用于抛光钴的浆液以及衬底抛光方法技术

本发明专利技术提供一种用于抛光钴的浆液以及衬底抛光方法。所述浆液包含：经配置以执行抛光的研磨剂，所述研磨剂包括氧化锆颗粒；经配置以分散研磨剂的分散剂；以及经配置以加速抛光的抛光加速剂。所述抛光加速剂包含含有胺基和羧基的有机酸。依据根据示范性实施例的浆液，钴的抛光速率可增加而无需使用氧化剂，且可抑制钴的表面上的局部腐蚀缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抛光浆液(polishing slurry)，且更具体地说，涉及能够用于在半导体制造工艺中通过化学机械抛光(chemical mechanical polishing)来平面化钴(cobalt)的抛光浆液以及使用所述抛光浆液的衬底抛光方法。
技术介绍
工艺随着半导体装置的大小逐渐减小，且金属线的数量逐渐增加，每一层上的表面不规则性会传递到下一层上。因此，最下层的表面粗糙度变得越来越重要。粗糙度会对工艺具有严重影响，从而造成例如在随后的过程中执行光刻(photolithography)工艺的困难。因此，为了改善半导体装置的良率(yield)，可基本上执行用于移除在若干工艺中发生的不规则表面上的粗糙度的平坦化工艺。所述平坦化工艺可包含各种工艺，例如在形成薄膜之后的回焊(reflow)工艺、在形成薄膜之后的回蚀(etch-back)工艺以及化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)工艺。化学机械抛光工艺可表示提供含有各种化合物的研磨剂(abrasive)和浆液以在半导体晶片的表面接触将旋转的抛光垫(polishing pad)时对半导体晶片的所述表面执行抛光工艺的工艺，进而使半导体晶片的所述表面平面化。即，化学机械抛光工艺可表示通过使用浆液和抛光垫使衬底或所述衬底上的层的表面平面化来对所述衬底或所述衬底上的层的表面进行化学和机械抛光的工艺。一般来说，在抛光金属的工艺中，重复执行通过使用氧化剂形成金属氧化物MOx的工艺以及通过使用研磨剂移除形成的金属氧化物的工艺。对在利用为半导体装置的线而一直增加的钴层进行抛光的工艺也可以通过一种机制来执行，其中重复执行通过使用氧化剂形成氧化钴的工艺以及通过使用研磨剂移除形成的氧化钴的工艺。并且，绝缘膜或例如沟槽(trench)等图案可形成于钴层的下部部分上。
在此情况下，在抛光工艺中需要钴层与绝缘膜之间的高抛光选择性。即，可能需要良好抛光钴层但不良好抛光绝缘膜的浆液。根据现有技术，为了抛光钴，将氧化铝或二氧化硅粒子用作研磨剂，且将浆液用作氧化剂。然而，如果使用此浆液，那么会发生腐蚀缺陷(腐蚀坑(corrosion pit))，其中由于钴的表面上的局部腐蚀，钴的表面下陷。腐蚀缺陷会对将制造的装置的质量具有不良影响。因此，已提出对用于抛光钴的浆液另外添加腐蚀抑制剂(corrosion inhibitor)的方法。然而，根据此方法，浆液的组成可能为复杂的，且浆液的组分具有控制的困难。并且，由于仍然使用氧化剂，因此可能难以完全解决腐蚀限制。并且，根据现有技术的用于抛光钴的浆液可能不会充分实现钴对绝缘膜的抛光选择性。美国专利公开案No.2013-00186850中揭露用于抛光钴的浆液，其中添加腐蚀抑制剂。
技术实现思路
本专利技术提供用于抛光钴的浆液以及使用所述浆液的衬底抛光方法。本专利技术还提供能够防止或抑制腐蚀缺陷发生的用于抛光钴的浆液，以及使用所述浆液的衬底抛光方法。根据示范性实施例，一种用于抛光钴的浆液包含：研磨剂，其经配置以执行抛光，所述研磨剂包含氧化锆颗粒；分散剂，其经配置以分散研磨剂；以及抛光加速剂，其经配置以加速抛光，其中所述抛光加速剂包含含有胺基和羧基的有机酸。所述研磨剂可相对于浆液的总重量以0.1wt％到10wt％的范围包含，以及可相对于浆液的总重量以0.4wt％到3wt％的范围包含。分散剂可相对于浆液的总重量以0.01wt％到5wt％的范围包含，以及可相对于浆液的总重量以0.15wt％到1wt％的范围包含。抛光加速剂可相对于浆液的总重量以0.1wt％到2wt％的范围包含，以及可相对于浆液的总重量以0.3wt％到1wt％的范围包含。并且，抛光加速剂可包含胺基酸，且所述胺基酸的侧链的官能团可具有正电荷。抛光加速剂可具有通过得出氢离子而具有正电荷的官能团以及通过在pH碱性区中释放氢离子而具有负电荷的官能团。并且，抛光加速剂可包含以下各项中的至少一者：
精胺酸(arginine)、组胺酸(histidine)、赖胺酸(lysine)、天冬胺酸(aspartic acid)、天冬酰胺酸(asparagine)、谷氨酸(glutamic acid)、麸酰胺酸(glutamine)、丙胺酸(alanine)、甘胺酸(glycine)、白胺酸(leucine)、异白氨酸(isoleucine)、缬胺酸(valine)、丝胺酸(serine)以及酪氨酸(tyrosine)。所述浆液可进一步包含pH调节剂，且将浆液的pH调节到8到15，以及将浆液的pH调节到9到12.5。根据另一示范性实施例，一种用于抛光非氧化钴的浆液，其抛光钴而无需使用氧化剂，所述浆液包含：作为研磨剂的氧化锆颗粒，其经配置以执行抛光；以及抛光加速剂，其经配置以调节钴以及除钴外的材料的抛光特性，其中抛光加速剂具有至少两个彼此不同的官能团，且抛光加速剂具有通过得出氢离子而具有正电荷的官能团以及通过在pH碱性区中释放氢离子而具有负电荷的官能团。除钴外的材料可包含绝缘材料，且所述官能团包括胺基和羧基，且所述胺基可键合到绝缘材料以抑制所述绝缘材料的抛光。抛光加速剂可包含胺基酸，且所述官能团包括胺基和羧基，且所述胺基和羧基可键合到同一碳原子。并且，所述胺基和羧基可具有彼此相同的数量或不同的数量。胺基的数量可大于羧基的数量。所述浆液可进一步包含pH调节剂，且可将浆液的pH调节到9到11。并且，所述浆液可进一步包含分散剂，且所述分散剂可包含阳离子、阴离子以及非离子聚合物材料中的至少一者。根据又一示范性实施例，一种衬底抛光方法包含：制备衬底，所述衬底上形成有钴薄膜；制备浆液，所述浆液包括具有氧化锆颗粒的研磨剂以及含有胺基和羧基的抛光加速剂；以及在将浆液供应到所述衬底上的同时抛光钴薄膜，其中在钴薄膜的抛光中，产生两性离子，其中所述胺基通过得出氢离子而具有正电荷且所述羧基通过释放氢离子而具有负电荷，且所述胺基抑制除钴薄膜外的材料的抛光。在上面形成有钴薄膜的所述衬底的制备可包含：通过使用除钴薄膜外的材料在所述衬底上形成绝缘膜；在绝缘膜中形成沟槽；以及在具有沟槽的绝缘膜的整个表面上形成钴薄膜。抛光工艺可在pH碱性区中执行且包含：在钴薄膜的顶部表面上形成钴
氧化物膜；通过使用研磨剂抛光钴氧化物膜；以及使抛光加速剂键合到钴。附图说明可以从结合附图所作的以下描述中更详细地理解示范性实施例，在附图中：图1是用于比较根据示范性实施例的电流与根据现有技术的电流的图。图2和图3是通过使用根据现有技术的浆液和根据示范性实施例的浆液抛光的钴的表面的电子显微镜相片。图4是说明根据示范性实施例的取决于在浆液中使用的有机酸的pH的物质的分布的曲线图。图5是钴的波尔贝克斯图(pourbaix diagram)。图6是说明取决于抛光加速剂的浓度的钴的抛光速率的曲线图。图7是说明取决于抛光加速剂的浓度的绝缘氧化物膜的抛光速率的曲线图。图8到图11是用于阐释根据示范性实施例的制造半导体装置的方法的横截面图。具体实施方式下文中将参看附图详细描述具体实施例。然而，本专利技术可以用不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。实际上，提供这些实施例是为了使得本专利技术将是透彻并且完整的，并且这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光钴的浆液，包括：研磨剂，经配置以执行抛光，所述研磨剂包括氧化锆颗粒；分散剂，经配置以分散所述研磨剂；以及抛光加速剂，经配置以加速所述抛光，其中所述抛光加速剂包括含有胺基和羧基的有机酸。

【技术特征摘要】
2015.03.20 KR 10-2015-00389301.一种用于抛光钴的浆液，包括：研磨剂，经配置以执行抛光，所述研磨剂包括氧化锆颗粒；分散剂，经配置以分散所述研磨剂；以及抛光加速剂，经配置以加速所述抛光，其中所述抛光加速剂包括含有胺基和羧基的有机酸。2.根据权利要求1所述的用于抛光钴的浆液，其中所述研磨剂相对于所述用于抛光钴的浆液的总重量以0.1wt％到10wt％的范围包含。3.根据权利要求1所述的用于抛光钴的浆液，其中所述分散剂相对于所述用于抛光钴的浆液的总重量以0.01wt％到5wt％的范围包含。4.根据权利要求1所述的用于抛光钴的浆液，其中所述抛光加速剂相对于所述用于抛光钴的浆液的总重量以0.1wt％到2wt％的范围包含。5.根据权利要求1所述的用于抛光钴的浆液，其中所述抛光加速剂包括胺基酸，且所述胺基酸的侧链的官能团具有正电荷。6.根据权利要求5所述的用于抛光钴的浆液，其中所述抛光加速剂具有通过得出氢离子而具有正电荷的官能团以及通过在pH碱性区中释放氢离子而具有负电荷的官能团。7.根据权利要求1所述的用于抛光钴的浆液，其中所述抛光加速剂包括以下各项中的至少一者：精胺酸、组胺酸、赖胺酸、天冬胺酸、天冬酰胺酸、谷氨酸、麸酰胺酸、丙胺酸、甘胺酸、白胺酸、异白氨酸、缬胺酸、丝胺酸以及酪氨酸。8.根据权利要求1所述的用于抛光钴的浆液，进一步包括pH调节剂，且将所述用于抛光钴的浆液的pH调节到8到15。9.一种用于抛光非氧化钴的浆液，抛光钴而无需使用氧化剂，所述用于抛光非氧化钴的浆液包括：作为研磨剂的氧化锆颗粒，经配置以执行抛光；以及抛光加速剂，经配置以调节钴和除钴外的材料的抛光特性，其中所述抛光加速剂具有至少两个彼此不同的官能团，且所述抛光加速剂具有通过得出氢离子而具有正电荷的官能团以及通过在pH碱性区...

【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