研磨組成物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種化學(xué)機(jī)械研磨液，特別是一種用于娃錯(cuò)合金基材的研磨組成物。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前半導(dǎo)體的制程已進(jìn)入至16/14奈米的階段，即將進(jìn)入10奈米W下節(jié)點(diǎn)，采用立 體結(jié)構(gòu)的晶體管，例如:搭配III-V族及錯(cuò)(Ge)做為通道材料的罐式場(chǎng)效晶體管(FinFET)。 由于111 - V族半導(dǎo)體晶圓材料可提供較娃高出十到Ξ十倍的電子遷移率化1 e C t r 0 η Mobility),錯(cuò)可提供較娃高出四倍W上的電桐遷移率，因此便可有效控管晶體管閩極漏電 流問(wèn)題，提高電子移動(dòng)率，可大幅提升忍片運(yùn)算效能并同時(shí)降低功耗。故，III-V族材料化合 物，尤其是娃錯(cuò)與錯(cuò)等的應(yīng)用備受期待。
[000引在次微米半導(dǎo)體制程中，通常藉由化學(xué)機(jī)械拋光（chemical mechanical polishing,CMP)來(lái)達(dá)到晶圓表面的平坦化(global planarization)。然而，在金屬化學(xué)機(jī) 械研磨的技術(shù)中，在金屬層表面仍然常常發(fā)生金屬碟陷（Dishing)、磨蝕化rosion)及腐蝕 (corrosion)等研磨缺陷。若要對(duì)上述W娃錯(cuò)為罐式場(chǎng)效晶體管主材料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光， 例如:在美國(guó)專利US 2011/0291188A1和US 2012/0168913 A1所描述的Fin陽(yáng)T結(jié)構(gòu)，則會(huì)同 時(shí)研磨到娃、娃錯(cuò)、與二氧化娃基材，因此會(huì)對(duì)上述Ξ種基材的移除比有所限制。
[0004]在美國(guó)專利US 2012/0190210 A1中掲示目前用于含娃基材的研磨液多半使用帶 有強(qiáng)烈異味的乙二胺或其他胺類化合物或是對(duì)人體接觸有高危險(xiǎn)性的氨氣酸。鑒此，有必 要開(kāi)發(fā)一種不具異味及氨氣酸，并且可有效提升含娃基材的移除速率且不對(duì)研磨對(duì)象造成 嚴(yán)重腐蝕的研磨組成物。
[000引請(qǐng)參考表一，表一為一比較表，采用雙氧水(過(guò)氧化氨）與乙二胺調(diào)制而成的研磨 組成物對(duì)娃錯(cuò)基材(所述娃錯(cuò)基材中錯(cuò)的含量為10%至80%)、娃基材與二氧化娃基材等進(jìn) 行化學(xué)機(jī)械拋光，所述雙氧水作為氧化劑使用，而乙二胺則具有催化劑的功能。一般研磨應(yīng) 用時(shí)，氧化劑是用于使金屬產(chǎn)生易于被移除的金屬氧化物、抑制劑是用于阻擋氧化反應(yīng)、催 化劑是用于促進(jìn)金屬移除、界面活性劑是用于避免研磨顆粒聚集并產(chǎn)生潤(rùn)滑效果W減少刮 傷缺陷的產(chǎn)生、W及緩沖劑是用于保持pH穩(wěn)定。
[0006] 使用上述研磨組成物的拋光條件如下：
[0007] 拋光機(jī):Mirra 8叩olish;
[000引 拋光墊：IC1010;
[0009] 清洗液:去離子水；
[0010] 晶圓：娃錯(cuò)控片、TE0S(Te化aeth^ortho silicate,娃酸乙醋)控片、裸娃控片；拋 光時(shí)間：1分鐘；
[0011] 研磨頭下壓壓力：1.5 psi;
[0012] 研磨頭轉(zhuǎn)速:73/67巧m。
[0013] 表一
[0014]
[0016] 上表一中，娃錯(cuò)基材的靜態(tài)蝕刻率(Static化ching Rate,沈R)是W將3 cm X 3 cm的娃錯(cuò)基材置入研磨組成物中靜置5分鐘，采用重量差的方式計(jì)算而得。由表一比較例Ι? α 的數(shù)據(jù)顯示，采用雙氧水作為氧化劑可得到大于 2000 埃/min 的娃錯(cuò)移除速率 (Removal Rate，R.R.)，但是靜態(tài)蝕刻速率卻將近500埃/min,因?yàn)闀?huì)對(duì)上述基材的表面造成腐蝕。此 夕h加入乙二胺催化劑對(duì)娃的移除速率的提升也有限?？梢?jiàn)W雙氧水為氧化劑的系統(tǒng)并無(wú) 法有效控制各基材的移除比W及靜態(tài)蝕刻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 為達(dá)上掲目的，本發(fā)明提供一種研磨組成物，適用于娃錯(cuò)合金基材的研磨，包含： 研磨顆粒;具有六價(jià)鋼或五價(jià)饑的化合物，用于直接對(duì)所述娃錯(cuò)合金基材進(jìn)行催化和氧化 反應(yīng)；W及載劑，其中所述研磨顆粒的含量為0.0 lwt %至5wt%，所述具有六價(jià)鋼或五價(jià)饑 的化合物的含量為0.01 Wt %至1. Owt %。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中還可包含有一陰離子添加物， 其中所述陰離子添加物的含量為o.olwt%至l.Owt%。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中還可包含有一含面素氧化物 的化合物或其鹽類，其中所述面素氧化物的化合物或其鹽類的含量為〇.〇5wt%至5wt%。