CN118255816A - 铁络合物及其制备方法、组合物、浆料及应用 - Google Patents

Abstract

本申请公开了铁络合物及其制备方法、组合物、浆料及平整化方法，属于表面处理技术领域。该铁络合物的化学式为Fe(L)_x，其中，0<x<7，L基团包括1,1‑环丁烷二甲酸基团、1,1‑环丙基二羧酸基团、乙基缩苹果酸基团、苄基硬酯酸基团、苯吗啉酸基团中的至少一种。该铁络合物能够作为氧化剂用于浆料中，其与金属腐蚀抑制剂和纳米颗粒协同作用，使得浆料不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，例如，钨静态腐蚀速率极低，能够有效抑制钨金属表面的腐蚀损耗。

Description

铁络合物及其制备方法、组合物、浆料及应用

技术领域

本公开涉及表面处理技术领域，特别涉及铁络合物及其制备方法、组合物、浆料及应用。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)通常用来平坦化基板，例如，在芯片的制造过程中，通常会涉及金属钨的抛光，金属钨层的平坦化效率直接影响到芯片的生产良率。

化学机械抛光的抛光效果依赖于化学机械抛光组合物，例如，相关技术提供了一种化学机械抛光组合物，其包括通过使双氧水和/或硝酸铁作为氧化剂与二氧化硅等相互作用，双氧水和/或硝酸铁协同作用，将钨金属氧化至更容易去除的氧化钨膜，并利用二氧化硅作为研磨剂将氧化钨膜去除。

然而，相关技术提供的化学机械抛光组合物，会在钨金属的表面造成腐蚀损耗，引发点腐蚀。

公开内容

鉴于此，本公开提供了铁络合物及其制备方法、组合物、浆料及应用，能够解决相关技术中存在的技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供了一种铁络合物，该铁络合物的化学式为Fe(L)_x，其中，0<x<7，L基团包括1,1-环丁烷二甲酸基团、1,1-环丙基二羧酸基团、乙基缩苹果酸基团、苄基硬酯酸基团、苯吗啉酸基团中的至少一种。

本公开实施例提供了一种铁络合物，其金属中心为三价铁离子，具有六配位环境。配体为1,1-环丁烷二甲酸、1,1-环丙基二羧酸、乙基缩苹果酸、苄基硬酯酸、苯吗啉酸酸中的至少一种，这些配体与三价铁离子配合作用，使得该铁络合物具有氧化作用。例如，该铁络合物能够用于金属抛光领域，其能够缓慢氧化金属表面使其形成软化的金属氧化层，以降低对金属表面的腐蚀，具有较低的金属静态腐蚀速率，同时，还表现为优异的抛光选择性。

在一些可能的实现方式中，铁络合物为氧化剂。

本公开实施例提供的基于铁络合物的氧化剂能够用于研磨浆料，其与金属腐蚀抑制剂和纳米颗粒协同作用，使得该浆料不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，例如，钨静态腐蚀速率极低，能够有效抑制钨金属表面的腐蚀损耗，同时，还表现为优异的抛光选择性。

另一方面，提供了一种铁络合物的制备方法，该铁络合物如上述任一所述，铁络合物的制备方法包括：

提供1,1-环丁烷二甲酸、1,1-环丙基二羧酸、乙基缩苹果酸、苄基硬酯酸、苯吗啉酸中的至少一种的水溶液作为酸液原料；

按照铁络合物的化学式，使酸液原料与硝酸铁按照设定配比混合均匀，经分离，得到铁络合物。

再一方面，提供了一种组合物，该组合物包括纳米颗粒和助剂，助剂包括上述任一所述的铁络合物或者上述的铁络合物的制备方法制备得到的铁络合物。

本公开实施例提供的组合物能够用于化学机械抛光，也可以认为是一种化学机械抛光组合物。基于使用了铁络合物作为氧化剂，纳米颗粒作为研磨剂，铁络合物与纳米颗粒协同作用，不仅能够缓慢氧化金属表面使其形成软化的金属氧化层，且能够降低对金属表面的腐蚀，使得该组合物不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，例如，钨静态腐蚀速率极低，能够有效抑制钨金属表面的腐蚀损耗。

在一些可能的实现方式中，组合物还包括金属腐蚀抑制剂。

铁络合物、纳米颗粒、金属腐蚀抑制剂协同作用，使得该组合物不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，还表现为优异的抛光选择性。

在一些可能的实现方式中，金属腐蚀抑制剂包括氨基酸类化合物、氨基烷基类化合物、烷基铵离子类化合物中的至少一种。

在一些可能的实现方式中，金属腐蚀抑制剂为氨基酸类化合物。

在一些可能的实现方式中，纳米颗粒选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锗、氧化锆、氧化铈、碳化硅中的至少一种。

在一些可能的实现方式中，纳米颗粒为胶态二氧化硅。

在一些可能的实现方式中，胶态二氧化硅在组合物中的zeta电位小于10mV，这能够获得较高的抛光效率。

再一方面，提供了一种浆料，该浆料包括上述任一所述的组合物和水，且浆料中双氧水的含量小于500ppm。

本公开实施例提供的浆料能够用于金属的化学机械抛光，基于使用了铁络合物作为氧化剂，纳米颗粒作为研磨剂，铁络合物与纳米颗粒协同作用，不仅能够缓慢氧化金属表面使其形成软化的金属氧化层，且能够降低对金属表面的腐蚀，使得该组合物不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率。在一些示例中，组合物还包括金属腐蚀抑制剂，铁络合物、纳米颗粒、金属腐蚀抑制剂协同作用，使得该组合物不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，还表现为优异的抛光选择性。

在一些可能的实现方式中，浆料中双氧水的含量小于100ppm，进一步地，双氧水的含量为0。

在一些可能的实现方式中，组合物包括铁络合物、纳米颗粒和金属腐蚀抑制剂；

铁络合物占浆料的质量百分比为0.1％～0.5％；

纳米颗粒占浆料的质量百分比为0.1％～5％；

金属腐蚀抑制剂占浆料的质量百分比为0.001％～0.5％。

在一些可能的实现方式中，浆料还包括pH调节剂，pH调节剂用于使浆料的pH值范围为1～4。

本公开实施例提供的浆料被设计成能够在用于在1～4的pH值范围下进行抛光操作，进而达到优化其作用效果的目的。

再一方面，提供了一种平整化方法，该平整化方法包括：

使基板与平整垫和浆料相接触，其中，浆料位于基板和平整垫之间；

使平整垫相对于基板移动，以基于浆料磨除基板的至少一部分，实现对基板的平整化；

其中，浆料如上述任一所述。

本公开实施例提供的平整化方法能够用于对基板的表面进行平整化处理，在一些示例中，本公开实施例涉及的平整化方法为一种抛光方法，即基于本公开实施例提供的浆料，利用该平整化方法能够对基板进行抛光。相应地，该平整垫为一种抛光垫，以及，上述涉及的研磨速率也就是抛光速率。

在一些可能的实现方式中，基板包括金属层，金属层与浆料相接触，金属层包括钨、钌、钼中的至少一种。

具体实施方式

为使本公开的技术方案和优点更加清楚，下面将对本公开实施方式作进一步地详细描述。

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)通常用来平坦化基板，例如，在芯片的制造过程中，通常会涉及金属钨的抛光，金属钨层的平坦化效率直接影响到芯片的生产良率。

在常规的CMP操作中，将待抛光的基板安装于载体(抛光头)上，进而安装于载体组件上且定位成与抛光工具中的抛光垫相接触。载体组件向基板提供可控压力，从而使抛光垫抵靠于基板上。抛光垫通过外部驱动力相对于基板移动，两者的相对运动以研磨基板的表面以从基板表面移除一部分材料，从而抛光该基板。

基板的抛光可进一步通过浆料来辅助，抛光时，浆料在基板和抛光垫之间流动，形成一层液体薄膜。浆料中的化学成分与基板表面产生化学反应，以生成一层相对容易去除的反应层，该反应层在研磨压力下被去除，进而实现基板的平坦化。

举例来说，金属钨常被用作制备位于介电层内的钨“插塞”及“互连”结构，在典型的钨插塞及互连件工艺中，金属钨填充于介电层的开口中，且过量的钨沉积于介电层的表面。在移除主体(本体，bulk)钨之后，基板表面可经历磨光(打磨，buff)抛光步骤以移除不平坦部分和向表面提供更均一的形貌。

对磨光抛光操作具有较高的要求，这是因为，必须使基板特征(feature)(诸如钨插塞及互连件)内的侵蚀最小化，该侵蚀为过量金属从基板特征内移除，从而引起不平坦。

相关技术提供了一种化学机械抛光组合物，其包括通过使双氧水和/或硝酸铁作为氧化剂与二氧化硅等相互作用，双氧水和/或硝酸铁协同作用，将钨金属氧化至更容易去除的氧化钨膜，并利用二氧化硅作为研磨剂将氧化钨膜去除。然而，相关技术提供的化学机械抛光组合物，会在钨金属的表面造成腐蚀损耗，引发点腐蚀。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种铁络合物，该铁络合物的化学式为Fe(L)_x，其中，0<x<7，L基团包括1,1-环丁烷二甲酸基团、1,1-环丙基二羧酸基团、乙基缩苹果酸基团、苄基硬酯酸基团、苯吗啉酸基团中的至少一种。

本公开实施例提供了一种铁络合物，其金属中心为三价铁离子，具有六配位环境。配体为1,1-环丁烷二甲酸、1,1-环丙基二羧酸、乙基缩苹果酸、苄基硬酯酸、苯吗啉酸酸中的至少一种，这些配体与三价铁离子配合作用，使得该铁络合物具有氧化作用。例如，该铁络合物能够用于金属抛光领域，其能够缓慢氧化金属表面使其形成软化的金属氧化层，以降低对金属表面的腐蚀，具有较低的金属静态腐蚀速率，同时，还表现为优异的抛光选择性。

对于铁络合物Fe(L)_x，其中，x的取值范围为：0<x<7，在一些示例中，x的取值包括但不限于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6等。

基于上述x的取值范围，使得配体L与三价铁离子以特定的摩尔比相互螯合作用，利于提升其结构稳定性。

配体L选自1,1-环丁烷二甲酸、1,1-环丙基二羧酸、乙基缩苹果酸、苄基硬酯酸、苯吗啉酸铁中的至少一种，即，铁络合物包括但不限于1,1-环丁烷二甲酸铁、1,1-环丙基二羧酸铁、乙基缩苹果酸铁、苄基硬酯酸铁、苯吗啉酸铁中的至少一种。

在一些示例中，铁络合物可以为1,1-环丁烷二甲酸铁、1,1-环丙基二羧酸铁、乙基缩苹果酸铁、苄基硬酯酸铁或者苯吗啉酸铁。

上述种类的羧酸配体与铁离子螯合所形成的铁络合物与金属腐蚀抑制剂协同作用，出乎意料地表现为较强的抛光效率和较强的金属静态腐蚀抑制效果。

在一些示例中，L基团还包括丙二酸基团，丙二酸作为配体与三价铁离子配合作用，也能够起到氧化作用，并且，丙二酸铁与上述涉及的铁络合物中的至少一种相配合，能够获得有利的抑制金属腐蚀的效果。

本公开实施例还提供了铁络合物在氧化剂中的应用，例如，该铁络合物为一种氧化剂。

本公开实施例提供的基于铁络合物的氧化剂能够用于研磨浆料，其与金属腐蚀抑制剂和纳米颗粒协同作用，使得该浆料不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，例如，钨静态腐蚀速率极低，能够有效抑制钨金属表面的腐蚀损耗，同时，还表现为优异的抛光选择性。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种铁络合物的制备方法，铁络合物如上述任一所述。

提供1,1-环丁烷二甲酸、1,1-环丙基二羧酸、乙基缩苹果酸、苄基硬酯酸，苯吗啉酸中的至少一种的水溶液作为酸液原料。

按照铁络合物的化学式，使酸液原料与硝酸铁按照设定配比混合均匀，经分离，得到铁络合物。

其中，按照铁络合物的化学式，确定铁原子与羧酸配体L的摩尔比，结合酸液原料中所含羧酸的浓度，进而确定硝酸铁和酸液原料各自的用量，其中，酸液原料中所含羧酸的浓度可以为10wt％～70wt％，例如为10wt％、20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％等。

在一些示例中，在常温下(例如20℃～30℃)，使酸液原料与硝酸铁按照设定配比，并搅拌10min～30min，经分离，制备得到氧化剂。其中，一些适用的分离手段包括但不限于：重结晶、萃取等。

