用于金属线的CMP浆料组合物及使用其的抛光方法技术

本申请公开了一种用于金属线的CMP浆料组合物及使用其的抛光方法，具体涉及用于抛光金属线的CMP浆料组合物及使用其的抛光方法。该CMP浆料组合物包含抛光颗粒、氧化剂、络合剂、腐蚀抑制剂和去离子水，其中，腐蚀抑制剂包含选自由亚硝酸盐和硝酸铵组成的组中的至少一种无机腐蚀抑制剂。

CMP slurry composition for metal wire and polishing method using the same

The present invention discloses a CMP slurry composition for metal wires and a polishing method using the same, in particular to a CMP slurry composition for polishing metal wires and a polishing method using the same. The CMP slurry composition comprises polishing particles, oxidizing agent, complexing agent, corrosion inhibitor and deionized water, the corrosion inhibitor comprising at least one inorganic corrosion inhibitor selected from the group consisting of ammonium nitrate and nitrite.

【技术实现步骤摘要】
用于金属线的CMP浆料组合物及使用其的抛光方法相关申请的引证本申请要求于2015年12月11日提交的韩国专利申请10-2015-0177498的优先权，通过引证将其全部公开内容结合于本文中。
本专利技术涉及一种用于金属线的化学机械抛光(CMP)浆料组合物，并且更具体地涉及可以最小化另外形成在铜线上的辅助金属层的化学损失的CMP浆料组合物。
技术介绍
在半导体装置的制造中，CMP过程是用于用抛光垫片和浆料组合物平面化晶圆的表面的过程，并且在其中，在使抛光垫片与晶圆接触之后，在包括平移运动分量和旋转运动分量的抛光垫片和晶圆的轨道运动过程中使用包含抛光剂的浆料组合物抛光晶圆的表面。用于CMP过程的浆料组合物主要由用于物理作用的抛光颗粒和用于化学作用的化合物(如蚀刻剂)组成。因此，浆料组合物通过物理作用和化学作用选择性蚀刻晶圆的暴露表面，从而允许进一步优化的大面积的平面化。在金属线的抛光中，重要的是降低蚀刻速率，同时增加抛光速率。具体地，由于铜线可以容易地被如蚀刻剂的化学品腐蚀，所以抛光速率可以容易地增加并且蚀刻速率也随抛光速率一起升高，从而引起铜线的腐蚀。在铜CMP过程中，由于没有形成或没有充分形成天然的钝化氧化物膜(CuO或Cu2O)来保护金属不受外部的化学蚀刻，所以金属线可能被腐蚀。因此，必须将钝化剂或防腐蚀剂添加到CMP浆料组合物中。如以上所描述的，在铜线的CMP中，化学蚀刻体系的作用和防腐蚀剂的作用之间的平衡是非常重要的。在涉及用于铜线的CMP的文献中已经公开了各种用于铜的防腐蚀剂。这种防腐蚀剂的实例包括苯并三唑、甲基苯并三唑、咪唑、天冬氨酸和甲苯基三唑。这些防腐蚀剂是与铜形成较强的结合以抑制铜的腐蚀的有机防腐蚀剂。然而，这样的有机防腐蚀剂在CMP之后会残留在铜线的表面上以形成有机残留，从而引起装置的失效。为了克服这种问题，已经提供了使用无机防腐蚀剂代替有机防腐蚀剂的CMP浆料组合物。韩国专利第1178719号公开了包含硝酸铈、硝酸镍和硝酸锌作为无机防腐蚀剂的用于铜线的CMP浆料组合物。近来，随着半导体装置尺寸的减小和装置性能的改善，越来越多地将如钴(Co)或钌(Ru)的具有高电导率的金属用于辅助金属层，其用作用于铜线的镀层的晶种材料或用于增加电导率。如韩国专利第1178719号中公开的，包含无机防腐蚀剂的CMP浆料组合物在将铜线的腐蚀抑制到一定程度中是有效的，但是在这种辅助金属层的腐蚀抑制方面表现出不足的性能。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种有效抑制铜线和由如钴的金属形成的辅助金属层的腐蚀、可以最小化化学损失并且改善抛光之后的平整度的CMP浆料组合物。本专利技术的另一个方面是提供使用以上阐述的CMP浆料组合物的抛光方法。根据本专利技术的一个方面，用于抛光金属线的CMP浆料组合物包含：抛光颗粒；氧化剂；络合剂；腐蚀抑制剂；和去离子水，其中，腐蚀抑制剂包含选自由亚硝酸盐和硝酸铵组成的组中的至少一种无机腐蚀抑制剂。亚硝酸盐可以包含亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸铵和它们的组合中的至少一种，并且无机腐蚀抑制剂可以以0.001wt％至10wt％的量存在于CMP浆料组合物中。CMP浆料组合物可以进一步包含：表面活性剂、聚合化合物、分散剂、pH调节剂或它们的组合。在一个实施方式中，CMP浆料组合物可以包含：0.01wt％至20wt％的抛光颗粒；0.01wt％至10wt％的氧化剂；0.01wt％至20wt％的络合剂；0.001wt％至10wt％的腐蚀抑制剂；和余量的去离子水。CMP浆料组合物可以具有如对钴膜测量的或更低、具体地或更低的静态蚀刻速率(SER)，并具有如对铜膜测量的或更低、具体地至的SER。CMP浆料组合物可以具有20％或更低、具体地10％或更低的去除率不均匀度。CMP浆料组合物可以具有600ea或更少的缺陷、具体地400ea或更少、更具体地300ea或更少的缺陷。根据本专利技术的另一个方面，一种抛光方法包括：使用以上阐述的CMP浆料组合物抛光金属线。根据本专利技术，可以提供一种CMP浆料组合物，其可以提供铜线和由如钴的金属形成的辅助金属层二者的改善的腐蚀抑制、最小化铜线和辅助金属层的化学损失并且改善抛光之后的平整度。具体实施方式在下文中，将详细描述本专利技术的实施方式。通过针对开发能够抑制铜线和由如钴(Co)或钌(Rb)的金属形成的辅助金属层二者的腐蚀的CMP浆料组合物的反复研究，本专利技术的专利技术人已经发现可以将选自由亚硝酸盐和硝酸铵组成的组中的至少一种无机腐蚀抑制剂用作腐蚀抑制剂来实现以上目的。结果，本专利技术人完成了本专利技术。具体地，根据本专利技术的CMP浆料组合物用于抛光用作半导体装置的导电层的金属线并包含(A)抛光颗粒、(B)氧化剂、(C)络合剂、(D)腐蚀抑制剂和(E)去离子水，其中，腐蚀抑制剂包含选自由亚硝酸盐和硝酸铵组成的组中的至少一种无机腐蚀抑制剂。现在，将详细地描述每种组分。(A)抛光颗粒可以将本领域通常使用的任何抛光颗粒用作抛光颗粒，而没有限制。例如，抛光颗粒可以是无机颗粒、有机颗粒或它们的组合。无机颗粒的实例可以包括金属氧化物如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化铈(CeO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)和氧化钼(MoO3)的细颗粒，但不限于此。具体地，在浆料组合物的分散稳定性和耐刮擦性方面，二氧化硅是有利的。有机颗粒的实例可以包括聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氯乙烯、聚缩醛、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺和它们的共聚物的颗粒，但不限于此。可以单独或作为它们的混合物使用无机颗粒和/或有机颗粒。无机颗粒或有机颗粒可以具有10nm至500nm的平均粒径(D50)。在此平均粒径范围内，抛光颗粒可以在抛光速率和抛光均匀性方面提供优异的性能。基于浆料组合物的总重量，抛光颗粒可以以0.01wt％至20wt％的量存在。具体地，抛光颗粒可以以0.05wt％至20wt％、更具体地0.1wt％至20wt％、例如1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％的量存在于浆料组合物中。在此范围内，浆料组合物可以表现出优异的分散稳定性和去除率。(B)氧化剂氧化剂用于通过氧化抛光对象的金属层(例如铜层)的表面来促进化学抛光。根据本专利技术，氧化剂可以包括无机或有机高化合物(per-compound)、溴酸及其盐、硝酸及其盐、氯酸及其盐、铬酸及其盐、碘酸及其盐、铁及其盐、铜及其盐、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物、铁氰化钾、重铬酸钾等。优选地，将过氧化氢用作氧化剂。为了获得适当的抛光速率，同时减少抛光时的腐蚀或点蚀，氧化剂可以以0.01wt％至10wt％、具体地0.1wt％至5wt％的量存在于浆料组合物中。例如，氧化剂可以以0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％的量存在于浆料组合物中。在此范围内，可以减少抛光时的腐蚀或点蚀并且进一步改善抛光速率和抛光均匀性。(C)络合剂络合剂用于螯合被氧化剂氧化的氧化铜。即，抑制通过与氧化铜的螯合氧化的氧化铜再吸附到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光金属线的化学机械抛光浆料组合物，包含：抛光颗粒；氧化剂；络合剂；腐蚀抑制剂；和去离子水，其中，所述腐蚀抑制剂包含选自由亚硝酸盐和硝酸铵组成的组中的至少一种无机腐蚀抑制剂。

【技术特征摘要】
2015.12.11 KR 10-2015-01774981.一种用于抛光金属线的化学机械抛光浆料组合物，包含：抛光颗粒；氧化剂；络合剂；腐蚀抑制剂；和去离子水，其中，所述腐蚀抑制剂包含选自由亚硝酸盐和硝酸铵组成的组中的至少一种无机腐蚀抑制剂。2.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中，所述亚硝酸盐包含亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸铵和它们的组合中的至少一种。3.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中，所述无机腐蚀抑制剂以0.001wt％至10wt％的量存在于所述化学机械抛光浆料组合物中。4.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，进一步包含：表面活性剂、聚合化合物、分散剂、pH调节剂或它们的组合。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昭滢，都均奉，金东珍，安江洙，郑荣哲，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR