專(zhuān)利名稱(chēng)：化學(xué)機(jī)械拋光用漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)用漿料，以及使用這種漿料的化學(xué)機(jī)械拋光方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光用漿料，這種漿料可以對(duì)目標(biāo)層展現(xiàn)出優(yōu)異的拋光速率并且具有高拋光選擇性，尤其可將目標(biāo)層的碟化(dishing)，過(guò)度拋光，降至最低，并可以使拋光后的目標(biāo)層維持優(yōu)異的表面狀況，以及涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光方法。
背景技術(shù)：
對(duì)半導(dǎo)體裝置的高集成度和高效能一直以來(lái)都是需要的。特別是，為了使半導(dǎo)體裝置具有高效能，必須形成多層配線(xiàn)結(jié)構(gòu)，并且，為了形成這種多層配線(xiàn)結(jié)構(gòu)，需要對(duì)每個(gè)配線(xiàn)層進(jìn)行平面化。從以往至今，許多方法，包括軟熔(ref low)、旋轉(zhuǎn)涂布玻璃(spin-on-glass) (SOG)或回蝕(etctiback)及類(lèi)似方法已經(jīng)被用于配線(xiàn)層的平面化；然而，用這些方法制得的多層配線(xiàn)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有展現(xiàn)出令人滿(mǎn)意的結(jié)果。因此，近來(lái)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)法被廣泛地應(yīng)用于配線(xiàn)層的平面化。CMP法是將拋光墊與配線(xiàn)層接觸，并使其相對(duì)移動(dòng)(例如，將其上形成有配線(xiàn)層的基板旋轉(zhuǎn))，同時(shí)將含有研磨劑以及多種化學(xué)成分的漿料供給到拋光裝置的拋光墊和其上形成有配線(xiàn)層的基板之間，從而在使用研磨劑對(duì)配線(xiàn)層進(jìn)行機(jī)械拋光的同時(shí)，藉由化學(xué)成分的作用對(duì)配線(xiàn)層進(jìn)行化學(xué)拋光。近來(lái)，為了進(jìn)一步降低配線(xiàn)層的阻抗并實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的高效能，有一種傾向是使用具有低阻抗的銅形成配線(xiàn)層。藉由CMP法對(duì)銅配線(xiàn)層進(jìn)行的拋光和平面化一般如下述進(jìn)行。首先，在形成絕緣層(如氧化硅層)及拋光停止層之后，在拋光停止層上形成銅配線(xiàn)層。此時(shí)，待拋光的銅配線(xiàn)層厚度是由拋光停止層界定的，并且拋光去除拋光停止層上形成的銅配線(xiàn)層使得銅配線(xiàn)層平面化。在銅配線(xiàn)層形成后，通過(guò)兩步的CMP法進(jìn)行拋光及平面化。在首次拋光步驟中，移除拋光停止層上的大部分銅配線(xiàn)層，當(dāng)拋光停止層的上表面暴露時(shí)，停止此首次拋光步驟。 而后，在二次拋光步驟中，對(duì)上表面已暴露的拋光停止層的表面、絕緣層以及銅配線(xiàn)層進(jìn)行精細(xì)的拋光，以使銅配線(xiàn)層達(dá)到良好的均勻度及粗糙度，并消除首次拋光步驟中產(chǎn)生的碟化或侵蝕，從而獲得平面化的銅配線(xiàn)層。在這里，碟化或侵蝕是指，一部分銅配線(xiàn)層或絕緣層在不應(yīng)被拋光移除的部分被移除，使得拋光表面產(chǎn)生下陷部分的現(xiàn)象。碟化或侵蝕可能會(huì)劣化銅配線(xiàn)層的電性能等。在上述銅配線(xiàn)層的拋光和平面化的方法中，拋光停止層上的大部分銅配線(xiàn)層在首次拋光步驟中被移除，并且當(dāng)拋光停止層的上表面暴露時(shí)，應(yīng)停止該拋光步驟，以避免對(duì)絕緣層等造成損害。因此，在首次拋光步驟中使用的漿料需要對(duì)銅配線(xiàn)層具有高拋光速率，而對(duì)拋光停止層則具有低拋光速率，從而展現(xiàn)出對(duì)銅配線(xiàn)層相對(duì)于拋光停止層的優(yōu)良的拋光選擇性，并且不產(chǎn)生大量可劣化經(jīng)拋光的銅配線(xiàn)層的電性能的碟化或侵蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的漿料，所述漿料對(duì)目標(biāo)層可保持良好的拋光速率，并且對(duì)目標(biāo)層相對(duì)于其他層具有高的拋光選擇性，特別是可以將對(duì)目標(biāo)層的碟化，拋光過(guò)度，降到最低，并可使拋光后的目標(biāo)層保持優(yōu)良的表面狀況，本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種使用漿料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法(CMP方法)。本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的漿料，其包括一種研磨劑；一種氧化劑；一種有機(jī)酸；以及一種包含聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物(polyolefin-polyalkylene oxide copolymer)的聚合物添加劑，其中聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物包括一個(gè)聚烯烴重復(fù)單元和兩個(gè)或更多個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元，并且至少一個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元是枝化的。本發(fā)明也提供一種化學(xué)機(jī)械拋光方法，其包括使拋光墊與基板上的含銅層接觸； 使它們相對(duì)于彼此移動(dòng)，同時(shí)將漿料供給到基板上的含銅層與拋光墊之間，對(duì)含銅層進(jìn)行拋光。


為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，可參考下文的敘述以及附圖，其中圖1展示使用本發(fā)明實(shí)施例4中的CMP漿料拋光后的晶片的外觀，圖2展示使用比較實(shí)施例2中的CMP漿料拋光后的晶片的外觀。
具體實(shí)施例方式在下文中，將詳細(xì)解釋本發(fā)明實(shí)施方案的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料和化學(xué)機(jī)械拋光的方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的漿料，其包括一種研磨劑；一種氧化劑；一種有機(jī)酸；以及一種包含聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物的聚合物添加劑， 其中所述聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物包括一個(gè)聚烯烴重復(fù)單元及兩個(gè)或更多個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元，并且至少一個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元是枝化的。由于用于CMP的漿料包括一種研磨劑、一種氧化劑和一種有機(jī)酸，這種漿料對(duì)目標(biāo)層(例如，含銅層，如銅配線(xiàn)層)具有高拋光速率，且對(duì)在拋光銅配線(xiàn)層時(shí)用作拋光停止層的含鉭層(如氮化鉭層)或絕緣層(如氧化硅層)具有低的拋光速率，從而對(duì)銅層相對(duì)于鉭層或氧化硅層展現(xiàn)出高的拋光選擇性(即，含銅層與含鉭層之間的拋光比率約為30 1 或更高，而含銅層與氧化硅層之間的拋光比率約為50 1或更高)。因此，當(dāng)使用這種漿料對(duì)目標(biāo)層(如銅配線(xiàn)層)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)，可以快速并且選擇性地移除目標(biāo)層。此外，作為發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用包括聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物——其包括一個(gè)聚烯烴重復(fù)單元及兩個(gè)或更多個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元且至少一個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元是枝化的——的CMP漿料時(shí)，包括含銅層的配線(xiàn)層的碟化可以降至最低?？雌饋?lái)聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物起到潤(rùn)濕劑的作用，使得CMP漿料能夠在晶片的較大區(qū)域內(nèi)均勻地分散并且滲透。因此，用于CMP的漿料可以展現(xiàn)出進(jìn)一步改良的WIWNU (晶片內(nèi)非均勻性)，并對(duì)目標(biāo)層表現(xiàn)出高拋光速率及優(yōu)異的拋光選擇性，并且該漿料可以大幅降低因不必要地去除目標(biāo)層(例如晶片邊緣的銅配線(xiàn)層)而產(chǎn)生的碟化，從而能夠制得具有進(jìn)一步改良的性能的半導(dǎo)體裝置。因此，這種用于CMP的漿料可以?xún)?yōu)選地用于半導(dǎo)體裝置中的銅配線(xiàn)層等的CMP處理。同時(shí)，可選擇聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物而對(duì)其組成沒(méi)有限制，只要其包括一個(gè)聚烯烴重復(fù)單元和兩個(gè)或更多個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元，并且至少一個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元是枝化的即可。優(yōu)選地，聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物可以由以下化學(xué)式1、化學(xué)式2或化學(xué)式3表示?；瘜W(xué)式權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其包括一種研磨劑；一種氧化劑；一種有機(jī)酸；以及一種包含聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物的聚合物添加劑，其中所述聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物包括一個(gè)聚烯烴重復(fù)單元和兩個(gè)或更多個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元，并且至少一個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元是枝化的。
2.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物由下列化學(xué)式1、化學(xué)式2或化學(xué)式3表示
3.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，所述聚烯烴重復(fù)單元是分子量為100 至2，000的聚乙烯重復(fù)單元或聚乙烯-丙烯共聚物重復(fù)單元。
4.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述研磨劑包括至少一種無(wú)機(jī)研磨劑或基于樹(shù)脂的研磨劑，選自二氧化硅研磨劑、氧化鋁研磨劑、二氧化鈰研磨劑、氧化鋯研磨劑、二氧化鈦研磨劑、基于苯乙烯的聚合物研磨劑、基于丙烯?；木酆衔镅心⒕勐纫蚁┭心?、聚酰胺研磨劑、聚碳酸酯研磨劑及聚酰亞胺研磨劑。
5.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述研磨劑平均直徑為10到 500nmo
6.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述氧化劑包括選自過(guò)氧化氫、 過(guò)乙酸、過(guò)苯甲酸、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨(APS)、過(guò)硫酸鉀(KPQ、次氯酸、高錳酸鉀、 硝酸鐵、鐵氰化鉀、高碘酸鉀、次氯酸鈉、三氧化二釩及溴酸鉀中的至少一種。
7.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述有機(jī)酸包括選自丙氨酸、甘氨酸、胱氨酸、組氨酸、天冬酰胺、胍、胼、乙二胺、馬來(lái)酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、檸檬酸、丙二酸、 鄰苯二甲酸、乙酸、乳酸、草酸、吡啶羧酸、吡啶二羧酸、喹哪啶酸及其鹽中的至少一種。
8.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述聚合物添加劑中還含有選自環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚物、聚乙二醇及聚氧乙烯醚中的至少一種。
9.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中還含有一種腐蝕抑制劑、一種PH 控制劑、或其混合物。
10.權(quán)利要求9所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述腐蝕抑制劑含有選自苯并三唑(BTA)、4，4' -二吡啶基乙烷、3，5_吡唑二羧酸、喹哪啶酸及其鹽類(lèi)中的至少一種。
11.權(quán)利要求9所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述pH控制劑含有至少一種堿性PH控制劑，其選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸氫鈉及碳酸鈉； 或含有至少一種酸性PH控制劑，其選自氫氯酸、硝酸、硫酸、磷酸、甲酸及乙酸。
12.權(quán)利要求9所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其包括0.1至30重量％的研磨劑、 0. 1至10重量％的氧化劑、0. 05至2重量％的有機(jī)酸、0. 001至2重量％的腐蝕抑制劑、 0. 001至1重量％的聚合物添加劑，余量物為pH控制劑和水，各值基于混合物的總重量計(jì)。
13.權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中該混合物用于含銅層的化學(xué)機(jī)械拋光。
14.權(quán)利要求13所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述含銅層包括半導(dǎo)體裝置中的銅配線(xiàn)層。
15.權(quán)利要求13所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述含銅層包括基板上的一個(gè)拋光停止層和一個(gè)銅配線(xiàn)層。
16.權(quán)利要求15所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中所述拋光停止層包括含鉭或含鈦層。
17.權(quán)利要求1或14所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中該混合物的拋光選擇性為， 含銅層含鉭層的拋光比率為30 1或更高。
18.權(quán)利要求1或14所述的用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，其中該混合物的拋光選擇性為， 含銅層含硅層的拋光比率為50 1或更高。
19.一種化學(xué)機(jī)械拋光方法，其包括 使拋光墊與基板上的含銅層相接觸；并且使它們相對(duì)于彼此移動(dòng)，同時(shí)將權(quán)利要求1所述的漿料供給至基板上的含銅層與拋光墊之間，對(duì)含銅層進(jìn)行拋光。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中所述含銅層包括基板上的一個(gè)拋光停止層和一個(gè)銅配線(xiàn)層，并且對(duì)含銅層進(jìn)行拋光直至拋光停止層的上表面暴露為止。
21.權(quán)利要求19所述的方法，其能夠使得由此方法拋光后的含銅層的表面粗糙度低于 ο Α
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的漿料，該漿料包括一種研磨劑；一種氧化劑；一種有機(jī)酸；以及一種包含聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物的聚合物添加劑，其中所述聚烯烴-聚環(huán)氧烷共聚物包括一個(gè)聚烯烴重復(fù)單元和兩個(gè)或更多個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元，并且至少一個(gè)聚環(huán)氧烷重復(fù)單元是枝化的。
文檔編號(hào)C09K3/14GK102414293SQ201080017681
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者崔銀美, 曹升范, 申?yáng)|穆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)