[發明專利]化學機械研磨漿液與化學機械平坦化方法

有效

• 申請號: 200710166031.4
• 申請日: 2007-10-30
• 公開（公告）號: CN101220255A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 侯惠芳;劉文政;陳彥良;陳瑞清
• 申請（專利權）人: 長興開發科技股份有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及一種研磨漿液，特別是涉及一種含有數顆經一種表面電性改質劑進行表面改質，并包含鉀的二氧化硅研磨粒子的化學機械研磨漿液。

背景技術

化學機械平坦化技術已是半導體制程中不可或缺的一環，其制程能力不但與后段微影制程結果的好壞有著直接的影響，且隨著晶圓直徑增大、制程線寬縮小，以及元件積集度的提高等等半導體制程參數的變化趨勢，相較于過去，業界對于晶圓表面平坦程度有更嚴格的要求。利用化學機械研磨(chemicalmechanical?polishing，簡稱為“CMP”)制程，可使晶圓表面呈全面的平坦化，而CMP的優勢在于可突破具有高密度化的積體電路的晶圓在黃光微影制程中，因曝光微細化所造成焦點深度變淺的問題；因此CMP不但可提升良率，而且對往更微細極限的曝光的發展，有很大的幫助。

銅化學機械研磨(Cu?CMP)為金屬化學機械研磨(metalCMP)的一支，其可采用兩階段的研磨方式來進行，以達到更佳的晶圓平坦化效果；所謂的第一階段是先把表面的金屬銅移除，以露出底下的阻障層(其材質通常為氮化鉭(TaN)或金屬鉭(Ta))；而第二階段則是再將該阻障層磨除。

此兩階段是分別使用特定的研磨漿液。基于后續產品良率的考慮，于此第一階段中，業界對于所使用的研磨漿液的要求是，以該研磨漿液研磨完成的晶圓表面越平坦越好，也就是說，其凹陷(dishing)與磨蝕(erosion)的程度越輕越好，且該研磨漿液對于銅要具有高移除效果，并要避免受研磨的晶圓表面產生氮化鉭阻障層損害(TaN?damage)，也就是盡量不要磨除阻障層。

Cu?CMP研磨漿液(slurry)是由液態狀漿體及固態狀的研磨粒子所構成，該漿體則是除了水以外，也包括有酸、堿及界面活性劑等化學品。就上述第一階段所使用的研磨漿液，其漿體中的化學品主導化學蝕刻效應，也就是說，利用其酸堿度提供一個環境，以使晶圓表面的金屬銅氧化后，形成一可視為“可磨耗層”的氧化銅鈍化膜；所以該研磨漿液可以是酸性或堿性。而研磨粒子則主導機械研磨效應，也就是說，通過粒子本身與該金屬氧化鈍化膜相互摩擦的機械力作用，來將該膜移除，使晶圓的圖案得以呈現。

就研磨粒子方面，一般而言其材質可以是氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、碳化硅、氧化鈦、氮化硅，或這些的一組合。

然在Cu?CMP中，需注意的是，可磨耗層的形成與移除，需要達成平衡，否則恐造成凹陷或磨蝕的現象，使得晶圓表面平整性不足，如此將影響后續產品良率甚巨；另一方面，為使研磨粒子能發揮其功用，先決條件是研磨粒子需穩定地分散存在于漿體內，方能保有磨除掉該磨耗層的能力。

因此，“研磨漿液”是可針對研磨粒子或漿體等兩部份來進行改良；例如TW?I235761即是朝改良漿體的方向而進行。該案是請求一種研磨銅基金屬用的研漿，包含二氧化硅研磨材料、氧化劑、胺基酸、三唑系化合物，以及水；胺基酸與三唑系化合物的含量比(胺基酸/三唑系化合物的重量比)，是5至8，以及該三唑系化合物是由1，2，3-三唑、1，2，4-三唑及它們的衍生物所構成的群組中選??；而其所使用的二氧化硅研磨材料即是一般的二氧化硅研磨粒子。