专利名称：：利用胶体二氧化硅的氧化硅抛光方法
技术领域：
：本发明涉及一种抛光氧化硅基板的方法。
背景技术：
：集成电路由形成在基板上或基板中的数百万个有源器件构成，该基板例如硅晶片。所述有源器件以化学方式和物理方式连接到基板上且通过使用多层互连而相互连接形成功能电路。典型的多层互连包含第一金属层、层间介电层、及某些情况下的第三及后续的金属层。诸如经掺杂及未掺杂的二氧化硅(Si02)和/或低k电介质的层间电介质用以电隔离不同的金属层。通过使用金属通路使不同互连层之间形成电连接。例如，美国专利5,741,626描述了一种制备氮化钽(TaN)介电层的方法。此外，美国专利4,789,648描述了一种制备多个金属化层及在绝缘体膜中的金属化通路的方法。以类似的方式，使用金属触点在互连层与形成于阱中的器件之间形成电连接。金属通路及触点可填充有各种金属及合金，诸如钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铝铜(A1-Cu)、铝硅(A1-Si)、铜(Cu)、钨(W)、及其组合(下文称为"通路金属")。在一个半导体制造过程中，通过毯覆金属沉积继而进行化学-机械抛光(CMP)步骤形成金属通路和/或触点。在典型过程中，通孔经蚀刻而穿过层间电介质(ILD)到达互连线或半导体基板。然后，在ILD上形成阻挡膜并将其引入已蚀刻的通孔内。然后，将通路金属毯覆沉积在阻挡膜上并进入到该通孔内。继续进行沉积，直至通孔充满经毯覆沉积的金属。最后，通过化学-机械抛光(CMP)移除过量金属以形成金属通路。通路的制造过程和/或通路的CMP公开在美国专利第4,671,851号、第4，910，155号及第4，944,836号中。用于平坦化或抛光基板表面(尤其是用于CMP)的组合物、系统及方法在本领域中是公知的。抛光组合物或体系(也称为抛光浆料)通常含有在含水溶液中的研磨材料，且通过使表面与用抛光组合物饱和的抛光垫接触而施用至表面上。当用于抛光包含金属的基板时，抛光组合物常常包含氧化剂。氧化剂的目的在于将金属的表面转变成比该金属本身更柔软、更易于研磨的材料。因此，包含氧化剂和研磨剂的抛光组合物一般需要基板的较小侵蚀性机械研磨，这减小了由研磨过程导致的对基板的机械损害。另外，氧化剂的存在常常增加金属的移除速率，且增加生产设备的产量。理想地，CMP系统产生经抛光的平坦表面，其中在ILD的经抛光表面上无残余金属膜，且所有通路具有处于与该ILD的经抛光表面的水平面平齐的高度的金属。然而，一旦高点被快速地抛光，则此时处于该垫附近的较低点分担负荷，从而导致相对较低的抛光压力。在将金属层从ILD的表面全部移除之后，抛光由与ILD表面齐平的金属层和ILD自身一起来分担。因为金属的抛光速率不同于ILD的抛光速率，且在某些情形下金属的抛光速率大于ILD的抛光速率，因此，从进一步低于ILD水平面的位置移除金属，从而留下空间。在本领域中，这些空间的形成称为凹陷。大金属有源器件内的严重凹陷是良率损失的根源，尤其是当在基板的较低层出现凹陷时更是如此(所述凹陷在该位置导致位于其上的层中的捕集金属缺陷)。在许多CMP操作中，氧化硅用作下伏介电材^K通常，当使用具有酸性pH值的组合物抛光时，基于氧化硅的介电膜具有极低的移除速率。这一限制防止了在低pH值下对诸如钨的金属的非选择性抛光，并可导致凹陷。在本领域中，需要可相对于介电层提供对金属层的非选择性抛光的抛光组合物及方法。本发明提供这样的组合物及方法。本发明的这些和其他优点、以及另外的发明特征将自本文中所提供的本发明的描述变得明晰。
发明内容本发明提供一种化学-机械抛光基板的方法，该方法包括(i)提供包含至少一层氧化硅的基板；(ii)提供化学-机械抛光组合物，该抛光组合物包含(a)液体载体、及(b)悬浮于该液体载体中的具有20nm至30nm平均初级粒径的溶胶-凝胶胶体二氧化硅研磨剂颗粒；(iii)使该基板接触抛光垫和该化学-机械抛光组合物；(iv)相对于该抛光垫和该化学-机械抛光组合物移动该基板，及(v)磨除该氧化硅的至少一部分以抛光该基板。具体实施例方式本发明提供一种化学-机械抛光基板的方法。该方法包括(i)提供包含至少一层氧化硅的基板；(ii)提供化学-机械抛光组合物；(iii)使该基板接触抛光垫和该化学-机械抛光组合物；(iv)相对于该抛光垫和该化学-机械抛光组合物移动该基板，及(v)磨除该氧化硅的至少一部分以抛光该基板。该抛光组合物包含以下组分、或基本上由以下组分组成、或由以下组分组成(a)液体载体；及(b)悬浮于该液体载体中的具有20nm至30nm平均初级粒径的溶胶-凝胶胶体二氧化硅研磨剂颗粒。待使用本发明方法进行抛光的基板可为任何合适的包含至少一层氧化硅的基板。合适的基板包括，但不限于，平板显示器、集成电路、存储器或硬磁盘、金属、层间介电(ILD)器件、半导体、微机电系统、铁电体及磁头。该氧化硅可包含任何适宜的氧化硅、基本上由任何适宜的氧化硅组成、或由任何适宜的氧化硅组成，其中许多是本领域中已知的。适宜类型的氧化硅包含，但不限于，硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、等离子体增强的原硅酸四乙酯(PETEOS)、热氧化物、未掺杂的硅酸盐玻璃、及高密度等离子体(HDP)氧化物。优选地，该基板还包含金属层。所述金属可包含任何适宜的金属、基本上由任何适宜的金属组成、或由任何适宜的金属组成，其中许多是本领域中已知的，例如鴒。该抛光垫可为任何适宜的抛光垫，其中许多是本领域中已知的。合适的抛光垫包括，例如，编织和非编织抛光垫。此外，合适的抛光垫可以包含具有不同密度、硬度、厚度、压缩性、压缩回弹能力及压缩模量的任何合适的聚合物。合适的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚笨乙烯、聚丙烯、其共形成产物、及其混合物。抛光垫可包含位于抛光垫的抛光表面上或抛光表面内的固定研磨剂颗粒，或抛光垫可基本上不含固定研磨剂颗粒。固定研磨剂抛光垫包括具有下列物质的垫研磨剂颗粒，其通过粘着剂、粘合剂、陶瓷聚合体(ceramer)、树脂或类似物而附着至抛光垫的抛光表面上；或研磨剂，其已浸渍到抛光垫内而形成抛光垫的组成部分，所述抛光垫例如用含研磨剂的聚氨基甲酸酯分散体浸渍的纤维毡片。抛光垫可具有任何合适的构型。例如，抛光垫可为圆形，且使用时通常具有绕垂直于由垫表面所界定的平面的轴线的旋转运动。抛光垫可为圆柱形，其表面充当抛光表面，而且，使用时通常具有绕该圆柱体的中心轴线的旋转运动。抛光垫可为环形带的形式，其使用时通常具有相对于被抛光的切6割边缘的线性运动。抛光垫可具有任何合适的形状，且使用时具有沿平面或半圓的往复或轨道运动。本领域技术人员会容易地想到许多其他变化。该抛光组合物包含研磨剂，其合意地悬浮于液体载体(例如水)中。研磨剂通常呈颗粒状。具体地说，该研磨剂包含经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒、基本上由经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒组成、或者由经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒组成，所述颗粒可自例如NalcoCo.及FusoChemicalCo.等来源购得。包含研磨剂的颗粒易于形成聚集体，聚集体的尺寸可使用光散射或盘式离心技术(disccentrifbgationtechnique)来测量。聚集体粒径通常被称作二次粒径。初级粒径定义为该聚集体的单位构造单元。可由通过BET方法测得的比表面积来获得初级粒径。该胶体二氧化硅颗粒可具有20nm或更大的平均初级粒径(例如21nm或更大、22nm或更大、23nm或更大、或者24nm或更大)。该胶体二氧化硅颗粒可具有30mn或更小的平均初级粒径(例如，29nm或更小、28nm或更小、27nm或更小、或者26nm或更小)。因此，该胶体二氧化硅颗粒可具有20nm至30nm的平均初级粒径(例如，21nm至29nm、22nm至28nm、23nm至27nm、或者24nm至26nm)。更优选地，该胶体二氧化硅颗粒具有25nm的平均初级粒径。任何适宜量的研磨剂可存在于该抛光组合物中。通常，0.01重量％或更多(例如，0.05重量％或更多)的研磨剂存在于该抛光组合物中。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)的研磨剂可存在于该抛光组合物中。该抛光组合物中的研磨剂的量通常为30重量％或更少，更通常地为20重量。/。或更少(例如，15重量％或更少)。优选地，该抛光组合物中的研磨剂的量为1重量°/。至20重量％，且更优选地为5重量％至15重量％(例如，7重量％至15重量％)。使用液体载体以便于将研磨剂及任何任选的添加剂施用至待抛光(例如，待平坦化)的合适基板的表面上。液体载体可为任何合适的溶剂，包括低级醇(例如，曱醇、乙醇等)、醚(例如，二嚼烷、四氢呋喃等)、水、及其混合物。优选地，液体载体包含水、基本上由水组成、或者由水组成，其中水更优选为去离子水。抛光组合物还可包含氧化剂，其可为用于待使用该抛光组合物进行抛光7的基板的一种或多种材料的任何合适的氧化剂。优选地，氧化剂选自溴酸盐、亚溴酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐、过氧化氢、次氯酸盐、碘酸盐、单过氧硫酸盐、单过氧亚硫酸盐、单过氧磷酸盐、单过氧连二磷酸盐、单过氧焦磷酸盐、有机-卤-氧基化合物、高碘酸盐、高锰酸盐、过氧乙酸、及其混合物。氧化剂可以任何合适的量存在于抛光组合物中。通常地，抛光组合物包含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)的氧化剂。优选地，该抛光组合物包含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)的氧化剂。优选地，该抛光组合物包含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％)的氧化剂。抛光组合物(特别是，具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体)可具有任何适宜的pH值。抛光组合物的实际pH值将部分取决于所抛光基板的类型。抛光组合物可具有小于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)。抛光组合物可具有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值可为例如16(例如，2~5、2~4、2~3.5、2.33,5、或者2.3~3.3)。说，抛光组合物可进一步包含pH调节剂、pH緩冲剂、或其组合。该pH调节剂可包含任何适宜的pH-调节化合物、基本上由任何适宜的pH-调节化合物组成、或者由任何适宜的pH-调节化合物组成。例如，pH调节剂可为任何合适的酸，诸如，无机酸或有机酸或其组合。例如，该酸可为硝酸。该pH緩沖剂可为任何合适的緩冲剂，例如，磷酸盐、乙酸盐、硼酸盐、磺酸盐、羧酸盐、铵盐及其类似物。抛光组合物可包含任何合适量的pH调节剂和/或pH缓冲剂，只要该量足以获得和/或保持(例如)在本文所述的范围内的抛光组合物的所需pH值。任选地，抛光组合物包含腐蚀抑制剂(即，成膜剂)。该腐蚀抑制剂可包含任何适宜的腐蚀抑制剂、基本上由任何适宜的腐蚀抑制剂组成、或者由任何适宜的腐蚀抑制剂组成。优选地，该腐蚀抑制剂为甘氨酸。抛光组合物中所用的腐蚀抑制剂的量通常为抛光组合物总重量的0.0001重量％至3重量%(优选0.001重量％至2重量％)。任选地，抛光组合物包含螯合剂或络合剂。该络合剂为增大正在移除的基板层的移除速率或在硅抛光过程中移除痕量金属污染物的任何合适的化学添加剂。合适的螯合剂或络合剂可包括例如羰基化合物(例如，乙酰基丙酮化物及其类似物)、筒单的羧酸盐(例如，乙酸盐、芳基羧酸盐及其类似物)、含有一个或多个羟基的羧酸盐(例如，羟乙酸盐、乳酸盐、葡糖酸盐、五倍子酸及其盐、及其类似物)、二羧酸盐、三羧酸盐及多羧酸盐(例如，草酸盐、草酸、邻苯二曱酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、乙二胺四乙酸盐(例如，乙二胺四乙酸二钾)、其混合物、及其类似物)、含有一个或多个磺酸基和/或膦酸基的羧酸盐、以及其类似物。合适的螯合剂或络合剂还可包含例如二元、三元或多元醇(例如，乙二醇、邻苯二酚、连苯三朌、丹宁酸、及其类似物)、多元膦酸盐(例如，Dequest2010、Dequest2060或Dequest2000(可得自SolutiaCorp.))、及含胺的化合物(例如，氨、氨基酸、氨基醇、二元胺、三元胺及多元胺、及其类似物)。螯合剂或络合剂的选择将视被移除的基板层的类型而定。应当理解，许多上述化合物可以盐(例如，金属盐、铵盐、或其类似物)、酸的形式存在、或作为偏盐存在。例如，柠檬酸盐包括柠檬酸以及其单盐、二盐及三盐；邻苯二曱酸盐包括邻苯二曱酸以及其单盐(例如，邻苯二曱酸氬钾)及其二盐；高氯酸盐包括相应的酸(即，高氯酸)及其盐。此外，某些化合物或试剂可具有多个功能。例如，某些化合物(例如，某些硝酸铁及其类似物)可起到螯合剂和氧化剂两者的作用。抛光组合物任选地进一步包含一种或多种其他添加剂。这种添加剂包括含有一个或多个丙烯酸类亚单元的丙烯酸酯(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、及其盐类。抛光组合物可包含表面活性剂和/或流变控制剂，包括粘度增强剂及凝结剂(例如，聚合物流变控制剂，诸如，氨基曱酸酯聚合物)。合适的表面活性剂可包括例如阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、其混合物、及其类似物。优选地，抛光组合物包含非离子表面活性剂。合适的非离子表面活性剂的一个实例为乙二胺聚氧乙烯表面活性剂。抛光组合物中的表面活性剂的量通常为0.0001重量％至1重量。/。(优选为0.001重量％至0.1重量％、且更优选为0.005重量％至0.05重量％)。9抛光组合物可包含消泡剂。该消泡剂可包含任何适宜的消泡剂、基本上由任何适宜的消泡剂组成、或者由任何适宜的消泡剂组成。合适的消泡剂包括，但不限于，基于硅及基于炔二醇的消泡剂。抛光组合物中的消泡剂的量通常为10ppm至140ppm。抛光组合物可包含杀生物剂。杀生物剂可包含任何合适的杀生物剂、基本上由任何合适的杀生物剂组成、或者由任何合适的杀生物剂组成，所述杀生物剂例如为异噻唑啉酮杀生物剂。抛光组合物中的杀生物剂的量一般为1至50ppm、优选为10至20ppm。抛光组合物优选为胶体稳定的。术语胶体是指液体载体中的颗粒的悬浮液。胶体稳定性是指该悬浮液随时间的保持性。若出现如下情形便认为抛光组合物是胶体稳定的当将抛光组合物置于100ml量筒中且使其无干扰地静置两小时之时，量筒的底部50ml中的颗粒浓度([B],以g/ml为单位)与量筒的顶部50ml中的颗粒浓度([T]，以g/ml为单位)之间的差值除以抛光组合物中颗粒的初始浓度([C],以g/ml为单位)小于或等于0.5(即，{[B]-[T]}/[C，.5)。优选，[B]-[T]/[C]的值小于或等于0.3，更优选小于或等于O.l，甚至更优选小于或等于0.05,并且最优选小于或等于O.Ol。抛光组合物可通过任何合适的技术制备，其中许多技术是本领域技术人员已知的。抛光组合物可用分批或连续工艺制备。一般而言，抛光组合物可通过以任意顺序组合其各组分而制备。本文所用的术语"组分"包括单独成分(例如，氧化剂、研磨剂等)以及各成分(例如，水、卤素阴离子、表面活性剂等)的任何组合。抛光组合物可作为包含液体载体、任选的研磨剂和/或其他添加剂的单料包系统提供。或者，一些组分(诸如，氧化剂)可以干燥形式或作为液体载体中的溶液或分散体提供到第一容器中，且剩余组分(诸如，研磨剂及其他添加剂)可提供到第二容器中或提供到多个其他容器中。抛光组合物的各组分的其他两个容器、或三个或更多容器的组合均在本领域技术人员的知识范围内。固体组分(诸如，研磨剂)可以干燥形式或作为液体载体中的溶液置于一个或多个容器中。