抛光组合物制造技术

本发明专利技术的抛光组合物为抛光在绝缘层上形成的含钨金属层的抛光组合物，其包括磨粒、从由碘酸、亚碘酸和次碘酸组成的组中选择的一种以上的卤素酸、强酸、氢离子供给剂和水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】抛光组合物相关申请的相互参照本申请主张日本国特开2012-081653号的优先权，通过引用纳入本申请说明书的记载中。
本专利技术涉及抛光在绝缘层上形成的含钨金属层的抛光组合物。
技术介绍
在半导体器件的制造工艺中，使用化学机械抛光法(CMP法：ChemicalMechanicalPolishing)进行配线结构的制造。使用这种CMP法的配线结构的制造方法例如为如下方法：在包含SiO或四乙氧基硅烷(TEOS)等的绝缘层上形成的凹部内及凹部周围的绝缘层上表面，形成势垒层及导电层等金属层，将凹部以外的绝缘层表面上形成的剩余的金属层用包含磨粒的抛光组合物抛光除去，直至所述绝缘层表面露出为止，形成埋入所述凹部内的配线。所述导体层使用钨等金属，所述势垒层使用钛、氮化钛、钽、氮化钽等金属。因此，CMP法中所用的抛光组合物要求对包括所述导体层及势垒层等的金属层有高的抛光性。另一方面，若使用对所述金属层腐蚀性高的抛光组合物，则所述凹部上的金属层会过分地除去，从而出现在配线上表面产生凹坑的凹曲。此外，若使用对所述金属层腐蚀性高并且对绝缘层抛光速度高的抛光组合物，则会出现在微细的配线用的凹部中在配线上表面以及直至绝缘层为止被浸蚀的腐蚀。由于发生这种凹曲或侵蚀，抛光面的平滑性低下。因此，CMP法使用的抛光组成物中，要求对金属层有高的抛光性的同时，抑制凹曲或侵蚀的发生。但是，在使用抛光含钨等比较硬的金属的金属层的抛光组合物的情况下，难以在抑制凹曲或侵蚀的同时对金属层选择性地提高抛光速度。这种在CMP法中用于抛光含钨金属层的抛光组合物可以列举，例如，专利文献1至7中记载的那些。专利文献1及2记载了包含以胶体二氧化硅作为磨粒、以过氧化氢作为氧化剂的抛光组合物。专利文献3及4记载了包含磨粒、过碘酸的抛光组合物。这些抛光组合物通过过氧化氢或过碘酸等氧化剂，在钨上形成脆弱的氧化膜，并对这种氧化膜用胶体二氧化硅进行机械抛光。但是，这些抛光组合物存在对钨等金属层的抛光速度缓慢，抛光效率差的问题。专利文献5至7记载了包含作为磨粒的胶体二氧化硅或气相法二氧化硅、过碘酸和硫酸铵的抛光组合物。在该情况下，由于与过碘酸一起包含有硝酸铵，因此借助硝酸铵的作用，对金属层的抛光速度略有提高，但由于过碘酸对钨等金属腐蚀作用强，故难以抑制凹曲或侵蚀，还有可能腐蚀装置而生锈。现有技术文献：专利文献专利文献1：日本国特开2008-135453号公报专利文献2：日本国特开2008-135452号公报专利文献3：日本国专利第4083528号公报专利文献4：日本国特开2003-59877号公报专利文献5：日本国专利第4083528号公报专利文献6：日本国特开2004-123880号公报专利文献7：日本国特开2004-123879号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题因此，本专利技术鉴于如上所述的现有技术的问题，课题在于提供一种抛光组合物，所述抛光组合物可以对绝缘层上形成的含钨金属层在抑制凹曲或侵蚀等的同时选择性地以高抛光速度进行抛光。解决课题的方法本专利技术的抛光组合物为抛光在绝缘层上形成的含钨金属层的抛光组合物，其包括磨粒、从由碘酸、亚碘酸和次碘酸组成的组中选择的一种以上的卤素酸、强酸、氢离子供给剂和水。本专利技术中，所述氢离子供给剂可为从由强酸与弱碱组成的盐和弱酸组成的组中选择的一种以上。本专利技术中，所述强酸可为从由硝酸、盐酸和硫酸组成的组中选择的一种以上。本专利技术中，所述磨粒可为气相法二氧化硅。附图说明[图1]是示出本专利技术的一个实施方案的抛光组合物的抛光速度的图表。[图2]是示出本专利技术的一个实施方案的抛光组合物的抛光速度和配合比率的图表。[图3]是示出使用抛光组合物抛光时凹曲状态的图表。[图4]是示出使用抛光组合物抛光时腐蚀状态的图表。[图5]是示出硝酸铵浓度与钨、TESO膜抛光速度的关系的图表。[图6]是示出氢离子供给剂的种类与钨、TESO膜抛光速度的关系的图表。[图7]是示出强酸种类与钨、TESO膜抛光速度的关系的图表。[图8]是示出磨粒种类与钨、TESO膜抛光速度的关系的图表。具体实施方式以下，就本专利技术中所述抛光组合物进行说明。本实施方案的抛光组合物是抛光在绝缘层上形成的含钨金属层的抛光组合物，含有下述A-D成分及水：(A)磨粒(B)卤素酸(C)强酸(D)氢离子供给剂。(A)磨粒本实施方案的抛光组合物包含磨粒。所述磨粒只要作为CMP法用的抛光组合物中的磨粒使用，则没有特别限定，例如，可以列举胶体二氧化硅、气相法二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氮化硅、氧化锆等，它们可以单独使用或两种以上混合使用。其中，优选气相法二氧化硅。以气相法二氧化硅为磨粒使用时，可以抑制对绝缘层的抛光速度，提高对钨的抛光速度，因而是优选的。(B)卤素酸本实施方案的抛光组合物包括从由碘酸、亚碘酸和次碘酸组成的组中选择的一种以上的卤素酸。所述各卤素酸可以单独使用或两种以上混合使用。所述卤素酸作为氧化金属层中含有的钨的氧化剂而起作用。所述从由碘酸、亚碘酸和次碘酸组成的组中选择的一种以上的卤素酸适合作为抛光组合物的氧化剂，以便不腐蚀钨并且对钨氧化的反应速度快。其中，特别是碘酸在不腐蚀钨的程度下的氧化力高，并且对钨的氧化反应的速度快，因而是优选的。(C)强酸本实施方案的抛光组合物包含强酸。所述强酸通过在抛光组合物中电离，供给所述卤素酸在将钨氧化的氧化反应中所需的氢离子。所述强酸没有特别的限定，例如，可以列举硝酸、盐酸、硫酸等，它们可以单独使用或是两种以上混合使用。其中，硝酸不易产生腐蚀性气体，腐蚀抛光装置等的风险低，因此优选使用。此外，本实施方案中所说的强酸是指第1离解常数pKa1小于1的酸，弱酸是指第1离解常数pKa1为1以上的酸。(D)氢离子供给剂本实施方案的抛光组合物包含氢离子供给剂。所述氢离子供给剂通过如下所述的反应，与所述强酸一起，供给所述卤素酸在将钨氧化的氧化反应中所需的氢离子，同时维持氧化反应必要的氢离子浓度。所述氢离子供给剂优选地为从由强酸与弱碱组成的盐和弱酸组成的组中选择的一种以上。所述强酸与弱碱组成的盐，可以列举硝酸铵、硫酸铵、氯化铵等。所述弱酸优选酸性域中有离解域的弱酸，其中优选磷酸、乳酸、马来酸、草酸等。强酸与弱碱组成的盐和弱酸均可在氢离子减少时稳定地供给氢离子，因而作为本实施方案的氢离子供给剂是合适的。特别是，所述强酸与弱碱组成的盐可通过其缓冲液效果稳定地供给氢离子，因而优选作为所述氢离子供给剂。尤其是，从氢离子供给效率的观点来看，特别优选使用硝酸铵。所述强酸与弱碱组成的盐和弱酸可以单独使用或是两种以上混合使用。本实施方案的抛光组合物的所述A-D成分溶解于水中。为抑制对所述成分A-D的各种作用的妨害，所述水优选使用离子交换水等杂质尽量少的水。本实施方案的抛光组合物除所述A-D成分及水之外，还可包含防腐剂、抑制细菌或细菌产生的物质等其他成分。本实施方案的抛光组合物中配合的所述卤素酸、强酸、氢离子供给剂的各成分的配合量优选以满足如下关系的方式决定。即，当所述卤素酸氧化所述钨所必要的氢离子浓度为X摩尔/升时，如果由所述强酸及所述氢离子供给剂供给的氢离子浓度合计为Y摩尔/升，则所述卤素酸、强酸及氢离子供给剂优选以所述氢离子浓度X满足以下关系式的方式配合：1.2×Y÷X＞1…(1)例如，当卤素酸氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
抛光组合物，其为抛光在绝缘层上形成的含钨金属层的抛光组合物，其包括磨粒、从由碘酸、亚碘酸和次碘酸组成的组中选择的一种以上的卤素酸、强酸、氢离子供给剂和水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 JP 2012-0816531.抛光组合物，其为抛光在绝缘层上形成的含钨金属层的抛光组合物，其包括磨粒、从由碘酸、亚碘酸和次碘酸组成的组中选择的一种以上的卤素酸、强酸、氢离子供给剂和...

【专利技术属性】
技术研发人员：细川公一郎，太田庆治，吉田昭一郎，
申请(专利权)人：霓达哈斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP