[發(fā)明專利]用于平坦化金屬層的研磨組成物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910147773.1
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101928520A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張松源;何明徹;陸明輝
• 申請（專利權(quán)）人: 盟智科技股份有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 北京申翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11214
• 代理人: 周春發(fā);艾晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)一種用于平坦化金屬層的研磨組成物，目的在提供一種用于化學(xué)機械的研磨組成物，可提高加工對象的平坦化效果。

背景技術(shù)

隨著電子組件的關(guān)鍵尺寸(Critical?Dimension)愈來愈小及導(dǎo)線層數(shù)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(lián)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(dǎo)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(dǎo)線。

鑲嵌(Damascene)方式制程有別于傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)。鑲嵌式制程比起傳統(tǒng)的金屬化制程具有以下優(yōu)點：(1)可使基底表面隨時保持平坦；(2)可排除傳統(tǒng)制程中介電材料不易填入金屬導(dǎo)線間隙的缺點：(3)可解決金屬層料蝕刻不易的問題，特別是銅金屬的蝕刻。

另外，為克服傳統(tǒng)內(nèi)聯(lián)機的制程中接觸窗構(gòu)造與導(dǎo)線圖案需分別制作，使得整個制程步驟極其繁復(fù)的缺點，目前另發(fā)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(dǎo)線介電質(zhì)(line?dielectric)與介層介電質(zhì)(via?dielectric)蝕開后，一次做完金屬層與插塞的阻障層，并一次將導(dǎo)電金屬填入介層窗和內(nèi)聯(lián)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(fā)展以及提高組件操作速度的需求，具有低電阻常數(shù)和高電子遷移阻抗的銅金屬，已逐漸被應(yīng)用來作為金屬內(nèi)聯(lián)機的材質(zhì)，取代以往的鋁金屬制程技術(shù)。銅金屬的鑲嵌式內(nèi)聯(lián)機技術(shù)，不僅可達到內(nèi)聯(lián)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(xiàn)今多重內(nèi)聯(lián)機主要的發(fā)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(xué)機械研磨制程來達到此一目的。然而，在金屬化學(xué)機械研磨的技術(shù)中，在金屬層表面仍然常常發(fā)生金屬碟陷(Dishing)及磨蝕(Erosion)等研磨缺陷。

金屬碟陷及磨蝕現(xiàn)象與研磨速率及蝕刻比(RR/DER)有極大的關(guān)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(chǎn)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(jié)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(xiàn)象。

為兼顧單位產(chǎn)出量及抑制金屬碟陷及磨蝕現(xiàn)象，通常將銅-化學(xué)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(chǎn)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(nèi)的銅造成過度磨蝕的現(xiàn)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。

美國公開號第2008/0254629號所揭示的研磨組成物包含有：胺基酸、重量計約5ppm至低于700ppm的磨粒、三唑化合物以及水，該研磨組成物在銅相對于阻擋層的去除選擇性上超過50∶1；而美國第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；再者，美國專利第6,440,186號專利并揭示一種研磨組成物包含有：磨粒、一保護膜層成形劑以及過氧化氫，該磨粒粒徑大小為50～120nm，而占研磨組成物總重的0.5～5重量％(wt％)；另外，美國專利第6,679,929號專利并揭示一種研磨組成物包含有：磨粒、具有至少10個碳的脂肪族羧酸、選自于氫氧化銨等的堿性物質(zhì)加速劑、腐蝕抑制劑、過氧化氫以及水。然而，上述各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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的即在提供一種用于平坦化金屬層的研磨組成物，可提高加工對象的平坦化效果。

本發(fā)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研磨組成物。