抛光浆液和使用其抛光衬底的方法技术

本发明专利技术提供一种抛光浆液和使用其抛光衬底的方法。根据一例示性实施例的浆液包含：经配置以执行抛光并且包含具有正ζ电位的粒子的磨料；经配置以分散所述磨料的分散剂；经配置以氧化钨的表面的氧化剂；经配置以促进所述钨的氧化的催化剂；以及经配置以控制抛光选择性并且包含含羧基的有机酸的选择性控制剂。根据所述例示性实施例的浆液，所述钨与所述绝缘层之间的抛光选择性可以通过抑制所述绝缘层的抛光速率来改良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抛光浆液，并且更具体来说，涉及一种可以用于在半导体制造工艺中通过化学机械抛光工艺平面化钨的抛光浆液和使用其抛光衬底的方法。
技术介绍
与半导体装置的大小已经逐渐减小并且金属互连层的数目已经逐渐增加的事实一致地，每一层中的表面不规则性转移到下一层，并且因此，最下表面的弯曲变得重要。弯曲可能具有显著效应，其程度为使得可能难以在下一步骤中执行光刻工艺。因此，为了改良半导体装置的产率，基本上使用去除不规则表面的弯曲的平面化工艺，其在各种工艺步骤中进行。存在各种平面化方法，如在形成薄膜之后回焊的方法、在形成薄膜之后回蚀的方法和化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)的方法。化学机械抛光工艺表示一种通过提供含有磨料和各种化合物的浆液光滑地抛光半导体晶片的表面同时半导体晶片的表面与抛光垫接触并且经受旋转运动的工艺。也就是说，化学机械抛光工艺表示，衬底或所述衬底的顶部层的表面通过借助浆液和抛光垫化学和机械地抛光而平面化。一般来说，已知，通过氧化剂形成金属氧化物(MOx)的工艺和用磨料去除形成的金属氧化物的工艺在金属抛光工艺中反复地进行。广泛用作半导体装置的互连的钨层的抛光工艺还通过如下机制执行，其中通过氧化剂和潜在控制剂形成氧化钨(WO3)的工艺和用磨料去除氧化钨的工艺被重复。此外，绝缘层或图案(如沟槽)可以在钨层下形成。在此情况下，在抛光工艺中需要钨层与绝缘层之间的高抛光选择性。也就是说，需要一种不抛光绝缘层同时充分抛光钨层的浆液。因此，为了改良钨相对绝缘层的抛光选择性，各种组分已经添加到浆液，或浆液中所含有的氧化剂和催化剂的量受到控制。然而，尽管作出了这些努
力，但迄今为止尚未开发出一种展现高抛光选择性的用于抛光钨的浆液。在韩国专利申请特许公开公布第10-0948814号中，提出一种用于抛光钨的浆液，其中抛光在两个步骤中执行，但在此情况下，工艺可能是复杂的并且生产率可能降低。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供一种抛光浆液和使用其抛光衬底的方法。本专利技术还提供一种浆液，其可以通过调节钨和除所述钨以外的材料的抛光速率来改良抛光选择性；和一种使用其抛光衬底的方法。技术解决方案根据一例示性实施例，一种用于抛光钨的浆液包含：经配置以执行抛光并且包含具有正ζ电位的粒子的磨料；经配置以分散所述磨料的分散剂；经配置以氧化所述钨的表面的氧化剂；经配置以促进所述钨的氧化的催化剂；以及经配置以控制抛光选择性并且包含含羧基的有机酸的选择性控制剂。所述磨料可以包含氧化锆粒子并且可以按所述浆液的总重量计以约0.1重量％到约10重量％的量包含在内，并且所述磨料还可以按所述浆液的总重量计以约0.4重量％到约3重量％的量包含在内。所述分散剂可以按所述浆液的总重量计以约0.01重量％到约5重量％的量包含在内，并且所述分散剂还可以按所述浆液的总重量计以约0.15重量％到约1重量％的量包含在内。所述氧化剂可以按所述浆液的总重量计以约0.5重量％到约10重量％的量包含在内，并且所述氧化剂还可以按所述浆液的总重量计以约1.0重量％到约5.0重量％的量包含在内。所述催化剂可以按所述浆液的总重量计以约0.001重量％到约5重量％的量包含在内，并且所述催化剂可以按所述浆液的总重量计以约0.01重量％到约1重量％的量包含在内。所述选择性控制剂可以按所述浆液的总重量计以约0.1重量％到约10重量％的量包含在内，并且所述选择性控制剂还可以按所述浆液的总重量计以约1重量％到约10重量％的量包含在内。此外，所述选择性控制剂可以在酸性区域中生成带负电的官能团。所述选择性控制剂可以具有小于约7的pKa值，其是表示羧基中氢离子解离的程度的指数，可以具有多个pKa值，并且
可以具有3个或多于3个pKa值。此外，所述选择性控制剂可以包含以下中的至少一个：乙酸、马来酸、琥珀酸、柠檬酸、草酸、苹果酸和丙二酸。根据另一例示性实施例，一种用于抛光钨的浆液包含：经配置以执行抛光的作为磨料的氧化锆粒子；以及经配置以控制所述钨与除所述钨以外的材料之间的抛光选择性的选择性控制剂，其中所述选择性控制剂包含在酸性区域中解离以生成COO-官能团的酸。本文中，除所述钨以外的所述材料可以包含绝缘材料，并且所述COO-官能团可以吸附到所述绝缘材料和所述磨料中的至少一个以抑制所述绝缘层的抛光。所述浆液可以还包含经配置以氧化所述钨的表面的氧化剂；以及经配置以促进所述钨的氧化的催化剂，其中，在酸性区域中，所述钨在氧化态下可以带负电，所述绝缘材料可以带正电，并且所述COO-官能团可以吸附到所述绝缘层。此外，所述浆液可以还包含pH调节剂，其中pH值可以调节到约2到约4的范围。根据又一例示性实施例，作为一种可以用于制备各种装置(如半导体装置)的方法，一种抛光衬底的方法包含：制备在上面形成钨层的衬底；制备包含氧化锆粒子作为磨料和含羧基的选择性控制剂的浆液；以及在将所述浆液供应到所述衬底的同时抛光所述钨层，其中，在所述抛光中，通过所述羧基的解离生成的官能团抑制除所述钨层以外的材料的抛光。在此情况下，所述浆液可以通过包含经配置以氧化所述钨层的表面的氧化剂制备，或所述氧化剂可以在所述浆液供应到所述衬底之前添加到所述浆液并且与其混合。在上面形成所述钨层的所述衬底的制备包含：在所述衬底上用除所述钨以外的材料形成绝缘层；在所述绝缘层中形成沟槽；以及在所述绝缘层的包含所述沟槽的整个表面上形成钨层。所述抛光可以在酸性pH区域中执行，并且所述抛光可以包含：在所述钨层的顶部表面上形成氧化钨层并且用所述磨料抛光所述氧化钨层；以及通过所述羧基的解离生成COO-基团。此外，所述抛光可以包含：使所述绝缘层暴露而带正电；以及通过将所
述COO-基团吸附到所述绝缘层来抑制所述绝缘层的抛光。所述抛光可以包含：使所述磨料带正电并且使所述绝缘层暴露而带负电；以及通过将所述COO-基团吸附到所述磨料来抑制所述绝缘层的抛光。有利效果根据一例示性实施例，除钨以外的材料(例如，绝缘层)的抛光速率可以通过使用如下浆液来抑制，其中官能团受选择性控制剂控制。因为所述绝缘层的抛光速率受到抑制，所以所述钨与所述绝缘层之间的抛光选择性可以得到改良。此外，侵蚀可以通过使用具有高选择性的浆液而减少，并且凹陷可以通过使用氧化锆磨料粒子而抑制。也就是说，在钨层通过使用根据所述例示性实施例的浆液抛光的情况下，凹陷以及侵蚀可以减少并且副产物的生成可以减少。根据一例示性实施例，因为抛光选择性高，所以所述钨和所述绝缘层的过量抛光可以得到抑制，并且所述钨可以通过简单抛光工艺来高效抛光。因此，抛光生产率可以得到改良。此外，缺陷(如凹陷和侵蚀)可以减少，并且副产物的生成可以得到抑制。因此，随后制造的半导体装置的总制造生产率以及操作特性和可靠性可以得到改良。附图说明图1说明一例示性实施例的浆液中所用的有机酸的化学式。图2是钨的波尔贝克斯图(Pourbaix diagram)。图3是说明钨和氧化硅层的ζ电位的图。图4是说明例示性实施例的浆液在某一酸性区域中的作用的概念图。图5是说明例示性实施例的浆液在另一酸性区域中的作用的概念图。图6是说明钨和氧化物层的抛光速率取决于选择性控制剂的浓度的图。图7(a)至图7(d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光钨的浆液，包括：经配置以执行抛光并且包含具有正ξ电位的粒子的磨料；经配置以分散所述磨料的分散剂；经配置以氧化所述钨的表面的氧化剂；经配置以促进所述钨的氧化的催化剂；以及经配置以控制抛光选择性并且包含含羧基的有机酸的选择性控制剂。

