[發明專利]用于金屬表面的包含水合氧化鋁研磨劑的平整化組合物

無效

• 申請號: 200680056523.1
• 申請日: 2006-12-04
• 公開（公告）號: CN101573420A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: I·佩特羅維克;S·馬圖爾
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;C09K3/14;H01L21/321
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 劉金輝;林柏楠

發明背景

本發明涉及一種用于化學機械平整化(CMP)的新型漿料。本發明用于 以高生產能力制造具有亞微設計部件和高導電互連結構的高速集成電路。

在集成電路和其它電子設備的制造中，將多層導電、半導電和介電材 料沉積在基底表面上或從基底表面去除?？梢酝ㄟ^很多沉積技術沉積導電、 半導電和介電材料薄層。現代工藝中的普通沉積技術包括物理氣相沉積 (PVD)(也稱為噴鍍)、化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強化學氣相沉積 (PECVD)和現在的電化學鍍(ECP)。

由于各層材料相繼沉積和去除，所以基底最上表面的整個表面可能會 變得不平坦并且需要平整化。將表面平整化是其中將材料從基底表面去除 以形成通常平坦表面的方法。平整化用于去除不需要的表面起伏和表面缺 陷如粗糙表面、結塊材料、晶格損壞、刮痕和污染層或材料。平整化還用 于通過去除過量的用于填充部件并為隨后的金屬化和加工階段提供平坦表 面的沉積材料而在基底上形成部件。

化學機械平整化(CMP)是用于使基底平整化的普通技術。CMP將化學 組合物，通常漿料或其它流體介質用于從基底上選擇性去除材料。在Rajiv K.Singh等人，“Fundamentals?of?Slurry?Design?for?CMP?of?Metal?and Dielectrics?Materials”，MRS?Bulletin，第752-760頁(2002年10月)中討 論了CMP中漿料設計構想。在常規CMP技術中，基底載體或平整化頭 安裝在載體組件上并位于與CMP設備中平整化墊接觸的位置。載體組件 向基底提供可控壓力以向平整化墊推動基底。該墊通過外部驅動力相對基 底移動。因此，在分散平整化組合物或漿料的同時使CMP設備在基底表 面和平整化墊之間進行平整化運動或摩擦運動以既進行化學作用又進行機 械作用。

用于CMP方法的常規漿料在反應性溶液中含有研磨劑顆粒。或者， 研磨劑制品可以是固定研磨劑制品如固定研磨劑平整化墊，其可以與CMP 組合物或不含研磨顆粒的漿料一起使用。固定研磨制品通常包括具有多個 附在其上的幾何研磨劑復合元件的背板。

在半導體CMP方法中最廣泛使用的研磨劑為硅石(SiO₂)、礬土 (Al₂O₃)、鈰土(CeO₂)、氧化鋯(ZrO₂)和二氧化鈦(TiO₂)，其可以通過發煙 或溶膠-凝膠法生產，如在美國專利4,959,113；5,354,490和5,516,346及 WO?97/40,030中所述。目前報道了含有氧化錳(Mn₂O₃)(歐洲專利816,457) 或氮化硅(SiN)(歐洲專利786,504)的組合物或漿料。

U.S.6,508,952公開了含有任何可市購的顆粒形式的研磨劑如SiO₂、 Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂、SiC、Fe₂O₃、TiO₂、Si₃N₄或其混合物的CMP漿料。 這些研磨劑顆粒通常具有高純度、高表面積和窄粒度分度，因此適合用在 研磨劑組合物中作為研磨劑。

U.S.4,549,374公開了具有通過將蒙脫土分散在去離子水中而制備的 研磨劑漿料的平整化半導體晶片。通過加入堿如NaOH和KOH調節該漿 料的pH。

對電加工速度的要求持續增加，要求越來越高的電路密度和性能。現 在希望的是制造具有8層或更多層電路圖案的芯片。原則上要求更多層而 不改變平整化性質，但是要求平整化方法的更嚴格規格。缺陷如刮痕和凹 坑必須減少或消除。技術要求進一步增加的問題移向300mm的晶片。與 8″或200mm晶片相比，晶片越長，越難在整個較長長度上維持均勻。

除了添加層，還可以通過減小各通路之間的空間而實現電路密度增加。 通路不能太近，因為可能會穿過SiO₂電介體(晶片氧化物)發生漏電，有效 地中止連接。目前科技進步允許在集成電路上制造非常小的高密度電路圖 案，對隔離結構具有更高的要求。