化学机械研磨浆液及其使用方法技术

一种化学机械研磨浆液，其特征为包含一种复合研磨粒子，它是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种化学机械研磨浆液，可有效应用于半导体圆片的研磨。
技术介绍
化学机械研磨技术(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)是为解决集成电路(IC)制造时，由于镀膜高低差异而导致微影制程上聚焦困难而开发出来的一项平坦化技术。化学机械研磨技术首先少量应用在0.5微米组件的制造上，随着尺寸的缩小，化学机械研磨应用的层次也越来越多。到了0.25微米世代，化学机械研磨已成为主流，并且是必要的平坦化技术。一般而言，用于制造金属线路的研磨方法，是将半导体圆片置于配有研磨头的旋转研磨台上，在圆片表面上使用包含研磨粒子与氧化剂的研磨浆液，以增进研磨功效。利用研磨浆液研磨半导体圆片的金属层，在过去许多专利文献中已有发现，例如，美国专利第5,225,034号揭示一种化学机械研磨浆液，其包含AgNO3、固体研磨物质和选自H2O2、HOCl、KOCl、KMgO4或CH3COOOH的氧化剂。此研磨浆液用于研磨半导体圆片的铜层，以制造圆片上的铜线。美国专利第5,084,071号是关于一种使用化学机械研磨浆液将电子组件基材磨光的方法，它所使用的磨光浆液包含小于1％重量比的氧化铝、研磨颗粒(例如，SiO2、CeO2、SiC、Si3N4或Fe2O3)、作为研磨效率促进剂的过渡金属螯合盐(例如，EDTA铁铵)及该盐使用的溶剂。美国专利第5,336,542号揭示一种磨光浆液组合物，它包括氧化铝研磨颗粒、及一种选自多胺基羧酸(例如EDTA)或其钠或钾盐的螯合剂。上述专利所提出的研磨浆液，普遍存在研磨粒子易沉淀的缺点，且效能上也无法适应新时期研磨所要求的高磨除率及低凹陷值的要求。此外，在铜制程中，铜薄膜会经历回火(annealing)处理，因而易于在铜薄膜上产生一层致密的氧化铜，而且由于CMP制程存在的均匀性问题，当圆片上部份的铜已磨除且开始产生凹陷时，经常在原片上还会残留有不需要的铜。因此，如何快速去除铜残留物以降低铜线凹陷并提高产能，是CMP制程极需克服的一大课题。钽(Ta)与氮化钽(TaN)为目前铜制程所使用的两种主要阻障层材料。如果在铜金属磨除步骤中，阻障层是作为研磨停止层，研磨剂对铜金属与阻障层的选择性就极为关键。由于先进的制程中阻障层进一步地薄化，使得研磨液需要更高的选择性，以便于制程的操作。本专利专利技术人经广泛研究发现，利用复合研磨粒子制成的研磨浆液可以防止研磨粒子沉淀，还可有效增加金属层对TaN的选择比，并进一步防止铜凹陷的产生，有效解决上述化学研磨浆液的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于半导体制程中的化学机械研磨浆液，其特征在于含有一种复合研磨粒子。该复合研磨粒子是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成。本专利技术的另一个目的是提供一种用于研磨半导体圆片表面的化学机械研磨浆液，它包含水性介质、表面活性剂和研磨剂。其特征为该研磨剂为一复合研磨粒子，它是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成。本专利技术还有一个目的是把该浆液用于研磨半导体圆片表面的这种化学机械研磨方法。本专利技术涉及一种化学机械研磨浆液，其特征为包含一种复合研磨粒子，它是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成。该基材粒子系选自SiO2、ZrO2、CeO2、SiC、Fe2O2、TiO2和Si3N4及其混合物。其特征在于基材粒子为SiO2。本专利技术涉及一种用于研磨半导体圆片表面的化学机械研磨浆液，它包含水性介质、表面活性剂和研磨剂，其特征为该研磨剂为一复合研磨粒子，它是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成。以研磨浆液总重为基准，浆液中优选包含70-99.5重量％的水性介质、0.01-3重量％的表面活性剂及0.1-29重量％的复合研磨粒子，最佳包含95-99.5重量％的水性介质、0.05-1.0重量％的表面活性剂、0.5-5重量％的复合研磨粒子，该水性介质为去离子水、表面活性剂为阴离子型表面活性剂。上述基材粒子选自SiO2、ZrO2、CeO2、SiC、Fe2O2、TiO2和Si3N4及其混合物，最佳基材粒子为SiO2。优选的研磨浆液中进一步包含以研磨浆液总重为基准的，0.1-5重量％的氧化剂及0.01-1重量％的腐蚀抑制剂。其中，该氧化剂选自H2O2、Fe(NO3)3、KIO3、CH3COOOH以及KMnO4，最佳氧化剂为H2O2。腐蚀抑制剂为三唑化物，最佳腐蚀抑制剂为苯并三唑。本专利技术还涉及一种研磨半导体圆片表面的方法，它包括在圆片表面上使用如上所述的任意一项化学机械研磨浆液；以及用该研磨浆液将半导体圆片表面的金属层磨光，优选地，所述的金属层为铜。具体实施例方式本专利技术提供一种用于半导体制程中的化学机械研磨浆液，其特征在于含有一种复合研磨粒子。该复合研磨粒子是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成，其特征在于基材粒子系选自SiO2、ZrO2、CeO2、SiC、Fe2O2、TiO2和Si3N4及其混合物，较佳为SiO2。本专利技术所使用的复合研磨粒子，以研磨浆液总重为基准，其含量为0.1-29重量％，较佳为0.5-5重量％。本专利技术另提供一种用于研磨半导体圆片表面的化学机械研磨浆液，它包含水性介质、表面活性剂和研磨剂，其中研磨剂包含复合研磨粒子，它是由表面包覆氧化铝的基材粒子所构成。以研磨浆液总重为基准，水性介质的含量为70-99.5重量％；较佳为90-99.5重量％；更佳为95-99.5重量％。表面活性剂的含量为0.01-3.0重量％；较佳为0.05-1.0重量％。复合研磨粒子的含量为0.1-29重量％；较佳为0.5-5重量％。本专利技术所使用的水性介质是熟习此项技术的人员普遍熟悉的，例如在制备过程中，可使用水，较佳使用去离子水使研磨组成物呈浆液状。本专利技术所使用的表面活性剂可以为阴离子型表面活性剂。本专利技术可根据需要添加氧化剂和腐蚀抑制剂，这些添加剂的使用是熟悉此项技术的人员所熟知的。用于本专利技术中的氧化剂并无特殊限制，其实例包括但不限于H2O2、Fe(NO3)3、KIO3、CH3COOOH以及KMnO4，较佳为H2O2。可用于本专利技术的腐蚀抑制剂系为三唑化物，可选自苯并三唑、三聚氰酸(1，3，5-triazine-2，4，6-triol)、1，2，3-三唑、3-胺基-1，2，4-三唑、3-硝基-1，2，4-三唑、波沛得(purpald)、苯并三唑-5-羧酸、3-胺基-1，2，4-三唑-5-羧酸、1-羟基苯并三唑或硝基苯并三唑；较佳使用苯并三唑。本专利技术化学机械研磨浆液以研磨浆液总重为基准，可添加0.1-5重量％的氧化剂及0.01-1重量％的腐蚀抑制剂。本专利技术研磨浆液还可以包含其它化学机械研磨技术中已知的，但不致于对本专利技术研磨组合物产生不利影响的成分，例如，可加入有机酸增进螯合作用或加入用于调整pH值的碱或酸，例如氨水或硝酸。其中，合适的有机酸例子可以是，但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、亚磷酸、草酸、柠檬酸、苹果酸或酒石酸。从下文提供的本专利技术实施例可知，本专利技术的研磨浆液可增加金属铜对氮化钽的选择比，并可进一步防止铜凹陷的产生。本专利技术另外还涉及一种研磨半导体圆片表面的方法，这包括在圆片表面上使用本专利技术的化学机械研磨浆液；并用该研磨浆液将半导体圆片表面的金属层磨光。上述金属层一般为铜。本专利技术将通过下列实施例进一步加以详细描述，下列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝丞，李宗和，刘文政，
申请(专利权)人：长兴化学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：