[發明專利]化學機械研磨的組成物

有效

• 申請號: 200810097832.4
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101580700A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 張松源;陸明輝;何明徹
• 申請（專利權）人: 盟智科技股份有限公司
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C07D235/00;C07D249/18;C07C229/00
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 周春發

技術領域

本發明有關一種用于化學機械研磨的抑制劑組成物，目的 在提供一種用于化學機械研磨組成物的抑制劑組成物，可提高 加工對象的平坦化效果。

背景技術

隨著電子組件的關鍵尺寸(Critical?Dimension)愈來愈小及導線層數 的急遽增加，電阻/電容時間延遲(RC?Time?Delay)將嚴重影響整體電路 的操作速度。為了改善隨著金屬聯機線寬縮小所造成的時間延遲以及 電子遷移可靠性問題，所以選擇電阻率低與抗電子遷移破壞能力高的 銅導線材料，取代鋁合金金屬。然而，由于銅金屬具有不易蝕刻的特 性，必須改采另一種鑲嵌(Damascene)方式來形成銅金屬導線。

鑲嵌(Damascene)方式制程有別于傳統先定義金屬圖案再以介電層 填溝的金屬化制程，其方法是先在一平坦的介電上蝕刻出金屬線的溝 槽后，再將金屬層填入，最后將多余的金屬移去，而得到一具有金屬 鑲嵌于介電層中的平坦結構。鑲嵌式制程比起傳統的金屬化制程具有 以下優點：(1)可使基底表面隨時保持平坦；(2)可排除傳統制程中介 電材料不易填入金屬導線間隙的缺點：(3)可解決金屬材料蝕刻不易的 問題，特別是銅金屬的蝕刻。

另外，為克服傳統內聯機的制程中接觸窗構造與導線圖案需分別 制作，使得整個制程步驟極其繁復的缺點，目前另發展出一種雙鑲嵌 (dual?damascene)制程，其制作過程是進行兩次選擇性蝕刻，分別將 導線介電質(line?dielectric)與介層介電質(via?dielectric)蝕開后，一 次做完金屬層與插塞的阻障層，并一次將導電金屬填入介層窗和內聯 機溝槽，達到簡化制程步驟的效果。近年來，為配合組件尺寸縮小化 的發展以及提高組件操作速度的需求，具有低電阻常數和高電子遷移 阻抗的銅金屬，已逐漸被應用來作為金屬內聯機的材質，取代以往的 鋁金屬制程技術。銅金屬的鑲嵌式內聯機技術，不僅可達到內聯機的 縮小化并且可減少RC時間延遲，同時也解決了金屬銅蝕刻不易的問題， 因此已成為現今多重內聯機主要的發展趨勢。

無論是單鑲嵌或雙鑲嵌的銅制程，在完成銅金屬的填充后都需要 進行平坦化制程，以將介電層上多余的金屬去除。目前，通常藉由化 學機械研磨制程來達到此一目的。然而，在金屬化學機械研磨的技術 中，在金屬層表面仍然常常發生金屬碟陷(Dishing)及磨蝕(Erosion)等研 磨缺陷。

金屬碟陷及磨蝕現象與研磨速率及蝕刻比(RR/DER)有極大的關 系，較低的蝕刻速率可確保圖案凹陷處去除率低，藉此有效抑制碟陷 缺陷，但在考慮單位時間的產出量下，研磨速率亦需維持于可接受范 圍；此外，研磨均勻度也對平坦結果有一定影響，較差的均勻度則需 更多的研磨時間將銅完全磨除，因而造成更嚴重的金屬碟陷及磨蝕現 象。

為兼顧單位產出量及抑制金屬碟陷及磨蝕現象，通常將銅-化學機 械研磨制程，分為二個步驟。第一階段以較快的研磨速率將大部分的 銅移除，以增加單位產出量。第二階段則以較慢的研磨速率磨除剩下 的少量銅，藉以避免對凹槽內的銅造成過度磨蝕的現象。通常，二階 段的銅研磨制程，需要更換不同組成的研磨組成物，以符合不同階段 的銅研磨需求。然而，更換研磨組成物非但不利于簡化制程，亦可能 造成廢料的增加。

美國第6,679,929號專利揭示一種研磨組成物，包括至少一種磨粒、 具有至少10個碳原子的脂肪族羧酸、堿性成分、加速劑、抗蝕劑 (anticorrosive)、過氧化氫、及水，該研磨組成物雖然能夠降低銅金屬的 蝕刻速率，但對于大部分銅層(bulk?copper)的移除率亦產生不利的影響。 另外美國第2004/0020135號公開專利文獻揭示包括二氧化硅、氧化劑、 胺基酸、三唑化合物、及水的銅金屬研磨組成物。然而，該專利并未 揭示使用共同抑制劑，可以在維持高研磨去除率的條件下，減緩研磨 組成物對于金屬的蝕刻速率，而同時適用于第一與第二階段的銅金屬 研磨。

發明內容

本發明的主要目的即在提供一種用于化學機械研磨的抑制劑組成 物，可提高加工對象的抑制蝕刻速率。

本發明的又一目的在于提供一種同時適用于二階段金屬研磨的化 學機械研磨組成物。