[發明專利]聚合物阻隔移除拋光漿料

無效

• 申請號: 201110243495.7
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102367366A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 卞錦儒
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;B24B29/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

發明背景

當超大規模集成電路(ULSI)技術移植于更小的線寬度時，給傳統的化學機械拋光(CMP)工藝的整合帶來了新的挑戰。此外，由于膜的低機械強度以及與相鄰層的弱的界面結合力，引入低k及超低k介電膜需要使用更加溫和的CMP工藝。另外，不斷緊縮的缺陷規格對低k薄膜用的拋光漿料提出了額外需要。

各種低k薄膜與USLI的集成同樣會需要多種額外的步驟和諸如超臨界清洗，電介質及金屬帽(cap)，阻隔物和銅的保形沉積(conformal?deposition)，具有低向下力的化學機械平坦化和無磨料漿料等新技術的整合。除了這些技術上的選項，ULSI制作者必須考慮和解決相對于產量、可靠性、機械強度和性能的工藝復雜性，即來自電阻-電容(RC)滯后的動力損耗。

與實現低k材料相關的復雜性已經給阻隔CMP工藝(barrier?CMP?process)帶來了更大的挑戰，該CMP工藝需要控制復雜輸入變量和獲得恒定高產率的能力。調整工藝變量會減少低k膜上的拋光變化。但是大多數期望的阻隔CMP漿料將引入低k介電特性，表面活化劑，所述表面活化劑具有可調整性能的能力。例如，Thomas等人在美國專利公開號2007/0051917中公開了一種調整聚乙烯吡咯烷酮和磷酸鹽的用量來控制氮化鉭，銅和摻碳氧化物(CDO)移除速率的漿料。調整聚乙烯吡咯烷酮和二氧化硅的用量可以控制獲得的漿料中氮化鉭(阻隔(barrier))和摻碳氧化物(超低k介電質)的比例。不幸的，這些漿料在一些應用中不具有足夠的阻隔移除率。

人們對于能實現沒有過多銅移除率的超低k介電阻隔劑的模塊(modular)移除的拋光漿料有一定的需求。此外，對于能夠移除控制低k介電質刻蝕的阻隔劑的漿料有一定需求。

發明內容

本發明一方面提供一種用于化學機械拋光半導體基板的水性漿料，該基板具有銅互連，所述漿料包含(以重量百分數計)0-25氧化劑，0.1-50研磨顆粒，0.001-10用于減少銅互連靜態(static)蝕刻的抑制劑，0.001-5具有下列結構式的聚(甲基乙烯基醚)：

并且聚(甲基乙烯基醚)是水溶性的，n值至少為5，0.005-1的氨基丁酸，0.01-5的含磷化合物，0-10的銅絡合劑和余量的水。

本發明的另一個方面提供一種用于化學機械拋光半導體基板的水性漿料，該基板具有銅互連，所述漿料包含(以重量百分數計)0-20氧化劑，0.5-50研磨顆粒，0.005-10用于減少銅互連的靜態蝕刻的抑制劑，0.005-5具有下列結構式的聚(甲基乙烯基醚)：

并且聚(甲基乙烯基醚)是水溶性的，n值至少為10，0.01-0.75的氨基丁酸，0.02-3的含磷化合物，0-10的銅絡合劑和余量的水；且該水性漿料的pH值至少為8。

本發明的另一個方面提供一種拋光半導體基板的方法，所述半導體基板具有銅層，TEOS層和低k介電層，該方法包含以下步驟：在拋光板上引入拋光漿料，所述拋光漿料含有如下組合物，所述組合物包括(按質量百分數計)0-25的氧化劑，0.1-50的研磨顆粒，0.001-10用于減少銅互連的靜態蝕刻的抑制劑，0.001-5具有下列結構式的聚(甲基乙烯基醚)：

并且聚(甲基乙烯基醚)是水溶性的，n值至少為5，0.005-1的氨基丁酸，0.01-5的含磷化合物，0-10的銅絡合劑和余量的水；將半導體基板壓向拋光板；在半導體基板與拋光板(pad)之間建立運動，以在與摻碳氧化物層至少為1∶1的除去速率之比的選擇性條件下除去阻隔層，移除速率以埃每分鐘計算。

附圖說明

圖1為對比的不含氨基丁酸“ABA”的聚(甲基乙烯基醚)漿料的移除速率圖；

圖2是含有0.15wt％(中空型)和0.25wt％(實心型)氨基丁酸的本發明的聚(甲基乙烯基醚)漿料的移除速率圖。

具體實施方式

已經發現將聚(甲基乙烯基醚)加入到銅阻隔漿料能夠降低碳摻雜氧化物的移除速率，而對半導體基材的銅移除速率沒有不利影響。基于本申請的目的，半導體基材包括具有金屬導電互連和介電材料的晶片，所述介電材料以能產生特定電子信號的方式由絕緣體層分開。此外，這些漿料使得磨料含量上升從而進一步提高阻隔移除速率，且對低k或銅移除速率沒有負面影響。最后，這些漿料提供一個平臺(platform)，以調整阻隔劑、銅和介電移除速率，滿足各種半導體應用的需要。