【技术特征摘要】
2015.02.27 KR 10-2015-00281731.一种用于抛光钨的浆液，包括：经配置以执行抛光并且包含具有正ξ电位的粒子的磨料；经配置以分散所述磨料的分散剂；经配置以氧化所述钨的表面的氧化剂；经配置以促进所述钨的氧化的催化剂；以及经配置以控制抛光选择性并且包含含羧基的有机酸的选择性控制剂。2.根据权利要求1所述的用于抛光钨的浆液，其中所述磨料包括二氧化锆粒子并且以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.1重量％到10重量％的量包含在内。3.根据权利要求1或2所述的用于抛光钨的浆液，其中所述磨料包括二氧化锆粒子并且以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.4重量％到3重量％的量包含在内。4.根据权利要求1所述的用于抛光钨的浆液，其中所述分散剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.01重量％到5重量％的量包含在内。5.根据权利要求1或4所述的用于抛光钨的浆液，其中所述分散剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.15重量％到1重量％的量包含在内。6.根据权利要求1所述的用于抛光钨的浆液，其中所述氧化剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.5重量％到10重量％的量包含在内。7.根据权利要求1或6所述的用于抛光钨的浆液，其中所述氧化剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以1.0重量％到5.0重量％的量包含在内。8.根据权利要求1或6所述的用于抛光钨的浆液，其中所述催化剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.001重量％到5重量％的量包含在内。9.根据权利要求8所述的用于抛光钨的浆液，其中所述催化剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.01重量％到1重量％的量包含在内。10.根据权利要求1所述的用于抛光钨的浆液，其中所述选择性控制剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以0.1重量％到10重量％的量包含在内。11.根据权利要求1或10所述的用于抛光钨的浆液，其中所述选择性控制剂以所述用于抛光钨的浆液的总重量计以1重量％到10重量％的量包含在内。12.根据权利要求1或10所述的用于抛光钨的浆液，其中所述选择性控制剂在酸性区域中生成带负电的官能团。13.根据权利要求12所述的用于抛光钨的浆液，其中所述选择性控制剂具有小于7的pKa值，所述pKa值是表示羧基中氢离子解离的程度的指数。14.根据权利要求13所述的用于抛光钨的浆液，其中所述选择性控制剂具有多个pKa值。15.根据权利要求14所述的用于抛光钨的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴珍亨，
申请(专利权)人：优备材料有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR