研磨用组合物制造技术

本发明专利技术提供在对具有包含铜的层和包含钴的层的研磨对象物进行研磨时表现出对包含铜的层的高研磨速度，并且能够抑制包含钴的层的溶解的研磨用组合物。本发明专利技术为一种研磨用组合物，其用于对具有包含铜的层和包含钴的层的研磨对象物进行研磨的用途，所述研磨用组合物含有氧化剂和钴溶解抑制剂，所述钴溶解抑制剂选自由具有含氮5元环结构的化合物及具有2个以上羧基的氨基羧酸组成的组中的至少1种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】研磨用组合物
本专利技术涉及研磨用组合物，特别涉及适于对具有包含铜的层及包含钴的层的研磨对象物的研磨的研磨用组合物。
技术介绍
近年来，随着LSI(大规模集成，LargeScaleIntegration)的高集成化、高性能化，开发了新的微细加工技术。化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing；以下，也简记为CMP)法也是其中之一，是在LSI制造工序、特别是多层布线形成工序中的层间绝缘膜的平坦化、金属插塞(plug)形成、埋入布线(镶嵌布线)形成中频繁利用的技术。可以认为镶嵌布线技术能实现布线工序的简化、成品率及稳定性的提高，今后应用会逐渐扩大。CMP的通常的方法为：将研磨垫贴附在圆形的研磨平板(platen)上，用研磨剂浸渍研磨垫表面，在按压基板的形成有金属膜的面并从其背面施加规定的压力(以下，也简记为研磨压力)的状态下，使研磨平板转动，通过研磨剂与金属膜的凸部的机械摩擦，将凸部的金属膜去除。然而，现在，作为镶嵌布线，由于铜电阻低，因此作为布线金属主要使用铜，认为铜在今后以DRAM(DynamicRandomAccessMemory)为代表的存储装置中的使用也会扩大。而且，为了防止导电性物质向层间绝缘膜中的扩散，在形成镶嵌布线的导电性物质(铜、铜合金等)的下层形成阻挡层。作为构成该阻挡层的材料，以往，使用了钽、钽合金、或钽化合物等(例如，参照日本特开2001-85372号公报及日本特开2001-139937号公报)。近年来，随着布线的微细化倾向，出现了铜的镀覆没有顺利进行而产生空隙(void)(在局部不存在任何物质的现象)的现象。因此，为了解决上述不良情况，近年，进一步研究了通过在阻挡层和铜之间使用容易与铜亲和的钴、钴化合物来弥补密合性。另外，研究了使用钴、钴化合物作为阻挡层。
技术实现思路
在镶嵌布线技术中，通常在设置有沟槽的绝缘体层上形成阻挡层、金属布线层后，进行通过CMP将除布线部分以外的多余的布线材料(金属布线层)及阻挡层去除的操作。但是，近年来，如上所述，对使用包含钴的层的镶嵌布线技术进行了研究，产生了如下问题：通过CMP对包含钴的层进行研磨时，钴容易溶解。更详细而言，在镶嵌布线技术中，存在如下问题：为了将多余的金属布线层及阻挡层去除而进行CMP时，包含钴的层会溶解，在表面会产生凹坑、腐蚀。这样，若在进行CMP时在包含钴的层中产生凹坑、腐蚀，则有包含钴的层的功能被损害的担心。因此，要求在对具有包含铜的层及包含钴的层的研磨对象物进行研磨时表现出对包含铜的层的高研磨速度，并且能够抑制包含钴元素的层的溶解的研磨用组合物。因此，本专利技术的目的在于，提供一种在对具有包含铜的层和包含钴的层的研磨对象物进行研磨时，表现出对包含铜的层的高研磨速度，并且能够抑制包含钴的层的溶解的研磨用组合物。为了解决上述问题，本专利技术人等反复进行了深入研究。其结果发现，通过使用含有氧化剂和选自特定的化合物组中的钴溶解抑制剂的研磨用组合物，能够解决上述问题。更详细而言，基于如下见解完成了本专利技术：通过使用选自由具有含氮五元环结构的化合物及具有2个以上羧基的化合物组成的组中的至少1种有机化合物作为钴溶解抑制剂，可表现出对包含铜的层的高研磨速度，并且有效地抑制钴的溶解。即，本专利技术为一种研磨用组合物，其用于对具有包含铜的层及包含钴的层的研磨对象物进行研磨的用途，所述研磨用组合物含有氧化剂和钴溶解抑制剂，前述钴溶解抑制剂为选自由具有含氮五元环结构的化合物及具有2个以上羧基的化合物组成的组中的至少1种。附图说明图1为示出用实施例10的研磨用组合物研磨钴/铜图案化晶圆后的图案的截面的SEM(扫描型电子显微镜)照片，1表示阻挡层(Ta层)，2表示包含铜的层。图2为示出用比较例12的研磨用组合物研磨钴/铜图案化晶圆后的图案的截面的SEM(扫描型电子显微镜)照片，1表示阻挡层(Ta层)，2表示包含铜的层。具体实施方式本专利技术为一种研磨用组合物，其用于对具有包含铜的层及包含钴的层的研磨对象物进行研磨的用途，所述研磨用组合物含有氧化剂和钴溶解抑制剂，前述钴溶解抑制剂为选自由具有含氮五元环结构的化合物及具有2个以上羧基的化合物组成的组中的至少1种。