光墊可基本上不含固定研磨劑顆粒。固定研磨劑拋光墊包括具有下列物質的墊研磨劑顆粒，其通過粘著劑、粘合劑、陶瓷聚合體(ceramer)、樹脂或類似物而附著至拋光墊的拋光表面上；或研磨劑，其已浸漬到拋光墊內而形成拋光墊的組成部分，所述拋光墊例如用含研磨劑的聚氨基甲酸酯分散體浸漬的纖維氈片。拋光墊可具有任何合適的構型。例如，拋光墊可為圓形，且使用時通常具有繞垂直於由墊表面所界定的平面的軸線的旋轉運動。拋光墊可為圓柱形，其表面充當拋光表面，而且，使用時通常具有繞該圓柱體的中心軸線的旋轉運動。拋光墊可為環形帶的形式，其使用時通常具有相對於被拋光的切6割邊緣的線性運動。拋光墊可具有任何合適的形狀，且使用時具有沿平面或半圓的往復或軌道運動。本領域技術人員會容易地想到許多其他變化。該拋光組合物包含研磨劑，其合意地懸浮於液體載體(例如水)中。研磨劑通常呈顆粒狀。具體地說，該研磨劑包含經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒、基本上由經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒組成、或者由經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒組成，所述顆粒可自例如NalcoCo.及FusoChemicalCo.等來源購得。包含研磨劑的顆粒易於形成聚集體，聚集體的尺寸可使用光散射或盤式離心技術(disccentrifbgationtechnique)來測量。聚集體粒徑通常被稱作二次粒徑。初級粒徑定義為該聚集體的單位構造單元。可由通過BET方法測得的比表面積來獲得初級粒徑。該膠體二氧化矽顆粒可具有20nm或更大的平均初級粒徑(例如21nm或更大、22nm或更大、23nm或更大、或者24nm或更大)。該膠體二氧化矽顆粒可具有30mn或更小的平均初級粒徑(例如，29nm或更小、28nm或更小、27nm或更小、或者26nm或更小)。因此，該膠體二氧化矽顆粒可具有20nm至30nm的平均初級粒徑(例如，21nm至29nm、22nm至28nm、23nm至27nm、或者24nm至26nm)。更優選地，該膠體二氧化矽顆粒具有25nm的平均初級粒徑。任何適宜量的研磨劑可存在於該拋光組合物中。通常，0.01重量％或更多(例如，0.05重量％或更多)的研磨劑存在於該拋光組合物中。更通常地，0.1重量％或更多(例如，1重量％或更多、5重量％或更多、7重量％或更多、10重量％或更多、或者12重量％或更多)的研磨劑可存在於該拋光組合物中。該拋光組合物中的研磨劑的量通常為30重量％或更少，更通常地為20重量。/。或更少(例如，15重量％或更少)。優選地，該拋光組合物中的研磨劑的量為1重量°/。至20重量％，且更優選地為5重量％至15重量％(例如，7重量％至15重量％)。使用液體載體以便於將研磨劑及任何任選的添加劑施用至待拋光(例如，待平坦化)的合適基板的表面上。液體載體可為任何合適的溶劑，包括低級醇(例如，曱醇、乙醇等)、醚(例如，二嚼烷、四氫呋喃等)、水、及其混合物。優選地，液體載體包含水、基本上由水組成、或者由水組成，其中水更優選為去離子水。拋光組合物還可包含氧化劑，其可為用於待使用該拋光組合物進行拋光7的基板的一種或多種材料的任何合適的氧化劑。優選地，氧化劑選自溴酸鹽、亞溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氧化氫、次氯酸鹽、碘酸鹽、單過氧硫酸鹽、單過氧亞硫酸鹽、單過氧磷酸鹽、單過氧連二磷酸鹽、單過氧焦磷酸鹽、有機-滷-氧基化合物、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧乙酸、及其混合物。氧化劑可以任何合適的量存在於拋光組合物中。通常地，拋光組合物包含0.01重量％或更多(例如，0.02重量％或更多、0.1重量％或更多、0.5重量％或更多、或者1重量％或更多)的氧化劑。優選地，該拋光組合物包含20重量％或更少(例如，15重量°/。或更少、10重量％或更少、或者5重量°/。或更少)的氧化劑。優選地，該拋光組合物包含0.01重量％至20重量％(例如，0.05重量％至15重量％、0.1重量％至10重量％、0.3重量％至6重量％、或者0.5重量％至4重量％)的氧化劑。拋光組合物(特別是，具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體)可具有任何適宜的pH值。拋光組合物的實際pH值將部分取決於所拋光基板的類型。拋光組合物可具有小於7的pH值(例如，6或更低、5或更#<、4或更低、3.5或更低、或者3.3或更低)。拋光組合物可具有1或更高的pH值(例如，2或更高、2.1或更高、2.2或更高、2.3或更高、2.5或更高、2.7或更高、或者3或更高)。所述pH值可為例如16(例如，2~5、2~4、2~3.5、2.33,5、或者2.3~3.3)。說，拋光組合物可進一步包含pH調節劑、pH緩衝劑、或其組合。該pH調節劑可包含任何適宜的pH-調節化合物、基本上由任何適宜的pH-調節化合物組成、或者由任何適宜的pH-調節化合物組成。例如，pH調節劑可為任何合適的酸，諸如，無機酸或有機酸或其組合。例如，該酸可為硝酸。該pH緩沖劑可為任何合適的緩衝劑，例如，磷酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、磺酸鹽、羧酸鹽、銨鹽及其類似物。拋光組合物可包含任何合適量的pH調節劑和/或pH緩衝劑，只要該量足以獲得和/或保持(例如)在本文所述的範圍內的拋光組合物的所需pH值。任選地，拋光組合物包含腐蝕抑制劑(即，成膜劑)。該腐蝕抑制劑可包含任何適宜的腐蝕抑制劑、基本上由任何適宜的腐蝕抑制劑組成、或者由任何適宜的腐蝕抑制劑組成。優選地，該腐蝕抑制劑為甘氨酸。拋光組合物中所用的腐蝕抑制劑的量通常為拋光組合物總重量的0.0001重量％至3重量%(優選0.001重量％至2重量％)。任選地，拋光組合物包含螯合劑或絡合劑。該絡合劑為增大正在移除的基板層的移除速率或在矽拋光過程中移除痕量金屬汙染物的任何合適的化學添加劑。合適的螯合劑或絡合劑可包括例如羰基化合物(例如，乙醯基丙酮化物及其類似物)、筒單的羧酸鹽(例如，乙酸鹽、芳基羧酸鹽及其類似物)、含有一個或多個羥基的羧酸鹽(例如，羥乙酸鹽、乳酸鹽、葡糖酸鹽、五倍子酸及其鹽、及其類似物)、二羧酸鹽、三羧酸鹽及多羧酸鹽(例如，草酸鹽、草酸、鄰苯二曱酸鹽、檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、酒石酸鹽、蘋果酸鹽、乙二胺四乙酸鹽(例如，乙二胺四乙酸二鉀)、其混合物、及其類似物)、含有一個或多個磺酸基和/或膦酸基的羧酸鹽、以及其類似物。合適的螯合劑或絡合劑還可包含例如二元、三元或多元醇(例如，乙二醇、鄰苯二酚、連苯三朌、丹寧酸、及其類似物)、多元膦酸鹽(例如，Dequest2010、Dequest2060或Dequest2000(可得自SolutiaCorp.))、及含胺的化合物(例如，氨、胺基酸、氨基醇、二元胺、三元胺及多元胺、及其類似物)。螯合劑或絡合劑的選擇將視被移除的基板層的類型而定。應當理解，許多上述化合物可以鹽(例如，金屬鹽、銨鹽、或其類似物)、酸的形式存在、或作為偏鹽存在。例如，檸檬酸鹽包括檸檬酸以及其單鹽、二鹽及三鹽；鄰苯二曱酸鹽包括鄰苯二曱酸以及其單鹽(例如，鄰苯二曱酸氬鉀)及其二鹽；高氯酸鹽包括相應的酸(即，高氯酸)及其鹽。此外，某些化合物或試劑可具有多個功能。例如，某些化合物(例如，某些硝酸鐵及其類似物)可起到螯合劑和氧化劑兩者的作用。拋光組合物任選地進一步包含一種或多種其他添加劑。這種添加劑包括含有一個或多個丙烯酸類亞單元的丙烯酸酯(例如，乙烯基丙烯酸酯及苯乙烯丙烯酸酯)和其聚合物、共聚物、低聚物、及其鹽類。