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中，所述研磨顆粒為選自膠體二 氧化娃或熏制二氧化娃。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中，所述具有六價(jià)鋼或五價(jià)饑的 化合物為選自Ξ氧化鋼、鋼酸、憐鋼酸、五氧化二饑、偏饑酸鋼與饑酸鋼等所組成的族群中 的至少一者。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中，所述陰離子添加物為選自氣 化鐘、氣化鋼、氣化錠、Ξ氣醋酸、Ξ氣醋酸鐘、Ξ氣醋酸鋼等所組成的族群中的至少一者。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中，所述含面素氧化物的化合物 或其鹽類為選自過(guò)艦酸鐘、艦酸鐘、過(guò)氯酸鐘、過(guò)氯酸鋼、氯酸鐘、氯酸鋼、次氯酸鋼等所組 成的族群中的至少一者。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中，所述載劑包括水。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述研磨組成物中，所述研磨組成物的抑值范圍 為7至12。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述研磨組成物系用于對(duì)娃錯(cuò)基材，娃基材與二氧化娃 基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。且在所述娃錯(cuò)基材中錯(cuò)的含量為10%至80%。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，其中所述娃錯(cuò)基材的靜態(tài)蝕刻速率為0埃/分鐘。
【附圖說(shuō)明】
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明如下。 本發(fā)明的權(quán)利要求范圍并不局限于所述實(shí)施例，應(yīng)由權(quán)利要求所定義。
[0029] 本發(fā)明提供一種研磨組成物，其特征在于，包括:研磨顆粒;具有六價(jià)鋼或五價(jià)饑 的化合物；W及載劑。上述所述研磨顆粒是研磨液組成的一個(gè)主要成分，其對(duì)于材料移除率 及其表面質(zhì)量有較直接的影響。在半導(dǎo)體制程中，常見(jiàn)的研磨顆粒為二氧化娃(Si02)W及 氧化侶(A1203)等，其中二氧化娃研磨顆粒又可區(qū)分為膠體二氧化娃山〇11〇1(131)^及熏制 二氧化娃(化med)，由于氧化侶研磨顆粒通常具有較高的硬度，容易在平坦化制程后造成金 屬導(dǎo)線的缺陷及刮傷。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中所述研磨顆粒選自為膠體二氧化娃或熏 制二氧化娃。另一方面，研磨顆粒的濃度也是影響晶圓拋光的重要因素，若研磨顆粒濃度過(guò) 高會(huì)加速機(jī)械研磨的效應(yīng)，容易產(chǎn)生表面磨蝕的研磨缺陷W及過(guò)高的二氧化娃移除率導(dǎo)致 選擇比降低;若濃度過(guò)低，則無(wú)法達(dá)到所期望的研磨去除率。因此在本發(fā)明一實(shí)例中，所述 研磨顆粒可WO.Olwt%至5wt%的濃度存在于所述載劑中，所述載劑可為去離子水或其他 包含水的溶液。
[0030] 上述具有六價(jià)鋼或五價(jià)饑的化合物(M)具有氧化能力，其會(huì)插入娃基材中的Si-Si 鍵進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（insertion)，形成Si-M-Si的型態(tài)，將Si-Si鍵打斷，之后，再藉由其本身的 氧化能力使Si-M-Si型態(tài)氧化成Si02,達(dá)到移除的目的。由于上述將Si-Si鍵打斷的反應(yīng)為 速率決定步驟(rate determine step)因此所述具有六價(jià)鋼或五價(jià)饑的化合物亦可稱為金 屬催化劑用W提升基材間的移除率與選擇性。其可選自為，但非限于Ξ氧化鋼、鋼酸、憐鋼 酸、五氧化二饑、偏饑酸鋼與饑酸鋼等所組成的族群中的至少一者，且其含量相對(duì)于所述載 劑的重量百分比濃度可優(yōu)選為0.0 lwt %至1. Owt %。
[0031] 請(qǐng)參考下表二，表二為本發(fā)明利用上述研磨組成物對(duì)娃錯(cuò)基材(錯(cuò)的含量為10% 至80%)、娃基材與二氧化娃基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的具體實(shí)施例。其拋光條件與上述比較 例相同，在此不再寶述。
[0032] 表二
[0033]
[0034]
[0035] 由表二實(shí)施例1-9的數(shù)據(jù)顯示，在堿性環(huán)境下，將作為催化劑的五氧化二饑(五價(jià) 饑)調(diào)配于100~10000 P pm的濃度范圍下可W提升娃的移除速率，并且少量提升娃錯(cuò)的移 除速率，但是隨著劑量的提高，娃錯(cuò)和娃的移除速率增加的幅度會(huì)變緩，而對(duì)于二氧化娃的 移除速率無(wú)顯著影響。從實(shí)施例10-17的數(shù)據(jù)顯示，在堿性環(huán)境下，將作為催化劑的Ξ氧化 鋼(六價(jià)鋼）調(diào)配于100~l〇〇(K)ppm的濃度范圍下可W提升娃的移除速率，并且少量提升娃 錯(cuò)