[發明專利]銅配線研磨用組合物及半導體集成電路表面的研磨方法

無效

• 申請號: 200580049705.1
• 申請日: 2005-05-06
• 公開（公告）號: CN101171670A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 次田克幸;神谷広幸
• 申請（專利權）人: 旭硝子株式會社;AGC清美化學股份有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 沙永生

技術領域

本發明涉及銅配線研磨用組合物及用該研磨用組合物研磨半導體集成電路表面的技術。

背景技術

近年來，隨著半導體集成電路的高集成化的需求不斷提高，開發了半導體元件的細線化、配線的多層化等各種精細加工技術。

配線的多層化是指在已形成的電路上用石印術等形成新的電路，但如果作為下層的電路的表面存在凹凸，則位于其上的新形成的電路的表面也出現凹凸，偏離石印術的焦點深度，無法形成與設計一致的配線。因此，近年來的半導體集成電路的設計中，要求將形成了電路的表面以極高的精度平坦化，使得對其上層的表面的平坦性不產生影響。

例如，在電路形成表面的平坦化的同時形成電路的配線的鑲嵌法(Damascene?Method)中，通過在半導體集成電路裝置的對象表面形成配線用的溝圖案，在該溝中填埋入用于形成配線的鋁或金屬銅等電阻率低的金屬而形成。金屬首先通過鍍覆法或濺射法在表面上以膜的形式形成，多數情況下，將該膜通過化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polishing：以下稱為CMP)技術進行研磨，除去配線部以外的金屬，形成對應于溝的配線。這時，研磨面的平坦化一并進行。

為了對上層的表面的平坦性不產生影響，該研磨面的平坦性是重要的，CMP技術是制作高集成化的半導體集成電路方面不可缺少的重要技術。

然而，已知CMP在采用研磨的平坦化時存在被稱作凹陷(dishing)的將配線部分削得比平坦面低的現象和因金屬配線的細密化而將接近的多條配線連絕緣材料等周邊材料一起削去的被稱作侵蝕(erosion)的現象等需要解決的問題。對于凹陷和侵蝕，以往提出了多種解決方法(例如，參照專利文獻1)，但是它們仍然并不足以令人滿意。

專利文獻1：日本專利特開2002-176015號公報(權利要求書，段落編號0002～0017)

發明的揭示

本發明的目的在于解決上述課題，提供將銅用作配線用金屬時實現高精度的表面平坦化的技術。本發明的其它目的和優點由以下的說明可知。

本發明的形態1提供銅配線研磨用組合物，其特征在于，含有水，過氧化物類氧化劑，銅的表面保護劑，選自酒石酸、丙二酸、蘋果酸、檸檬酸、馬來酸、乙二酸和富馬酸的至少一種第一螯合劑，以及選自三亞乙基四胺、乙二胺二乙酸、乙二胺四乙酸、四亞乙基五胺、乙二醇醚二胺四乙酸、反式-1，2-環己二胺四乙酸、鄰菲咯啉及它們的衍生物和鹽的至少一種第二螯合劑。

形態2提供銅配線研磨用組合物，其特征在于，含有水、過氧化物類氧化劑、銅的表面保護劑、作為銅配位化合物的穩定度常數為2～9的螯合劑A以及作為銅配位化合物的穩定度常數在10以上的螯合劑B。

形態3提供如形態1所述的銅配線研磨用組合物，所述組合物含有0.2～20質量％過氧化物類氧化劑、0.001～1質量％銅的表面保護劑、0.1～10質量％第一螯合劑以及0.01～2質量％第二螯合劑。

形態4提供如形態1或3所述的銅配線研磨用組合物，其中，第一螯合劑相對于第二螯合劑的組成比(質量比)在2/1～100/1的范圍內。

形態5提供如形態2所述的銅配線研磨用組合物，所述組合物含有0.2～20質量％過氧化物類氧化劑、0.001～1質量％銅的表面保護劑、0.1～10質量％螯合劑A以及0.01～2質量％螯合劑B。

形態6提供如形態2或5所述的銅配線研磨用組合物，其中，螯合劑A相對于螯合劑B的組成比(質量比)在2/1～100/1的范圍內。

形態7提供如形態1～6中任一項所述的銅配線研磨用組合物，其中，過氧化物類氧化劑為過氧化氫。

形態8提供如形態1～7中任一項所述的銅配線研磨用組合物，其中，銅的表面保護劑為具有式(1)的結構的化合物。

(式(1)中，R表示氫原子、碳數1～4的烷基、碳數1～4的烷氧基或羧基。)

形態9提供如形態1～8中任一項所述的銅配線研磨用組合物，所述組合物還含有研磨顆粒。

形態10提供如形態9所述的銅配線研磨用組合物，其中，研磨顆粒的平均粒徑在0.005～0.5μm的范圍內，比表面積在30～300m²/g的范圍內，其濃度在0.01～10質量％的范圍內。

形態11提供如形態1～10中任一項所述的銅配線研磨用組合物，所述組合物還在0.01～10質量％的范圍內含有三羥甲基氨基甲烷。

形態12提供半導體集成電路表面的研磨方法，其中，將形成于具有配線用的溝的表面的銅膜用形態1～11中任一項所述的銅配線研磨用組合物進行研磨。