[發明專利]研磨組合物

無效

• 申請號: 200880104039.0
• 申請日: 2008-08-25
• 公開（公告）號: CN101878520A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 新田浩士;松村義之
• 申請（專利權）人: 霓達哈斯股份有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;C09K3/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

技術領域

本發明涉及金屬膜研磨用、特別是銅膜研磨用的研磨組合物。

背景技術

為了適應半導體集成電路(LSI)的高集成化和小型化的要求，開發了被稱之為系統級封裝(SIP)的技術，在該技術中，要在一個基板上三維地搭載具有儲存功能、邏輯功能等各種功能的多個半導體元件。隨之，基板上形成的配線數和凸起(bump)數增加，各配線的直徑變小，用以往方法的積層法(build?up?method)和機械磨削法難以形成微細的配線。

因此，人們利用電阻比鋁低的銅、銅合金等以代替一直以來作為配線材料使用的鋁。然而，銅由于在其特性上難以實現鋁之類的基于干腐蝕的配線形成，所以確立了被稱之為鑲嵌(Damascene)法的配線形成法。

根據半導體工藝中使用的鑲嵌法，例如，在被二氧化硅膜覆蓋的基板表面，形成對應于要形成的配線圖案的溝槽和對應于要形成的插座(plug：基板內部的與配線的電連接部分)的孔，然后在溝槽和孔的內壁面形成由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢等構成的阻擋金屬膜(絕緣膜)，接著通過鍍覆等在整個基板表面上覆蓋銅膜，從而將銅埋入溝槽和孔中，進而通過化學機械研磨法(CMP、chemical?mechanical?polishing)除去溝槽和孔以外的區域的多余的銅膜，由此在基板表面形成配線和插座。

同樣，也可以將鑲嵌法和CMP適用于SIP，但由于基板表面所覆蓋的銅膜等金屬膜的膜厚將達到5μm以上，所以擔心CMP的加工時間的增加以及大幅的生產率惡化。

在針對金屬層的CMP中，可以考慮用如下的工藝來進行研磨，該工藝利用研磨磨粒對酸性區域中通過化學反應而在金屬表面生成的化合物進行研磨，所以針對金屬層的CMP中使用的料漿通常是酸性的(參見特開2002-270545號公報)。

但是，酸性料漿隨著研磨塊數的增加存在著研磨速度下降的傾向，此外，研磨后如果使用用于除去磨粒的堿性洗滌液，則會因pH刺激而使磨粒凝聚等，所以希望代替酸性料漿而使用可高速研磨的堿性料漿。

作為堿性料漿，正如特開2002-270545號公報所公開的那樣，研究了如下的研磨組合物，其含有：在分子中包括3個以上的唑基的化合物，氧化劑、選自氨基酸、有機酸和無機酸之中的1種或2種以上，以及表面活性劑。另外，作為氧化劑，可以使用臭氧、過氧化氫、高碘酸鹽等，作為表面活性劑，可以使用陰離子性、陽離子性、非離子性以及兩性表面活性劑。

通過在分子中包括3個以上的唑基的化合物而形成保護膜，可控制阻擋金屬的研磨速度，從而使磨蝕的抑制成為可能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以抑制凹陷(recess)和碟形缺陷(dishing)的發生、且研磨速度更高的研磨組合物。

本發明涉及一種研磨組合物，其特征在于：其含有氨、過氧化氫、氨基酸以及陰離子性表面活性劑。

另外，本發明的特征在于：pH為7～11.5。

另外，本發明的特征在于：所述氨基酸為中性氨基酸。

另外，在本發明中，所述中性氨基酸是選自甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸以及色氨酸之中的至少1種。

金屬層的研磨通常分多個階段進行，在第1階段的研磨中，由于以減少金屬層的厚度為主要目的，因而所使用的研磨組合物也要求能夠高速化的研磨組合物。另外，在第2階段的研磨中，將厚度業已減少的金屬層完全除去，從而形成配線和插座。

為了完全除去金屬層，需要薄薄地研磨至絕緣層的過度研磨(overpolishing)，但在以前的研磨組合物中，在進行過度研磨時將產生凹陷和碟形缺陷。另外，以前的研磨組合物由于沒有負荷依賴性，研磨速度也低，所以研磨非常耗費時間。

本發明的目的、特征以及優點通過下述的詳細說明和附圖可以變得更加明確。

附圖說明

圖1是表示低負荷條件(27hPa)下的研磨速度和高負荷條件(140hPa)下的研磨速度的測定結果的圖。

圖2是表示氨基酸含量對研磨速度的影響的圖。

圖3是表示氨含量對研磨速度的影響的圖。

圖4是表示pH對研磨速度的影響的圖。

圖5是表示磨粒的有無對負荷依賴性的影響的圖。

圖6是表示磨粒的含量對負荷依賴性的影響的圖。

圖7是表示碟形缺陷深度的測定結果的圖。

圖8是表示各負荷條件下的研磨速度的測定結果的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖就本發明優選的實施方式進行詳細的說明。