用于抛光铜膜的CMP浆料组合物和用其抛光铜膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物和使用其来抛光铜膜的方法。化学机械抛光浆料组合物包含：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及硅烷改性的抛光颗粒，其中硅烷由式1表示。其中硅烷由式1表示。其中硅烷由式1表示。

【技术实现步骤摘要】
用于抛光铜膜的CMP浆料组合物和用其抛光铜膜的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年10月18日在韩国知识产权局(Korean Intellectual Property Office)提交的韩国专利申请第10-2019-0130274号的权益，所述专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。


[0003]本专利技术涉及一种用于铜膜的CMP浆料组合物和使用其来抛光铜膜的方法。更特定来说，本专利技术涉及一种用于铜膜的CMP浆料组合物和使用其来抛光铜膜的方法，所述CMP浆料组合物可实现铜膜的抛光速率的提高和铜膜上的凹陷的抑制两者。

技术介绍

[0004]随着半导体集成电路的高度集成和高性能，化学机械抛光(chemical mechanical polishing；CMP)作为微制造技术受到关注，且频繁用于层间绝缘膜的平坦化、金属插塞的形成以及嵌入式导线的形成。近来，将铜和铜合金用作导线的导电材料。铜和铜合金具有比铝和其它金属材料更低的电阻，且因此可显著提高集成电路的性能。
[0005]用于铜膜的CMP浆料组合物通常采用氧化剂来氧化铜膜，使用抛光材料来抛光铜膜，且使用配体或螯合物来去除呈络合物形式的洗脱的铜离子。这里，使用腐蚀抑制剂来控制腐蚀。将胶态二氧化硅颗粒用作抛光材料。为了提高半导体生产率，需要高抛光速率。为了确保CMP浆料组合物的高抛光速率，通过增大抛光材料的含量来增加物理碰撞次数的数目，或通过增大螯合物的含量来提高洗脱速率。然而，抛光材料的含量的增大导致划痕的数目的增加，且大量螯合物可对抛光表面的平整度提供不良影响。此外，由于螯合物的溶解度，在使用螯合物时存在限制。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个方面是提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可通过抑制铜膜上的凹陷来提高抛光表面的平整度。
[0007]本专利技术的另一目标是提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可提高铜膜的抛光速率。
[0008]根据本专利技术的一个方面，一种用于铜膜的CMP浆料组合物包含：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及硅烷改性的抛光颗粒，所述硅烷由式1表示：
[0009][式1][0010][0011]在式1中，
[0012]R1、R2以及R3各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素原子；
[0013]R4是取代或未取代的二价有机基团；且
[0014]X1和X2各自独立地为氢、-(C＝O)O-M
+
、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的芳族烃基、不含-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基，或不含-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的芳族烃基，其中M
+
是H
+
或碱金属的一价阳离子，且X1和X2中的至少一个是-(C＝O)O-M
+
、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基，或含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的芳族烃基。
[0015]在一个实施例中，R4可以是取代或未取代的C1到C
10
亚烷基，且X1和X2中的至少一个可以是含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基。
[0016]在一个实施例中，由式1表示的所述硅烷可包含自由式1-1到式1-4表示的化合物当中选出的至少一种化合物：
[0017][式1-1][0018](OC2H5)3Si-CH2CH2CH
2-NH(CH
2-C(＝O)O-M
+
)；
[0019][式1-2][0020](OH)3Si-CH2CH2CH
2-NH(CH
2-C(＝O)O-M
+
)；
[0021][式1-3][0022](OCH3)3Si-CH2CH2CH
2-N(CH
2-C(＝O)O-M
+
)2；以及
[0023][式1-4][0024]Cl3Si-CH2CH2CH
2-N(CH
2-C(＝O)O-M
+
)2，
[0025]在式1-1到式1-4中，M
+
与式1中定义的相同。
[0026]在一个实施例中，所述抛光颗粒可包含二氧化硅颗粒。
[0027]在一个实施例中，由式1表示的所述硅烷改性的所述抛光颗粒可以按重量计0.001％(重量％)到20重量％的量存在于所述CMP浆料组合物中。
[0028]在一个实施例中，所述CMP浆料组合物可具有5到9的pH。
[0029]在一个实施例中，所述组合物可进一步包含自络合剂、腐蚀抑制剂、氧化剂以及pH调节剂当中选出的至少一种。
[0030]根据本专利技术的另一方面，一种抛光铜膜的方法包含使用根据本专利技术的用于铜膜的CMP浆料组合物来抛光铜膜。
[0031]本专利技术提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可通过抑制铜膜的凹陷来提高抛光表面的平整度。
[0032]本专利技术提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可提高铜膜的抛光速率。
附图说明
[0033]图1是根据本专利技术的一个实施例的由式1表示的硅烷改性的二氧化硅的概念图。
[0034]图2是根据本专利技术的另一实施例的由式1表示的硅烷改性的二氧化硅的概念图。
具体实施方式
[0035]专利技术人基于以下发现完成本专利技术：可使用用于铜膜的CMP浆料组合物(其包含由式1表示的硅烷改性的抛光颗粒)来实现提高铜膜的抛光速率和抑制铜膜上的凹陷两者。
[0036]根据本专利技术的CMP浆料组合物包含：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及由式1表示的硅烷改性的抛光颗粒。在下文中，将详细描述根据本专利技术的CMP浆料组合物的组分中的每一种。
[0037]自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂用以减小用抛光颗粒抛光铜膜时的摩擦。自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂可包含水(例如，超纯水或去离子水)、有机胺、有机醇、有机醇胺、有机醚、有机酮以及类似物。优选的是，使用纯水或去离子水。自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂可作为余量含量存在于CMP浆料组合物中。
[0038]抛光材料可包含由式1表示的硅烷改性的抛光颗粒：
[0039][式1][0040][0041]在式1中，
[0042]R1、R2以及R3各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素；
[0043]R4是取代或未取代的二价有机基团；且
[0044]X1和X2各自独立地为氢；-(C＝O)O-M
+
、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基、含有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，包括：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及硅烷改性的抛光颗粒，所述硅烷由式1表示：[式1]在式1中，R1、R2以及R3各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素；R4是取代或未取代的二价有机基团；X1和X2各自独立地为氢、-(C＝O)O-M
+
、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的芳族烃基、不含-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基，或不含-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的芳族烃基，M
+
是H
+
或碱金属的一价阳离子，X1和X2中的至少一个是-(C＝O)O-M
+
、含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基，或含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的芳族烃基。2.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中R4是取代或未取代的C1到C
10
亚烷基，且X1和X2中的至少一个是含有至少一个-(C＝O)O-M
+
的取代或未取代的脂族烃基。3.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中由式1表示的所述硅烷包...

【专利技术属性】
技术研发人员：金亨默，张根三，姜东宪，李锺元，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：