包含非离子性表面活性剂及含有至少一个酸基团的芳族化合物的化学机械抛光(CMP)组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含(A)无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物，其中所述颗粒呈茧形，(B)非离子性表面活性剂，(C)包含至少一个酸基团(Y)的芳香化合物或其盐，及(M)水性介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术主要涉及一种化学机械抛光(在下文中缩写为CMP)CMP组合物，其包含非离子性表面活性剂及包含至少一个酸基团的芳族化合物。现有技术在半导体工业中，化学机械抛光为应用于制作高级光子、微机电及微电子材料及器件(例如半导体晶圆)的熟知技术。在用于半导体工业中的材料及器件的制作期间，采用CMP将金属和/或氧化物表面平坦化。CMP利用化学作用与机械作用的相互作用来达成拟抛光表面的平坦度。化学作用为由也称为CMP组合物或CMP浆液的化学组合物提供。机械作用通常为由通常压制至拟抛光表面上且安装于移动台板上的抛光垫来实施。台板通常以线性、旋转或轨道式移动。在典型CMP制程步骤中，旋转式晶圆座使拟抛光晶圆与抛光垫接触。通常将CMP组合物施加于拟抛光晶圆与抛光垫之间。在目前最优选技术中，已知包含表面活性剂及包含至少一个酸基团的芳族化合物的CMP组合物且阐述于(例如)下列参考文献中。US 2009/032765 A1公开可用于化学机械抛光具有铜互连的半导体基板的水性浆液，其包含：0至25重量％的氧化剂；0.1重量％至30重量％的磨料颗粒；0.001重量％至5重量％的苯甲酸；0.00002重量％至5重量％的多组分表面活性剂，多组分表面活性剂具有疏水性尾部、非离子性亲水性部分及阴离子性亲水性部分，疏水性尾部具有6至30个碳原子且非离子性亲水性部分具有10至300个碳原子；0.001重量％至10重量％的抑制<br>剂，其用于降低铜互连的静态蚀刻；0至5重量％的含磷化合物，其用于增加铜互连的去除速率；0至10重量％的错合剂，其在抛光期间形成；及水(剩余部分)。还公开浆液实例1至7，其具有8或9的pH且尤其包含(a)苯-1,2,4-三甲酸，(b)DisponilTM FES表面活性剂(脂肪醇聚乙二醇醚硫酸盐，Na盐，即阴离子性表面活性剂)，由Cognis Chemical Group制得，作为表面活性剂，(c)苯并三唑，(d)二氧化硅，作为磨料，及(e)过氧化氢，作为氧化剂。US 2009/311864 A1公开用于化学机械抛光半导体集成电路中的障壁层及夹层介电膜的抛光浆液，该抛光浆液包含：磨料；氧化剂；抗腐蚀剂；酸；表面活性剂；及包藏化合物，其中该抛光浆液具有小于5的pH。还公开实例EX 17及包含以下的实例：-胶质二氧化硅，作为磨料，-1-[N,N-双(羟乙基)氨基甲基]苯并三唑(HEABTA)，-2,5-呋喃-二甲酸，-烷基二苯基醚二磺酸，作为阴离子性表面活性剂，-特定二-季阳离子(A17及A27)，-过氧化氢，作为氧化剂，及-环糊精，作为包藏化合物。专利技术目的本专利技术的目的之一为提供适于化学机械抛光用于半导体工业中的基板的CMP组合物及CMP制程，尤其为以下基板：其包含(1)铜，和/或(2)钽、氮化钽、钛、氮化钛、钌、钴或其合金，且展示改进的抛旋旋光性能，尤其为以下性能：(i)拟(优选地)抛光的基板(例如氮化钽)的高材料去除速率(MRR)，(ii)并不(优选地)抛光的基板(例如铜和/或低k材料)的低材料去除速率(MRR)，(iii)安全处理有害副产物且减少至最低，或(iv)(i)、(ii)、(iii)的组合。另外，CMP组合物应为不应发生相分离的稳定调配物或分散液。另外，本专利技术寻求易于施加且需要尽可能少的步骤的CMP制程。就在所用半导体基板中存在障壁层及低k或超低k材料而言，本专利技术的CMP组合物应优选地去除障壁层且维持低k及超低k材料的完整性，即其应关于MRR较低k或超低k材料对于障壁层具有尤其高的选择性。特定而言，就在拟抛光基板中存在铜层、障壁层及低k或超低k材料而言，本专利技术的CMP组合物应展示尽可能多的下列性质的组合：(a)高障壁层MRR、(b)低铜层MRR、(c)低k或超低k材料的低MRR、(d)关于MRR较铜层的高障壁层选择性、(e)关于MRR较低k及超低k材料的高障壁层选择性。最特定而言，就在拟抛光基板中存在铜层、钽或氮化钽层及低k或超低k材料而言，本专利技术的CMP组合物应展示尽可能多的下列性质的组合：(a’)高钽或氮化钽MRR、(b’)低铜层MRR、(c’)低k或超低k材料的低MRR、(d’)关于MRR较铜的高钽或氮化钽选择性及(e’)关于MRR较低k或超低k材料的高氮化钽选择性。另外，本专利技术的CMP组合物应展示长储架寿命，同时维持障壁层的高MRR。
技术实现思路
因此，发现一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含(A)无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物，其中所述颗粒呈茧形，(B)非离子性表面活性剂，(C)包含至少一个酸基团(Y)的芳族化合物或其盐，及(M)水性介质。此外，发现一种制造半导体器件的制程，其包含在CMP组合物(Q)存在下对基板实施化学机械抛光，该制程可实现本专利技术目的。另外，发现一种CMP组合物(Q)的用途，其用于抛光用于半导体工业中的基板，该用途可实现本专利技术目的。在申请专利范围及说明书中阐释优选实施方案。应理解，优选实施方案的组合为在本专利技术范围内。本专利技术发现制造半导体器件的制程，其包含在CMP组合物(Q)存在下对基板实施化学机械抛光。本专利技术的另一制程为在CMP组合物(Q)存在下化学机械抛光用于半导体工业中的基板(S)的制程。CMP组合物(Q)用于对用于半导体工业中的基板(S)实施化学机械抛光。该基板(S)优选地为包含以下的基板：(i)铜，和/或(ii)钽、氮化钽、钛、氮化钛、钌、钴或其合金。该基板(S)更优选地为包含以下的基板：(i)铜，及(ii)钽、氮化钽、钛、氮化钛、钌、钴或其合金，及(iii)低k材料。该基板(S)最优选地为包含以下的基板：(i)铜，及(ii)钽或氮化钽，及(iii)低k材料。低k材料为k值(介电常数)小于3.5、优选地小于3.0、更优选地小于2.7的材料。超低k材料为k值(介电常数)小于2.4的材料。CMP组合物(Q)包含组分(A)、(B)、(C)、(M)及任选地如下文所阐述的其他组分。CMP组合物(Q)包含无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物(A)，其中所述颗粒呈茧形。(A)可为-一种类型的茧形无机颗粒，-不同类型的茧形无机颗粒的混合物或复合物，-一种类型的茧形有机颗粒，-不同类型的茧形有机颗粒的混合物或复合物，或<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含(A)无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物，其中所述颗粒呈茧形，(B)非离子性表面活性剂，(C)包含至少一个酸基团(Y)的芳族化合物或其盐，及(M)水性介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.06 EP 12175333.91.一种化学机械抛光(CMP)组合物(Q)，其包含
(A)无机颗粒、有机颗粒或其混合物或复合物，其中所述颗粒呈茧形，
(B)非离子性表面活性剂，
(C)包含至少一个酸基团(Y)的芳族化合物或其盐，及
(M)水性介质。
2.如权利要求1的CMP组合物，其中所述芳族化合物(C)
-每一芳环包含至少两个酸基团(Y)，或
-每一芳环包含至少一个酸基团(Y)及至少一个不同于酸基团(Y)的其
他官能团(Z)。
3.如权利要求1的CMP组合物，其中所述芳族化合物(C)包含至少一
个苯环且每一苯环包含至少一个羧酸(-COOH)基团或其去质子化形式。
4.如权利要求1的CMP组合物，其中所述芳族化合物(C)为包含至少
两个羧酸(-COOH)基团的苯羧酸或其盐。
5.如权利要求1至4中任一项的CMP组合物，其中所述CMP组合
物(Q)进一步包含(E)氧化剂。
6.如权利要求1至5中任一项的CMP组合物，其中所述CMP组合
物(Q)进一步包含(D)醇。
7.如权利要求1至6中任一项的CMP组合物，其中所述CMP组合
物(Q)进一步包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·赖夏特，Y·李，M·劳特尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE