背景技术：
1、本公开涉及用于在半导体器件的生产中进行化学机械平面化的化学机械平面化或抛光浆料(或组合物或制剂)、抛光方法和抛光系统。
2、化学机械平面化(“cmp”)抛光是集成电路制造中的关键工艺步骤，尤其是为了回收所选材料和结构平面化的目的而抛光表面。随着集成电路器件技术的进步，以新的和不同的方式使用cmp抛光以满足高级集成电路所需的新性能。
3、本公开涉及用于半导体器件生产的阻挡化学机械平面化抛光组合物(或浆料)，以及用于进行化学机械平面化的抛光方法。特别地，本发明涉及适当地用于抛光图案化半导体晶片的阻挡抛光组合物，所述图案化半导体晶片由多类型膜(例如金属层、阻挡膜和下层层间介电(ild)结构或图案化介电层)组成。
4、例如，在典型的阻挡层工艺中，已经开发了cmp抛光组合物用于以高阻挡膜和介电膜去除速率来实现可调的金属层去除速率。
5、在典型的阻挡层工艺中，去除图案化晶片的阻挡材料以暴露下面的电介质。然后将暴露的电介质抛光至指定的厚度。对于制造设置，快速去除暴露的电介质至目标厚度的阻挡cmp抛光组合物可改善图案晶片的产量。该生产量效率可以转化为半导体工厂的成本节省。
6、提供用于金属或阻挡cmp的组合物的现有技术包括例如us 2005090104；us2010255681；us2011053462；us20210253904；和us2011081780。
7、常规阻挡cmp浆料通常工程化以具有其中胶体稳定性良好的碱性ph。这种常规工程化的浆料的另一特征是具有高的使用点(point-of-use，pou)电导率。与在相同碱性ph浆料下但具有较低pou电导率的相同浆料所观察到的材料去除速率相比，该特征通常允许更高的材料去除速率。
8、在阻挡cmp的特定领域中，这种cmp组合物工程化而以高去除速率去除二氧化硅，及类似地高或较低钽或氮化钽速率和针对低于二氧化硅速率的cu去除速率，并获得具有低缺陷的形貌校正的晶片表面，从而制备准备好用于微芯片制造的下一下游工艺步骤的晶片。
9、从前述内容应该显而易见的是，在本领域内仍然需要cmp抛光的组合物、方法和系统，其允许在cmp工艺期间调节或调整各种层(具体地，氧化硅)的去除速率以满足特定器件的抛光要求。
技术实现思路
1、本技术的主题通过提供用于阻挡cmp应用的化学机械平面化(cmp)抛光组合物、方法和系统来满足该需要。
2、所公开的cmp抛光组合物具有低pou电导率以及使用热解法二氧化硅颗粒和合适的化学添加剂如可溶性硅酸盐、表面活性剂、碱和具有至少一个羧基和至少一个氨基-nh2和咪唑环的氨基酸(例如l-组氨酸)的独特组合，以提供二氧化硅(例如teos)的高去除速率，用于实现具有低缺陷的形貌校正的晶片表面。
3、所公开的cmp抛光组合物使用非球形、非表面改性的热解法二氧化硅颗粒的独特组合。
4、在第一主要方面中，cmp组合物包含：水；氧化剂；包含二氧化硅颗粒的磨料；第一化学添加剂，其包含一种或多种具有至少一个羧基和优选至少一个氨基-nh2和优选至少一个咪唑基的氨基酸及其混合物；和包含硅酸盐的第二化学添加剂；和任选地，腐蚀抑制剂；表面活性剂；ph调节剂；杀生物剂；其中抛光组合物具有7至12、8至11.5或10至11的ph；且其中抛光组合物具有1ms/cm至10ms/cm、1.5ms/cm至9.5ms/cm、2ms/cm至9ms/cm或2.5ms/cm至8.5ms/cm的pou电导率。
5、在主要方面1的另一方面中，其中二氧化硅颗粒是未通过任何化学物质表面处理或改性的热解法二氧化硅颗粒，并且其中热解法二氧化硅颗粒不与带负电或带正电的物质共价键合。权利要求1的cmp组合物，其中磨料包含以约0.25重量％至10.0重量％、1重量％至8.0重量％或2.0重量％至6.0重量％的量存在的热解法二氧化硅颗粒。在主要方面1的另一方面中，其中第一化学添加剂包括组氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、精氨酸或色氨酸，或其混合物。在主要方面1的另一方面中，其中第一化学添加剂包含以约0.001重量％至1.0重量％、0.01重量％至0.5重量％和约0.02重量％至0.25重量％的量存在的l-组氨酸。在主要方面1的另一方面中，其中氧化剂是过氧化氢。在主要方面1的另一方面中，其中二氧化硅颗粒选自胶体二氧化硅、高纯度二氧化硅和热解法二氧化硅。在主要方面1的另一方面中，其中硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙或四甲基硅酸铵。在主要方面1的另一方面中，其中表面活性剂存在并且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混合物。
6、在第二主要方面中，一种选择性化学机械抛光的方法包括：a)提供具有表面的半导体衬底，所述表面含有第一材料和至少一种第二材料，及阻挡膜；其中第一材料是二氧化硅，如teos或usg(未掺杂的硅玻璃)，而第二材料是铜；b)提供抛光垫；c)提供化学机械抛光组合物，其包含：水；第一化学添加剂，其包含一种或多种具有至少一个羧基和优选至少一个氨基-nh2和优选至少一个咪唑基的氨基酸及其混合物；包含硅酸盐的第二化学添加剂；氧化剂；包含二氧化硅颗粒的磨料；腐蚀抑制剂；和任选地表面活性剂；ph调节剂，其中抛光组合物具有约9至约11的ph，其中抛光组合物具有1ms/cm至10ms/cm、1.5ms/cm至9.5ms/cm、2ms/cm至9ms/cm或2.5ms/cm至8.5ms/cm的pou电导率；和d)抛光半导体衬底的表面以选择性地去除第一材料。
7、在主要方面2的另一方面中，ph调节剂存在并选自硝酸、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨、四乙基氢氧化铵、乙二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺及其混合物。在主要方面2的另一方面中，其中磨料以约0.25重量％至约5.0重量％的量存在。在主要方面2的另一方面中，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、氨及其混合物。在主要方面2的另一方面中，第一化学添加剂包括组氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、精氨酸或色氨酸，或其混合物。在主要方面2的另一方面中，第一化学添加剂包括以约0.001重量％至1.0重量％、0.01重量％至0.5重量％和约0.02重量％至0.25重量％之间的量存在的l-组氨酸。在主要方面2的另一方面中，氧化剂是以约0.1重量％至约3.0重量％存在的过氧化氢。在主要方面2的另一方面中，二氧化硅颗粒包含氧化铝或二氧化铈。在主要方面2的另一方面中，硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙或四甲基硅酸铵。在主要方面2的另一方面中，表面活性剂存在并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混合物。
8、在第三主要方面中，一种用于半导体器件的化学机械平面化的方法，所述半导体器件包括至少一个包含二氧化硅的表面，所述方法包括以下步骤：a.使至少一个包含二氧化硅的表面与抛光垫接触；b.将抛光组合物递送至包含二氧化硅的至少一个表面，该抛光组合物包含：水；氧化剂；包含二氧化硅颗粒的磨料；第一化学添加剂，其包含一种或多种具有至少一个羧基和优选至少一个氨基-nh2和优选至少一个咪唑基的氨基酸及其混合物；包含硅酸盐的第二化学添加剂；腐蚀抑制剂；和任选地表面活性剂；ph调节剂，其中抛光组合物具有约9至约11的ph；其中抛光组合物具有1ms/cm至10ms/cm、1.5ms/cm至9.5ms/cm、2ms/cm至9ms/cm或2.5ms/cm至8.5ms/cm的pou电导率；和c.用抛光组合物抛光该至少一个包含二氧化硅的表面以至少部分地去除至少一个包含二氧化硅的表面。
9、在主要方面3的另一个方面中，ph调节剂存在并选自硝酸、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨、四乙基氢氧化铵、乙二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺及其混合物。在主要方面3的另一方面中，磨料包含以约0.25重量％至约5.0重量％的量存在的热解法二氧化硅。在主要方面3的另一方面中，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、氨及其混合物。在主要方面3的另一方面中，氧化剂选自过氧化氢和脲过氧化氢。在主要方面3的另一方面中，氧化剂是过氧化氢。在主要方面3的另一方面中，氧化剂以约0.25％至约3％存在。在主要方面3的另一方面中，二氧化硅颗粒包含氧化铝或二氧化铈。在主要方面3的另一方面中，第一化学添加剂包括以约0.0025重量％至2.5重量％、0.025重量％至1.25重量％和约0.05重量％至0.625重量％的量存在的l-组氨酸。
10、在第四主要方面中，一种用于包括至少一个表面的半导体器件的化学机械平面化的系统，所述系统包括：包含至少一个表面的半导体器件，其中至少一个表面具有(1)包含二氧化硅的阻挡层；(2)选自铜、钨、钴、铝或其合金的互连金属层；和(3)多孔或非多孔介电层；抛光垫；和权利要求1至10任一项的化学机械抛光(cmp)组合物。
11、在第五主要方面中，一种浓缩cmp组合物，其包含：水；氧化剂；包含二氧化硅颗粒的磨料；第一化学添加剂，其包含一种或多种具有至少一个羧基和优选至少一个氨基-nh2和优选至少一个咪唑基的氨基酸及其混合物；和包含硅酸盐的第二化学添加剂；和任选地，腐蚀抑制剂；表面活性剂；ph调节剂；杀生物剂；其中组合物具有7至12、8至11.5或10至11的ph；并且其中组合物具有1ms/cm至15ms/cm、7ms/cm至14ms/cm、9ms/cm至13ms/cm或10ms/cm至12.5ms/cm的电导率。
12、在主要方面5的另一方面中，二氧化硅颗粒是未通过任何化学物质表面处理或改性的热解法二氧化硅颗粒，并且其中热解法二氧化硅颗粒不与带负电或带正电的物质共价键合。在主要方面5的另一方面中，磨料包含以约0.625重量％至25.0重量％、2.5重量％至20.0重量％或5.0重量％至15.0重量％的量存在的热解法二氧化硅颗粒。在主要方面5的另一方面中，第一化学添加剂包括组氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、精氨酸或色氨酸，或其混合物。在主要方面5的另一方面中，第一化学添加剂包含以约0.0025重量％至2.5重量％、0.025重量％至1.25重量％和约0.05重量％至0.625重量％的量存在的l-组氨酸。在主要方面5的另一方面中，二氧化硅颗粒选自胶体二氧化硅、高纯度二氧化硅和热解法二氧化硅。在主要方面5的另一方面中，硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙或四甲基硅酸铵。
13、抛光的氧化物膜可以是化学气相沉积(cvd)、等离子体增强cvd(pecvd)、高密度沉积cvd(hdp)或者旋涂氧化物膜或未掺杂的硅玻璃膜。
1.一种cmp组合物，其包含：
2.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述二氧化硅颗粒是未通过任何化学物质表面处理或改性的热解法二氧化硅颗粒，且其中所述热解法二氧化硅颗粒不与带负电或带正电的物质共价键合。
3.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述磨料包含以约0.25重量％至约10.0重量％、约1.0重量％至约8.0重量％或约2.0重量％至约6.0重量％的量存在的热解法二氧化硅颗粒。
4.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述第一化学添加剂包含组氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、精氨酸或色氨酸，或其混合物。
5.如权利要求4所述的cmp组合物，其中所述第一化学添加剂包含以约0.001重量％至约1.0重量％、约0.01重量％至约0.5重量％或约0.02重量％至约0.25重量％范围内的量存在的l-组氨酸。
6.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述氧化剂为过氧化氢。
7.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述二氧化硅颗粒选自胶体二氧化硅、高纯度二氧化硅和热解法二氧化硅。
8.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述硅酸盐包含硅酸钠、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙或四甲基硅酸铵。
9.如权利要求1所述的cmp组合物，其中所述表面活性剂存在且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混合物。
10.一种选择性化学机械抛光的方法，其包括：
11.如权利要求10所述的方法，其中所述ph调节剂存在，并且选自硝酸、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨、四乙基氢氧化铵、乙二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺及其混合物。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述磨料以约0.25重量％至约5.0重量％的量存在。
13.如权利要求10所述的方法，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、氨及其混合物。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述第一化学添加剂包括组氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、精氨酸或色氨酸，或其混合物。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一化学添加剂包含以约0.001重量％至1.0重量％、0.01重量％至0.5重量％和约0.02重量％至0.25重量％的量存在的l-组氨酸。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述氧化剂是以约0.1重量％至约3.0重量％存在的过氧化氢。
17.如权利要求10所述的方法，其中所述二氧化硅颗粒包含氧化铝或二氧化铈。
18.如权利要求10所述的方法，其中所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸铝、硅酸钙或四甲基硅酸铵。
19.如权利要求10所述的方法，其中所述表面活性剂存在且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混合物。
20.一种用于包含至少一个表面的半导体器件的化学机械平面化的系统；其包括：