拋光組合物可包含表面活性劑和/或流變控制劑，包括粘度增強劑及凝結劑(例如，聚合物流變控制劑，諸如，氨基曱酸酯聚合物)。合適的表面活性劑可包括例如陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、其混合物、及其類似物。優選地，拋光組合物包含非離子表面活性劑。合適的非離子表面活性劑的一個實例為乙二胺聚氧乙烯表面活性劑。拋光組合物中的表面活性劑的量通常為0.0001重量％至1重量。/。(優選為0.001重量％至0.1重量％、且更優選為0.005重量％至0.05重量％)。9拋光組合物可包含消泡劑。該消泡劑可包含任何適宜的消泡劑、基本上由任何適宜的消泡劑組成、或者由任何適宜的消泡劑組成。合適的消泡劑包括，但不限於，基於矽及基於炔二醇的消泡劑。拋光組合物中的消泡劑的量通常為10ppm至140ppm。拋光組合物可包含殺生物劑。殺生物劑可包含任何合適的殺生物劑、基本上由任何合適的殺生物劑組成、或者由任何合適的殺生物劑組成，所述殺生物劑例如為異噻唑啉酮殺生物劑。拋光組合物中的殺生物劑的量一般為1至50ppm、優選為10至20ppm。拋光組合物優選為膠體穩定的。術語膠體是指液體載體中的顆粒的懸浮液。膠體穩定性是指該懸浮液隨時間的保持性。若出現如下情形便認為拋光組合物是膠體穩定的當將拋光組合物置於100ml量筒中且使其無幹擾地靜置兩小時之時，量筒的底部50ml中的顆粒濃度([B],以g/ml為單位)與量筒的頂部50ml中的顆粒濃度([T]，以g/ml為單位)之間的差值除以拋光組合物中顆粒的初始濃度([C],以g/ml為單位)小於或等於0.5(即，{[B]-[T]}/[C，.5)。優選，[B]-[T]/[C]的值小於或等於0.3，更優選小於或等於O.l，甚至更優選小於或等於0.05,並且最優選小於或等於O.Ol。拋光組合物可通過任何合適的技術製備，其中許多技術是本領域技術人員已知的。拋光組合物可用分批或連續工藝製備。一般而言，拋光組合物可通過以任意順序組合其各組分而製備。本文所用的術語"組分"包括單獨成分(例如，氧化劑、研磨劑等)以及各成分(例如，水、滷素陰離子、表面活性劑等)的任何組合。拋光組合物可作為包含液體載體、任選的研磨劑和/或其他添加劑的單料包系統提供。或者，一些組分(諸如，氧化劑)可以乾燥形式或作為液體載體中的溶液或分散體提供到第一容器中，且剩餘組分(諸如，研磨劑及其他添加劑)可提供到第二容器中或提供到多個其他容器中。拋光組合物的各組分的其他兩個容器、或三個或更多容器的組合均在本領域技術人員的知識範圍內。固體組分(諸如，研磨劑)可以乾燥形式或作為液體載體中的溶液置於一個或多個容器中。此外，第一、第二或其他容器中的各組分適於具有不同pH可部分或完全地相互單獨地提供，且可例如在使用前不久(例如，使用前1周或更短、使用前1天或更短、使用前1小時或更短、使用前IO分鐘或更短、或者使用前1分鐘或更短)由最終使用者將各組分組合。拋光組合物還可作為意欲在使用前用適當量的液體載體稀釋的濃縮物提供。在這樣的實施方式中，拋光組合物濃縮物可包含液體載體、及任選的其它組分，其量使得在用適量的液體載體稀釋該濃縮物時，各組分將以在各組分的前述適當範圍內的量存在於拋光組合物中。例如，各組分的各自存在濃度可以是拋光組合物中各組分的上述濃度的2倍(例如，3倍、4倍或5倍)，以使得，當用適當體積的液體載體(例如，分別用等體積的液體載體、2等體積的液體載體、3等體積的液體載體、或4等體積的液體載體)稀釋該濃縮物時，每一組分在拋光組合物中的存在量處於上述每一組分的量的範圍內。此外，本領域技術人員應當理解，濃縮物可含有適當分數的存在於最終拋光組合物中的液體載體，以確保聚醚胺及其他合適的添加劑(例如研磨劑)至少部分地或完全地溶解或懸浮於該濃縮物中。合使用。通常，所述裝置包含壓板，其在使用時處於運動中且具有由軌道、線性或圓周運動所產生的速度；拋光墊，其與壓板相接觸且在運動時隨著壓板移動；及載體，其固持待通過與拋光墊表面接觸並相對於拋光墊表面移動而進行拋光的基板。基板的拋光通過如下發生與拋光墊及本發明的拋光組合物(其通常位於基板及拋光墊之間)相接觸而放置基板，且相對於基板移動拋光墊，以便磨除該基板的至少一部分來拋光該基板。期望地，CMP裝置進一步包含原位拋光終點檢測系統，其中許多是本領域已知的。通過分析從工件表面反射的光或其他輻射來檢測和監測拋光過程的技術是本領域已知的。期望地，對於正被拋光的工件的拋光過程進展的檢測或監測使得能夠確定拋光終點，即確定何時終止對特定基板的拋光過程。這類方法描述在例如美國專利第5,196,353號、美國專利第5,433,651號、美國專利第5，609，511號、美國專利第5,643,046號、美國專利第5，658，183號、美國專利第5，730,642號、美國專利第5,838,447號、美國專利第5,872,633號、美國專利第5,893,796號、美國專利第5,949,927號及美國專利第5,964,643號中。拋光是指移除表面的至少一部分以拋光該表面。可通過移除擦痕、凹坑、凹痕及類似物來進行拋光以提供具有降低的表面粗糙度的表面，但也可進行拋光以引入或恢復以平面部分的交叉為特徵的表面幾何形狀。本發明的方法可用於拋光任何適宜的包含至少一層氧化矽的基板。氧化矽層能夠以500A/min或更高(例如，600A/min或更高、700A/min或更高、800A/min或更高、900A/min或更高、或者1000A/min或更高)的速率來移除。氧化矽層能夠以4000A/min或更低(例如，3800A/min或更低、3700A/min或更低、3500A/min或更低、3300A/min或更低、或者3000A/min或更低)的速率來移除。因此，氧化矽層能夠以500A/min至4000A/min(例如，600A/min至3700A/min、700A/min至3500A/min、800A/min至3300A/min、或者1000A/min至3000A/min)的速率自該基板移除。該基板可進一步包含至少一層鎢。該鎢層能夠以500A/min或更高(例如，600A/min或更高、700A/min或更高、800A/min或更高、900A/min或更高、1000A/min或更高、1500A/min或更高、或者2000A/min或更高)的速率來移除。該鴒層能夠以4000A/min或更低(例如，3500A/min或更低、3000A/min或更低、2800A/min或更低、2500A/min或更低、或者2000A/min或更低)的速率移除。因此，該鎢層能夠以500A/min至4000A/min(例如，600A/min至3700A/min、700A/min至3500A/min、800A/min至3300A/min、或者1000A/min至3000A/min)的速率自該基板移除。以下實施例進一步說明本發明，但當然不應理解為以任何方式對其範圍進行限制。實施例1該實施例說明了拋光組合物中所存在的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒的大小及濃度與由該化學-機械拋光組合物所達到的氧化矽及鎢的移除速率之間的關係。用九種不同組合物來拋光PETEOS晶片及鎢晶片。每種拋光組合物均包含2重量％、7重量％或12重量％的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒(購自NalcoCo.)、170ppm的丙二酸、0.02071重量％的Fe(N03)3'9H20及1250ppm的TBAH,且將其pH值調節至3.3。每種拋光組合物的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化石圭顆粒的平均初級粒徑為7nm、25nm或.80nm。測定每種組合物的鎢移除速率(A/min)及PETEOS移除速率(A/min)，結果示於表l中。12表1tableseeoriginaldocumentpage13該平均PETEOS移除速率(A/min)是通過對膠體二氧化矽顆粒的每一平均研磨劑初級粒徑的三種不同濃度的移除速率取平均值來計算的。自表1所示的數據可顯見，與大小為7nm或80nm時相反，當膠體二氧化矽顆粒的大小為25nm時，氧化矽移除速率顯著更高，同時保持高的鵠拋光速率。表1所列的數據還說明了與三種不同組合物的膠體二氧化矽顆粒濃度有關的氧化矽移除速率(A/min)。由表1所列的數據可以顯見，當膠體二氧化矽顆粒的大小為25nm且以高於2重量％的濃度(例如，以712重量％的濃度)存在時，氧化矽移除速率顯著更高。實施例2該實施例說明了拋光組合物中所存在的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒的大小與由該化學-機械拋光組合物所達到的氧化矽及鎢的移除速率之間的關係。用三種不同組合物拋光PETEOS晶片及鴒晶片。每種拋光組合物均包含8重量％的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒(購自FusoChemicalCo.)、93ppm的丙二酸、0,0723重量％的Fe(N03)3.9H20及1250ppm的TBAH，且將其pH值調節至3.3。每種拋光組合物的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒的平均初級粒徑為15nm、25nm或35nm。測定每種組合物的鎢移除速率(A/min)及PETEOS移除速率(A/min),結果示於表2中。表2tableseeoriginaldocumentpage14表2所列的數據說明了與各種組合物的膠體二氧化矽顆粒的平均初級粒徑(nm)有關的PETEOS的移除速率(A/min)。由表2所列的數據可以顯見，與大小為15nm或35nm時相反，當膠體二氧化矽顆粒的平均大小為25nm時，氧化矽的移除速率顯著更高，同時保持高的鴒拋光速率。儘管4吏用來自兩家不同製造商(即，Nalco和Fuso)的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒，但表2所列的數據與實施例1的表1所列的數據相似。考慮到起始材料、處理條件及來自Nalco及Fuso的顆粒的最終形態的不同，令人驚訝的是，來自兩家製造商的25nm膠體二氧化矽顆粒均展現出顯著高於具有其它大小的顆粒的氧化矽移除速率。這些結果顯示了膠體二氧化矽顆粒的初級^M聖在提高氧化矽移除速率方面的重要性。實施例3該實施例說明了包含平均大小為25run的經溶膠-凝膠處理的月交體二氧化矽顆粒的拋光組合物的pH值與由該化學-機械拋光組合物所達到的氧化矽和鴒的移除速率之間的關係。用六種不同組合物拋光PETEOS晶片及鎢晶片，每種組合物均含有5重量％的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒(購自Fuso，平均初級粒徑25nm)、0.0398重量％的Fe(N03)3.9H20、500ppm的甘氨酸及1000ppm的TBAH。這六種不同的組合物含有三種不同量的丙二酸，且其pH值為2.5或3.3。測定每種組合物的鎢移除速率(A/min)及PETEOS移除速率(A/min),結果示於表3中。表3拋光組合物PH丙二酸濃度(ppm)PETEOS移除速率(A/min)鴒移除速率(A/min)3A(本發明)2.585.3108111823B(本發明)3.385.3185613013C(本發明)2.5153.6111710893D(本發明)3.3153.6212112603E(本發明)2.5221.9128811363F(本發明)3.3221.920391175由表3所列的數據可以顯見，與pH值為2.5時相反，當拋光組合物的pH值為3.3時，氧化矽的移除速率顯著更高，同時保持高的鎢拋光速率。對於所有所評價的丙二酸的濃度均是如此。此外，使用含有5重量°/。的經溶膠-凝膠處理的膠體二氧化矽顆粒(購自Fuso,25nm平均初級粒徑)、0.01664重量％的Fe(N03)3'9H20、1500ppm的甘氨酸、250ppm的丙二酸及1742.7ppm的K2SO4、且pH值為2.3的拋光組合物來拋光PETEOS晶片及鴒晶片。鎢移除速率為3773A/min且PETEOS移除速率為135lA/min。應當注意的是，在上述拋光組合物中所含的鐵催化劑在大於4的pH值下變得不穩定。1權利要求1.一種化學-機械拋光基板的方法，該方法包括(i)提供包含至少一層氧化矽的基板，(ii)提供化學-機械拋光組合物，該拋光組合物包含(a)液體載體，及(b)懸浮於該液體載體中的具有20nm至30nm平均初級粒徑的溶膠-凝膠膠體二氧化矽研磨劑顆粒，(iii)使該基板接觸拋光墊和該化學-機械拋光組合物，(iv)相對於該拋光墊和該化學-機械拋光組合物移動該基板，及(v)磨除該氧化矽的至少一部分以拋光該基板。2.權利要求l的方法，其中該液體載體包含水。3.權利要求1的方法，其中該研磨劑顆粒具有20nm至28nm的平均初級粒徑。4.權利要求1的方法，其中該研磨劑顆粒具有25nm的平均初級粒徑。5.權利要求1的方法，其中，基於該液體載體及任何溶解或懸浮於其中的組分的重量，該研磨劑顆粒的存在量為5重量％或更高。6.權利要求1的方法，其中，基於該液體載體及任何溶解或懸浮於其中的組分的重量，該研磨劑顆粒的存在量為7重量％至30重量％。7.權利要求6的方法，其中該液體載體包含水。8.權利要求7的方法，其中該研磨劑顆粒具有20nm至28nm的平均初級粒徑。9.權利要求8的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有5或更低的pH值。10.權利要求l的方法，其中該化學-機械拋光組合物包含氧化劑，該氧化劑氧化該基板的至少一部分。11.權利要求1的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有小於7的pH值。12.權利要求1的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有5或更低的pH值。13.權利要求1的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有4或更低的pH值。14.權利要求1的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有3.5或更低的pH值。15.權利要求1的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有2至3.5的pH值。16.權利要求1的方法，其中該具有任何溶解或懸浮於其中的組分的液體載體具有2.3至3.3的pH值。17.權利要求1的方法，其中，以500A/min至4000A/min的速率將該氧化矽從該基板移除。18.權利要求1的方法，其中，以1000A/min至3000A/min的速率將該氧化矽從該基板移除。19.權利要求l的方法，其中該基板進一步包含至少一層鎢。20.權利要求19的方法，其中，以1000A/min至3OOOA/min的速率將所述鴒從該基板移除。全文摘要本發明的方法包括用包含液體載體及溶膠-凝膠膠體二氧化矽研磨劑顆粒的拋光組合物來化學-機械拋光基板。文檔編號H01L21/304GK101479836SQ200780024138公開日2009年7月8日申請日期2007年6月14日優先權日2006年6月29日發明者班傑明·拜爾,傑弗裡·張伯倫,羅伯特·瓦卡西,湛陳申請人:卡伯特微電子公司