对包含金属的表面采用卤素和卤化物盐类的平面化方法转让专利
申请号 : CN02825848.7
文献号 : CN100582189C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : B·A·瓦尔茨特拉
申请人 : 微米技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种平面化方法，其中包括：
将基片的包含金属的表面放到与抛光表面的界面上，其中包含金属 的表面包括一种选自VIIIB族、IB族和它们的组合的金属；
在界面附近提供平面化组合物；和
使基片表面平面化；
其中平面化组合物包括一种包含卤素的化合物和卤化物盐，该包含 卤素的化合物和卤化物盐被单独供给，其中包含卤素的化合物选自F2、 Cl2、Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、 XeF2、和它们的组合。
2.权利要求1的方法，其中基片的包含金属的表面包括一种选自 VIIIB族、IB族和它们的组合的金属，所述的金属是元素形式的或它们 的合金。
3.权利要求1的方法，其中基片包含金属的表面包括一种选自VIIIB 族第二行金属、VIIIB族第三行金属、IB族第二行金属、IB族第三行 金属和它们的组合的金属。
4.权利要求3的方法，其中基片的包含金属的表面包括选自Rh、 Pd、Pt、Ir、和Ru的金属。
5.权利要求4的方法，其中包含金属的表面包括元素铂。
6.权利要求1的方法，其中金属的存在量≥50原子％。
7.权利要求1的方法，其中基片是半导体基片或基片组件。
8.权利要求1的方法，其中抛光表面包括抛光盘，平面化组合物 包括许多磨料粒子。
9.权利要求1的方法，该方法是在一个步骤中进行的，即为了从 特定的表面上除掉任何材料，在不插入任何冲洗循环的情况下只有一个 平面化循环。
10.权利要求1的方法，其中卤化物盐是无机盐。
11.权利要求10的方法，其中无机卤化物盐选自NaI、KCl、KBr、 NH4F、和它们的组合。
12.权利要求1的方法，其中卤化物盐是有机盐。
13.权利要求12的方法，其中有机盐选自Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、 和它们的组合。
14.权利要求1的方法，其中包含卤素的化合物在平面化组合物中 的存在量至少0.1重量％，卤化物盐在平面化组合物中的存在量至少0.1 重量％。
15.权利要求1的方法，其中抛光表面包括固定磨料制品。
16.一种平面化方法，其中包括：
提供半导体基片或基片组件，其中包括至少一个包含铂的表面区域；
提供抛光表面；
在至少一个包含铂的表面区域和抛光表面之间的界面上，提供平面 化组合物；和使至少一个包含铂的表面区域平面化；
其中平面化组合物包括一种包含卤素的化合物和卤化物盐，该含卤 素的化合物和卤化物盐被单独供给，其中包含卤素的化合物选自F2、Cl2、 Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2、 和它们的组合。
17.权利要求16的方法，其中基片的包含铂的表面包括元素形式的 铂。
18.权利要求16的方法，其中铂的存在量≥50原子％。
19.权利要求16的方法，其中半导体基片或基片组件是硅晶片。
20.权利要求16的方法，其中抛光表面包括抛光盘，平面化组合物 包括许多磨料粒子。
21.权利要求16的方法，其中卤化物盐是无机盐。
22.权利要求21的方法，其中无机卤化物盐选自NaI、KCl、KBr、 NH4F、和它们的组合。
23.权利要求16的方法，其中卤化物盐是有机盐。
24.权利要求23的方法，其中有机盐选自Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、 和它们的组合。
25.权利要求16的方法，其中包含卤素的化合物在平面化组合物中 的存在量至少0.1重量％，卤化物盐在平面化组合物中的存在量至少0.1 重量％。
26.权利要求16的方法，其中抛光表面包括固定磨料制品。
27.一种平面化方法，其中包括：
将基片包含金属的表面放到与抛光表面的界面上，其中包含金属的 表面包括选自VIIIB族金属、IB族金属和它们的组合的金属；
在界面附近提供平面化组合物；和
使基片表面平面化；
其中平面化组合物包括：
包含卤素的化合物，其选自F2、Cl2、Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、 ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2、和它们的组合；和卤化物盐，其选自NaI、KCl、KBr、NH4F、Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、 和它们的组合，其中该包含卤素的化合物和卤化物盐被单独供给。
28.权利要求27的方法，其中包含卤素的化合物在平面化组合物中 的存在量为1重量％-10重量％。
29.权利要求27的方法，其中卤化物盐在平面化组合物中的存在量 为1重量％-10重量％。
30.一种平面化方法，其中包括：
提供半导体基片或基片组件，其中包括至少一个包含铂的表面区域；
提供抛光表面；
在至少一个包含铂的表面区域和抛光表面之间的界面上，提供平面 化组合物；和使至少一个包含铂的表面区域平面化；
其中平面化组合物包括：
包含卤素的化合物，其选自F2、Cl2、Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、 ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2、和它们的组合；和卤化物盐，其选自NaI、KCl、KBr、NH4F、Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、 和它们的组合，其中该包含卤素的化合物和卤化物盐被单独供给。
31.权利要求30的方法，其中包含卤素的化合物在平面化组合物中 的存在量为1重量％-10重量％。
32.权利要求30的方法，其中卤化物盐在平面化组合物中的存在量 为1重量％-10重量％。
33.在形成连接器件过程中使用的一种平面化方法，该方法包括：提供半导体基片或基片组件，其具有在其上形成的介电材料图案层 和在介电材料图案层上形成的包含金属的层，其中包含金属的层包括选 自VIIIB族金属、IB族金属和它们的组合的金属；
将抛光表面的第一部分放到与包含金属的层接触的位置上；
在抛光表面和包含金属的层之间的接触面附近，提供平面化组合物；
使包含金属的层平面化；
其中平面化组合物包括一种包含卤素的化合物和卤化物盐，该含卤 素的化合物和卤化物盐被单独供给，其中包含卤素的化合物选自F2、Cl2、 Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2、 和它们的组合。
34.权利要求33的方法，其中抛光表面包括抛光盘，平面化组合物 包括许多磨料粒子。
35.权利要求33的方法，其中卤化物盐是无机盐。
36.权利要求35的方法，其中无机卤化物盐选自NaI、KCl、KBr、 NH4F、和它们的组合。
37.权利要求33的方法，其中卤化物盐是有机盐。
38.权利要求37的方法，其中有机盐选自Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、 和它们的组合。
39.权利要求33的方法，其中包含卤素的化合物在平面化组合物中 的存在量至少0.1重量％。
40.权利要求39的方法，其中包含卤素的化合物在平面化组合物中 的存在量为1重量％-10重量％。
41.权利要求33的方法，其中卤化物盐在平面化组合物中的存在量 至少0.1重量％。
42.权利要求41的方法，其中卤化物盐在平面化组合物中的存在量 为1重量％-10重量％。
43.权利要求33的方法，其中抛光表面包括固定磨料制品。
44.在形成连接器件过程中使用的一种平面化方法，该方法包括：提供半导体基片或基片组件，其中具有在其上形成的介电材料图案 层和在介电材料图案层上形成的包含金属的层，其中包含金属的层包括 选自VIIIB族金属、IB族金属和它们的组合的金属；
将抛光表面的第一部分放到与包含金属的层接触的位置上；
在抛光表面和包含金属的层之间的接触面附近，提供平面化组合物；
和
使包含金属的层平面化；
其中平面化组合物包括：
包含卤素的化合物，其选自F2、Cl2、Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、 ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2、和它们的组合；和卤化物盐，其选自NaI、KCl、KBr、NH4F、Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、 和它们的组合，其中该包含卤素的化合物和卤化物盐被单独供给。
说明书 :
发明领域
本发明涉及，特别是在半导体器件制造过程中，包含金属(优选包 含第VIII族金属，更优选包含铂)的表面的平面化方法。
发明背景
因此，第VIII族金属、它们的合金、和金属氧化物的膜，特别是第二 和第三行(row)金属(例如Ru、Os、Rh、Ir、Pd、和Pt)的膜，具有 适合在集成电路中应用的各种性质。例如在集成电路中可以将它们用作 例如阻挡层材料。它们特别适合在存储器件中用作介电材料和硅基片之 间的阻挡层。而且，它们本身也适合在电容器中用作电容器板(即电极)。
铂是用作高介电电容器电极的侯选材料之一。电容器是随机存取存 储设备例如动态随机存取存储(DRAM)设备、静态随机存取存储 (SRAM)设备、和现在的铁电存储(FE RAM)设备中基本的电荷存 储器件，它们由二个导体，例如平行的金属或多晶硅电容器板组成，它 们起电极的作用(即存储节点电极和单元板电容器(cellplate capacitor) 电极)，通过介电材料(用于FE RAMs的铁电体介电材料)彼此绝缘。 因此，不断需要加工包含VIII族金属的膜，优选包含铂的膜的方法和材料。
在包含VIII族金属的膜的生成过程中，特别是在半导体器件的晶片制 造过程中，获得的许多表面都具有不同的高度，所以晶片的厚度也不相 同。而且有些表面可能还有缺陷，例如晶格损坏、划痕、粗糙、或嵌入 泥土或灰尘粒子。对于将要进行的各种制造过程，例如平板印刷和蚀刻， 必须减少或消除晶片表面高度的差异和缺陷。为了相对底层基片形成具 有选择性的结构，也可能需要除掉多余的材料。平面化除掉基片的上表 面材料，也用于在电学上隔绝某些特性。可以使用各种平面化技术提供 所述的减少和/或消除。一种所述的平面化技术包括机械抛光和/或化学- 机械抛光(这里简缩为“CMP”)。
使用平面化方法除掉材料，优选在整个芯片和晶片上获得平的表面， 有时称作“全局平面化(global planarity)”。平面化方法，特别是CMP， 通常包括使用固定晶片的晶片吸盘(wafer holder)、抛光盘(polishingpad) 和磨料浆体，磨料浆体包括许多磨料粒子在液体中的分散体。施加磨料 浆体，使其与晶片和抛光盘的表面接触。抛光盘放在抛光桌(table)或 抛光台(platen)上。抛光盘以一定压力施加在晶片上进行平面化。在相 对另一个的运动中，至少晶片和抛光盘之一是固定的。在某些平面化方 法中，晶片吸盘可以旋转也可以不旋转，抛光桌或抛光台可以旋转也可 以不旋转，和/或抛光台可以相对旋转作直线运动。有许多类型的平面化 设备可以使用，它们以不同的方式进行这个过程。另一种方法，可以采 用固定磨料制品代替抛光盘和磨料浆体，固定磨料制品包括许多磨料粒 子，它们分散在粘附在底板材料(backing material)至少一个表面上的 粘合剂中。
包括铂和其它VIII族金属的表面的平面化，一般包括与化学-机械抛光 不同的机械抛光，因为它们在化学上是比较不活泼的和/或具有较少的挥 发产物。所述的机械抛光使用氧化铝、二氧化硅、和其它磨料粒子，采 用物理方法除掉金属。不幸的是，机械抛光往往浸润(smear)(例如变 形)金属，在晶片表面不需要的部分上留下金属，和在金属本身或晶片 表面的其它区域留下划痕。许多商业上可利用的磨料浆体，也不能使包 含铂或其它VIII族金属的表面有效地平面化，这既是因为没有除掉任何材 料，也是因为在所获得的表面上有缺陷。
因此，特别是在半导体器件的制造过程中，仍然需要使包含铂和/或 其它VIII族金属的基片暴露的表面平面化的方法。
发明概述
本发明提供解决表面，特别是包括铂、另一种VIIIB族金属、和/或I B族金属的表面平面化的许多问题的方法。优选本发明的方法对包含第 二和第三行VIIIB族金属(即第8、9和10族，其中包括Rh、Ru、Ir、Pd、 Os、和Pt)和I B族金属(即Au和Ag)至少之一的表面的平面化有效。 更优选本发明的方法对包含Rh、Ru、Ir、Pd、和Pt之一的表面的平面 化有效。本文将所述的表面称作“包含金属的表面”。也就是说，“包含 金属的表面”系指暴露的区域有金属存在，优选有VIIIB族金属和I B族 金属至少之一存在。在所述暴露的区域，金属的存在量优选为该区域组 合物的至少约10原子％，更优选至少约20原子％，最优选至少约50原 子％，该区域可以以按照本发明将被平面化的层、膜、和覆层等形式提 供。该表面优选包括一种或多种元素形式的VIIIB族和/或I B族金属或它 们的合金(它们彼此之间的合金和/或与周期表中一种或多种其它金属的 合金)，以及它们的氧化物、氮化物、和硅化物。更优选该表面包括一种 或多种元素形式的VIIIB族和/或I B族金属或只包含所述金属的合金(最 优选基本上由一种或多种元素形式的VIIIB族和/或I B族金属或只包含所 述金属的合金组成)。
本发明的方法包括采用平面化组合物使表面平面化，组合物中优选 包括包含卤素的化合物和卤化物盐(溶解或分散在组合物中)。优选的包 含卤素的化合物种类包括卤素(例如F2、Cl2、Br2、和I2)、间卤化合物 (例如ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、和IF7)、和 产生卤素的化合物(例如XeF2、HgF2、SF4、烷基卤、和X2与有机碱的 络合物)。卤化物盐类可以是无机盐类(例如NaI、KCl、KBr、和NH4F) 或有机盐类(例如Et4NBr、Me3NHCl、和Me4NF)。
本文通常所说的“使...平面化”或“平面化”，系指从表面上除掉材 料，不管是大量还是少量材料，也不管是采用机械方法、化学方法还是 采用这二种方法。平面化也包括采用抛光除掉材料。本文使用的“化学- 机械抛光”和“CMP”，系指具有化学成分和机械成分的双重机制，和 在晶片抛光过程中一样，其中腐蚀化学和断裂力学在除掉材料过程中都 起作用。
包含卤素的化合物在组合物中的存在量，优选至少约0.1重量％， 更优选不大于约50重量％。包含卤素的化合物在组合物中的存在量， 最优选约1重量％-约10重量％。
卤化物盐在组合物中的存在量，优选至少约0.1重量％，更优选不 大于约50重量％。卤化物盐在组合物中的存在量，最优选约1重量％ -约10重量％。
平面化组合物可以任选包括磨料粒子，由其获得磨料浆体，在采用 在其中未嵌入磨料粒子的常规抛光盘的平面化技术中使用。另一种方法， 在其中不包含磨料粒子的平面化组合物，可以与代替常规抛光盘的固定 磨料制品(也称作磨料抛光盘)一起使用。所述的固定磨料制品包括许 多磨料粒子，它们分散在粘附在底板材料至少一个表面上的粘合剂中。 如果包含卤素的化合物和/或卤化物盐在包含磨料粒子的组合物(即磨料 浆体)中不稳定，可以采用单独的供给系统和/或以单独的组合物提供它 们，在使用地点进行混合。另一种方法，可以加入表面活性剂、螯合剂、 相转移催化剂、乳化剂、或其它溶剂稳定组合物。
在本发明的一个方面，提供一种平面化方法，其中包括：将基片包 含金属的表面(优选半导体基片或基片组件，例如硅晶片)放到与抛光 表面的界面上；在界面附近提供平面化组合物；和使包含金属的表面平 面化。包含金属的表面包括金属，金属选自VIIIB族金属、I B族金属、 和它们的组合。平面化组合物包括包含卤素的化合物和卤化物盐。本文 的“一种”或“这种”系指“一种或多种”或“至少一种”。因此，在本 文所述的平面化组合物中，可以使用包含卤素的化合物和卤化物盐类的 各种组合。
在本发明的另一个方面，提供一种平面化方法，其中包括：提供半 导体基片或基片组件，其中包括至少一个包含铂的表面区域；提供抛光 表面；在至少一个包含铂的表面区域和抛光表面之间的界面上，提供平 面化组合物；和使至少一个包含铂的表面区域平面化；其中平面化组合 物包括包含卤素的化合物和卤化物盐。
在本发明的另一个方面，提供一种平面化方法，其中包括：将基片 包含金属的表面放到与抛光表面的界面上，其中包含金属的表面包括金 属，金属选自VIIIB族金属、I B族金属、和它们的组合；在界面附近提 供平面化组合物；和使基片表面平面化。在这个实施方案中，平面化组 合物包括：包含卤素的化合物，包含卤素的化合物选自F2、Cl2、Br2、I2、 ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2、HgF2、 SF4、烷基卤、和X2与有机碱的络合物、和它们的组合；和卤化物盐， 卤化物盐选自NaI、KCl、KBr、NH4F、Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、和 它们的组合。
在本发明的另一个方面，提供一种平面化方法，其中包括：提供半 导体基片或基片组件，其中包括至少一个包含铂的表面区域；提供抛光 表面；在至少一个包含铂的表面区域和抛光表面之间的界面上，提供平 面化组合物；和使至少一个包含铂的表面区域平面化；在这个实施方案 中，平面化组合物包括：包含卤素的化合物，包含卤素的化合物选自F2、 Cl2、Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、IF7、 XeF2、HgF2、SF4、烷基卤、和X2与有机碱的络合物、和它们的组合； 和卤化物盐，卤化物盐选自NaI、KCl、KBr、NH4F、Et4NBr、Me3NHCl、 Me4NF、和它们的组合。
本发明还提供一种在形成连接器件(interconnect)的过程中使用的 平面化方法，其中包括：提供半导体基片或基片组件，其中具有在其上 形成的介电材料图案层和在介电材料图案层上形成的包含金属的层，其 中包含金属的层包括金属，金属选自VIIIB族金属、I B族金属、和它们 的组合；将抛光表面的第一部分放到与包含金属的层接触的位置上；在 抛光表面和包含金属的层之间的接触面附近，提供平面化组合物；和使 包含金属的层平面化；其中平面化组合物包括包含卤素的化合物和卤化 物盐。
本发明还提供一种在形成连接器件的过程中使用的平面化方法，其 中包括：提供半导体基片或基片组件，其中具有在其上形成的介电材料 图案层和在介电材料图案层上形成的包含金属的层，其中包含金属的层 包括金属，金属选自VIIIB族金属、IB族金属、和它们的组合；将抛光 表面的第一部分放到与包含金属的层接触的位置上；在抛光表面和包含 金属的层之间的接触面附近，提供平面化组合物；和使包含金属的层平 面化；在这个实施方案中，平面化组合物包括：包含卤素的化合物，包 含卤素的化合物选自F2、Cl2、Br2、I2、ClBr、IBr、ICl、BrF、ClF、ClF3、 BrF3、ClF5、IF5、IF7、XeF2 HgF2、SF4、烷基卤、和X2与有机碱的络 合物、和它们的组合；和卤化物盐，卤化物盐选自NaI、KCl、KBr、NH4F、 Et4NBr、Me3NHCl、Me4NF、和它们的组合。
本文使用的“半导体基片或基片组件”系指半导体基片，例如基本 半导体层或具有在其上形成的一个或多个层、结构、或区域的半导体基 片。基本半导体层一般是晶片上最下面的硅材料层，或配置在另一种材 料上的硅层，例如在蓝宝石上的硅层。当所指的是基片组件时，可以预 先使用各种工艺步骤形成或限定区域、结、各种结构或表面特征、和开 孔，例如用于电容器的电容器板或阻挡层。
附图简述
图1A和1B是按照本发明进行平面化加工前后晶片一部分的横截面 示意图。
对优选实施方案的描述
本发明提供表面的平面化方法，所述的表面包括铂和/或一种或多种 其它VIIIB族和/或I B族金属。也将VIIIB族金属称作周期表的VIII族元素或 第8、9、和10族的过渡金属。I B族金属包括铜三元素组(Cu、Ag、 和Au)。优选I B和VIIIB族的第二和第三行金属，其中包括Rh、Ru、Ir、 Pd、Pt、Os、Au、和Ag。根据本发明的方法可以平面化的特别优选的 表面，包括Rh、Ru、Ir、Pd、和/或Pt。本文将所述的表面称作包含金 属的表面(这系指包含第二和/或第三行过渡金属的表面)。
本文“包含金属的表面”，包括有金属存在的暴露区域。在所述的暴 露区域中，金属的存在量优选为该区域组合物的至少约10原子％，更 优选至少约20原子％，和最优选约50原子％，该区域可以以按照本发 明将被平面化(例如通过化学-机械平面化、或机械平面化、或抛光)的 层、膜、和覆层等形式提供。
所述的表面，特别是包含铂的表面的平面化，一般包括采用氧化铝 (Al2O3)和/或二氧化硅(SiO2)粒子等较硬粒子的机械方法，该方法可 能引起浸润和缺陷的生成，而不能清除掉材料。令人意外的是，采用包 括包含卤素的化合物和卤化物的平面化组合物，能减少并能时常消除缺 陷生成问题，所述包含卤素的化合物和卤化物既能与组合物中的许多磨 料粒子组合，也能与固定磨料制品组合。
在浆体平面化(即在平面化组合物包括磨料粒子和抛光盘不包括磨 料粒子的常规平面化方法中)或在固定磨料平面化过程中，可以使用平 面化组合物。因此，本文使用的“抛光表面”系指抛光盘或固定磨料制 品。在本发明的方法中，优选使用浆体平面化。当在平面化组合物中存 在时，以组合物的总重量为基准计算，组合物包括的磨料粒子量，优选 约1重量％-约30重量％，更优选约1重量％-约15重量％。
在磨料浆体中或在固定磨料制品中，可以使用种类繁多的磨料粒子。 所述磨料粒子的粒度(即粒子的最大尺寸)范围，一般平均为约10nm -约5000nm，更时常为约30nm-约1000nm。对于优选的实施方案， 适宜磨料粒子的平均粒度为约100nm-约300nm。
适宜磨料粒子的实例包括但不限于氧化铝(Al2O3)、二氧化硅 (SiO2)、二氧化铈(CeO2)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二 氧化锰(MnO2)、二氧化钽(TaO2)、和二氧化铌(NbO2)。优选的磨料 粒子包括氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、二氧化铈(CeO2)、二氧 化钛(TiO2)、和二氧化锆(ZrO2)。如果需要，也可以使用磨料粒子的 各种组合。
在按照本发明的某些方法中，许多磨料粒子(既可以在磨料浆体中 也可以在固定磨料制品中)的大多数优选是Al2O3粒子。
平面化组合物中包括包含卤素的化合物和卤化物盐(溶解或分散在 组合物中)。优选的所述化合物就地生成X3 -离子。虽然不想受到限制， 但据信这种离子在化学上是活泼的，它有助于除掉金属。
优选的包含卤素的化合物种类，包括卤素、卤间化合物、和产生卤 素的化合物。卤素包括F2、Cl2、Br2、和I2。卤间化合物一般有四种化 学配比：XY、XY3、XY5、和XY7，其中X是较重的卤素。也知道几种 三元化合物，例如IFCl2和IF2Cl。至于六原子系列，只知道有氟化物。 在本发明中使用的优选的卤间化合物包括，例如ClBr、IBr、ICl、BrF、 ClF、ClF3、BrF3、ClF5、IF5、和IF7。产生卤素的化合物包括XeF2、HgF2、 SF4、烷基卤、和X2与NR3(其中R是有机基团，优选C1-C30有机基 团)、二恶烷、冠醚、和氮杂冠醚(azacrowns)等有机碱的络合物。
更优选的包含卤素的化合物种类包括XeF2、Br2、Cl2、和I2。最优 选的包含卤素的化合物种类包括XeF2和Br2。包含卤素的化合物在室温 下可以是固体、液体、或气体。优选它们能溶解在在平面化组合物中使 用的液体介质中。可以使用所述包含卤素的化合物的各种组合。
以组合物的总重量为基准计算，包含卤素的化合物在组合物中的存 在量，优选至少约0.1重量％，更优选不大于约50重量％。以组合物的 总重量为基准计算，包含卤素的化合物在组合物中的存在量，最优选约 1重量％-约10重量％。
卤化物盐类可以是无机盐类(例如NaI、KCl、KBr、和NH4F)或 有机盐类(例如Et4NBr、Me3NHCl、和Me4NF)。优选的卤化物盐类的 种类包括KBr、KCl、和NH4F。卤化物盐类在室温下一般是固体。可以 使用所述包含卤素的化合物的各种组合。
以组合物的总重量为基准计算，卤化物盐在组合物中的存在量，优 选至少约0.1重量％，更优选不大于约50重量％。以组合物的总重量为 基准计算，卤化物盐在组合物中的存在量，最优选约1重量％-约10重 量％。
包含卤素的化合物和卤化物盐(类)一般溶解在平面化组合物的液 体介质中，不过它们也可以分散在其中。液体介质一般是水，不过也可 以使用有机液体，例如甲醇、乙腈、丙酮、和二醇类(glycols)，特别是 如果以与水的混合物形式使用。如果需要，可以使用液体的各种组合。
对于所需的作用，也可以包括其它添加剂。例如，为增加本发明组 合物的稳定性，可以使用表面活性剂、螯合剂、相转移催化剂、乳化剂、 或其它溶剂。也可以使用表面活性剂(例如聚乙二醇、聚氧乙烯醚、或 聚丙二醇)来增加湿润性和减少摩擦。其它添加剂包括但不限于为达到 所需粘度的增稠剂(例如CARBOPOL)和为达到所需pH的缓冲剂(例 如有机酸盐类)。优选组合物是这些成分的水溶液。
对于某些实施方案，平面化组合物包括许多磨料粒子。对于其它的 实施方案，在提供给固定磨料制品和加工件表面的界面时，平面化组合 物基本上不包含磨料粒子。然而，在这些较后的实施方案中，考虑采用 固定磨料制品和/或磨料粒子——可以是在固定磨料/表面的界面上从固 定磨料制品中脱离的——之一或这二者与平面化组合物组合进行平面 化。在任何情况下，在起初施加的组合物中一般都不存在磨料粒子，即 不从抛光界面以外的来源提供它们。
按照本发明的方法，优选在大气压下和在温度约40°F(约4℃)- 约145°F(约62℃)下进行，更优选在温度约24℃-约115°F(46℃) 下进行。然而在许多情况下，在金属采用固定磨料制品平面化的过程中， 都希望将温度维持在环境温度或环境温度以下。这种温度在浆体平面化 过程中(即在平面化组合物包括磨料粒子的常规平面化过程中)很少使 用，在这种情况下，较低的浆体温度可能使磨料粒子在平面化过程中在 浆体组合物中的分散较差。因此，在浆体平面化过程中一般采用升温， 不过温度太高能使氧化性气体在平面化组合物中的浓度太低。
实施本发明方法的各种平面化组件或设备已经可以买到，可以根据 在所附的权利要求中所述本发明的范围进行明确的考虑。所述的平面化 组件可以在抛光盘或固定磨料制品和基片表面(例晶片表面)之间产生 界面，以旋转、移动、和加压等各种方法进行平面化。一般采用各种方 法，例如采用滴落、喷雾、或其它分配方法，或采用预浸抛光盘的方法， 在界面上或在界面的附近加入平面化组合物，不过也可以采用其它的加 入地点和加入方法。
在典型的平面化机器中，抛光盘固定在抛光台或抛光桌上，载体组 件包括一般采用抽吸支持基片(例如晶片)的基片吸盘、使抛光台在平 面化过程中旋转和/或作往复运动的驱动组件、和/或使基片吸盘在平面 化过程中旋转和/或平移的驱动组件。因此，常规的平面化机器使载体组 件、抛光盘旋转，或使载体组件和抛光盘二者旋转。一般使用平面化机 器在基片表面上产生平面化反应产物，基片的硬度小于磨料粒子的硬度， 磨料粒子对基片的粘附力小于原来的表面材料；和采用磨料粒子除掉反 应产物。
在其中嵌入或未嵌入磨料粒子的抛光盘，一般是圆盘形的，并可以 以恒定或不变的速度围绕固定的平面和轴旋转。旋转速度一般为约2rpm -约200rpm。
一般都预浸泡抛光盘，并不断地用平面化组合物重新弄湿。如果抛 光盘中不包括嵌入其中的磨料粒子，则平面化组合物包括磨料粒子，此 后将平面化组合物称作磨料浆体。可以采用各种技术，将平面化组合物 施加到抛光盘和基片表面之间的界面上。例如，可以分别施加组合物的 各个成分部分，并在界面上或就在与界面接触之前混合它们。可以采用 通过抛光盘泵送的方法施加平面化组合物。采用另一种方法，可以在抛 光盘的主要边缘施加平面化组合物，不过这不可能提供所希望的平面化 组合物在整个被平面化的表面上的均匀分布。
抛光盘可以是能与磨料浆体一起使用的种类繁多的常规抛光盘中的 任何一种。抛光盘可以由例如聚氨酯、聚酯、丙烯酸酯、丙烯酸酯共聚 物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、纤维素、纤维素酯、聚酰胺、聚酰 亚胺、聚硅氧烷、聚碳酸酯、环氧化物、和酚醛树脂等材料制造。它们 包括例如聚氨酯基的泡沫材料，其中抛光盘细胞状的泡沫塑料壁有助于 除掉晶片表面上的反应产物，抛光盘内的孔隙有助于给抛光盘/晶片的界 面提供浆体。它们可以包括凸起或凹陷的表面特征(features)，所述的 特征可以通过施加表面图案的方法制成。例如，抛光盘可以在表面上具 有同心椭圆形的连续凹槽，以供比较均匀地提供浆体和比较有效的除掉 碎片。可以以商品名“URII”、“Sycamore”、和“Polytex”从亚利桑那 州凤凰城的Rodel获得商业上可以使用的抛光盘。在US-6,039,633 (Chopra)中也公开了一些抛光盘的实例。
固定磨料制品一般包括许多磨料粒子，它们分散在粘附在底板材料 一个表面上形成三维固定磨料元件的粘合剂中。例如在US-5,692,950 (Rutherford等人)和国际专利公报WO 98/06541中叙述了它们。在商业上 可以利用的固定磨料制品，可以从日本东京的二家公司Sumitsu Kageki 和Ebera(Tokyo Sumitsu Kageki and Ebera，both of Japan)以及明尼苏达 州圣保罗的明尼苏打采矿制造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company)(3M公司)获得。优选的固定磨料制品的实例，是在市场上 可以以商品名称“SWR 159”从3M公司购买的二氧化铈基的抛光盘。 所述固定磨料制品，在平面化组合物中包含或不包含磨料粒子的情况下， 都可以与本文所述的平面化组合物一起使用。
非常希望具有高抛光速率(即从基片上除掉材料的速率)，以缩短每 个平面化循环的时间，抛光速率优选在整个基片上是相同的，以产生同 样平的表面。优选控制抛光速率来提供精确的可重现性的结果。也优选 平面化过程在一个循环(即一个步骤)中进行。即为了从特定的表面上 除掉任何材料，在不插入任何冲洗循环的情况下只有一个平面化循环。 这个平面化过程随后一般跟着不使用磨料粒子的后平面化清洁过程，
一些图提供了关于本发明方法的进一步资料。图1A示出在按照本 发明平面化之前晶片的一部分10。晶片部分10包括基片组件12，它具 有在其上形成的介电材料图案层16。可以以各种结构，特别是以电容器 结构使用所述的介电材料图案层16。介电材料图案层16可以由提供金 属区域之间电绝缘的任何材料(例如二氧化硅、氮化硅、或BPSG)制 成。然后在基片组件12和介电材料图案层16上形成电极层19。电极层 可以是包含铂或任何其它适宜的导电的第二或第三行VIIIB族或I B族金 属的材料。如图1A所示，电极层19不平的上表面，一般要按照本发明 进行平面化或其它加工。如图1B所示，获得的晶片10包括被平面化的 上表面17，使晶片10的厚度在整个晶片10上基本相同，所以晶片现在 包括在形成图案的介电材料16内隔开的导电区域14，形成电容器结构。
给出图1只是为了说明在半导体器件制造过程中表面不同。例如高 度不同。本发明不限于使用不平的表面。本发明应用于基本上平的表面 也是有利的。例如，当被平面化的表面是基本上平的状态时，按照本发 明的方法，在整个平面化过程中，甚至是在过程结束时都是有利的。
提供下列实施例进一步说明各个具体的和优选的实施方案和技术。 然而应当理解，当保持在本发明的范围内时，可以进行许多变动和改进。
实施例
从包含溅射铂金属的空白层的晶片上切下试样。在进行任何 抛光之前，测定试样上几个地点的薄层电阻，将金属厚度直接与薄层电 阻(sheet resistance)关联起来。把0.2ml Br2(肯塔基州巴黎Mallinckrodt Specialty Chemicals生产)和0.43g KBr(威斯康星州密尔沃基Aldrich 化学公司(Aldrich Chemical Co.)生产)加到30ml包含Al2O3磨料的Rodel CMP浆体中，制成浆体。将试样固定到Beuhler Minimet 1000抛光机的 载体上，在Rodel抛光盘上加几毫升所制备的浆体，在其上进行抛光。 抛光采用15lb压力和50rpm的速度进行。在2min后冲洗试样并干燥， 再次测定薄层电阻。较高的薄层电阻值获得计算估计的被除掉的膜为 (或除掉速率为约)。比较起来，采用不加卤素和卤化物 盐的同样浆体，类似试样的薄层电阻几乎不发生变化，只是产生划痕， 和使膜的某些区域与基片分离。
给出前面的详细说明和实施例，只是为了清楚地理解本发明。应当 理解，其中没有不必要的限制。本发明不限于所给出的和所说明的准确 细节，因为本领域的技术人员显而易见的一些变动，都包括在权利要求 所规定的本发明内。例如，尽管上面的说明都集中在半导体基基片的平 面化上，但本发明的组合物和方法也可以应用到例如抛光玻璃和隐形镜 片上，成为许多其它可能的应用之一。好像曾经单独引入每一份文献作 为参考，在此再引入所列举的所有专利、专利文献、和公报的全部公开 内容作为参考。