一种抛光组合物，它含有大于０．１质量％的胶体二氧化硅和水，且ｐＨ值为６或更小。该抛光组合物具有以高切削率抛光钛材料的能力。因此，该抛光组合物适合用于抛光含钛物体的应用中。
【技术实现步骤摘要】
抛光组合物和抛光方法
本专利技术涉及一种用于例如抛光形成半导体设备导线布线的抛光组合物，以及使用这种抛光组合物的抛光方法。
技术介绍
当前，使用化学机械抛光(CMP)技术的大马士革工艺(damascene process)成为形成半导体设备的导线布线的主要方法。当形成导线布线时，首先，在设置于半导体衬底上的绝缘层上形成导线沟，然后，在绝缘层上形成含有钛或氮化钛的阻挡层。随后，在阻挡层上形成导体层使得至少导线沟被导体层填满，然后，通过化学机械抛光除去导线沟之外的导体层部分和阻挡层部分，由此在绝缘层上留下并位于导线沟中的导体层部分作为导线布线。日本国家阶段公开专利公开No.2000-501771，日本公开专利公开No.10-67986，10-265766和11-116948公开了用于抛光中以除去位于导线沟之外的导体层部分和阻挡层部分的传统抛光组合物。但是，传统的抛光组合物不具有以高切削率抛光含钛的阻挡层的能力。此外，传统抛光组合物因氟化物的加入而具有降低安全性的问题，以及因加入金属催化剂而产生半导体设备的金属污染问题。除去位于导线沟外侧的导体层部分和阻挡层部分的抛光可使用两种或多种抛光组合物来进行。更具体地，彼此互不相同的抛光组合物可以在下面的步骤中使用：除去位于导线沟外侧的导体层部分以露出阻挡层的上表面，除去位于导线沟外侧的导体层部分的残留物和位于导线沟外侧的阻挡层部分以暴出绝缘层的上表面。但是，上面的方法用大量的工作来提供两种或多种抛光组合物和用来替换抛光组合物，因此工作效率降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能以高切削率抛光钛金属的抛光组合物，并提供一种使用这种抛光组合物的抛光方法。为了达到前述和其他目的，按照本专利技术的目的，提供了一种抛光组合物。用于抛光含钛物体应用中的该抛光组合物包括大于0.1质量％的胶体二氧化硅，以及水，且pH值为6或更-->低。本专利技术还提供了一种抛光方法。该方法包括制备上述抛光组合物和使用所制备的抛光组合物抛光含钛物体。从下面的描述，结合附图和通过对专利技术原理的实施例的举例说明，本专利技术的其他方面和优点将变得显而易见。 附图说明参照下面的当前优选实施方式以及附图，可以最好地理解本专利技术及其目的和优点，附图中：图1和2都是举例说明按照本专利技术的一个实施方式的抛光方法的横截面图。 具体实施方式下面将参考图1和2描述本专利技术的一个实施方式。首先描述形成半导体设备的导线布线15(见图2)的方法。当形成半导体设备的导线布线15时，如图1所示，首先，在具有导线沟12的绝缘层11上形成阻挡层13和导体层14。绝缘层11可以是任何一种SiO2膜，例如，TEOS膜，BSG膜，PSG膜，BPSG膜，SiOF膜，和SiOC膜。导线沟12按照公知的例如平版印刷技术和图案蚀刻技术形成，以提供预先设计的图案。在绝缘层11上形成阻挡层13，以使得在形成导体层14之前，绝缘层11的表面被阻挡层13覆盖。阻挡层13按照例如PVD法或者CVD法来形成。阻挡层13由钛化合物例如氮化钛、钛或者钛合金形成。阻挡层13可以是例如包含钛层或氮化钛层的单层结构，或包含钛层和氮化钛层的双层结构，或包含两个钛层和夹在两个钛层之间的氮化钛层的三层结构。相比于导线沟12的深度，阻挡层13的厚度优选为足够地薄。导体层14形成在阻挡层13上，以使至少导线沟12被导体层14填满。导体层14按照例如PVD法、CVD法或金属电镀法形成。导体层14由导电金属例如钨、铜、铝、钌、铂、金、铪、钴和镍形成。导体层14优选用钨、铜或铝形成，因为这类金属具有高的电导率。随后，通过化学机械抛光，除去位于导线沟12的外侧的导体层14部分和阻挡层13部分。因此，如图2所示，位于导线沟12内侧的阻挡层13的其他部分和导体层14的其他部分保留在绝缘层11上。位于导线沟12内的导体层14部分用作导线布线15。位于导线沟12内侧的阻挡层13部分用来防止导线布线15中的金属原子扩散到绝缘层11中。-->用来除去位于导线沟12外侧的阻挡层13部分和导体层14部分的化学机械抛光在第一至第三抛光步骤中进行。在第一抛光步骤中，使用化学机械抛光除去一部分位于导线沟12外侧的导体层14部分。第一抛光步骤中的抛光在阻挡层13暴露之前完成。在随后的第二抛光步骤中，通过化学机械抛光除去另一部分位于导线沟12外层的导体层14部分以使阻挡层13的上表面暴露出来。在随后的第三抛光步骤中，通过化学机械抛光除去位于导线沟12外侧的导体层14部分的残留部分和位于导线沟12外层的阻挡层13部分，以使绝缘层11的上表面暴露出来。按照本实施方式的抛光组合物可用于第一至第三的任一步骤中。特别在第三步骤中，优选使用该抛光组合物。该抛光组合物包括胶体二氧化硅，氧化剂和水。抛光组合物中的胶体二氧化硅具有机械抛光物体的作用，特别是快速抛光钛材料的作用。通过溶胶-凝胶工艺合成的胶体二氧化硅含有非常少量的杂质元素，因此，抛光组合物所包含的胶体二氧化硅优选通过溶胶-凝胶工艺合成。按照溶胶-凝胶工艺的胶体二氧化硅的合成包括将硅酸甲酯滴入至由甲醇、氨水和水组成的溶剂中以使硅酸甲酯水解。当不必严格地考虑杂质元素的污染时，抛光组合物所包含的胶体二氧化硅可通过离子交换法合成。当通过离子交换法合成胶体二氧化硅时，使用硅酸钠作为初始材料。从提高抛光组合物抛光钛材料的能力的角度考虑，胶体二氧化硅的平均粒径优选为1nm或更大，更优选5nm或更大。另一方面，从抑制所谓“腐蚀”现象产生的角度考虑，胶体二氧化硅的平均粒径优选为25nm或更小，更优选为20nm或更小，其中，“腐蚀”是指，厚厚地形成导线沟12的区域的上表面的水平面因腐蚀而降低。当胶体二氧化硅的平均粒径为25nm或更小，或者20nm或更小时，腐蚀的发生受到了抑制，因为抛光组合物抛光绝缘层11的能力被适度地降低了。胶体二氧化硅的平均粒径能通过测量胶体二氧化硅的比表面积(用BET法测量)和胶体二氧化硅的颗粒密度得到。必要的是，为了使抛光组合物能具有以高切削率抛光钛材料的能力，抛光组合物中胶体二氧化硅的含量为大于0.1质量％。从提高抛光组合物抛光钛材料的能力的角度考虑，抛光组合物中胶体二氧化硅的含量优选为0.2质量％或更大，更优选0.25质量％或更大，最优选为0.35质量％或更大。另一方面，从提高抛光组合物的分散稳定性和抑制胶体二氧化硅的凝聚的角度考虑，抛光组合物中胶体二氧化硅的含量优选为1.0质量％或更小，更优选为0.75质量％或更小，最优选为0.65质量％或更小。抛光组合物中的氧化剂具有氧化导电金属的作用，以通过使用胶体二氧化硅来提高导电金属的机械抛光。由于高碘酸不含有杂质金属，因此抛光组合物所含氧化剂优选为高碘酸。-->高碘酸具有强烈提高钨、钌、铂和铪材料的机械抛光的作用。高碘酸可以是原高碘酸(H5IO6)、偏高碘酸(HIO4)、二-中高碘酸(H2I2O9)、中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于抛光含钛物体的应用中的抛光组合物，其特征在于，包括：大于０．１质量％的胶体二氧化硅；和水；且其中，抛光组合物的ｐＨ值为６或更小。
【技术特征摘要】
JP 2004-2-27 2004-0553181.一种用于抛光含钛物体的应用中的抛光组合物，其特征在于，包括：大于0.1质量％的胶体二氧化硅；和水；且其中，抛光组合物的pH值为6或更小。2.如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于，所述胶体二氧化硅的平均粒径在1-25nm的范围内。3.如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于，它进一步包括氧化剂，其中，所述物体包括，具有导线沟的绝缘层，设置在绝缘层上的钛阻挡层，以及设置在阻挡层上的导电金属导体层，其中，每个阻挡层和导体层都有一部分位于导线沟的内侧和一部分位于导线沟的外侧。4.如权利要求3所述的抛光组合物，其特征在于，所述氧化剂为高碘酸。5.如权利要求3所述的抛光组合物，其特征在于，所述抛光组合物中氧化剂的含量在0.5-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：崛川智代，大野晃司，玉井一诚，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]
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