一种使用用于形成钨图案的浆料组合物制造半导体器件的方法。该方法包括：在形成于衬底上的绝缘膜中形成沟槽；将钨膜沉积在具有所述沟槽的绝缘膜上；首先，使用用于抛光金属的第一浆料对钨膜进行抛光，以使所述绝缘膜暴露，所述第一浆料对钨／绝缘膜的抛光选择性比率为３０到１００；其次，使用第二浆料对所述绝缘膜和所述钨膜进行抛光，所述第二浆料对绝缘膜／钨的抛光选择性比率为３到５００。该方法会降低钨图案的厚度差别，从而提高半导体器件的产率。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求分别于2006年9月27日和2007年9月20日提交 的韩国专利申请No. 10-2006-0094347和10-2007-0096133的优先权， 其全文以引用的方式并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及用于形成钨图案的桨料组合物，以及使用该浆料组 合物制造半导体器件的方法。随着半导体器件越来越微型化以及金属线的数量越来越大，每 一层的不规则性都会被转移到下一层，因此从衬底数起的最高一层最 不规则。这种不规则性会影响下面的步骤，从而使得难以获得所需的 形状。为了提高半导体器件的产量，必须在不规则的表面上实施平坦 化工艺，以便将半导体制造过程中的线路电阻偏差降到最小程度。平坦化工艺包括沉积具有高沉积均匀性的旋涂玻璃(SOG) 材料的工艺；沉积硼-磷硅酸盐玻璃(BPSG)膜、并实施回流工艺的 工艺；或者在形成膜后进行回蚀或化学机械抛光(CMP)的工艺。 CMP法已被广泛地应用，这是因为CMP法会提供全局性的平坦化工 艺，而回流或回蚀工艺则难以进行大面积的平坦化。CMP法是用施加到抛光垫与衬底直接接触处的抛光浆料实施 的。换言之，衬底的表面是通过涂有浆料的抛光垫进行机械和化学平 坦化的。浆料的组成随诸如抛光速度、抛光表面的缺陷、凹陷和侵蚀 等抛光特性的不同而有差别。CMP方法已被用于使诸如氧化硅膜和氮化硅膜等介电材料以及 诸如鸨(W)、铝(Al)、铜(Cu)等金属膜平坦化。作为用于抛光金属膜(其包括钨)的组合物，韩国专利申请No.2002-7009918 (WO 2001/57150)公开这样一种选择性鸨抛光浆料，该 选择性钨抛光浆料含有造成组合物扩散程度低的氧化铝磨料。为了避 免这种低扩散程度，人们提供一种含有甲硅烷醇的抛光组合物。韩国 专利申请No. 2004-7011428 (WO 2003/62337)公开这样一种鸨抛光浆 料，该钨抛光桨料含有第一氧化剂，其包含过氧化氢、氰亚铁酸盐 和重铬酸盐；和第二氧化剂，其包含溴酸盐、氯酸盐和碘酸盐，以便 减小静态蚀刻速度。当使用碘酸盐时，需要用氧化铝(磨料)颗粒来去 除造成划痕的氧化钨。韩国专利申请No. 1998-0702220 (WO 1998/04646)公开这样一种化学机械抛光浆料，该化学机械抛光浆料 含有占100重量份浆料的0.5重量份~20重量份的选择性氧化和还原 的化合物，以便在去除金属和介电材料时产生区别。然而，用于抛光钨的浆料在钨图案分布密集的区域会造成侵蚀。 换言之，诸如氮化物膜3和氧化物膜5等绝缘膜被沉积在半导体衬底 的底层1上。用于形成金属线的图案(图中未示出)形成在绝缘膜上。 依次形成Ti扩散阻隔膜和钨膜7。当用对钨具有高抛光速度的浆料 对半导体衬底进行抛光时，由于浆料对钨膜和绝缘膜的抛光速度的差 别而在衬底上产生凹陷9和侵蚀(参见附图说明图1)。凹陷表示图案的内部被过度抛光而造成其内陷(即，凹入)的现象。侵蚀表示金属线图案 区域和不具有金属线图案的绝缘膜之间产生阶梯差异。专利技术概述本专利技术的多个实施方案涉及用于形成钨图案的浆料组合物以及 包括使用该浆料组合物的两步抛光工艺的半导体器件制造方法，其 中，所述浆料组合物用以防止在形成钨图案的镶嵌工艺中对绝缘膜上 的钨膜进行抛光时产生凹陷和侵蚀。本专利技术的多个实施方案还涉及用于形成钨图案的浆料组合物， 该浆料组合物在绝缘膜和钨膜之间具有高抛光选择性比率，并具有优 异的扩散性能，从而减少划痕并防止产生凹陷和侵蚀。根据本专利技术的实施方案，浆料组合物包含二氧化硅磨料；以及选自氨基酸型络合剂和醇类有机化合物中的至少一种，作为添加齐U。浆料的抛光选择性比率为绝缘膜:钩=3~500:1。本专利技术的多个实施方案涉及提供一种半导体器件的制造方法，该方法包括第一抛光步骤，该抛光步骤使用对鸽膜具有高抛光速度 的浆料；和第二抛光步骤，该抛光步骤使用对绝缘膜的抛光速度高的、具有相反选择性的浆料。根据本专利技术的实施方案，半导体器件的制造方法包括在形成 于衬底上的绝缘膜中形成沟槽；将钨膜沉积在具有沟槽的绝缘膜上； 首先，使用用于抛光金属的第一抛光浆料对钨膜进行抛光，以使绝缘 膜暴露，所述第一浆料对钨/绝缘膜的抛光选择性比率为30到100; 其次，使用第二浆料对暴露的绝缘膜和钨膜进行抛光，以使其平坦化， 所述第二浆料对绝缘膜/钨的抛光选择性比率为3到500。钨图案包 含钨插塞和钨配线。由于使用对绝缘膜具有低抛光速度而对钨膜具有高抛光速度的 浆料进行第一道抛光工艺，因此，当绝缘膜暴露时可以立即停止该道 抛光工艺。然而，在钨图案上会产生凹陷和侵蚀。随后使用对绝缘膜 的抛光速度高的、具有相反选择性的浆料进行第二道抛光工艺，以去 除第一道抛光工艺中产生的凹陷和侵蚀，从而使衬底平坦化。附图简要说明图1为示出使用常规方法形成的钨图案的横截面图。 图2a到2c为示出根据本专利技术实施方案的两步抛光法的图。 图3为根据本专利技术的实施方案的钨图案的透射电子显微镜 (TEM)照片。图4为示出在根据本专利技术实施方案的两步抛光法中凹陷减少的图。图5a为示出钨图案顶部的侵蚀随两步抛光的时间而减少的图。 图5b为示出钩插塞图案顶部的侵蚀随两步抛光的时间而减少的图。附图中的各部分的符号1、 21:底层 3:氮化物膜 5:氧化物膜 7、 27:钨膜 9:凹陷23:第一绝缘膜 25:第二绝缘膜具体实施方案详述参照附图对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供一种在用于形成钨图案的工艺中使用的浆料组合 物，该浆料组合物包含二氧化硅磨料，以及替代氧化剂或催化剂的氨 基酸型络合剂和醇类有机化合物中的至少一种添加剂。所述浆料还可 以包含残余的蒸馏水或超纯水。二氧化硅磨料包括蒸气沉积二氧化硅和胶态二氧化硅。蒸气沉 积二氧化硅的比表面积为50mV克到400mV克(如，70mV克到200m2/ 克)。浆料中的蒸气沉积二氧化硅的平均二次粒径为70nm到 250nm(例如，100 nm到170nm)。当二氧化硅的粒径超过250nm时可 以产生划痕，而当二氧化硅的粒径小于70nm时则抛光速度下降。胶态二氧化硅的 一 次粒径为1 Onm至(j 200nm(如，30nm到 120nm)。当二氧化硅的粒径超过200nm时可产生划痕，而当二氧化 硅的粒径小于10nm时则抛光速度下降。蒸气沉积二氧化硅磨料的含量占100重量份浆料的1重量份到 20重量份(如，2重量份到12重量份)。胶态二氧化硅磨料的含量 占IOO重量份浆料的1重量份到20重量份(如，5重量份到15重量 份)。当磨料的含量低于1重量份时，抛光速度降低，而当磨料的含 量大于20重量份时，可以产生划痕。络合剂稳定WOx (氧化钨)型阴离子，以防止其再附着到衬底 上。氨基酸型络合剂选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、天门冬氨酸、谷 氨酸以及它们的组合。络合剂的含量占100重量份浆料的0.001重量份到1.0重量份 (如，0.005重量份到0.2重量份)。当络合剂的含量低于0.001重量份 时，难以防止WOx型阴离子再附着，而当络合剂的含量大于1.0重 量份时，则浆料的分散性降低。醇类有机化合物抑制抛光颗粒附着在抛光表面上以及产生划 痕，并有利于蒸气沉积二氧化硅润湿而提高浆料的分散性。作为醇类 有机化合物，可以使用在碳直链或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种浆料组合物，其用于利用化学机械抛光工艺在衬底上形成钨图案，所述组合物包含： 二氧化硅磨料；和 选自络合剂和醇类有机化合物中的至少一种，作为添加剂。
【技术特征摘要】
KR 2006-9-27 10-2006-0094347;KR 2007-9-20 10-2007-1.一种浆料组合物，其用于利用化学机械抛光工艺在衬底上形成钨图案，所述组合物包含二氧化硅磨料；和选自络合剂和醇类有机化合物中的至少一种，作为添加剂。2. 根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述的二氧化硅磨 料包含蒸气沉积二氧化硅磨料或胶态二氧化硅磨料。3. 根据权利要求2所述的浆料组合物，其中所述蒸气沉积二氧 化硅磨料的平均二次粒径为70nm到250nm。4. 根据权利要求2所述的浆料组合物，其中所述的胶态二氧化 硅磨料的一次粒径为10nm到200nm。5. 根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述磨料的含量占 100重量份所述浆料组合物的1重量份到20重量份。6. 根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述络合剂选自甘 氨酸、丙氨酸、缬氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸以及它们的组合，其中所述络合剂用于稳定氧化钨型阴离子，以防止被所述化学 机械抛光工艺去除的鸨再附着。7. 根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述络合剂的含量 占100重量份所述浆料组合物的0.001重量份到至多1重量份。8. 根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述醇类有机化合 物选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、 丙三醇、苏糖醇、木糖醇、山梨糖醇以及它们的组合， 其中所述醇类有机化合物的含量足以控制由所述浆料在所述钨 图案上产生的划痕，且该含量不超过防止所述浆料组合物的分散性降 低的给定量。9. 根据权利要求1所述的浆料组合物，其中所述的醇类有机化合物的含量占100重量份所述浆料组合物的0.005重量份到至多3重10. 根据权利要求2所述的浆料组合物，其中包含所述的蒸气沉 积二氧化硅磨料的所述浆料的pH值为8到12。11. 根据权利要求2所述的浆料组合物，其中包含所述胶态二氧 化硅磨料的所述浆料的pH值为1到12。12. 根据权利要求11所述的浆料组合物，其中所述浆料的pH 值为1到4或9到12。13. 根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：金锡主，朴烋范，梁基洪，晋圭安，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，技术半化学有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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