平面化中的芯片内不均匀性（WID-NU）的制作方法

技术特征：
1.一种屏障化学机械平面化(cmp)抛光组合物，其包含：磨料，其选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化锗、二氧化钛、氧化锆、胶体二氧化硅、氧化铝掺杂的胶体二氧化硅及其混合物；平面化剂；腐蚀抑制剂；水溶性溶剂；任选地润湿剂；速率增强剂；ph调节剂；氧化剂；以及螯合剂；其中所述平面化剂选自环氧乙烷、其聚合物、其衍生物；环氧丙烷、其聚合物、其衍生物；环氧丁烷、其聚合物、其衍生物；及其组合；所述抛光组合物具有2至12、3至12、7至12或8至12的ph。2.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述磨料为胶体二氧化硅且所述胶体二氧化硅具有10nm至300nm，优选20nm至200nm，并且更优选30nm至100nm的平均粒度。3.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述平面化剂选自乙醇，2-[(1-十二烷基环己基)氧基]-；环状寡糖；聚(氧基-1,2-乙烷二基)、α-(1-壬基癸基)-ω-羟基-；聚(氧基-1,2-乙烷二基)、α-(1-癸基环己基)-ω-羟基-；乙醇，2-(环十三烷氧基)-；聚环氧乙烷，所述聚环氧乙烷具有10道尔顿至5百万道尔顿，或50道尔顿至1百万道尔顿范围内的分子量；聚环氧丙烷，所述聚环氧丙烷具有10道尔顿至5百万道尔顿，或50道尔顿至1百万道尔顿范围内的分子量；及其组合。4.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述平面化剂是具有10道尔顿至5百万道尔顿，或50道尔顿至1百万道尔顿范围内的分子量的聚合物。5.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述腐蚀抑制剂选自苯并三唑、3-氨基-1,2,4-三唑、3,5-二胺-1,2,4-三唑及其组合；并且所述腐蚀抑制剂以约0.0001重量％至约2.0重量％；约0.0005重量％至约1.0重量％，或约0.001重量％至约0.5重量％的量存在。6.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述水溶性溶剂选自去离子水、极性溶剂以及去离子水与极性溶剂的混合物；其中所述极性溶剂选自醇、醚和酮。7.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述润湿剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂及其组合。8.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述润湿剂选自炔属二醇表面活性剂、醇乙氧基化物表面活性剂及其组合；并且所述表面活性剂以0.0001重量％至10.0重量％；0.001重量％至5.0重量％；0.005重量％至2.0重量％，或0.001重量％至1.0重量％的量存在。
9.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述速率增强剂选自硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵、硅酸四甲铵、硅酸四丁铵、硅酸四乙铵及其组合；并且所述速率增强剂以约0.001重量％至约20.0重量％；0.01重量％至约15.0重量％，或0.1重量％至约10.0重量％范围内的量使用。10.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述ph调节剂选自：a)硝酸、硫酸、酒石酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、丙二酸、各种脂肪酸、各种多元羧酸及其组合，以降低所述抛光组合物的ph；和(b)氢氧化钾、氢氧化钠、氨、氢氧化四乙铵、乙二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺、改性聚乙烯亚胺及其组合，以提高所述抛光组合物的ph；并且所述ph调节剂以约0.0001重量％至约5.0重量％；0.001重量％至约3.0重量％；0.01重量％至约2.0重量％范围内的量使用。11.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述氧化剂选自过氧化氢、高碘酸、碘酸钾、高锰酸钾、过硫酸铵、钼酸铵、硝酸铁、硝酸、硝酸钾、氨、胺化合物及其组合；并且所述氧化剂以约0.05重量％至约10.0重量％；优选约0.2重量％至约2.0重量％范围内的量使用。12.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述螯合剂选自柠檬酸钾、苯磺酸、4-甲苯基磺酸、2,4-二氨基-苯磺酸、丙二酸、衣康酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、葡糖酸、乳酸、扁桃酸、氨基酸、多羧基氨基酸、膦酸及其盐，及其组合；并且所述螯合剂以0.001重量％至约10.0重量％；约0.05重量％至约5.0重量％；或0.01重量％至1.0重量％范围内的量使用。13.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述屏障化学机械平面化抛光组合物包含≥2.0重量％胶体二氧化硅；苯并三唑；所述平面化剂，其包含选自仲醇乙氧基化物、聚环氧乙烷及其组合的化学品；其中所述聚环氧乙烷具有10道尔顿至5百万道尔顿，或50道尔顿至1百万道尔顿范围的分子量；并且所述屏障化学机械平面化抛光组合物具有8至12的ph值。14.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述屏障化学机械平面化抛光组合物包含≥2.0重量％胶体二氧化硅；苯并三唑；所述平面化剂，其包含选自仲醇乙氧基化物、聚环氧乙烷及其组合的化学品；硅酸钾；和硝酸或氢氧化钾；其中所述聚环氧乙烷具有10道尔顿至5百万道尔顿，或50道尔顿至1百万道尔顿范围的分子量；并且所述屏障化学机械平面化抛光组合物具有8至12的ph值。15.如权利要求1所述的屏障化学机械平面化抛光组合物，其中所述屏障化学机械平面化抛光组合物包含≥2.0重量％胶体二氧化硅；所述平面化剂，其包含选自仲醇乙氧基化物、聚环氧乙烷及其组合的化学品；润湿剂，其选自炔属二醇表面活性剂、醇乙氧基化物表面活性剂及其组合，和硝酸或氢氧化钾；其中所述聚环氧乙烷具有10道尔顿至5百万道尔顿，或50道尔顿至1百万道尔顿范围的分子量；并且所述屏障化学机械平面化抛光组合物具有8至12的ph值。16.一种用于半导体器件的化学机械平面化的抛光方法，所述半导体器件包含具有至少屏障层和介电层的至少一个表面；所述方法包括以下步骤：a.将如权利要求1至15中任一项所述的抛光组合物递送至所述至少一个表面；b.通过使用抛光垫用所述抛光组合物抛光所述至少一个表面；
其中所述屏障层包含选自钽、氮化钽、钽钨碳化硅、钛、氮化钛、钛-钨、氮化钛钨及其组合的含钽或含钛膜；并且所述介电层选自氧化物膜、低k材料及其组合。17.一种用于化学机械平面化的系统，其包含：半导体器件，其包含具有至少屏障层和介电层的至少一个表面；抛光垫；以及权利要求1至15中任一项的抛光组合物；其中所述屏障层包含选自钽、氮化钽、钽钨碳化硅、钛、氮化钛、钛-钨、氮化钛钨及其组合的含钽或含钛膜；且所述介电层选自氧化物膜、低k材料及其组合；并且所述至少一个表面与所述抛光垫和所述抛光组合物接触。

技术总结
本发明提供了用于屏障层应用的化学机械平面化(CMP)抛光组合物，特别是用于改善芯片内不均匀性(WID-NU)。所述CMP抛光组合物含有浓度等于和/或大于(≥)2.0重量％的磨料；平面化剂，其选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、其聚合物、其衍生物及其组合，其中所述聚合物具有介于10道尔顿至5百万道尔顿，优选50道尔顿至1百万道尔顿之间的分子量；腐蚀抑制剂；水溶性溶剂；以及任选地，速率增强剂、pH调节剂、氧化剂和螯合剂。化剂和螯合剂。化剂和螯合剂。


技术研发人员：甘露 J
受保护的技术使用者：弗萨姆材料美国有限责任公司
技术研发日：2020.09.22
技术公布日：2022/5/6