[發(fā)明專利]化學(xué)機(jī)械研磨組合物

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610066640.8
• 申請日: 2006-04-17
• 公開（公告）號: CN101058710A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯惠芳;劉文政;陳寶丞;陳彥良;陳瑞清
• 申請（專利權(quán)）人: 長興開發(fā)科技股份有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;H01L21/304
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨組合物，特別是指一種用于半導(dǎo)體制程且包含一金屬殘留抑制劑的化學(xué)機(jī)械研磨組合物。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械研磨(chemical?mechanical?polishing，簡稱為“CMP”)技術(shù)是為了解決因集成電路(IC)制造時的鍍膜高低差異而導(dǎo)致于微影制程上難以聚焦的問題所開發(fā)出來的一項平坦化技術(shù)。化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)首先被少量應(yīng)用在0.5微米元件的制造上，但是隨著元件尺寸的縮小，化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)被應(yīng)用的幾率也隨著增加，而目前已儼然成為業(yè)界不可或缺的平坦化技術(shù)。

在半導(dǎo)體晶圓制程中，有兩種類型的層需進(jìn)行研磨，一類型為諸如氧化硅(silicon?oxide)及氮化硅(silicon?nitride)的中間層(interlayer)，而另一類型為用于連接主動裝置的金屬線路(例如鎢、銅、鋁等)。一般用于金屬線路(metal?wire)的研磨方法是將半導(dǎo)體晶圓置于一設(shè)有一研磨頭(polishing?head)的旋轉(zhuǎn)研磨臺上，并于該晶圓表面上涂布一含有研磨顆粒(abrasive?particles)的研磨漿液，以有效增進(jìn)整體研磨功效。在利用一研磨漿液進(jìn)行金屬線路的研磨時，一般推測會選擇以下第一機(jī)制(mechanism)或第二機(jī)制進(jìn)行。在第一機(jī)制中，研磨漿液內(nèi)的組分(通常需額外添加一氧化劑)會先與金屬線路反應(yīng)而連續(xù)在金屬表面形成一氧化物層，而研磨漿液內(nèi)的研磨顆粒的機(jī)械研磨作用會磨除該氧化物層。在第二機(jī)制中，并未如第一機(jī)制形成該氧化物層，而是運(yùn)用該研磨漿液內(nèi)的組分來侵蝕及溶解該金屬線路，并借由研磨顆粒的機(jī)械作用來增加溶解速度，進(jìn)而使金屬線路的厚度變薄，以達(dá)成磨除目的。由于CMP制程有研磨不均勻的問題，所以在施予此制程后，晶圓表面的金屬氧化物雖會被磨除，但是也可能致使部分金屬被研磨且產(chǎn)生凹陷(dishing)，而晶圓表面則可能會殘留有不需要的金屬。因此，如何快速去除金屬殘留物以及降低金屬線路的凹陷，同時加速產(chǎn)能，為CMP制程極需克服的一大問題。

目前已有許多提及有關(guān)運(yùn)用研磨漿液來研磨半導(dǎo)體晶圓上的金屬層的文獻(xiàn)及專利。例如美國專利公告第6,447,563號揭示一種用于研磨金屬層的漿液系統(tǒng)(slurry?system)，該漿液系統(tǒng)包含一第一部分及一第二部分，并具有介于2至11之間的pH值。該第一部分含有一實(shí)質(zhì)上由研磨顆粒、一穩(wěn)定劑及一表面活性劑所構(gòu)成的分散液，該第二部分含有一加速劑溶液(activator?solution)，該加速劑溶液含有至少二選自于由下列所構(gòu)成的群組中的組分：氧化劑、酸、胺、螯合劑(chelating?agent)、含氟化合物、腐蝕抑制劑(corrosion?inhibitor)、生物制劑(biological?agent)、表面活性劑、緩沖劑及其混合物。此專利提及可使用的酸包含：甲酸、乙酸、己酸、乳酸(lactic?acid)等有機(jī)酸，以及鹽酸、硫酸等無機(jī)酸。而較佳可使用含有一或多個羧基且經(jīng)羥基取代的酸，例如蘋果酸(malic?acid)、酒石酸(tartaric?acid)、葡糖酸(gluconic?acid)及檸檬酸(citric?acid)。此外，該表面活性劑的類型可為非離子型、陰離子型、陽離子型及兩性型。在此專利的實(shí)施例1中，首先制備由4wt％的發(fā)煙硅石(fumed?silica)、1wt％的過氧化氫及0.1M的丙酸所構(gòu)成的漿液系統(tǒng)，接著在利用此漿液系統(tǒng)進(jìn)行銅晶圓的研磨測試，最后發(fā)現(xiàn)磨除速率(removal?rate)是超過450nm，而非均勻性小于5％。此專利的漿液系統(tǒng)主要是用于改進(jìn)研磨速率，并未提及關(guān)于晶圓表面的金屬殘留問題。