專利名稱：：金屬層用的化學機械拋光淤漿的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于半導體裝置平面的化學機械拋光淤漿，更具體地，涉及一種用于拋光金屬層的化學機械拋光淤漿。半導體晶片通常包括一基片，如砷化硅或砷化鎵晶片，在該晶片上形成了許多集成電路。集成電路通過基片上的圖案形成區(qū)域和基片上的一些層化學地和物理地并入到基片中。這些層通常由具有導電性、絕緣性或半導體性質的各種材料制備。為了使裝置具有高的成品率，關鍵的是從一種平的半導體晶片開始，因此對半導體晶片的一側或部分進行拋光通常是必要的。如果裝置制備的加工步驟在不均勻的晶片表面上進行，則可能產(chǎn)生許多問題，這些問題可能導致大量不能操作的裝置。例如，在制備現(xiàn)代的半導體集成電路時，必要的是在先前已形成的結構上形成導電線或類似的結構。但是，先前的表面形成通常使晶片的頂表面外形高度不規(guī)則，具有凸起、不平整高度的區(qū)域、凹坑、溝槽和其它類似類型的表面不規(guī)則性。結果是，為了確保照相平版印刷期間的充分的聚焦深度，這些平面的完全平面化是必要的，以及在制備過程的多個工序中除去任何不規(guī)則性和表面缺陷也是必要的。盡管已有幾種保證晶片表面平面性的拋光技術，但是采用化學機械平面化的方法或拋光技術已廣泛用在裝置制備的各個工序中使晶片的表面平面化，以提高產(chǎn)率、性能和可靠性。通常，化學機械拋光(“CMP”)包括在受控的下降的壓力下的晶片的圓周運動，拋光墊被常規(guī)的拋光淤漿飽和。關于化學機械拋光的更詳細的解釋，請參見美國專利4,671,851、4,910,155和4,944,836，將這些專利說明書引入本文作參考?？色@得的CMP氧化物方法中用的典型的拋光淤漿含有研磨劑，如在酸性或堿性溶液中的二氧化硅或氧化鋁。例如，美國專利5,245,790(屬于Jerbic)描述了一種用于半導體晶片的化學機械拋光的技術，該技術使用超聲能源和KOH溶液中的基于二氧化硅的淤漿。屬于Yu等人的美國專利5,244,534公開了一種在絕緣層內形成導電插件的方法。該方法得到了一種材料(如鎢)的插件，該帶有絕緣層的插件比用常規(guī)的插件形成技術而得到的表面更平整。含有研磨粒子(如Al2O3)和蝕刻劑(如H2O2)和KOH或NH4OH的淤漿用在第一步CMP工序中以便以一可預測的速率除去鎢，同時除去極少量的絕緣層。第二步CMP工序利用一種由研磨劑(如Al2O3)和氧化組分(由H2O2和H2O組成)組成的淤漿。類似地，屬于Yu等人的美國專利5,209,816公開了一種CMP淤漿，該淤漿包括H3PO4、H2O2、H2O和固體研磨劑。屬于Medellim的美國專利5,157,876和5,137,544公開了半導體晶片拋光用的無應力的CMP試劑，該試劑包括一種水、膠體二氧化硅和含有次氯酸鈉的漂白劑的混合物。美國專利4,956,313，屬于Cote等人，公開了一種由Al2O3粒子、去離子水、堿和氧化劑構成的淤漿。由于CMP已被成功地用于拋光氧化物表面許多年，半導體工業(yè)品的最近的趨勢是利用CMP技術和淤漿來拋光金屬層。但是，即使一些淤漿和拋光技術已被直接地用在金屬層、薄膜和插件，如鎢、鋁和銅，裝置制造用的這些金屬的化學機械拋光還未被很好地理解或開發(fā)。結果是，在金屬層上應用常規(guī)的二氧化硅或氧化鋁淤漿導致不可接受的拋光性能和產(chǎn)生了質量差的裝置。因此，存在一種改進的化學機械拋光技術和改進的CMP淤漿的需要，以提供均一的金屬層，沒有不需要的污染物和表面缺陷。本發(fā)明涉及半導體裝置的金屬層拋光用的CMP淤漿，該淤漿含有純度高的、均勻地分散在穩(wěn)定的含水介質中的細金屬氧化物粒子。該粒子的表面積約為40m2/g～430m2/g，聚集粒徑分布(aggregatesizedistribution)小于約1.0微米，平均聚集直徑小于約0.4微米，以及一個足以排斥和克服粒子間的范德華力的力。在一個優(yōu)選的實施方案中，金屬氧化物粒子還有一個大于約±10毫伏的最大Z電位。還公開了一種周本發(fā)明的拋光淤漿拋光鎢層的方法。圖1是一透射電子顯微圖，它以50,000倍的放大倍數(shù)示出了本發(fā)明的熱解法的氧化鋁(fumedalumina)的金屬氧化物粒子。圖2是本發(fā)明的拋光淤漿用的熱解法氧化鋁的金屬氧化物粒子的聚集粒徑分布。圖3是本發(fā)明的拋光淤漿用的熱解法二氧化硅(氣相二氧化硅)的金屬氧化物粒子的聚集粒徑分布。圖4示出了X軸方向上的pH值與Y軸方向上的Z電位(毫伏)的理論曲線。圖5示出了粒子組成對一系列使用本發(fā)明的拋光淤漿的晶片的鎢的拋光速率和對熱氧化物的選擇性的影響。X軸表示晶片數(shù)，Y軸表示鎢的拋光速率(/分鐘)。圖6示出了粒子結構、相態(tài)和固含量對一系列利用本發(fā)明的拋光淤漿的晶片的鎢拋光速率的影響。X軸表示晶片數(shù)，Y軸表示鎢的拋光速率(/分鐘)。圖7示出了一系列利用本發(fā)明的拋光淤漿的晶片的鋁的拋光速率和對熱氧化物的選擇性。X軸表示晶片數(shù)，Y軸表示鋁的拋光速率(/分鐘)。圖8通過繪制沉淀物的量與時間的函數(shù)關系圖，示出了聚集粒徑分布和Z電位對膠體穩(wěn)定性的影響。本發(fā)明涉及含有均勻分散在含水的介質中的高純、細金屬氧化物粒子的化學機械拋光淤漿。本發(fā)明的粒子與現(xiàn)有技術的“研磨粒子”的區(qū)別在于它具有約40-430m2/g的表面積、小于1.0微米的聚集粒徑分布、小于約0.4微米的平均聚集直徑和一個足以排斥和克服粒子間范德華力的力。用于說明，圖1是本發(fā)明的淤漿中的熱解法氧化鋁的金屬氧化物粒子的TEM(透射電子顯微圖)。粒子的表面積，通過S.Brunauer，P.H.Emmet和I.Teller，在美國化學學會雜志(J.Am.ChemicalSociety)，第60卷，第309頁(1938)的氮氣吸附法測定，通常稱為BET，一般在約40～430m2/g的范圍內。根據(jù)所需的研磨度，粒子可占淤漿的0.5％～55％。而金屬氧化物粒子的磨耗是粒子的組成、結晶度和結晶相態(tài)(如r-氧化鋁或α-氧化鋁)的函數(shù)。為了達到所需的選擇性和拋光率，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)最適宜的表面積和填充量將隨特定的拋光淤漿所選擇的細金屬氧化物粒子、粒子的結晶度和相態(tài)而變化。在一個需要高度選擇性的實施方案中，小于12％(重量)的具有約70～170m2/g的表面積的氧化鋁粒子的固體填充量是優(yōu)選的。對于表面積較低，即小于70m2/g，氧化鋁粒子的固體填充量小于7％是優(yōu)選的。類似地當需要低選擇性時，業(yè)已發(fā)現(xiàn)當細金屬氧化物粒子是熱解法二氧化硅時，表面積為40～250m2/g的粒子應以約0.5％～20％(重量)存在。本發(fā)明的金屬氧化物粒子為高純度的并具有小于約1.0微米的聚集粒徑分布以避免拋光過程中的擦痕、凹痕、裂痕和其它表面缺陷。舉例來說，圖2和3分別示出了對于熱解法氧化鋁和二氧化硅的本發(fā)明的金屬氧化物粒子的聚集粒徑分布。高純度的意思是總雜質含量通常小于1％，并優(yōu)選小于0.01％(即100ppm)。雜質的來源通常包括原料雜質和痕量的加工污染物。粒子的聚集粒徑指熔融初級粒子(單個的熔融球體)的枝狀的、三維鏈的測量。應注意的是盡管通常認為術語“粒子”“初級粒子”和“聚集粒子”可以互換，但這種引證是不準確的和使人誤解的。例如，“粒徑”的通常意義實際上是“聚集粒子或聚集體”而不是“初級粒子”的平均最大尺寸。因此，對本領域普通技術人員來說，對聚集體和初級粒子進行仔細的評價和辨別是重要的。本發(fā)明中確定聚集粒徑分布的方法是透射電子顯微鏡(TEM)。該方法中，金屬氧化物粒子樣品分散在液體介質中直到附聚物已轉換為聚集體。然后調節(jié)其濃度直到分散的聚集體在TEM柵格示出。然后使用由KontronInstruments(Everett，MA)制備的影像分析系統(tǒng)使柵格上的多個場成像并貯存在錄像磁帶上直到成像并貯存了1000以上的聚集體。然后將貯存的圖像送入帶有構架咬合取樣器(frame-grabberboard)的影像分析計算機以進一步處理，如，清除偏差、調節(jié)背景和規(guī)范化圖像。測量雙場中的單個聚集體的多個粒子參數(shù)，如聚集粒徑，采用ASTMD3849-89中所述的已知技術測定。測量數(shù)據(jù)可以單個記錄或以統(tǒng)計的或頻率分布的形式記錄。為了使本發(fā)明的拋光淤漿成為常規(guī)淤漿的有效替代物，重要的是金屬氧化物粒子的聚集體均勻分布在穩(wěn)定的含水介質中。均勻分散的意思是聚集體是分離的并良好地分散在整個介質中。穩(wěn)定的意思通常是聚集體不會再附聚及沉積(即，形成硬的、稠密的沉淀物)。在一個優(yōu)選的實施方案中，聚集體保持穩(wěn)定至少約3個月。已進一步發(fā)現(xiàn)，達到淤漿穩(wěn)定性的重要之處在于本發(fā)明的金屬氧化物粒子，除具有小于1.0微米的聚集粒徑分布外，還具有小于約0.4微米的平均聚集直徑，并且本發(fā)明的粒子還具有一個足以排斥和克服粒子間的范德華吸引力的力。平均聚集直徑指當使用TEM影像分析時的平均等效球體直徑，即，基于聚集體的橫截面積。力是指金屬氧化物粒子的表面位勢或水合力必須足以排斥和克服粒子間的范德華吸引力。在一個優(yōu)選的實施例中，金屬氧化物粒子的平均聚集粒徑分布小于0.3微米并且其最大Z電勢大于±10毫伏。Z電勢(ζ)是在液體中在剪切平面和超出雙電層的范圍之外的液體主體間測量的電位差。如圖4所示，Z電勢取決于含水介質的pH。對于給定的金屬氧化物粒子組合物來說，等電點定義為Z電勢等于零處的pH。當pH從等電點持續(xù)增加或減小時，表面正電荷或負電荷分別增加。當pH持續(xù)增加或減小時，表面電荷將到達一漸近線，該漸近線被稱為最大Z電位。應注意的是，最大Z電位和等電點是金屬氧化物組合物的函數(shù)，最大Z電位可以受加入到含水介質中的鹽的影響。有關更詳細的Z電位的討論，請看R.J.Hunter，膠體科學中的Z電位(ZetaPotentialinColloidScience)(AcademicPress1981)。盡管不能直接測量Z電位，但Z電位可以通過多種已知技術(如電泳、動電聲振幅)和分析技術(包括超聲振動電位)測量。本發(fā)明中，所指的Z電位通過測量動電聲振幅而確定，采用MatecMBS-8000儀器進行(從Matec應用科學公司，Hopkington，MA買到)。在另一個實施方案中，氧化組分可以被加入到拋光淤漿中以將金屬層氧化成其相應的氧化物。例如，在本發(fā)明中，用氧化組分將金屬層氧化成其相應的氧化物，如將鎢氧化成氧化鎢。對層進行機械拋光以將氧化鎢從層上除去。盡管可使用多種氧化組分，優(yōu)選的組分包括氧化性金屬鹽、氧化性金屬絡合物、鐵鹽如硝酸鹽、硫酸鹽、EDTA、檸檬酸鹽、鐵氰化鉀等、鋁鹽、鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、季銨鹽、鏻鹽、過氧化物、氯酸鹽、過氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽及其混合物。氧化組分通常以足以保證金屬層的快速氧化，同時平衡淤漿中的機械和化學拋光組分的量存在于淤漿中。另外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，氧化組分的濃度和拋光淤漿的膠體穩(wěn)定性之間存在著重要的關系。因此，氧化組分通常以約0.5％～15％(重量)，優(yōu)選以1％～7％(重量)的范圍存在于淤漿中。為了進一步穩(wěn)定含有氧化組分的拋光淤漿氧化組分的抗沉淀、絮凝和分解的能力，可以使用多種添加劑，如表面活性劑、聚合物穩(wěn)定劑或其它的表面活性分散劑。用于本發(fā)明中的適合的表面活性劑的許多例子公開在，如kirk-Othmer，化工百科全書，第三版，第22卷(JohnWiley&Sons，1983)；Sislet&Wood，表面活性劑百科全書(化工出版公司，1964)以及可得到的生產(chǎn)文獻，包括如McCutcheon′sEmulsifiers&Detergents，北美和國際版本(McCutcheonDivision，MC出版公司1991)；Ash，表面活性劑的百科全書簡本(化學出版有限公司，1989)；Ash，每個化工技師想知道的是有關乳化劑和潤濕劑(WhatEveryChemicalTechnologistWantstoKnowabout...EmulsifierandWettingAgents)，I卷(化工出版有限公司，1988)，Tadros，表面活性劑(AcademicPress，1984)；Napper，膠體分散的聚合物穩(wěn)定(PolymericStabilizationofColloidalDispersion)(AcademicPress，1983)；以及Rosen，表面活性劑和界面現(xiàn)象(Surfactants＆InterfacialPhenomena)，第2版(JohnWiley&Sons，1989)，將上面所有這些文獻引入本文作參考。在一個實施方案中，發(fā)現(xiàn)由聚二甲基硅氧烷和聚氧化烯醚的共聚物構成的表面活性劑是合適的。通常，本發(fā)明中所用的添加劑(如表面活性劑)的量應足以達到淤漿的有效立體穩(wěn)定性，并通常根據(jù)所選的特定表面活性劑和金屬氧化物粒子的表面性質而變化。例如，如果所選的表面活性劑的用量不足，則它對穩(wěn)定性沒有或影響不大。另一方面，過多的表面活性劑將導致淤漿中不需要的起泡和/或絮凝。因此，添加劑(如表面活性劑)通常以約0.001％～10％(重量)存在。此外，也可以采用已知技術將添加劑直接加入到淤漿中或處理在金屬氧化物粒子表面上。在另一個例子中，調整添加劑的量以達到拋光淤漿中所需的濃度。本發(fā)明的金屬氧化物粒子通常是沉淀的氧化鋁、熱解法二氧化硅或熱解法氧化鋁并優(yōu)選是熱解法二氧化硅或熱解法氧化鋁。熱解法二氧化硅及氧化鋁的制備是有許多文獻記錄的方法，包括合適的原料蒸氣，如SiCl4或ACl3，在H2和O2的火焰中的水解。大致呈球形的熔融粒子在燃燒過程中形成，其直徑通過工藝參數(shù)而變化。這些熱解法二氧化硅或氧化鋁的熔融球體，通常稱為初級粒子，在其接觸點進行碰撞彼此互相融合形成枝狀的、三維鏈狀的聚集體。需要打開聚集體的力是相當大的且通常認為是不可逆的。在冷卻和收集期間，聚集體進行進一步碰撞而導致一些機械纏繞以形成附聚體。附聚體被認為是通過范德華力松散地結合在一起，并且通過在適宜的介質中的適當分散可以是可逆的，即去附聚化。沉淀的金屬氧化物粒子可以使用常規(guī)的技術制備并且通常是在高鹽含量、酸或其它凝結劑的影響下從含水介質中所需的粒子的凝結而形成。粒子通過本領域普通技術人員已知的常規(guī)技術進行過濾、洗滌、干燥并從其它反應產(chǎn)物的剩余物中分離。一旦制備完，將金屬氧化物緩慢加入到去離子水中以形成膠體分散液。使用常規(guī)技術使分散液進行高剪切混合而制備淤漿。從等電點開始調整淤漿的pH以最大化膠體的穩(wěn)定性。本發(fā)明的拋光淤漿可以用作一單元系統(tǒng)(onepackagesystem)(在穩(wěn)定的含水介質中金屬氧化物粒子和氧化組分，如果需要)或兩單元系統(tǒng)(第一單元由含水介質中的金屬氧化物粒子構成，第二單元由氧化組分構成)，采用適宜用在所需的晶片金屬層的標準拋光設備進行。當在特定的金屬氧化物粒子存在下氧化組分隨時間分解或水解時，采用兩單元系統(tǒng)。在兩單元系統(tǒng)中，可以恰好在拋光前將氧化組分加入到淤漿中。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的拋光淤漿可以以所需的拋光率提供金屬層有效的拋光，同時減少了表面缺陷和缺點。下面對本發(fā)明的淤漿進行了非限制性的舉例。實施例1制備兩種拋光淤漿。第一種淤漿由3％重量的熱解法氧化鋁、5％重量的硝酸鐵及剩余重量的去離子水組成。第二種淤漿由3％重量的熱解法二氧化硅、5％重量的硝酸鐵和剩余重量的去離子水組成。兩種淤漿的其它性質示于表I。用這兩種淤漿對厚度約7500A的鎢層進行化學-機械拋光。拋光條件和性能結果示于表II。表I淤漿基表面積聚集粒徑最大Z電位相態(tài)(m2/g)(nm)(mV)熱解法氧化鋁5586＞+3080％γ熱解法二氧化硅90109＞+12非晶態(tài)表II淤漿基壓力流動速度平面速度錠子速度拋光速率選擇性1質量2(磅/英寸2)(ml/分鐘)(轉/分)(轉/分)(/分)熱解法520050503000110∶1高氧化鋁熱解法52005050200010∶1高二氧化硅(注1.熱氧化物；注2.高＝小于10缺陷/晶片)從表II可以看出，并進一步示于圖5中，本發(fā)明的兩種淤漿在達到合格的拋光速率和高質量的晶片表面均是有效的。而且，可以看出金屬氧化物粒子的組成及其相態(tài)對鎢層的拋光速率和選擇性(即鎢和熱氧化物之間的拋光速率比)有影響。結果是，鎢層拋光所選用的具體金屬氧化物將取決于所需的選擇性和拋光速率。實施例2為了對比，制備含有8％重量的工業(yè)氧化鋁、5％重量的硝酸鐵和剩余重量的去離子水的常規(guī)淤漿。用該淤漿對厚度約7500的鎢層進行化學機械拋光。在與實施例1類似的拋光條件下，含工業(yè)氧化鋁的淤漿的拋光速率為750/分鐘，并且晶片質量差。用含工業(yè)氧化鋁的淤漿所得到的拋光速率對于大多數(shù)拋光用途是不合格的。實施例3制備五種拋光淤漿以研究粒子結構和固含量對熱解法氧化鋁淤漿的拋光性能的影響。制備含有8％重量的熱解法氧化鋁、5％重量的硝酸鐵和剩余重量的去離子水的第一、第二和第三種淤漿以檢查在侵蝕性的拋光條件下，即高壓、高平面速度(tablespeed)、高固體填充量下粒子的結構和結晶性的影響。制備含有3％重量熱解法氧化鋁、5％重量硝酸鐵和剩余重量的去離子水的第四和第五淤漿以檢查在較低的侵蝕性拋光條件下，即低壓、低平面速度和低固體填充量下粒子結構和結晶性的影響。淤漿的其它性能示于表III中。用五種淤漿來對厚度約7500的鎢層進行化學機械拋光。拋光條件和性能結果示于表IV中。表III淤漿表面積聚集粒徑最大Z電位相態(tài)(m2/g)(nm)(mV)15586+20-3580％γ28588＞+3040％γ310087＞+2020％γ45586＞+3080％γ510087＞+2020％γ表IV淤漿壓力流動速度平面速度錠子速度拋光速率選擇性1質量2(磅/英寸2)(ml/分鐘)(轉/分)(轉/分)(/分)1920010025485050∶1低29200100253900110∶1低39200100253700NA高4620050503100NA高562005050600NA高(注1.熱氧化物；注2.高＝小于10缺陷/晶片；低＝大于100缺陷/晶片)在淤漿1-3的侵蝕性拋光條件下，業(yè)已發(fā)現(xiàn)熱解法氧化鋁粒子的相態(tài)和結構(即表面積)對選擇性(即鎢和熱氧化物的拋光速率比)和表面質量有顯著的影響，而對拋光速率的影響不太顯著，如表IV所示，并進一步在圖6中作了描述。在淤漿4和5的較低侵蝕性條件下，相態(tài)和結構對拋光速率和表面質量有顯著的影響。例如，用淤漿3(8％填充量)、4(3％填充量)和5(3％填充量)拋光可產(chǎn)生質量高的晶片。但是，對高表面積的氧化鋁需要較高的固體填充量以獲得合適的拋光速率。另一方面，淤漿1(8％填充量)和2(8％填充量)，盡管獲得很高的拋光速率，但晶片表面質量差。盡管未被完全理解，但重要的是認識到，如本文所說明的，淤漿的組成和細金屬氧化物粒子的結構(即表面積、聚集尺寸和直徑、結晶度和結晶相)的相互關系對得到有效的拋光淤漿是至關重要的。實施例4制備含有8％重量的熱解法二氧化硅、5％重量的硝酸鐵和剩余重量的去離子水的拋光淤漿。淤漿的其它性質示于表V。用該淤漿對厚度約7500A的鋁層進行化學機械拋光。拋光條件和性能結果示于表VI。表V粒子組成表面積(m2/g)聚集粒徑(納米)最大Z電位(毫伏)相態(tài)熱解法二氧化硅90109-+12非晶態(tài)表VI淤漿壓力流動速度平面速度錠子速度拋光速率選擇性1質量2(磅/英寸2)(ml/分鐘)(轉/分)(轉/分)(/分)熱解法二92005025293280∶1高氧化硅(注1.熱氧化物；注2.高＝小于10缺陷/晶片)如表VI所示并進一步示出在圖7中，本發(fā)明的拋光淤漿在得到對鋁層和晶片的合格的拋光速率和高的表面質量是有效的。實施例5制備兩種淤漿來說明聚集粒徑分布和最大Z電位對膠體穩(wěn)定性的影響。第一種淤漿含有8％重量的本發(fā)明所述的熱解法氧化鋁、5％重量的硝酸鐵和剩余重量的去離子水。第二種淤漿含有8％重量的市購的商標名為UltraloxM100的沉淀的氧化鋁。淤漿的其它性能列于表VII。表VII淤漿表面積(m2/g)平均聚集直徑(納米)最大Z電位(毫伏)15594.3+322NA450+10表8示出了各種淤漿中金屬氧化物粒子經(jīng)過24小時產(chǎn)生沉淀的量。采用由BykGardner，Inc制造的Dynometer儀測量粒子。可以注意到，本發(fā)明的淤漿1中未檢測到沉淀。另一方面，市購的氧化鋁的淤漿2在24小時期間沉淀持續(xù)增多。到24小時時，氧化鋁主體已沉淀出來而形成稠密的硬餅。在沒有另外的步驟下此時使用淤漿2來再分散餅塊并穩(wěn)定淤漿，淤漿2獲得較低的拋光速率并在晶片上產(chǎn)生明顯的擦痕，從而產(chǎn)生質量差的晶片。如本文所描述，業(yè)已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的拋光淤漿特別用在化學機械平面化上以除去不平整的外形、材料層、表面缺陷(包括擦痕、粗糙或污染物粒子如臟物或塵埃)。結果是，使用該淤漿的半導體工藝在表面質量、裝置可靠性和產(chǎn)率方面與常規(guī)的蝕刻技術相比獲得了改進。盡管該細金屬氧化物粒子針對于氧化鋁和二氧化硅，應理解的是，本文的說明可適用于其它的細金屬氧化物粒子(如氧化鍺、氧化鈰、氧化鈦等)。而且，可用金屬氧化物粒子來拋光其它的金屬表面(如銅和鈦)以及底層(如鈦、氮化鈦和鈦鎢)。還應理解的是，本發(fā)明不限于本文所列出和描述的具體實施方案，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神下，可作出多種變化和改型。權利要求1.一種金屬層拋光用的化學機械拋光淤漿，包括均勻分散在含水介質中的高純、細金屬氧化物粒子，它具有約40～430m2/g的表面積、小于約1.0微米的聚集粒徑分布、小于約0.4微米的平均聚集直徑和一個足以排斥和克服粒子間范德華力的力，其中所述的淤漿是膠體穩(wěn)定的。2.權利要求1所述的淤漿，其中所述的粒子以約0.5％～55％(重量)存在。3.權利要求1的淤漿，其中所述的粒子包括氧化鋁。4.權利要求3的淤漿，其中所述的粒子表面積約小于70m2/g，并且以約小于7％重量的范圍存在。5.權利要求3的淤漿，其中所述的淤漿的表面積約70～170m2/g，并且以約小于12％重量的范圍存在于所述的淤漿中。6.權利要求3、4或5的淤漿，其中所述的氧化鋁是沉淀的氧化鋁或熱解法氧化鋁。7.權利要求1的淤漿，其中所述的粒子包括熱解法二氧化硅。8.權利要求7的淤漿，其中所述的粒子的表面積約40～250m2/g，并且以約0.5～20％重量的范圍存在于所述的淤漿中。9.權利要求1的淤漿，其中所述的粒子的最大Z電位約大于±10毫伏。10.權利要求1的淤漿，其中所述的淤漿還含有一種氧化組分。11.權利要求10的淤漿，其中所述的氧化組分是一種氧化性金屬鹽。12.權利要求10的淤漿，其中所述的氧化組分是一種氧化性金屬絡合物。13.權利要求10的淤漿，其中所述的氧化組分選自鐵鹽、鋁鹽、鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、季銨鹽、鏻鹽、過氧化物、氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽及其混合物。14.權利要求1的淤漿，其中所述的淤漿還含有一種表面活性劑。15.權利要求14的淤漿，其中所述的表面活性劑選自非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑及其混合物。16.權利要求14的淤漿，其中所述的表面活性劑選自聚烷基硅氧烷、聚芳基硅氧烷、聚氧化烯醚及其混合物和共聚物。17.一種用于化學機械拋光底物的金屬層的方法，該方法包括下列步驟a)提供一種化學機械拋光淤漿，該淤漿含有均勻分散在含水介質中的高純、細的金屬氧化物粒子，該粒子的表面積為約40～430m2/g、聚集粒徑分布約小于1.0微米、平均粒徑約小于0.4微米以及一個足以排斥和克服粒子間范德華力的力，其中所述的淤漿是穩(wěn)定的；以及(b)用所述的淤漿對半導體基片上的金屬層進行化學機械拋光。18.權利要求17的方法，其中所述的金屬層選自鎢、鋁、銅、鈦及其合金。19.權利要求18的方法，其中所述的金屬層是鎢。20.權利要求19的方法，其中所述的鎢層還含有至少一個底層，該底層選自鈦、氮化鈦、鈦鎢和其混合物。21.權利要求17的方法，其中所述的粒子以約0.5％～55％重量的范圍存在。22.權利要求17的方法，其中所述的粒子包括氧化鋁。23.權利要求22的方法，其中所述的粒子的表面積約小于70m2/g，并且以約小于7％重量的范圍存在于所述的淤漿中。24.權利要求22的方法，其中所述的粒子的表面積為約70～170mn2/g，并且以約小于12％重量的范圍存在于所述的淤漿中。25.權利要求22、23或24的方法，其中所述的氧化鋁是沉淀的氧化鋁或熱解法氧化鋁。26.權利要求17的方法，其中所述的粒子包括熱解法二氧化硅。27.權利要求26的方法，其中所述的粒子的表面積為約40～250m2/g，并且以約0.5～20％重量的范圍存在于所述的淤漿中。28.權利要求17的方法，其中所述的粒子的最大Z電位大于約±10毫伏。29.權利要求17的方法，其中所述的淤漿還含有一種氧化組分。30.權利要求29的方法，其中所述的氧化組分是一種氧化性金屬鹽。31.權利要求29的方法，其中所述的氧化組分是一種氧化性金屬絡合物。32.權利要求29的方法，其中所述的氧化組分選自鐵鹽、鋁鹽、鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、季銨鹽、鏻鹽、過氧化物、氯酸鹽、過氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽及其混合物。33.權利要求17的方法，其中所述的淤漿還含有一種表面活性劑。34.權利要求33的方法，其中所述的表面活性劑選自非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑及其混合物。35.權利要求33的方法，其中所述的表面活性劑選自聚烷基硅氧烷、聚芳基硅氧烷、聚氧化烯醚及其混合物和共聚物。36.權利要求17的方法，其中500K和10,000K之間的鎢層在步驟(b)中被除去。37.一種用于拋光金屬層的化學機械拋光淤漿，包括均勻分散在含水介質中的高純、細的金屬氧化物粒子，該粒子具有約40～430m2/g的表面積、小于約1.0微米的聚集粒徑分布、小于約0.4微米的平均聚集直徑和一個足以排斥和克服粒子間范德華力的力，和一種氧化組分，其中所述的淤漿是膠體穩(wěn)定的。38.權利要求37的淤漿，其中所述的粒子以約0.5～55％的范圍存在。39.權利要求37的淤漿，其中所述的粒子包括氧化鋁。40.權利要求39的淤漿，其中所述的粒子的表面積約小于70m2/g，并以約小于7％重量的范圍存在于所述的淤漿中。41.權利要求39的淤漿，其中所述的粒子的表面積為約70～170m2/g，并以約小于12％重量的范圍存在于所述的淤漿中。42.權利要求39、40或41的淤漿，其中所述的氧化鋁為沉淀的氧化鋁或熱解法氧化鋁。43.權利要求37的淤漿，其中所述的粒子包括熱解法二氧化硅。44.權利要求43的淤漿，其中所述的粒子的表面積為約40～250m2/g，并且以約0.5～20％重量的范圍存在于所述的淤漿中。45.權利要求37的淤漿，其中所述的粒子的最大Z電位大于約±10毫伏。46.權利要求37的淤漿，其中所述的氧化組分是一種氧化性金屬鹽。47.權利要求37的淤漿，其中所述的氧化組分是一種氧化性金屬絡合物。48.權利要求37的淤漿，其中所述的氧化組分選自鐵鹽、鋁鹽、鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、季銨鹽、鏻鹽、過氧化物、氯酸鹽、過氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽及其混合物。49.權利要求37的淤漿，其中所述的淤漿還含有一種添加劑，其量足以阻止氧化組分的分解和保持淤漿的膠體穩(wěn)定性。50.權利要求49的淤漿，其中所述的添加劑是一種表面活性劑。51.權利要求49的淤漿，其中所述的表面活性劑選自非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑及其混合物。52.權利要求50的淤漿，其中所述的表面活性劑選自聚烷基硅氧烷、聚芳基硅氧烷、聚氧化烯醚及其混合物和共聚物。53.權利要求37的淤漿，其中所述的金屬氧化物粒子是熱解法二氧化硅，且所述的氧化組分是硝酸鐵。54.權利要求37的淤漿，其中所述的金屬氧化物粒子是含有至少50％γ-相的熱解法氧化鋁，且所述的氧化組分是硝酸鐵。全文摘要一種用于金屬層化學機械拋光的淤漿，含有均勻分散在穩(wěn)定的含水介質中的純度高、細的金屬氧化物粒子。文檔編號B24B37/00GK1166805SQ95196473公開日1997年12月3日申請日期1995年9月1日優(yōu)先權日1994年10月6日發(fā)明者馬修·內維爾,戴維·J·弗拉克,邁克爾·A·盧卡瑞里,黛布拉·L·謝爾伯,洪正宏申請人:卡伯特公司