通过采用这样的构成，能够表现出对包含铜的层的高研磨速度，并且有效地抑制包含钴的层的溶解。构成阻挡层等的钴在通常的阻挡层(及金属布线层)的研磨条件下会溶解，因此本专利技术人等对作为钴溶解抑制剂的各种化合物进行了研究。结果令人吃惊地发现：在研磨用组合物中添加选自由具有含氮五元环结构的化合物及具有2个以上羧基的化合物组成的组中的至少1种时，能获得优异的钴的溶解抑制效果。对其机制如下地进行说明，但以下的机制是基于推测而得到的，本专利技术不受下述机制任何限定。可以认为：构成阻挡层等的钴在作为通常的阻挡层(及金属布线层)的研磨条件的弱酸性～碱性(大致pH为4以上且12以下的区域)的情况下，容易被研磨时所使用的水等氧化。其结果，表面被氧化的钴在进行CMP时变得容易溶解。此时，推测钴的最表面为由羟基(-OH)等被覆的状态。可以认为本专利技术的钴溶解抑制剂呈会对该羟基进行配位或者形成络合物的形态，可以说在钴的表面形成保护膜。其结果，可以认为能够有效地抑制包含钴的层的溶解。另外，氧化剂具有表现出对包含铜的层的高研磨速度的作用。因此，根据本专利技术的研磨用组合物，能够表现出对包含铜的层的高研磨速度，并且抑制包含钴的层的溶解。[研磨对象物]首先，对本专利技术的研磨对象物及半导体布线工艺的一例进行说明。半导体布线工艺通常包括以下工序。首先，在基板上形成具有沟槽的绝缘体层。接着，在该绝缘体层上依次形成阻挡层、包含钴的层、作为金属布线层的包含铜的层。需要说明的是，在本说明书中，“包含钴”表示在层中含有钴元素的方式，层中的钴可以为单体，也可以以钴氧化物、钴化合物、钴合金等形态存在。同样地，在本说明书中，“包含铜”表示在层中含有铜元素的方式，层中的铜可以为单体，也可以以铜氧化物、铜化合物、铜合金等形态存在。在包含铜的层(金属布线层)的形成之前，阻挡层及包含钴的层以覆盖绝缘体层的表面的方式在绝缘体层上形成。对这些层的形成方法没有特别限制，例如可以通过溅射法、镀覆法等公知的方法来形成。阻挡层及包含钴的层的厚度比沟槽的深度及宽度小。紧接着阻挡层及包含钴的层的形成，包含铜的层(金属布线层)以至少填埋沟槽的方式在阻挡层上形成。对包含铜的层(金属布线层)的形成方法没有特别限制，例如可以通过溅射法、镀覆法等公知的方法来形成。接着，通过CMP，将除布线部分以外的多余的包含铜的层(金属布线层)、包含钴的层及阻挡层去除。其结果，位于沟槽中的阻挡层的部分(阻挡层的内侧部分)的至少一部分、位于沟槽中的包含钴的层的部分(包含钴的层的内侧部分)的至少一部分及位于沟槽中的包含铜的层(金属布线层)的部分(包含铜的层的内侧部分)的至少一部分残留在绝缘体层上。即，在沟槽的内侧，阻挡层的一部分、包含钴的层的一部分及包含铜的层的一部分残留。这样，残留在沟槽内侧的包含铜的层的部分作为布线而起作用。作为阻挡层中所含有的金属的例子，例如可以举出：钽、钛、钨；金、银、铂、钯、铑、钌、铱、锇等贵金属等。这些金属可以单独使用或组合使用2种以上。包含铜的层中可以含有除铜以外的金属。例如可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨用组合物，其用于对具有包含铜的层和包含钴的层的研磨对象物进行研磨的用途，所述研磨用组合物含有氧化剂和钴溶解抑制剂，所述钴溶解抑制剂选自由具有含氮5元环结构的化合物及具有2个以上羧基的氨基羧酸组成的组中的至少1种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.08 JP 2014-1825831.一种研磨用组合物，其用于对具有包含铜的层和包含钴的层的研磨对象物进行研磨的用途，所述研磨用组合物含有氧化剂和钴溶解抑制剂，所述钴溶解抑制剂选自由具有含氮5元环结构的化合物及具有2个以上羧基的氨基羧酸组成的组中的至少1种。2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述具有含氮5元环结构的化合物为选自由1H-苯并三唑、5-甲基-1H-苯并三唑、1H-咪唑及1H-四唑组成的组中的至少1种。3.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述氨基羧酸为选自由二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺-N,N,N”,N”,N”’,N”’-六乙酸、次氮基三乙酸、N-(2-羟基乙基)亚氨基二乙酸、及N-(2-羟基乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：大西正悟，梅田刚宏，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP