專利名稱：：用于對金屬膜進行平坦化的高通量化學機械拋光組合物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及化學機械拋光(CMP)組合物和對微電子器件的拋光方法，更具體而言，涉及在拋光處理期間改變CMP組合物中添加劑的濃度、從而改變CMP組合物對所述器件的摩擦系數(shù)和/或選擇性的方法。相關技術的描述在半導體制造中使用不同類型的材料作為晶片基板上的微電子器件結構元件的構造材料(例如，互連線、觸點、電極、導電通孔、場發(fā)射器基層等)。例如，相對于鋁及鋁合金而言，銅由于其具有較高的電導率，且具有增大的抗電遷移能力，其迅速成為半導體制造中的首選互連金屬。通常情況下，在半導體制造中引入銅的工藝設計涉及鑲嵌方法，其中是在介電材料中蝕刻出圖樣(featmes)，用無圖案的金屬化物進行填充，移除表面的金屬化物以分離出圖樣。在雙鑲嵌工藝中采用單次填充形成插頭和連線。由于銅具有向介電材料中擴散的傾向，從而導致漏損，因此通常使用諸如Ta和/或TaN的阻擋物/襯里層來密封銅互連線并阻止不利的Cu遷移。沉積阻擋層材料之后，通過物理或化學氣相沉積的方法在襯里材料上沉積薄銅籽層，接著進行銅的電沉積以填充圖樣。隨沉積的銅填充蝕刻的圖樣時，在整個層的表面處形成高度差異或形貌，具有凸起和凹陷區(qū)。爾后必須去除沉積的過載銅，從而電隔離出單獨的電路圖樣，并賦予其在成品半導體產(chǎn)品制造中適應后續(xù)工藝步驟的合適形式，這也是為了能在其所在的微電路中實現(xiàn)滿意的操作。平坦化通常涉及化學機械拋光(CMP)，使用為此目的配制的CMP組合物?；瘜W機械拋光或平坦化是從半導體晶片的表面上去除材料的過程，通過將諸如磨耗的物理過程與諸如氧化或螯合的化學過程結合而使表面被拋光(平坦化)。在其最基本的形式中，CMP涉及對晶片表面或拋光墊施加漿料，具體而言施加磨料和活性化學試劑的溶液，從而實現(xiàn)多余材料的去除和晶片表面的平坦化，所述的拋光墊用來對半導體晶片表面結構上的不同材料進行拋光。去除或拋光過程為純粹物理或純粹化學的過程均不可取，優(yōu)選的是兩者的協(xié)同組合，這是為了實現(xiàn)快速、均勻的去除，得到構造材料的平坦表面。由于銅與例如Ta、TaN等的阻擋層之間的化學活性不同，通常在銅CMP工藝中使用兩種化學上迥異的漿料。步驟I漿料用于迅速地使形貌平坦化并均勻地除去銅，步驟I拋光止于阻擋層。步驟II漿料以高去除速率去除阻擋層材料，并止于介電層，或者止于蓋層(CapLayer),施加的所述蓋層是用以保護電介質(zhì)的。用于銅的平坦化及拋光的步驟I化學機械拋光(CMP)組合物通常為在溶劑介質(zhì)中包含合適類型磨料的漿料形式，所述合適類型的磨料例如為選自于二氧化硅、氧化鋁以及其它氧化物和陶瓷(非金屬)材料的磨料，所述溶劑介質(zhì)包含一種或多種例如水、有機溶劑等的溶劑物質(zhì)。通常情況下，步驟I漿料具有高的銅去除速率，銅對阻擋材料的去除速率選擇性大于100:1，例如為約100:1至約400:1。在步驟I期間，體相銅被迅速去除，通常其后是"軟著陸(softlanding)"或"觸地"，籍此拋光機的下壓力(downforce)減小，直到暴露下面的阻擋材料，而這可以利用終點檢測系統(tǒng)來確定，所述終點檢測系統(tǒng)包括但不限于光學、扭矩或渦流終點或任何其它的系統(tǒng)，本領域的技術人員對此易于確定。盡管已檢測到終點，標志著阻擋層的暴露，但仍存留著必須予以去除的過載的銅，因此可能要實施過拋光步驟。遺憾的是，"軟著陸"和過拋光步驟往往會導致凹陷和/或侵蝕到銅圖樣的內(nèi)部，由此導致晶片表面平坦度及均勻性的損失。當銅與阻擋材料的去除速率有差異時會發(fā)生凹陷，由此過多的銅被去除，使得圖樣中的銅表面相對于微電子器件晶片的阻擋物和/或介電表面凹進。當過多的介電材料被去除時發(fā)生氧化物侵蝕。為了在整個晶片表面上獲得均勻的平坦化效果，艮P，凹陷和/或侵蝕最小化，除了例如下壓力的機械調(diào)整之外，對于待去除材料具有合適選擇性的拋光制劑也很重要。由于銅和阻擋層材料的機械及化學特性的不同，在本領域中需要改進的CMP組合物及晶片表面的平坦化工藝，從而調(diào)和去除速率，同時保持平坦化表面具有可接受的形貌，尤其是在"軟著陸"和過拋光步驟期間。發(fā)明概述本發(fā)明涉及化學機械拋光的方法，用以對微電子器件基板、優(yōu)選其上具有銅的器件基板進行拋光。本發(fā)明大體上涉及CMP處理，其中在第一CMP處理步驟期間使用第一CMP組合物，在第二CMP處理步驟期間使用包含第一CMP組合物和至少一種添加劑的第二CMP組合物。本發(fā)明的一個方面涉及CMP方法，該方法包括在第一CMP處理步驟(例如步驟I)中使用第一漿料制劑，在第二CMP處理步驟(例如"軟著陸"和過拋光步驟)期間將添加劑后續(xù)加入到該制劑中。本發(fā)明的另一方面涉及對微電子器件表面的拋光方法，所述方法包括(a)在第一化學機械拋光(CMP)條件下使所述表面與第一CMP組合物接觸足夠的時間；和(b)在第二CMP條件下使所述基板與第二CMP組合物接觸，其中第二CMP組合物包含所述第一CMP組合物和添加劑的混合物。優(yōu)選的是，添加劑包括選自去離子水、有機溶劑、流變劑、pH調(diào)節(jié)劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合的物質(zhì)。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明涉及在臺板(platen)上對微電子器件基板的拋光方法，所述方法包括(a)在第一化學機械拋光(CMP)條件下使基板與第一CMP組合物接觸足夠的時間，所述第一CMP組合物有效用于對基板進行平坦化和從基板上去除材料；和(b)于同一臺板上在第二CMP條件下使基板與第二CMP組合物接觸足夠的時間，所述第二CMP組合物包含通過原位添加至少一種添加劑而改性的第一CMP組合物，所述至少一種添加劑選自有機溶劑、pH值調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，其中所述第二CMP組合物有效用于去除過載材料并暴露出阻擋材料層，且其中第二CMP組合物的材料靜態(tài)蝕刻速率低于第一CMP組合物。優(yōu)選的是，所述的材料包括銅。還在另一方面中，本發(fā)明涉及制造微電子器件的方法，所述方法包括在第一化學機械拋光(CMP)條件下使其上具有待平坦化材料的微電子器件基板與第一CMP組合物接觸足夠的時間，所述第一CMP組合物有效用于對材料進行平坦化，以及在第二CMP條件下使基板上的所述材料與第二CMP組合物接觸足夠的時間，所述第二CMP組合物有效用于去除過載材料并暴露出阻擋材料層，其中第二CMP組合物包含所述第一CMP組合物與至少一種添加劑的混合物D本發(fā)明的再一方面涉及制造微電子器件的方法，所述方法包括(a)使用第一CMP組合物在微電子器件基板上實施第一CMP處理步驟，(b)使用第二CMP組合物在所述微電子器件基板上實施第二CMP處理步驟，所述第二CMP組合物包含所述第一CMP組合物和至少一種添加劑；以及(c)對所述基板進行后續(xù)處理，從而形成微電子器件。本發(fā)明又一方面涉及改進的微電子器件和結合了這種器件的產(chǎn)品，它們是通過采用本文中描述的方法和/或組合物制造的。本發(fā)明的另一方面涉及用于對含金屬的膜進行平坦化的組合物，所述組合物包含氧化劑、抑制劑、磨料、溶劑和CMP殘留物，其中所述CMP殘留物優(yōu)選包括含金屬的膜中的金屬。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的這一方面涉及用于對銅膜進行平坦化的組合物，所述組合物包含氧化劑、抑制劑、磨料、溶劑和銅CMP殘留物。參考隨后的公開內(nèi)容及所附的權利要求可以更顯而易見本發(fā)明的其它方面、特點和實施方案。附圖簡述圖1A-1D所示為以Amin—1表示的銅去除速率和相對于平均銅去除速率的百分比偏差，其為在沿微電子器件晶片的二等分線的點上的體相銅去除，步驟IA制劑的流速為200mLmin"(圖1A)、150mLmin—1(圖1B禾卩1C)和100mLmin"(圖1D)。圖2以圖解的方式顯示相對于步驟IA制劑流速(mLmin—')的銅去除速率(Amin—1)和百分比晶片內(nèi)不均勻度(WIWNU)。圖3為根據(jù)本發(fā)明的步驟IA制劑/包含流變劑的溶液的在線混合裝置的示意圖。圖4A-4D所示為以Amin—i表示的銅去除速率和相對于平均銅去除速率的百分比偏差，其為在沿晶片的二等分線的點上，3psi的下壓力(圖4A和4B)下的體相銅去除，以及2psi的下壓力(圖4C和4D)下的"軟著陸"。圖5所示為摩擦系數(shù)的變化，所述變化是由在增加保持于120rpm的拋光設備的下壓力時引入甘氨酸作為摩擦劑引起的。圖6示出了摩擦系數(shù)的變化，所述變化是由在增加恒定rpm的拋光設備的下壓力時在不同的CMP組合物中引入甘氨酸作為摩擦劑引起的。圖7以圖解的方式顯示銅表面相對于其它材料的摩擦系數(shù)的增大，所述的增大是由在增加恒定rpm的拋光設備的下壓力時引入甘氨酸作為摩擦劑引起的。圖8以圖解的方式顯示TaN和SiON表面的摩擦系數(shù)的增大，所述的增大是由在增加恒定rpm的拋光設備的下壓力時引入摩擦劑而增加了對TaN和SiON表面的敏感度引起的。圖9所示為CER4漿料的稀釋對3psi下的銅去除速率(埃/分鐘)的影響。圖IO顯示當稀釋因子增加時，銅去除速率減小。圖11為顯示包括相對于稀釋因子的凹陷速率(dishingrate)、無圖案銅去除速率和無圖案銅去除速率/凹陷速率的多重結果圖。圖12顯示使用CER4漿料時，稀釋與未稀釋的溶液比較時銅去除速率的減小。圖13為顯示當稀釋因子增加(漿料濃度減小)時凹陷速率大大減小的圖表。圖14為顯示在1psi下使用稀釋和未稀釋形式的CER4溶液的拋光結果圖。圖15為顯示相對于(2:1)稀釋度的去除速率和這種稀釋的方法圖。圖16為顯示CER6溶液稀釋前后的凹陷選擇性的兩個圖表。發(fā)明詳述及其優(yōu)選實施方案本發(fā)明涉及改進的化學機械拋光漿料及方法。一個優(yōu)選的實施方案涉及CMP方法，所述方法提供高的銅去除速率、相對低的襯里材料去除速率、合適的材料選擇性范圍，從而使阻擋物暴露開始時銅凹陷最小化，得到良好的平坦化效率。本文中定義的"軟著陸"或"觸地"對應于步驟I拋光方法中的某些點，在這些點可減小拋光機的下壓力和/或引入試劑以減少銅的凹陷和/或侵蝕。優(yōu)選的是，當阻擋材料之上的銅層厚度已降到約0.5/mi至約0.05pm范圍時可實行軟著陸。本文中的"約"意指對應于規(guī)定值的±5%。本文中的"微電子器件"對應于半導體基板、微電子封裝、存儲器件、平板顯示器和微機電系統(tǒng)(MEMS)。應該理解的是，術語"微電子器件"并不具有任何方式的限制意義，包括最終將成為微電子器件的任何基板。本文中定義的"阻擋層材料"對應于本領域中用于密封金屬線(例如銅互連線)、從而使所述金屬(例如銅)向介電材料內(nèi)的擴散最少化的任何材料。優(yōu)選的阻擋層材料包括鉭、鈦、釕、鉿、鎢和其它難熔金屬以及它們的氮化物和硅化物。在本發(fā)明廣泛描述的下文中具體涉及到的鉭旨在提供本發(fā)明的說明性實例，不意味著以任何方式進行限制。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，阻擋層材料基本上不含有鎢。本文中定義的"基本上不含有"對應的是，基于所述阻擋層材料的總重量而言，低于組合物的約0.5wt.%，更優(yōu)選低于組合物的0.05wt.%，最優(yōu)選低于組合物的0.005wt.%。在軟著陸之后實施"過拋光"，用以從阻擋材料的表面上去除銅殘留物，同時最大程度地減少銅圖樣的額外凹陷或侵蝕。本文中的"適合于"對體相銅進行平坦化并去除微電子器件上的過載銅對應于至少部分地從微電子器件上去除所述的銅。優(yōu)選的是，使用本發(fā)明的組合物從微電子器件上去除至少90%的銅，更優(yōu)選去除至少95%的銅，最優(yōu)選去除至少99%的銅。本文中的在對體相銅進行平坦化"之后"稀釋CMP組合物對應的是恰在軟著陸步驟前、在軟著陸步驟期間和/或在過拋光步驟期間。本文中的晶片內(nèi)不均勻度(WIWNU)對應于整個晶片上材料去除的變化的量度。更具體地說，WIWNU為49個測量點上的Cu去除量相對于該49個測量點上的平均Cu去除量的百分比標準偏差，所基于的是所述49個測量點上的平均Cu去除量。優(yōu)選的是，WIWNU小于約5%。重要的是，本發(fā)明不局限在用于含銅層。預計本文中描述的方法可用于對微電子器件晶片表面上的其它層均勻地進行平坦化，所述的其它層包括但不限于鎢、鋁、銀、金、鉑、鉭、氮化鉭、氮化硅鉭、硅化物、鈦、氮化鈦、釕、鈀、鉿、TEOS、USG、FSG、BPSG、PSG、OSG、氮化硅、其它低-k電介質(zhì)、坡莫合金、氧化鋁等。在CMP工藝為對無圖案的或圖案化的層進行平坦化的任何情況下，該方法都具有潛在的益處。應該理解的是，下文中涉及到銅不意味著具有任何方式的限制意義。在CMP中配制漿料以獨立地控制待拋光圖案的不同材料之間的相對拋光速率。例如，步驟I漿料用于快速去除體相銅并均勻地對形貌進行平坦化。步驟II漿料用于去除阻擋層材料、直到介電層，或者止于為保護電介質(zhì)而施加的蓋層，或去除蓋層。有時在步驟I期間使用兩種漿料，一種用來在臺板1上去除體相銅(下文稱步驟IA)，一種用來在臺板2上在"軟著陸"和過拋光(步驟IB)期間防止銅的凹陷和侵蝕。迄今已證明在步驟I的處理中使用兩種漿料制劑是不利的，因為這增大了溶液的成本、儲存及處理所需的條件。本發(fā)明者先前描述了在體相銅去除和軟著陸及過拋光期間均可使用的CMP漿料制劑，其中CMP漿料組合物包括流變劑(參見以KarlBoggs等人的名義于2003年5月12日提交的共同待決的美國專利申請No.10/436,381，其全部內(nèi)容引入到本文中以供參考)。流變劑包括在CMP漿料中是為了調(diào)整CMP漿料的粘度和流體流動，而這對于軟著陸及過拋光期間對凹陷和侵蝕的控制是至關重要的，然而，流變劑也降低了步驟IA期間的體相銅去除速率。有鑒于此，本發(fā)明的一個實施方案涉及使用CMP制劑有效及均勻地對含銅的微電子器件晶片表面進行平坦化的方法。該方法包括使用體相銅去除用的CMP制劑來完成步驟IA的體相銅去除，接著使用軟著陸或觸地用的組合物來去除過載銅。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，步驟IA和步驟1B(g卩，軟著陸及過拋光)發(fā)生在同一臺板上。在下文中將詳細描述軟著陸或觸地的組合物。體相銅去除用的CMP制劑優(yōu)選包括至少一種氧化劑、至少一種鈍化劑、至少一種磨料、任選的至少一種螯合劑和任選的至少一種摩擦劑。重要的是，體相銅去除用的CMP制劑優(yōu)選基本上不含有流變劑、過硫酸鹽和磷酸。在本發(fā)明的廣泛實踐中，體相銅去除用的CMP制劑可以包含至少一種氧化劑、至少一種鈍化劑、至少一種磨料、任選的至少一種螯合劑和任選的至少一種摩擦劑，或由上述物質(zhì)構成，或者基本上由上述物質(zhì)構成。一般而言，對氧化劑、鈍化劑、磨料、任選的螯合劑和任選的摩擦劑彼此之間的具體比例和用量可以作合適的改動，從而對微電子器件基板上的體相銅層提供理想的去除效果，在本領域的技術范圍內(nèi)無需進行過多的努力便可以容易地確定這一點。本文里體相銅去除用的組合物中的磨料組分可以為任何合適的類型，包括但不限于氧化物、金屬氧化物、氮化硅、碳化物等。具體的例子包括二氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氧化鐵、二氧化鈰、氧化鋯、氧化錫、二氧化鈦以及兩種或多種此類組分的混合物，其合適的形式例如為細粒、微粒、粒子或其它分立的形式。或者，所述磨料可以包括由兩種或多種材料形成的復合粒子，例如NYACOL⑧氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅(NyacolNanoTechnologies,Inc.,Ashland,MA)。氧化鋁為優(yōu)選的無機磨料，可以勃姆石或過渡的S、0或7相氧化鋁的形式使用?？梢岳糜袡C聚合物粒子作為磨料，例如包括熱固性和/或熱塑性樹脂。在本發(fā)明的廣泛實踐中適用的樹脂包括環(huán)氧化物、氨基甲酸乙酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴和(甲基)丙烯酸樹脂。可使用兩種或多種有機聚合物粒子的混合物作為磨料介質(zhì)，也可使用包含無機及有機組分的粒子，包括涂覆及摻雜的粒子。優(yōu)選的是，選擇磨料或對其進行改性，從而使之與酸性介質(zhì)相容。在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明的磨料組分包括氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅。在特別優(yōu)選的實施方案中，磨料材料的努氏(Knoop)標硬度小于1000，更優(yōu)選小于800。體相銅去除組合物的氧化劑包括能除去金屬的電子并提升原子價的任何物質(zhì)，包括但不限于過氧化氫(11202)、硝酸鐵(Fe(N03)3)、碘酸鉀(KI03)、高錳酸鉀(KMn04)、硝酸(HN03)、亞氯酸銨(NH4C102)、氯酸銨(NH4C103)、碘酸銨(NH4103)、過硼酸銨(NH4B03)、高氯酸銨(NH4C104)、高碘酸銨(NH4103)、過硫酸銨((NHU)2S208)、四甲基亞氯酸銨((N(CH3)4)C102)、四甲基氯酸銨((N(CH3)4)C103)、四甲基碘酸銨(N(CH3)4)I03)、四甲基過硼酸銨((N(CH3)4)B03)、四甲基高氯酸銨((N(CH3)4)CI04)、四甲基高碘酸銨((N(CH3)4)I04)、四甲基過硫酸銨((N(CH3)4)S208)、過氧化氫脲((CO(NH2)2)H202)及其組合。本發(fā)明中體相銅去除組合物的優(yōu)選氧化劑為過氧化氫。或者，氧化劑可以包括式(R'R211^—O)的胺-N-氧化物，其中R1、R2、W獨立地選自于H和d-Cs垸基。胺-N-氧化物的具體例子包括但不限于4-甲基嗎啉-N-氧化物(C5HuN02)、三甲基胺-N-氧化物、三乙基胺-N-氧化物、N-乙基嗎啉-N-氧化物、N-甲基吡咯烷-N-氧化物和N-乙基吡咯烷-N-氧化物、吡啶-N-氧化物(CsH5NO)及其組合。這里的體相銅去除組合物中所使用的術語螯合劑意指在含水的溶液存在下能溶解或蝕刻被氧化的銅材料的任何物質(zhì)。在本發(fā)明中適用的銅螯合劑和/或蝕刻劑包括但不限于無機酸和有機酸、胺和氨基酸(即，丙氨酸、檸檬酸、乙酸、馬來酸、草酸、丙二酸、丁二酸、次氮基三乙酸、亞氨基二乙酸、乙二胺和EDTA)及其組合。應該理解的是，如果對不同的材料進行平坦化，則螯合劑應有利于螯合所述材料和/或其離子。本文中的術語鈍化劑意指在CMP期間，能與新鮮的銅表面和/或氧化的銅薄膜發(fā)生反應、從而鈍化銅層并防止銅表面的過度蝕刻的任何物質(zhì)。優(yōu)選的是，本發(fā)明體相銅去除組合物中的鈍化劑組分可以包含一種或多種抑制劑組分，例如三唑如1,2,4-三唑(TAZ)，用諸如Q-C8烷基、氨基、硫醇基、巰基、亞氨基、羧基及硝基的取代基取代的三唑，如苯并三唑、甲苯基三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、3-氨基-5-巰基-l,2，4-三唑、l-氨基-l，2，4-三唑、羥基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1,2,3-三唑、l-氨基-5-甲基-l,2，3-三唑、3-氣基-l,2，4-三唑、3-巰基-l,2,4-三唑、3-異丙基-l,2,4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、鹵代苯并三唑(鹵素F、Cl、Br或1)、萘并三唑等，以及噻唑、四唑、咪唑、磷酸酯、硫醇和吖嗪，如2-巰基苯并咪唑(MBI)、2-巰基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巰基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基-l,3,4-噻二唑-2-硫醇、2,4-二氨基-6-甲基-1，3,5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,5-五亞甲基四唑、l-苯基-5-巰基四唑、二氨基甲基三嗪、咪唑啉硫酮、巰基苯并咪唑、4-甲基-4H-l,2,4-三唑-3-硫醇、5-氨基-l,3,4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、咪唑、苯并異二唑(indiazole)，以及它們的組合。諸如草酸、丙二酸、丁二酸、次氮基三乙酸、亞氨基二乙酸及其組合的二羧酸也是適用的鈍化劑。重要的是，步驟I的CMP制劑中的三唑化合物與苯并三唑化合物之比最優(yōu)選為小于1:1或大于100:1。在一個特定的實施方案中，鈍化劑為5-氨基四唑(ATA)。應該理解的是，如果對不同的材料進行平坦化，則鈍化劑應有利于鈍化所述的材料。在本發(fā)明的體相銅去除組合物和軟著陸及過拋光組合物中所使用的溶劑可以為單組分溶劑或多組分溶劑，這取決于具體的應用情況。在本發(fā)明的一個實施方案中，體相銅去除用的CMP制劑中的溶劑是水。在另一實施方案中，溶劑包括有機溶劑，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油等。在又一實施方案中，溶劑包括水-醇溶液。為了提供溶劑化/懸浮介質(zhì)，在本發(fā)明的通常實踐中可以使用很多種的溶劑類型和具體的溶劑介質(zhì)，其中在該溶劑化/懸浮介質(zhì)中磨料被分散并引入其它的組分，以提供施用到CMP單元的臺板上的合適特性(例如槳料形式)的組合物，從而對晶片基板上的銅提供理想的拋光水平。優(yōu)選的是，在體相銅去除用的CMP制劑和軟著陸及過拋光組合物中使用相同的溶劑。在本發(fā)明的組合物中可任選使用堿進行pH值調(diào)節(jié)。舉例來說，示例的堿包括氫氧化鉀、氫氧化銨和四甲基氫氧化銨(TMAH)、四乙基氫氧化銨、三甲基羥乙基氫氧化銨、甲基三(羥乙基)氫氧化銨、四(羥乙基)氫氧化銨和芐基三甲基氫氧化銨。優(yōu)選該堿為KOH。優(yōu)選的是，摩擦劑存在于體相銅去除用的CMP制劑中，并且當與體相銅去除用的CMP制劑中所用的組分組合時是相容和穩(wěn)定的。更優(yōu)選的是，摩擦劑改變?nèi)芤合鄬τ诒┞兜目善教够砻嫔系木唧w材料的摩擦系數(shù)，使之增大或減小。設想的摩擦劑包括甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、組胺酸、亮氨酸、谷氨酸、絲氨酸、纈氨酸和脯氨酸。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，摩擦劑包括甘氨酸?；诮M合物總重量而言，適用于體相銅去除的體相銅去除用CMP制劑按重量計的組成范圍如下氧化齊lj約0.1至約30wt.%;鈍化齊U約0.01至約10wt.%;摩擦劑0至約10wt.%螯合劑0至約10Wt.%;和磨料約0.01至約30wt.%。優(yōu)選的是，當制劑中存在摩擦劑時，所述摩擦劑應至少有O.lWt.%。當制劑中存在螯合劑時，所述螯合劑應至少有O.lwt.%。在優(yōu)選的實施方案中，體相銅去除用的CMP制劑包括過氧化氫、ATA、氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅和作為摩擦劑的甘氨酸，其中包括的甘氨酸量可以在優(yōu)選的壓力、溫度和拋光設備的機械運動下增大溶液的摩擦系數(shù)。在另一個優(yōu)選的實施方案中，體相銅去除用的CMP制劑包括至少一種氧化劑、至少一種鈍化劑、至少一種磨料、銅殘留物和/或銅離子、任選的至少一種螯合劑和任選的至少一種摩擦劑。應該理解的是，如果對不同于銅的材料進行平坦化，則體相銅去除用的CMP制劑可以包括殘留物或所述材料和/或其離子，而不是銅殘留物和/或銅離子，或者體相銅去除用的CMP制劑除了銅殘留物和/或銅離子外，還可包括殘留物或所述材料和/或其離子?？焖偃コw相銅層(與前述的軟著陸同時發(fā)生)以后，(a)可以將含有流變劑的溶液引入到體相銅去除用的CMP組合物中，用于在同一個或不同的臺板上的軟著陸及過拋光，或(b)可以用至少一種"添加劑"通過在線混合或直接在臺板上原位稀釋體相銅去除用的CMP制劑，從而形成用在軟著陸及過拋光步驟中的軟著陸及過拋光組合物，所述至少一種"添加劑"選自去離子水、極性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，其中體相銅去除和軟著陸及過拋光步驟在同一個或不同的臺板上完成。向體相銅去除用的CMP制劑中添加含有流變劑的溶液可以提供一種調(diào)節(jié)漿料粘度和流體流動的方法，所述流體流動包含一層漿料流過另一層的運動，其中粒子與晶片表面間的相互作用減小。在亞微米圖樣的平坦化期間可以相應地使用包括流變劑的軟著陸及過拋光組合物控制凹陷和侵蝕現(xiàn)象。關于在CMP漿料組合物中包括流變劑的益處，更詳盡的討論可見于前述的共同待決的美國專利申請No.10/436,381中。優(yōu)選的是，當與體相銅去除用漿料中的組分組合時，本發(fā)明中所使用的流變劑是相容和穩(wěn)定的。此外，流變劑在特定的pH值范圍內(nèi)及對特定的氧化劑來說應該是穩(wěn)定的。優(yōu)選的流變劑可溶于活性漿料組分中，且對晶片表面的化學物質(zhì)是非活性的。適用的流變劑包括但不限于交聯(lián)的丙烯酸聚合物和水溶性聚合物(WSPs)。更具體地說，適用的流變劑包括Noveon的Carbopol⑧系列聚合物(ClevelandOhio)、改性纖維素衍生物、纖維素醚、淀粉衍生物、果膠衍生物及其它多糖、蛋白質(zhì)及其它天然聚合物、聚丙烯酰胺、水溶性聚合物、聚電解質(zhì)、表面活性劑及其組合。在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明最適用的流變劑選自于羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素及其組合。在軟著陸及過拋光組合物中，流變劑可增大粘度并組織其流動，從而減少垂直的流體運動。在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明所用的流變劑為分子量范圍從l，OOO至1,000,000MW的羥丙基纖維素(HPC)。在本發(fā)明廣泛描述的下文中具體涉及到的HPC旨在提供本發(fā)明的說明性實例，不意味著以任何方式進行限制。在優(yōu)選的實施方案中，軟著陸及過拋光組合物包括體相銅去除用的CMP制劑，基于組合物總重量而言，還包括0.001至10%重量的流變劑。優(yōu)選流變劑包括HPC。因此，可以通過在線混合或直接在臺板上將流變劑引入到體相銅去除用的CMP制劑中，從而形成用在同一或不同臺板上的軟著陸及過拋光組合物。選擇體相銅去除用的CMP制劑與流變劑(或稀釋劑)的比例，其目標為工藝針對性的組分濃度。該比例范圍只受溶解度限制的制約。根據(jù)我們的處理經(jīng)驗，該比例的范圍優(yōu)選從約1:1至10000:1，對于流變劑的情況來說，體相銅去除用的CMP制劑與流變劑的比例更優(yōu)選為約500:1至約1500:1。在另一實施方案中，在CMP工藝的軟著陸和/或過拋光步驟期間，可以在臺板1和/或在第二臺板上原位稀釋CMP漿料組合物，這可通過在線混合或直接在臺板上進行。為了在軟著陸和/或過拋光步驟期間限制過度活潑的體相銅去除用CMP制劑，可以按單次稀釋、連續(xù)或順次的方式稀釋本發(fā)明的體相銅去除用CMP制劑。稀釋介質(zhì)可以包括添加劑，包括去離子水、極性溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，引入的量可減小銅去除的速度，還可減少表面的凹陷。稀釋的類型及次數(shù)取決于所期望的最終拋光結果，可以從一步式稀釋變化到十步或更多步式的稀釋?；蛘?，可以按連續(xù)的方式完成稀釋，由此在軟著陸和/或過拋光步驟期間連續(xù)地將添加劑加入到體相銅去除用CMP制劑中。在又一個備選方案中，漿料本質(zhì)上不被稀釋，而是制備出新的稀的體相銅去除用CMP制劑，以便在使用先前的漿料拋光之后向拋光用具中輸送清潔、稀釋的化學物質(zhì)。體相銅去除用CMP制劑和軟著陸及過拋光組合物的pH值彼此可以相同或不同，可以為對所采用的具體拋光操作有效的任何合適的值。在一個實施方案中，組合物的pH值范圍可以是約2至約11，更優(yōu)選的范圍是約2至約7.0，最優(yōu)選的范圍是約3至約6。本文中可考慮使用的pH值調(diào)節(jié)劑包括前述的堿；酸，例如醋酸和硫酸；選自于鄰苯二甲酸氫鉀、醋酸銨、草酸銨、氨基甲酸銨、磷酸銨、磷酸氫銨、磷酸二氫銨、檸檬酸二銨、檸檬酸三銨的緩沖物質(zhì)；以及它們的混合物。此外，體相銅去除用的CMP制劑和軟著陸及過拋光組合物可以進一步包含附加的組分，包括但不限于消泡劑、生物殺傷劑、酸、胺和表面活性劑?？梢匀菀椎卦谒^的"日槽"或"儲槽"中配制本發(fā)明的體相銅去除用組合物?？梢詢刹糠种苿┗蚨嗖糠种苿┗蛘咴谑褂弥畷r進行混合的試劑盒的形式提供體相銅去除用的CMP制劑。多部分制劑的優(yōu)點在于相對于單包裝制劑其保存期的延長。相對于多部分制劑來說，隨著時間的推移，單包裝制劑更易于分解并改變其性能，這部分是由于存在氧化劑的緣故?？梢栽趻伖馀_、拋光帶等處、于即將到達拋光臺之前在儲槽或在合適的容器中混合多部分制劑中的各單獨部分。在本發(fā)明的實踐中，在體相銅去除用CMP制劑的具體配方中，可以對各成分的濃度作較大的改動。且應該理解的是，本發(fā)明的體相銅去除用CMP制劑可以在不同的情況下且替代性地包含與本文中披露的成分一致的任意組合，或者由上述的組合構成，或基本上由上述的組合構成。在一個實施方案中，單獨地將體相銅去除用CMP制劑中的每一單個成分傳送到拋光臺上，用以在臺上進行合并，從而構成使用的體相銅去除用CMP制劑。在另一實施方案中，將體相銅去除用CMP制劑配制成兩部分的制劑，其中第一部分包含在合適溶劑中的磨料、鈍化劑、任選的摩擦劑和任選的螯合劑，第二部分包含氧化劑。本文中公開的多部分制劑的實施方案并不意味著以任何方式進行限制，并可以包括替代性的組合。在任一實施方案中，在使用之時(例如在拋光臺、拋光帶等處進行混合)、在線地、于即將投入使用之前在合適的容器中、或者由CMP制劑的制造者和/或供應者進行各成分或各部分的混合，從而形成最終的制劑。在又一實施方案中，可以按大于在拋光期間優(yōu)選濃度的至少三至四倍的濃度提供本文中所述的制劑中的單獨部分。相應地，可以在使用之時(例如在拋光臺、拋光帶等處進行混合)、在線地或于即將到達拋光臺之前在合適的容器中，用合適的溶劑對濃縮制劑中的各部分進行稀釋。例如，可以按約0丄1至約4:1、優(yōu)選約1:1至約3:1的范圍，用溶劑對包含本文中所述組分的濃縮制劑進行稀釋，從而形成本文中所述的任何優(yōu)選的組合物。優(yōu)選的是，稀釋溶劑包括具體CMP漿料組合物的溶劑。相應地，本發(fā)明的另一方面涉及一種試劑盒，其在一個或多個容器中包括上文所述的適合于形成本發(fā)明制劑的組分。試劑盒的容器可以為包括基于含氟聚合物材料的NOWPak⑧容器(AdvancedTechnologyMaterials,Inc.,Danbury，Conn.，USA)。一個優(yōu)選的試劑盒在一個或多個容器中包括氧化劑、鈍化劑、磨料、摩擦劑和添加劑(例如流變添加劑)。另一個優(yōu)選的試劑盒包括包括鈍化劑和磨料的第一容器、包括氧化劑的第二容器、包括摩擦劑的第三容器和包括添加劑(例如流變添加劑)的第四容器。應該理解的是，發(fā)明者考慮到了其它的可能性。在實踐中，將體相銅去除用的CMP制劑傳送到臺板(例如臺板1)上用于體相銅的去除。體相銅去除的處理條件包括約1psi至約7psi范圍的臺板下壓力，優(yōu)選為約3psi。體相銅去除的處理時間與下壓力有關；較低的下壓力導致較長的處理時間。處理時間和條件對本領域的技術人員來說是易于確定的。將體相銅去除用制劑傳送到臺板上的流速可以為約10mLmin—'至約10Lmin—1，優(yōu)選為約120mLmin"至約220mLmin—1，更優(yōu)選為約140mLmin"至約200mLmin—1，最優(yōu)選為約150mLmin—1至約180mLmin"。流速的大小隨拋光用具的設計而定，例如臺板尺寸和每個臺板上的晶片數(shù)目。優(yōu)選的是，采用本發(fā)明在3psi下的體相銅去除期間的銅去除速率為約6,000Amin—1至約15,000Amin",最優(yōu)選為約9,000Amin"至約11,000Amin"?？梢詫Σ羷┑娜芤?當存在時)與體相銅去除用CMP制劑同時直接引入到使用的位置。選擇體相銅去除用的CMP制劑與摩擦劑的比例，其目標為工藝針對性的組分濃度，這也將提供特定的摩擦系數(shù)和預定調(diào)整的去除速率。該比例范圍只受溶解度限制的制約。比例范圍優(yōu)選為約1:1至20:1，更優(yōu)選為約2.5:1至約5:1，最優(yōu)選為約3:1至約4:1。應指出的是，可以通過本領域技術人員易于確定的其它方法將體相銅去除用的CMP制劑與摩擦劑混合在一起。例如，可以在位于臺板上游的動態(tài)或靜態(tài)混合室中對溶液進行混合。在臺板上完成體相銅的去除(即，步驟IB)后，可以將晶片轉移到另一臺板(例如臺板2)上，準備使用本文中所述的軟著陸及過拋光制劑進行軟著陸及過拋光，即，用流變劑和/或其它添加劑進行稀釋?；蛘撸梢栽谂_板1上用流變劑和/或其它添加劑原位稀釋體相銅去除用的CMP制劑。軟著陸及過拋光的處理條件和時間取決于可測量的終點。本領域的技術人員易于確定該終點，例如采用諸如光學、扭矩、渦流等的技術來確定該終點。當?shù)竭_終點時，優(yōu)選停止軟著陸拋光并開始進行過拋光。進行過拋光是為了從阻擋材料的表面上去除銅殘留物，同時最大程度地減少銅圖樣的額外凹陷或侵蝕。軟著陸及過拋光的處理條件和時間取決于可測量的終點。本領域的技術人員易于確定該終點，例如采用諸如光學、扭矩、摩擦、渦流等的技術來確定該終點。當?shù)竭_終點時，優(yōu)選停止軟著陸拋光并開始進行過拋光(優(yōu)選在同一個臺板上使用軟著陸及過拋光制劑)。進行過拋光是為了從阻擋材料的表面上去除銅殘留物，同時最大程度地減少銅圖樣的額外凹陷或侵蝕。軟著陸及過拋光的處理條件包括約0.1psi至約4psi的臺板下壓力，優(yōu)選約lpsi至約2psi。在優(yōu)選的實施方案中，在軟著陸拋光期間的臺板下壓力可以比在過拋光期間的大，例如在軟著陸期間為約2psi，在過拋光期間為約1psi。本領域的技術人員易于確定軟著陸及過拋光的處理時間。本領域的技術人員應該理解的是，軟著陸及過拋光期間的銅去除速率要低于體相銅去除期間的銅去除速率。優(yōu)選的是，軟著陸期間的銅去除速率小于5000Amin—'，更優(yōu)選小于2000Amin—1。步驟I的CMP處理完成后，可以用諸如水或墊清洗劑的溶劑漂洗臺板和微電子器件基板。優(yōu)選該溶劑與本文所述步驟I的CMP制劑中所使用的相同，例如為水。墊清洗化學品優(yōu)選為羧酸及其銨鹽的溶液，例如商業(yè)產(chǎn)品LP-12(ATMI，Danbury，CT，USA)，更優(yōu)選的是(用水)10:1稀釋的LP-12。此后，可以使微電子器件基板經(jīng)受步驟II的拋光條件。特別地，本發(fā)明提供了響應于溫度、濕度、臺板壓力、拋光設備速度的變化或接近不同材料而監(jiān)測和/或調(diào)節(jié)摩擦劑濃度的方法，這些都需要濃度的變化。例如，根據(jù)保持承載頭(cairierhead)以恒定速度移動所需的扭矩來測量摩擦力。在本發(fā)明的CMP漿料的存在下可以使用諸如應變儀的傳感器來測量所述摩擦力。如果必須調(diào)整扭矩的話，則可以向溶液中加入額外的摩擦劑，或在替換性方案中可以加入額外的溶劑或一些稀釋劑，從而恢復適用的摩擦力。圖3所示為在線混合的實施方案10，其中包括內(nèi)置泵20下游的t型連接器18，一個泵20用來使體相銅去除用制劑22從"儲槽"或再分配系統(tǒng)向t型連接器18移動，另一個泵20用來使包含流變劑的溶液或稀釋劑24從容器向t型連接器18移動。優(yōu)選的泵為工具泵。選擇制劑的流速，使得體相銅去除用的CMP制劑與包含流變劑的溶液(或稀釋劑)的比例優(yōu)選為約2:1至20:1，更優(yōu)選為約3:1至約5:1，最優(yōu)選為約3:1至約4:1。例如，體相銅去除用的制劑向臺板2的流速可以為約120mL/min至約220mL/min，優(yōu)選約180mL/min，而包含流變劑的溶液的流速可以為約30mL/min至約70mL/min，優(yōu)選約50mL/min。軟著陸及過拋光制劑的混合是在t型連接器18的約一米長的管12內(nèi)完成的?，F(xiàn)場使用(POU)式過濾器14可以設置在t型連接器18的下游，用以在軟著陸及過拋光制劑流到臺板16之前去除團聚體和其它顆粒物。實施例1進行該實驗是為了確定在體相銅去除期間體相銅去除制劑向臺板1的最佳傳送流速。在Mirra用具的臺板1上使用體相銅去除制劑對無圖案的晶片進行處理，所述無圖案的晶片具有硅基板、介電層、阻擋層和15,000A的銅層。臺板1的下壓力為3psi。包括Cu去除速率和晶片內(nèi)不均勻度(WIWNU)的結果示于圖1并概括在下面的表1中。表l:體相銅去除制劑流速、銅去除速率和WIWNU<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>參考圖2可以看出，體相銅去除制劑向臺板1的流速可以從200mLmin—1降至150mLmin—1，但不引起銅去除速率的重大損失或WIWNU。/。的變化。然而，當流速從150mLmin—'下降至lOOmLmin—1時觀察到2.5%的銅去除速率的損失。這從根本上來講是重要的，因為可以將在體相銅去除期間所使用的體相銅去除制劑的總體積減少到約150mLmin—\又不會對去除速率或拋光均勻度造成不利。實施例2進行該實驗以證實本發(fā)明的效用。如前所述，本發(fā)明的目的是要提供一種包括單一體相銅去除用CMP漿料制劑對其上沉積有銅的晶片表面進行平坦化的方法，該制劑具有高的銅去除速率、相對低的阻擋材料去除速率、合適的材料選擇性范圍，從而在開始暴露阻擋材料時最大程度地減少銅凹陷，獲得良好的平坦化效率。在Mirm用具的臺板1上使用體相銅去除制劑對無圖案的晶片進行處理，所述無圖案的晶片具有硅基板、介電層、阻擋層和15,000A的銅層。臺板1的下壓力為3psi。此后將晶片轉移到Mirra用具的臺板2上，使用軟著陸及過拋光制劑進行處理。軟著陸及過拋光制劑中體相銅去除制劑與包含流變劑的溶液之比為約3.6:1。軟著陸及過拋光的處理條件包括在2psi下壓力下的軟著陸拋光，直至到達終點，接著是lpsi下壓力下的過拋光。包括Cu去除速率和WIWNU%的結果示于圖4并概括在下面的表2中。表2:體相銅去除制劑流速、銅去除速率和WIWNU<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>參考圖4可以看出，臺板1的過程(圖4A和4B)是典型上凸的，而臺板2軟著陸過程(圖4C和4D)是典型下凹的，用以補償臺板1的過程。在步驟I的CMP處理期間，步驟I的處理連同過拋光一起有效并均勻地除去了銅。基于最初的晶片測量，軟著陸及過拋光期間的高WIWNU是可以預料的。表3包括本發(fā)明使用80pm墊和50y。圖案密度(PD)0.18jim陣列的不同處理條件下的凹陷和侵蝕的結果。表3:不同的過拋光時間下的凹陷和侵蝕，相對于體相銅去除用組合物與包含流變劑的溶液之比<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>過拋光步驟之后，表3中的晶片1略微拋光不足，而晶片2-5上基本未留下銅殘留物?？梢钥闯?，凹陷和侵蝕較少依賴于體相銅去除組合物與包含流變劑的溶液之比，顯示出較強的處理窗口。在步驟I的CMP操作中可以按常規(guī)的方式使用本發(fā)明的體相銅去除組合物和軟著陸及過拋光組合物，按常規(guī)方式將CMP組合物施加到晶片基板上的銅表面上，銅表面的拋光可以使用諸如拋光墊、拋光帶等的常規(guī)拋光元件進行。因此，單一的CMP制劑(即，體相銅去除制劑)可用于(a)快速地對半導體晶片表面上的銅進行平坦化，和(b)當與包含流變劑的溶液組合時形成軟著陸及過拋光制劑，有效地對銅元件的表面進行拋光，而凹陷或侵蝕極微。根據(jù)本發(fā)明的步驟I拋光完成后，可以將晶片移至第三臺板上，準備在其上進行步驟II的拋光。實施例3進行該實驗是為了確定包括摩擦劑的組合物相對于不含摩擦劑的同樣的組合物而言，其組合物的摩擦系數(shù)(COF)的變化。具體來說，不含摩擦劑的一般組合物(下文中稱Cerulean-NF(Cer-NF或Cer-0))包括0.8wt.。/。的5-氨基四唑1wt.o/。的氧化鋁涂覆的二氧化硅<0.05wt.%的氫氧化鉀水(約88.9wt.%)包括摩擦劑的制劑包括Cer-NF和4%的甘氨酸(以下稱Cerulean4(Cer-4))。在Mirra用具的臺板上使用體相銅去除制劑對無圖案的晶片進行處理，所述無圖案的晶片具有硅基板、介電層、阻擋層和15,000A的銅層。如圖5所示，增加向下壓力，旋轉臺板保持于120rpm。顯然使用Cer-4時銅表面的COF增大，使用Cer-4組合物時Ta的COF減小。有意思的是，隨著旋轉臺板上壓力的增大，銅的COF略有減小，而Ta的COF則增大。實施例4將均包括甘氨酸為摩擦劑的兩種不同CMP組合物Cer-4和Cerulean(Cer-6)與不包括摩擦劑的組合物(Cer-NF)進行比較，Cer-6包括氨基四唑過氧化氫氧化鋁涂覆的二氧化硅4%至6%的甘氨酸。如圖6A所示，含甘氨酸的組合物在銅表面上的COF基本保持不變，Cer-NF的COF則顯示出COF的減小。隨著旋轉臺板的rpm的增大，所有組合物的COF都減小。圖6B所示為使用組合物Cer-NF、Cer-4和Cer-6對鉭表面的拋光結果。Ta表面的COF遠小于銅的，而且當甘氨酸濃度增大時，COF減小。有意思的是，Ta表面的COF不受旋轉臺板速度增大的影響。實施例5圖7和8所示為使用兩階段拋光溶液的結果，其中步驟I組合物可有效地減少銅表面的體積，步驟II組合物可更有效地對Ta和介電基板表面進行拋光。步驟I組合物包含酸穩(wěn)定二氧化硅、1，2,4三唑、過氧化氫和作為摩擦劑的甘氨酸。如圖7所示，該組合物增大銅相對于TaN表面的COF。隨著旋轉臺板rpm的增大，TaN的COF逐漸向銅的值靠攏。步驟II組合物包含酸穩(wěn)定二氧化硅、1,2,4三唑、0.15%的過氧化氫，但該組合物不含摩擦劑甘氨酸，而是還包含能增加對Ta表面和介電表面的選擇性的鄰苯二甲酸和聚丙烯酸。如圖8所示，對于SiON和TaN表面的COF增大，對于銅的COF減小。實施例6為了驗證稀釋對銅去除速率的影響，對步驟I的CMP組合物進行稀釋，采用電化學方法確定Cu去除速率。舉例來說，用去離子水對初始的步驟I的CMP組合物進行稀釋，得到稀釋的步驟I的CMP漿料。將無圖案的銅晶片浸入到每個相應的漿料中，測量Cu去除速率(以埃/分鐘表示)。圖9顯示使用稀釋和未稀釋的CER6溶液在晶片上的特定點處(在3psi的下壓力下)對晶片上的Cu的去除效果。例如，在未稀釋的形式下，晶片邊緣的去除減少，而盤中心的去除速率增大。隨著漿料稀釋的增加，整個晶片表面上銅的去除減少，且大大減少了晶片中心的凹陷。在圖16A和16B中可以進一步看到這種效果，特別是在圖16B中，其中通過溶液的稀釋使晶片中心的凹陷減少。值得注意的是在圖15中，其中平坦化在1psi下進行，稀釋和未稀釋溶液之間的結果區(qū)分沒有很好地界定，而且明顯地，隨著施加到臺板墊上的壓力減少，去除速率大大減小。圖10為顯示無圖案銅的去除速率隨著槳料稀釋度增加而線性減小的圖。正因如此，過拋光期間的稀釋伴附凹陷值的降低。圖12顯示的結果進一步證實了這一點，其中與未稀釋漿料相比，稀釋的Cer-4漿料顯示出晶片中心和在邊緣處的凹陷減少。圖11顯示為相對于稀釋因子，包括凹陷速率、無圖案銅去除速率和無圖案銅去除速率/凹陷速率的多重結果圖。具體來說，用未稀釋的Cer-4對三個Sematech854晶片進行拋光，用以從表面上清除所有的銅。然后用未稀釋的溶液、稀釋3倍的溶液和稀釋10倍的溶液再對這三個晶片進一步拋光10秒鐘。測量凹陷前與后的值，計算出凹陷速率。如圖ll所示，凹陷速率和無圖案銅去除速率均隨稀釋度的增大而減小。稀釋漿料的無圖案銅去除速率/凹陷速率之比比未稀釋的要大。圖13和14顯示用稀釋的Cer-4溶液在1psi下壓力下進行拋光的結果。圖13顯示銅的去除(埃/秒)。明顯的是，稀釋因子增大，即漿料濃度減小時，銅的去除減小，凹陷減少。圖14提供的額外證據(jù)表明，水漿料近似比例為2:1的稀釋漿料顯示出整個晶片表面上銅去除的減少和整個表面上明顯更一致的去除效果。相比之下，未稀釋漿料則造成晶片中心的凹陷增多。雖然在本文中參照本發(fā)明的具體方面、特征和示例的實施方案對本發(fā)明進行了描述，但應理解的是，本發(fā)明的用途并不因此受到限制，而是可以延伸到并涵蓋許多其它的變化、修改和替代性實施方案，本發(fā)明領域的普通技術人員基于本文中的公開內(nèi)容可以意識到這些方案。相應地，應將下文中權利要求所要求保護的本發(fā)明廣泛地解釋和理解為包括其實質(zhì)和范圍之內(nèi)的所有的這種變化、修改和替代性實施方案。權利要求1.在臺板上對微電子器件基板進行拋光的方法，所述方法包括(a)在第一化學機械拋光(CMP)條件下使基板與第一CMP組合物接觸足夠的時間，所述第一CMP組合物有效用于使基板平坦化并去除基板上的材料；和(b)于同一臺板上在第二CMP條件下使基板與第二CMP組合物接觸足夠的時間，所述第二CMP組合物包含通過原位添加至少一種添加劑而改性的第一CMP組合物，所述至少一種添加劑選自有機溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變劑、螯合劑、鈍化劑、摩擦劑及其組合，其中所述第二CMP組合物有效用于去除過載材料并暴露出阻擋材料層，且其中第二CMP組合物具有的材料靜態(tài)蝕刻速率低于第一CMP組合物。2.權利要求1的方法，其中第一CMP組合物包含至少一種氧化劑、至少一種抑制劑、至少一種磨料和至少一種溶劑。3.權利要求l的方法，其中添加劑包括選自如下的流變劑改性纖維素衍生物、纖維素醚、淀粉衍生物、果膠衍生物、其它多糖、蛋白質(zhì)及天然聚合物、聚丙烯酰胺、水溶性聚合物、聚電解質(zhì)、表面活性劑及其水分散體。4.權利要求l的方法，其中流變劑包括選自如下的物質(zhì)羥丙基纖維素(HPC)、羥乙基纖維素、其它纖維素醚、羧甲基纖維素及其混合物。5.權利要求2的方法，其中所述至少一種磨料包括選自如下的磨料物質(zhì)二氧化硅、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氧化鐵、二氧化鈰、氧化鋯、氧化錫、二氧化鈦、有機聚合物粒子、環(huán)氧化物、氨基甲酸乙酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、(甲基)丙烯酸樹脂、氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅、涂覆和摻雜的粒子、以及兩種或多種此類組分的混合物；其中所述至少一種氧化劑包括選自如下的化合物過氧化氫、硝酸鐵、碘酸鉀、高錳酸鉀、硝酸、亞氯酸銨、氯酸銨、碘酸銨、過硼酸銨、高氯酸銨、高碘酸銨、過硫酸銨、四甲基亞氯酸銨、四甲基氯酸銨、四甲基碘酸銨、四甲基過硼酸銨、四甲基高氯酸銨、四甲基高碘酸銨、四甲基過硫酸銨、4-甲基嗎啉-N-氧化物、吡啶-N-氧化物、過氧化氫脲、以及兩種或多種此類組分的混合物；其中所述至少一種鈍化劑包括選自如下的化合物咪唑，氨基四唑，苯并三唑，苯并咪唑，氨基、亞氨基、羧基、巰基、硝基、烷基、脲和硫脲化合物，草酸，丙二酸，丁二酸，次氮基三乙酸，亞氨基二乙酸，5-氨基四唑(ATA)，5-氨基四唑一水合物，及其衍生物與其組合；和其中所述至少一種溶劑包括選自如下的化合物水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇及其組合。6.權利要求1的方法，其中第一CMP組合物包括過氧化氫、氧化鋁涂覆的膠體二氧化硅、5-氨基四唑(ATA)和水。7.權利要求2的方法，其中第一CMP組合物還包含至少一種摩擦劑。8.權利要求7的方法，其中所述至少一種摩擦劑包括甘氨酸。9.權利要求l的方法，其中添加劑包括至少一種pH調(diào)節(jié)劑。10.權利要求1的方法，其中第一CMP條件包括約1psi至約7psi的臺板下壓力。11.權利要求1的方法，其中第一CMP條件包括約10mLmin-1至約10Lmin"的第一CMP組合物流速。12.權利要求1的方法，其中第一CMP條件包括約140mLmin—1至約200mLmin—1的第一CMP組合物流速。13.權利要求1的方法，其中所述材料包括選自如下的物質(zhì)金屬、金屬氮化物、金屬硅化物、金屬氧化物、含硅材料及其組合。14.權利要求13的方法，其中所述金屬包括選自如下的物質(zhì)銅、鴇、鋁、銀、金、鉑、鉭、鈦、釕、鈀、鉿及其組合。15.權利要求13的方法，其中所述金屬包括銅。16.權利要求1的方法，其中所述材料包括選自如下的阻擋層材料鉭、鈦、鎢、釕、其氮化物和硅化物、及其組合。17.權利要求l的方法，其中第一CMP組合物有效用于對基板上的材料進行平坦化。18.權利要求l的方法，其中微電子器件基板包括阻擋材料。19.權利要求17的方法，其中第二CMP組合物有效用于去除過載材料并暴露出阻擋材料層。20.權利要求l的方法，其中使用第一CMP組合物進行平坦化的速率為約6,000Amirf1至約15,000Amirf1。21.權利要求1的方法，其中第二CMP條件包括約0.1psi至約4psi的臺板下壓力。22.權利要求3的方法，其中在第二CMP組合物中第一CMP組合物與流變劑之比為約10:1至約10,000:1。23.權利要求3的方法，其中在第二CMP組合物中第一CMP組合物與流變劑之比為約500:1至約1500:1。24.權利要求1的方法，其中第二CMP組合物有效用于去除過載材料并暴露出阻擋材料層，且使用第二CMP組合物去除過載材料并暴露阻擋材料層的速率低于約5,000Amill—1。25.權利要求l的方法，其中在同一臺板上使用第一CMP組合物對材料進行平坦化并使用第二CMP組合物來暴露阻擋材料層。26.權利要求1的方法，其中第二CMP條件包括約lpsi至約4psi的軟著陸臺板下壓力和約0.1psi至約4psi的過拋光臺板下壓力。27.權利要求1的方法，其中所述至少一種添加劑在第二臺板上與第一CMP組合物混合。28.權利要求1的方法，其中所述至少一種添加劑在臺板上游與第一CMP組合物在線混合。29.權利要求1的方法，其中在開始暴露阻擋材料層時，第二CMP組合物最大程度地減少材料凹陷和侵蝕。全文摘要化學機械拋光的方法，包括單個步驟I的CMP漿料制劑，用于對其上優(yōu)選沉積銅的微電子器件結構進行平坦化。該方法包括使用具有氧化劑、鈍化劑、磨料和溶劑的第一CMP漿料制劑進行的銅層體相去除，以及使用包括第一CMP漿料制劑和至少一種額外添加劑的制劑進行的微電子器件結構的軟拋光和過拋光。本文所述的CMP方法提供了高的銅去除速率、相對低的阻擋材料去除速率、合適的材料選擇性范圍，從而在開始暴露阻擋材料時最大程度地減少銅凹陷，得到良好的平坦化效率。文檔編號H01L21/302GK101356628SQ200680036402公開日2009年1月28日申請日期2006年8月7日優(yōu)先權日2005年8月5日發(fā)明者卡爾·博格斯,彼得·弗熱施卡,詹姆士·韋爾奇,邁克爾·達西羅申請人:高級技術材料公司