[發明專利]化學機械研磨方法與研磨液組合物

有效

• 申請號: 200580040252.6
• 申請日: 2005-12-02
• 公開（公告）號: CN101065457A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 楊春曉;俞昌
• 申請（專利權）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/3213
• 代理公司: 上海虹橋正瀚律師事務所
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種化學機械平坦化(CMP)方法中的研磨液組合物。

技術背景

在一襯底表面上制備集成電路與其它電子器件的方法，主要是在一襯底表面上形成或淀積多層導體、半導體與介電材料層。其可以采用各種淀積技術來淀積各種導體、半導體與介電材料層，如物理氣相沉積法(PVD)，又稱濺鍍，化學氣相沉積法(CVD)，等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)與電化學鍍法(ECP)等。

由于各材料層是依次淀積與除去的，襯底最上層表面可能出現不平坦，因而需要平坦化。平坦化一表面或者說“拋光”一表面，是指從襯底表面上除去物質，從而制成一個均勻平坦表面的制程。在除去不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、結塊材料、晶格損壞、刮痕、沾污層面或材料時，平坦化制程十分有用。平坦化還可用于在襯底上制備特征圖形時，清除填入特征圖形內的多余的淀積材料，為隨后金屬互聯和加工提供一個平坦表面。

化學機械平坦化或化學機械研磨法(CMP)是用于襯底平坦化的一種常用技術。CMP法是采用一種化學組合物，一般是一種研磨漿液或其它流體介質，有選擇地從襯底上磨除材料。通常的CMP技術中，是將襯底托頭或拋光頭安裝在CMP裝置中的托架上，與拋光墊相接觸，組裝好的托架向襯底提供一個可控制的壓力，使襯底壓在拋光墊上，憑借一外加驅動力，使拋光墊相對于襯底運動。因此，CMP裝置會影響襯底表面與拋光墊之間的拋?光或研磨運動，同時流灑一種拋光合成液，即研磨液來影響其中的化學作用與機械作用。

CMP法中常用的研磨液是一種含有研磨顆粒的活性溶液。另外一種研磨物也可能是一種固定的研磨物，如固定了研磨顆粒的拋光墊，它可以與一種不含研磨顆粒的CMP研磨液一起使用。固定研磨顆粒的物品，一般包括一個上面黏附著多種具有幾何形狀的復合研磨組分的底板。

在半導體CMP法中，最廣泛應用的研磨顆粒是：二氧化硅(SiO₂)，氧化鋁(Al₂O₃)，二氧化鈰(CeO₂)，二氧化鋯(ZrO₂)，與二氧化鈦(TiO₂)。如美國第4,959,113、5,354,490、5,516,346與WO97/40,030號專利中所述的，可以采用發煙法、或溶膠法制造這些研磨顆粒。最近還有報告有含有三氧化二錳(Mn₂O₃)(歐洲第816,457號專利)或氮化硅(SiN)(歐洲第786,504號專利)的研磨組合物或研磨液。

美國第6,508,952號專利揭示，一種CMP研磨液含有可從市場上買到的任何顆料型研磨劑，如SiO₂，Al₂O₃，ZrO₂，CeO₂，SiC，Fe₂O₃，TiO₂，Si₃N₄或它們的混合物，這些研磨顆粒一般應具備高純度、高表面面積與狹窄粒徑分布，因而適合在研磨組合物中用作研磨顆粒。

美國第5,525,191號專利揭示，可以在拋光研磨液內選擇合適的pH值、研磨液成分與拋光顆粒的類型，從而使拋光產物能吸附和覆蓋在拋光顆粒上。更準確地說，拋光研磨液的pH值是在研磨液內拋光產物的等電點與顆粒的等電點之間進行選擇。在拋光研磨液內可以采用多種材料，其中一種材料顆粒進行主要的拋光工序，而另一種材料的顆粒則可被拋光產物吸附及覆蓋從而幫助產物從襯底上運走。

美國第4,549,374號專利揭示，拋光半導體晶片所用的一種研磨液是在去離子水中分散蒙脫土制成的，加入堿如NaOH與KOH來調節研磨液的pH值。

美國專利申請公報2003/0,129,838(1999年12月28日提出)揭示，有下列非板狀研磨材料：氧化鐵、鈦酸鍶、磷灰石、綠銅礦石、鐵、黃銅、氟化物、水合氧化鐵和藍銅礦石。