在一些示例中，还可以提供丙二酸的水溶液作为酸液原料，按照上述所示的步骤，制备得到铁络合物丙二酸铁。

根据本公开实施例的再一方面，提供了一种组合物，该组合物包括纳米颗粒和助剂，其中，助剂包括上述任一所述的铁络合物或者由上述铁络合物的制备方法制备得到的铁络合物

其中，铁络合物的化学式为Fe(L)_x，其中，0<x<7，L为1,1-环丁烷二甲酸基团、1,1-环丙基二羧酸基团、乙基缩苹果酸基团、苄基硬酯酸基团中的至少一种。进一步地，L还可以包括丙二酸基团。

本公开实施例提供的组合物能够用于化学机械抛光，也可以认为是一种化学机械抛光组合物。基于使用了铁络合物作为助剂(为一种氧化剂)，纳米颗粒作为研磨剂，铁络合物与纳米颗粒协同作用，不仅能够缓慢氧化金属表面使其形成软化的金属氧化层，且能够降低对金属表面的腐蚀，使得该组合物不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，例如，钨静态腐蚀速率极低，能够有效抑制钨金属表面的腐蚀损耗。同时，还表现为优异的抛光选择性。

在一些示例中，本公开实施例提供的组合物还包括金属腐蚀抑制剂，铁络合物、纳米颗粒、金属腐蚀抑制剂协同作用，使得该组合物不仅具有良好的研磨速率，且具有极低的金属静态腐蚀速率，还表现为优异的抛光选择性。

在一些示例中，该组合物不含有过氧化氢(在水中称之为双氧水)，过氧化氢会导致更高的金属研磨速率和金属静态腐蚀速率，尽管本公开实施例提供的组合物没有添加双氧水，仍然能够兼具较高的金属研磨速率和极低的金属静态腐蚀速率。

在一些示例中，本公开实施例提供的组合物包括铁络合物、纳米颗粒和金属腐蚀抑制剂，并且，铁络合物、纳米颗粒和金属腐蚀抑制剂的质量比为1:1～50:0.002～5。

本公开实施例中，金属腐蚀抑制剂起到对金属表面的腐蚀抑制作用，在一些示例中，起到腐蚀抑制作用的一些金属腐蚀抑制剂包括氨基酸类化合物、氨基烷基类化合物、烷基铵离子类化合物中的至少一种。

对于氨基酸类化合物，其为包含氨基基团的化合物，例如，这包括但不限于氨基酸、聚氨基酸或者其他含有氨基基团的长链化合物等。

对于氨基酸，其可以是人工合成的氨基酸，也可以是天然存在的氨基酸，例如这包括但不限于：组氨酸、赖氨酸、酪氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、苏氨酸等。

对于聚氨基酸，其包括但不限于：聚组氨酸、聚赖氨酸、聚酪氨酸、聚精氨酸、聚谷氨酰胺、聚谷氨酸、聚甘氨酸、聚胱氨酸、聚半胱氨酸、聚丝氨酸、聚天冬氨酸、聚苏氨酸等。

对于氨基烷基类化合物，其包括但不限于氨基丙基硅烷醇、氨基丙基硅氧烷、十二烷基胺等。

对于烷基铵离子类化合物，指的是，具有可在含水溶液中产生烷基铵离子的官能团的含氮化合物，其包括但不限于：氢氧化十六烷基三甲基铵、氢氧化四丁基铵、十二烷基胺、氢氧化四甲基铵中的至少一种。

在一些示例中，本公开实施例涉及的金属腐蚀抑制剂为氨基酸类化合物，例如为氨基酸、聚氨基酸或者其他含有氨基基团的长链化合物等。

上述氨基酸类化合物具有同时具有氨基、羧基(且聚氨基酸还具有酰胺基团)等配位基团，使得氨基酸或者聚氨基酸在所保护的金属表面由其多个配位基团与金属成键，或者与金属表面静电吸附，进而在金属表面形成表面钝化层，从而抑制界面与组合物的接触，起到腐蚀抑制剂的作用。

特别地，氨基酸类化合物构成的金属腐蚀抑制剂与上述铁螯合物构成的氧化剂协同作用，至少具有以下效果：在保证较好的研磨速率的基础上，具有极低的静态腐蚀速率，具有良好的抛光选择性，其中，金属研磨速率与氧化硅(简称Ox)研磨速率之比小于1。

在一些示例中，该金属腐蚀抑制剂为聚赖氨酸，并且，聚赖氨酸占浆料的质量百分比为0.001％～0.015％，例如为0.001％～0.01％，从而使得该浆料兼具较高的研磨速率和极低的静态腐蚀速率。

在一些示例中，该金属腐蚀抑制剂为赖氨酸，并且，赖氨酸占浆料的质量百分比为0.05％～0.1％，例如为0.05％～0.01％，从而使得该浆料兼具较高的研磨速率和极低的静态腐蚀速率。

本公开实施例提供的组合物，通过纳米颗粒的机械作用来将反应层去除，也就是说，纳米颗粒作为研磨颗粒来使用，一些适用的纳米颗粒选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锗、氧化锆、氧化铈、碳化硅中的至少一种。

纳米颗粒的粒径为10nm～300nm，例如为10nm～200nm、10nm～150nm、10nm～140nm、10nm～130nm、10nm～120nm、10nm～110nm、10nm～100nm等，这包括但不限于：10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm等，从而在保证高去除速率的前提下，有效防止对基板的表面造成划伤。

在一些示例中，该纳米颗粒为氧化硅，其中，氧化硅的制备方式包括但不限于单质硅法、离子交换法、溶胶凝胶法等。

在一些示例中，氧化硅为胶态二氧化硅，也就是说，氧化硅的存在形式为溶于水的硅溶胶形式。

本公开实施例中，胶态二氧化硅表面的电荷极低(可以认为其不带电)，使得胶态二氧化硅表面的Zeta电位的绝对值降低，从而减小胶态二氧化硅颗粒与基板表面的同性电荷排斥效应，增大抛光过程中纳米颗粒与基板的摩擦力，提升去除速率，获得较高的抛光效率。

在一些示例中，胶态二氧化硅在该组合物中的zeta电位小于10mV，基于上述可知，这能够获得较高的抛光效率。

在一些示例中，胶态二氧化硅的粒径(即二氧化硅溶胀后的粒径，相当于二次粒径)为30nm～120nm，例如这包括但不限于30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm等，从而实现对基板上反应层的有效去除。

根据本公开实施例提供的再一方面，提供了一种浆料，该浆料包括上述任一所述的组合物和水，且浆料中双氧水的含量小于500ppm。

本公开实施例提供的浆料能够用于金属的化学机械抛光，基于使用了铁络合物作为氧化剂，纳米颗粒作为研磨剂，铁络合物与纳米颗粒协同作用，不仅能够缓慢氧化金属表面使其形成软化的金属氧化层，且能够降低对金属表面的腐蚀，使得该组合物具有良好的研磨速率和极低的金属静态腐蚀速率，同时，还表现为优异的抛光选择性。

在一些示例中，组合物还包括金属腐蚀抑制剂，铁络合物、纳米颗粒、金属腐蚀抑制剂协同作用，进一步提升研磨速率，降低金属静态腐蚀速率，并表现为更优异的抛光选择性。

特别地是，本公开实施例提供的浆料中双氧水的含量极低，例如小于500ppm、400ppm、300ppm、200ppm，进一步地，小于100ppm，进一步地，双氧水的含量为0。

本公开实施例中，浆料中所包含的水可以是去离子水、蒸馏水中的至少一种。

在一些示例中，为了使浆料中各个组分之间的协同作用更加高效，可以使纳米颗粒占浆料的质量百分比为0.1％～5％；金属腐蚀抑制剂占浆料的质量百分比为0.001％～0.5％；氧化剂占浆料的质量百分比为0.1％～0.5％。

其中，纳米颗粒占浆料的质量百分比包括但不限于：0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％等。

金属腐蚀抑制剂占浆料的质量百分比包括但不限于：0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％等。

氧化剂占浆料的质量百分比包括但不限于：0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％等。

通过使0.1％～5％的纳米颗粒、0.001％～0.5％的金属腐蚀抑制剂和0.1％～0.5％的氧化剂协同作用，使得该浆料至少具有以下优点：

(1)在保证较好的研磨速率的基础上，具有极低的静态腐蚀速率，经测试，对金属钨的抛光研磨速率与对钨的静态腐蚀速率之比大于700/1，其中，该浆料对金属钨的静态腐蚀速率为

(2)该浆料具有良好的抛光选择性，经测试，该浆料对金属钨的研磨速率与对氧化硅(简称Ox)的研磨速率之比小于1，这样，能够通过平衡不同材料的移除速率以获得期望的表面形貌。

在一些示例中，本公开实施例提供的浆料还包括pH调节剂，pH调节剂用于使浆料的pH值范围为1～4。

本公开实施例提供的浆料被设计成能够在用于在1～4的pH值范围下进行抛光操作，进而达到优化其作用效果的目的。

在一些示例中，pH调节剂用于使浆料的pH值范围为2～3，例如为其pH值为2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3等。

pH调节剂在浆料中的用量满足使浆料的pH值范围为1～4，进一步为2～3即可。

在一些示例中，pH调节剂可以为无机酸或者胺类物质，举例来说，无机酸包括但不限于硝酸、硫酸、盐酸、磷酸等，胺类物质包括但不限于氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、苯胺等。

本公开实施例提供的浆料能够用于集成电路制造工艺中金属的平坦化处理，例如，用于钨插塞和钨互连件的平坦化。该浆料通过使0.1％～5％的纳米颗粒、0.001％～0.5％的金属腐蚀抑制剂、0.1％～0.5％的氧化剂和pH调节剂协同作用，能够在保持期望的研磨速率的同时，具有极低的金属静态腐蚀速率，从而有效抑制金属表面的静态腐蚀。

本公开实施例提供的浆料所适用的处理对象，即，需要平坦化处理的金属包括但不限于钨、钌、钼等。

本公开实施例的再一个方面是，提供了一种浆料的制备方法，其中，该浆料如上述任一所述，即，该浆料包括：纳米颗粒、金属腐蚀抑制剂、铁络合物和水；铁络合物如本公开实施例上述所涉及，其可以作为氧化剂使用。其中，纳米颗粒占浆料的质量百分比为0.1％～5％；金属腐蚀抑制剂占浆料的质量百分比为0.001％～0.5％；铁络合物占浆料的质量百分比为0.1％～0.5％。

该浆料的制备方法如下所示：

根据浆料中各组分的质量百分比，使纳米颗粒、金属腐蚀抑制剂、铁络合物均溶解于水中，搅拌均匀，即可得到期望的浆料。

根据浆料的目标pH值范围，向浆料中加入适量的pH调节剂，以调节该体系的pH值至目标值。

本公开实施例的再一个方面是，提供了一种平整化方法，该平整化方法包括：

使基板与平整垫和浆料相接触，其中，浆料位于基板和平整垫之间。

相对于基板移动平整垫，以基于浆料磨除基板的至少一部分，实现对基板的平整化。

其中，本公开实施例提供的浆料如上述任一所述，使得本公开实施例提供的平整化方法具有上述浆料的所有优点。

本公开实施例提供的平整化方法能够用于对基板的表面进行平整化处理，在一些示例中，本公开实施例涉及的平整化方法为一种抛光方法，即基于本公开实施例提供的浆料，利用该平整化方法能够对基板进行抛光。相应地，该平整垫为一种抛光垫，以及，上述涉及的研磨速率也就是抛光速率。

对于基板，其包括待抛光的金属，待抛光的金属填充基板上的孔且覆盖基板，举例来说，利用本公开实施例提供的平整化方法能够在基板中去除钨，并且在基板上的孔中留下钨插塞。

在一些示例中，该基板包括氧化物层和涂覆于氧化物层上方以填充其上的孔的钨，例如，该氧化物可以是氧化硅，例如，硼磷硅玻璃(BPSG)、经等离子体蚀刻的正硅酸四乙酯(PETE0S)、热氧化物、未掺杂的硅酸盐玻璃、高密度等离子体(HDP)氧化物等。

由于本公开实施例提供的浆料还具有良好的抛光选择性，其对金属的研磨速率与对氧化硅(简称Ox)的研磨速率之比小于1，这样，能够通过平衡不同材料的移除速率以获得期望的表面形貌。

对于平整垫，其可以是所属领域中已知的任意化学机械抛光垫，该平整垫可以由具有变化的密度、硬度、厚度、可压缩性和模量的任何合适聚合物制成。进一步地，优选地，平整垫具有开槽和穿孔的抛光表面中的至少一者。

本公开实施例提供的平整化方法中，可以通过施加一定的压力，使得平整垫与基板之间的介面处产生动态接触，从而提高位于平整垫和基板之间的浆料的抛光效果。

在一些示例中，基板包括金属层，金属层与浆料相接触，金属层包括钨、钌、钼中的至少一种。

需要说明的是，化学机械抛光过程分为两步，第一步是将大量沉积在介电层上的金属层及阻挡层去除，然后进行第二步，第二步是进一步抛光以实现表面平坦化。本公开实施例提供的平整化方法可用于第二步。

下面将更详细地描述本公开实施例的一些实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1-实施例10

实施例1-实施例10分别提供了一种浆料，能够用于化学机械抛光，这些浆料的配方如表1所示：

表1

其中，实施例1-实施例10中的浆料还包括去离子水和pH调节剂，pH调节剂的用量使得浆料的pH值如表1中所示，去离子水为余量。

实施例1-实施例10中，胶态二氧化硅均为不带电的，且胶态二氧化硅的粒径均为120nm(此处为二次粒径，所对应的二氧化硅的一次粒径大约在90nm左右)。

所涉及的丙二酸铁，其丙二酸基团与铁原子的数量比为6:1；对于苄基硬酯酸铁，其苄基硬酯酸基团与铁原子的数量比为5:1；对于1,1-环丁烷二甲酸铁，其1,1-环丁烷二甲酸基团与铁原子的数量比为6:1；对于1,1-环丙基二羧酸铁，其1,1-环丙基二羧酸基团与铁原子的数量比为3:1；对于乙基缩苹果酸铁，其乙基缩苹果酸基团与铁原子的数量比为3:1，对于苯吗啉酸铁，其苯吗啉酸基团与铁原子的数量比为4:1。

根据实施例1-实施例10提供的浆料的配方，使得纳米颗粒、铁络合物、金属腐蚀抑制剂置于去离子水中并搅拌均匀，然后根据各自的pH值，向其中加入特定量的pH调节剂，搅拌均匀，即可制备得到上述各浆料。

对比例1-对比例4

对比例1-对比例4分别提供了一种浆料，以用于对比，这些对比用浆料的配方如表2所示：

表2

其中，对比例1-对比例4中的浆料还包括去离子水和pH调节剂，pH调节剂的用量使得浆料的pH值如表2中所示，去离子水为余量。

对比例1-对比例4中，胶态二氧化硅均为不带电的，且胶态二氧化硅的粒径均为120nm(此处为二次粒径，所对应的二氧化硅的一次粒径大约在90nm左右)。

测试例

利用测试例对实施例1-实施例10中的浆料和对比例1-对比例5中的浆料的化学机械抛光性能进行测试，具体是对它们的金属抛光性能和金属腐蚀性能分别进行了测试，具体如下所示：

(1)金属钨W的静态腐蚀速率

将1.5寸的钨测试片在室温下浸泡在40g的浆料中一个小时，然后取出钨测试片，将剩余的液体在4000rpm的转速条件下离心40min，然后取上层清液，通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)，测试得到W的去除质量，结合钨测试片的初始质量，计算得到W的静态腐蚀速率，如表3所示。

(2)金属钨W的抛光速率和氧化硅的抛光速率

基于各浆料，利用抛光机对基板进行抛光处理，其中，基板上包括氧化硅层和填充于氧化硅层的孔中的金属钨。通过测量一定时间内，抛光之前和抛光之后的金属膜层的厚度差，来计算得到抛光速率。

抛光条件如下所示：研磨压力为1.5psi，研磨台转速为60转/分钟，研磨头自转转速为61转/分钟，浆料的滴加速度为200毫升/分钟。金属钨W的抛光速率和氧化硅的抛光速率分别如表3所示。

(3)浆料的zeta电位：利用zeta电位测试仪分别测试实施例1-实施例10中的浆料和对比例1-对比例5中的浆料的zeta电位。

其中，表3中，金属钨W的抛光速率用【W RR】来表示；氧化硅的抛光速率用【OX RR】来表示；金属钨W的抛光速率与氧化硅的抛光速率之比用【W/OX速率比】来表示；金属钨W的静态腐蚀速率用【W静态腐蚀速率】来表示；金属钨W的抛光速率与金属钨W的静态腐蚀速率之比用【W RR/W静态腐蚀速率】来表示。

表3

由表3可知，基于本公开实施例1-实施例10提供的浆料，尽管其不含有过氧化氢，但是，它们仍然能够明显降低金属钨W的静态腐蚀速率(甚至小于)，这些浆料的钨抛光速率/钨静态腐蚀速率之比>700，显示出较高的钨抛光速率。并且，实施例1-实施例10提供的浆料的W/Ox的抛光速率的选择比均<1，甚至是小于0.5，显示出良好的抛光选择性。

作为对比，参见对比例1～对比例4，根据目前公知的抛光组合物的配方可知，其金属钨的静态腐蚀速率均较高，且金属钨W的抛光速率与金属钨W的静态腐蚀速率之比均较低，使得金属钨表面会产生不期望的点腐蚀，很难达到金属钨W的抛光速率与金属钨W的静态腐蚀速率的平衡。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本公开的技术方案，并不用以限制本公开。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种铁络合物，其特征在于，所述铁络合物的化学式为Fe(L)_x，其中，0<x<7，L基团包括1,1-环丁烷二甲酸基团、1,1-环丙基二羧酸基团、乙基缩苹果酸基团、苄基硬酯酸基团、苯吗啉酸基团中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的铁络合物，其特征在于，所述铁络合物为氧化剂。

3.一种铁络合物的制备方法，其特征在于，所述铁络合物如权利要求1-2任一项所述，所述铁络合物的制备方法包括：

提供1,1-环丁烷二甲酸、1,1-环丙基二羧酸、乙基缩苹果酸、苄基硬酯酸、苯吗啉酸中的至少一种的水溶液作为酸液原料；

按照所述铁络合物的化学式，使所述酸液原料与硝酸铁按照设定配比混合均匀，经分离，得到所述铁络合物。

4.一种组合物，其特征在于，所述组合物包括纳米颗粒和助剂，所述助剂包括权利要求1-2任一项所述的铁络合物或者由权利要求3所述的制备方法制备得到的铁络合物。

5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括金属腐蚀抑制剂。

6.根据权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述金属腐蚀抑制剂包括氨基酸类化合物、氨基烷基类化合物、烷基铵离子类化合物中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述金属腐蚀抑制剂为氨基酸类化合物。

8.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述纳米颗粒选自氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锗、氧化锆、氧化铈、碳化硅中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述纳米颗粒为胶态二氧化硅。

10.根据权利要求9所述的组合物，其特征在于，所述胶态二氧化硅在所述组合物中的zeta电位小于10mV。

11.一种浆料，其特征在于，所述浆料包括权利要求4-10任一项所述的组合物和水，且所述浆料中双氧水的含量小于500ppm。

12.根据权利要求11所述的浆料，其特征在于，所述浆料中双氧水的含量小于100ppm。

13.根据权利要求11所述的浆料，其特征在于，所述组合物包括铁络合物、纳米颗粒和金属腐蚀抑制剂；

所述铁络合物占所述浆料的质量百分比为0.1％～0.5％；

所述纳米颗粒占所述浆料的质量百分比为0.1％～5％；

所述金属腐蚀抑制剂占所述浆料的质量百分比为0.001％～0.5％。

14.根据权利要求11-13任一项所述的浆料，其特征在于，所述浆料还包括pH调节剂，所述pH调节剂用于使所述浆料的pH值范围为1～4。

15.一种平整化方法，其特征在于，所述平整化方法包括：

使基板与平整垫和浆料相接触，其中，所述浆料位于所述基板和所述平整垫之间；

使所述平整垫相对于所述基板移动，以基于所述浆料磨除所述基板的至少一部分，实现对所述基板的平整化；

其中，所述浆料如权利要求11-14任一项所述。

16.根据权利要求15所述的平整化方法，其特征在于，所述基板包括金属层，所述金属层与浆料相接触，所述金属层包括钨、钌、钼中的至少一种。