此外，第一、第二或其他容器中的各组分适于具有不同pH可部分或完全地相互单独地提供，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小时或更短、使用前IO分钟或更短、或者使用前1分钟或更短)由最终使用者将各组分组合。抛光组合物还可作为意欲在使用前用适当量的液体载体稀释的浓缩物提供。在这样的实施方式中，抛光组合物浓缩物可包含液体载体、及任选的其它组分，其量使得在用适量的液体载体稀释该浓缩物时，各组分将以在各组分的前述适当范围内的量存在于抛光组合物中。例如，各组分的各自存在浓度可以是抛光组合物中各组分的上述浓度的2倍(例如，3倍、4倍或5倍)，以使得，当用适当体积的液体载体(例如，分别用等体积的液体载体、2等体积的液体载体、3等体积的液体载体、或4等体积的液体载体)稀释该浓缩物时，每一组分在抛光组合物中的存在量处于上述每一组分的量的范围内。此外，本领域技术人员应当理解，浓缩物可含有适当分数的存在于最终抛光组合物中的液体载体，以确保聚醚胺及其他合适的添加剂(例如研磨剂)至少部分地或完全地溶解或悬浮于该浓缩物中。合使用。通常，所述装置包含压板，其在使用时处于运动中且具有由轨道、线性或圆周运动所产生的速度；抛光垫，其与压板相接触且在运动时随着压板移动；及载体，其固持待通过与抛光垫表面接触并相对于抛光垫表面移动而进行抛光的基板。基板的抛光通过如下发生与抛光垫及本发明的抛光组合物(其通常位于基板及抛光垫之间)相接触而放置基板，且相对于基板移动抛光垫，以便磨除该基板的至少一部分来抛光该基板。期望地，CMP装置进一步包含原位抛光终点检测系统，其中许多是本领域已知的。通过分析从工件表面反射的光或其他辐射来检测和监测抛光过程的技术是本领域已知的。期望地，对于正被抛光的工件的抛光过程进展的检测或监测使得能够确定抛光终点，即确定何时终止对特定基板的抛光过程。这类方法描述在例如美国专利第5,196,353号、美国专利第5,433,651号、美国专利第5，609，511号、美国专利第5,643,046号、美国专利第5，658，183号、美国专利第5，730,642号、美国专利第5,838,447号、美国专利第5,872,633号、美国专利第5,893,796号、美国专利第5,949,927号及美国专利第5,964,643号中。抛光是指移除表面的至少一部分以抛光该表面。可通过移除擦痕、凹坑、凹痕及类似物来进行抛光以提供具有降低的表面粗糙度的表面，但也可进行抛光以引入或恢复以平面部分的交叉为特征的表面几何形状。本发明的方法可用于抛光任何适宜的包含至少一层氧化硅的基板。氧化硅层能够以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)的速率来移除。氧化硅层能够以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)的速率来移除。因此，氧化硅层能够以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)的速率自该基板移除。该基板可进一步包含至少一层钨。该钨层能够以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)的速率来移除。该鴒层能够以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，该钨层能够以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)的速率自该基板移除。以下实施例进一步说明本发明，但当然不应理解为以任何方式对其范围进行限制。实施例1该实施例说明了抛光组合物中所存在的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒的大小及浓度与由该化学-机械抛光组合物所达到的氧化硅及钨的移除速率之间的关系。用九种不同组合物来抛光PETEOS晶片及钨晶片。每种抛光组合物均包含2重量％、7重量％或12重量％的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒(购自NalcoCo.)、170ppm的丙二酸、0.02071重量％的Fe(N03)3'9H20及1250ppm的TBAH,且将其pH值调节至3.3。每种抛光组合物的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化石圭颗粒的平均初级粒径为7nm、25nm或.80nm。测定每种组合物的钨移除速率(A/min)及PETEOS移除速率(A/min)，结果示于表l中。12表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>该平均PETEOS移除速率(A/min)是通过对胶体二氧化硅颗粒的每一平均研磨剂初级粒径的三种不同浓度的移除速率取平均值来计算的。自表1所示的数据可显见，与大小为7nm或80nm时相反，当胶体二氧化硅颗粒的大小为25nm时，氧化硅移除速率显著更高，同时保持高的鵠抛光速率。表1所列的数据还说明了与三种不同组合物的胶体二氧化硅颗粒浓度有关的氧化硅移除速率(A/min)。由表1所列的数据可以显见，当胶体二氧化硅颗粒的大小为25nm且以高于2重量％的浓度(例如，以712重量％的浓度)存在时，氧化硅移除速率显著更高。实施例2该实施例说明了抛光组合物中所存在的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒的大小与由该化学-机械抛光组合物所达到的氧化硅及钨的移除速率之间的关系。用三种不同组合物抛光PETEOS晶片及鴒晶片。每种抛光组合物均包含8重量％的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒(购自FusoChemicalCo.)、93ppm的丙二酸、0,0723重量％的Fe(N03)3.9H20及1250ppm的TBAH，且将其pH值调节至3.3。每种抛光组合物的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒的平均初级粒径为15nm、25nm或35nm。测定每种组合物的钨移除速率(A/min)及PETEOS移除速率(A/min),结果示于表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2所列的数据说明了与各种组合物的胶体二氧化硅颗粒的平均初级粒径(nm)有关的PETEOS的移除速率(A/min)。由表2所列的数据可以显见，与大小为15nm或35nm时相反，当胶体二氧化硅颗粒的平均大小为25nm时，氧化硅的移除速率显著更高，同时保持高的鴒抛光速率。尽管4吏用来自两家不同制造商(即，Nalco和Fuso)的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒，但表2所列的数据与实施例1的表1所列的数据相似。考虑到起始材料、处理条件及来自Nalco及Fuso的颗粒的最终形态的不同，令人惊讶的是，来自两家制造商的25nm胶体二氧化硅颗粒均展现出显著高于具有其它大小的颗粒的氧化硅移除速率。这些结果显示了胶体二氧化硅颗粒的初级^M圣在提高氧化硅移除速率方面的重要性。实施例3该实施例说明了包含平均大小为25run的经溶胶-凝胶处理的月交体二氧化硅颗粒的抛光组合物的pH值与由该化学-机械抛光组合物所达到的氧化硅和鴒的移除速率之间的关系。用六种不同组合物抛光PETEOS晶片及钨晶片，每种组合物均含有5重量％的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒(购自Fuso，平均初级粒径25nm)、0.0398重量％的Fe(N03)3.9H20、500ppm的甘氨酸及1000ppm的TBAH。这六种不同的组合物含有三种不同量的丙二酸，且其pH值为2.5或3.3。测定每种组合物的钨移除速率(A/min)及PETEOS移除速率(A/min),结果示于表3中。表3抛光组合物PH丙二酸浓度(ppm)PETEOS移除速率(A/min)鴒移除速率(A/min)3A(本发明)2.585.3108111823B(本发明)3.385.3185613013C(本发明)2.5153.6111710893D(本发明)3.3153.6212112603E(本发明)2.5221.9128811363F(本发明)3.3221.920391175由表3所列的数据可以显见，与pH值为2.5时相反，当抛光组合物的pH值为3.3时，氧化硅的移除速率显著更高，同时保持高的钨抛光速率。对于所有所评价的丙二酸的浓度均是如此。此外，使用含有5重量°/。的经溶胶-凝胶处理的胶体二氧化硅颗粒(购自Fuso,25nm平均初级粒径)、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值为2.3的抛光组合物来抛光PETEOS晶片及鴒晶片。钨移除速率为3773A/min且PETEOS移除速率为135lA/min。应当注意的是，在上述抛光组合物中所含的铁催化剂在大于4的pH值下变得不稳定。1权利要求1.一种化学-机械抛光基板的方法，该方法包括(i)提供包含至少一层氧化硅的基板，(ii)提供化学-机械抛光组合物，该抛光组合物包含(a)液体载体，及(b)悬浮于该液体载体中的具有20nm至30nm平均初级粒径的溶胶-凝胶胶体二氧化硅研磨剂颗粒，(iii)使该基板接触抛光垫和该化学-机械抛光组合物，(iv)相对于该抛光垫和该化学-机械抛光组合物移动该基板，及(v)磨除该氧化硅的至少一部分以抛光该基板。2.权利要求l的方法，其中该液体载体包含水。3.权利要求1的方法，其中该研磨剂颗粒具有20nm至28nm的平均初级粒径。4.权利要求1的方法，其中该研磨剂颗粒具有25nm的平均初级粒径。5.权利要求1的方法，其中，基于该液体载体及任何溶解或悬浮于其中的组分的重量，该研磨剂颗粒的存在量为5重量％或更高。6.权利要求1的方法，其中，基于该液体载体及任何溶解或悬浮于其中的组分的重量，该研磨剂颗粒的存在量为7重量％至30重量％。7.权利要求6的方法，其中该液体载体包含水。8.权利要求7的方法，其中该研磨剂颗粒具有20nm至28nm的平均初级粒径。9.权利要求8的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有5或更低的pH值。10.权利要求l的方法，其中该化学-机械抛光组合物包含氧化剂，该氧化剂氧化该基板的至少一部分。11.权利要求1的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有小于7的pH值。12.权利要求1的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有5或更低的pH值。13.权利要求1的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有4或更低的pH值。14.权利要求1的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有3.5或更低的pH值。15.权利要求1的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有2至3.5的pH值。16.权利要求1的方法，其中该具有任何溶解或悬浮于其中的组分的液体载体具有2.3至3.3的pH值。17.权利要求1的方法，其中，以500A/min至4000A/min的速率将该氧化硅从该基板移除。18.权利要求1的方法，其中，以1000A/min至3000A/min的速率将该氧化硅从该基板移除。19.权利要求l的方法，其中该基板进一步包含至少一层钨。20.权利要求19的方法，其中，以1000A/min至3OOOA/min的速率将所述鴒从该基板移除。全文摘要本发明的方法包括用包含液体载体及溶胶-凝胶胶体二氧化硅研磨剂颗粒的抛光组合物来化学-机械抛光基板。文档编号H01L21/304GK101479836SQ200780024138公开日2009年7月8日申请日期2007年6月14日优先权日2006年6月29日发明者本杰明·拜尔,杰弗里·张伯伦,罗伯特·瓦卡西,湛陈申请人:卡伯特微电子公司