抛光用组合物以及抛光方法技术

本发明专利技术提供在半导体布线工艺中，非常适合在对含有铜的导体层进行抛光的用途中使用的抛光用组合物。本发明专利技术的抛光用组合物的特征在于：含有化学式Ｒ１－Ｙ１或Ｒ１－Ｘ１－Ｙ１所示的至少一种阴离子表面活性剂，其中Ｒ１表示烷基、烷基苯基或烯基，Ｘ１表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚（氧乙烯.氧丙烯）基，Ｙ１表示阴离子性官能团，和化学式Ｒ２－Ｘ２所示、且ＨＬＢ值为１０－１６的至少一种非离子表面活性剂，其中Ｒ２表示烷基，Ｘ２表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚（氧乙烯.氧丙烯）基，并且该抛光用组合物的ｐＨ为２－９。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体布线工艺中、在对含有铜的导体层进行抛光的 用途中使用的抛光用组合物。
技术介绍
半导体布线工艺中，通常首先在具有槽的绝缘体层上依次形成阻挡层和导体层。然后，通过化学机械抛光至少除去位于槽外的导体层的部 & AA々k為lAtA、^乂士工AA HE! 4J4分分)。专利文献1-4中公开了导体层含有铜时，可在用于除去导体层的外 侧部分的抛光中使用的抛光用组合物。专利文献1的抛光用组合物含有喹哪啶酸或苯并三唑等具有杂环的 化合物、磺酸盐(阴离子表面活性剂)等的表面活性剂、过硫酸铵或过氧 化氢等的氧化剂、以及二氧化硅等磨粒。专利文献2的抛光用组合物含 有查哪咬酸或笨并三唑等具有杂环的化合物、乙炔二醇(非离子表面活性 剂)等具有三键的表面活性剂、过硫酸铵或过氧化氢等氧化剂、以及二氧 化硅等的磨粒，还根据需要进一步含有十二烷基苯磺酸铵(阴离子表面活 性剂)。专利文献3的抛光用组合物含有HLB值为3-9的聚醚型非离子表面 活性剂、HLB值为10-20的聚醚型非离子表面活性剂、以及磨粒。专利 文献4的抛光用组合物含有四唑化合物、甘氨酸等酸、氧化剂，还根据 需要进一步含有水溶性高分子或表面活性剂。至少具有以下两种性能。(1) 抑制由于位于槽中的导体层的部分(导体层的内侧部分)的除去 而使导体层的上面的水平降低的、被称为碟形凹陷现象的发生。(2) 抛光用组合物对导体层的抛光速度高，即，抛光用组合物除去 导体层的速度高。但是，专利文献1-4的抛光用组合物并不能够确实且充分地满足上 述这些要求性能，依然有改善的余地。专利文献l日本特开2002-12854号公报 专利文献2日本特开2002-256256号公报 专利文献3日本特开2006-49709号公报 专利文献4日本特开2006-49790号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供在半导体布线工艺中，可更适合在抛光含 有铜的导体层的用途中使用的抛光用组合物。为实现上述目的，本专利技术第1方面涉及一种抛光用组合物，其特征 在于含有化学式R1-Y1或R1-X1-Y1所示的至少一种阴离子表面活性 剂，其中R1表示烷基、烷基苯基或烯基，Xl表示聚氧乙烯基、聚氧丙 烯基或聚(氧乙烯 氧丙烯)基，Yl表示阴离子性官能团，和化学式R2-X2所示、且HLB值为10-16的至少一种非离子表面活性剂，其中R2 表示烷基，X2表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯 氧丙烯)基， 并且该抛光用组合物的pH为2-9。本专利技术第2方面涉及第1方面的抛光用组合物，其中，上述非离子 表面活性剂的聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯.氧丙烯)基中的重 复单元的平均重复数为2-20。本专利技术第3方面涉及第1方面的抛光用组合物，其中，上述阴离子 表面活性剂中的聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯 氧丙烯)基中的 重复单元的平均重复数为6或以下。本专利技术第4方面涉及第1方面的抛光用组合物，其中，上述阴离子 表面活性剂中的Y1是磺酸、羧酸、磷酸、亚磷酸、硫酸、亚硫酸或它 们的盐的残基。本专利技术第5方面涉及第4方面的抛光用组合物，其中，上述Y1表 示S03M1基或S04M1基，其中M1表示抗衡离子。本专利技术第6方面涉及第5方面的抛光用组合物，其中，上述M1为 钾阳离子、铵阳离子或胺类阳离子。本专利技术第7方面涉及第1方面的抛光用组合物，其进一步含有与上 述阴离子表面活性剂不同的保护膜形成剂。本专利技术第8方面涉及第7方面的抛光用组合物，其中上述保护膜形 成剂为苯并三峻或苯并三哇衍生物。本专利技术第9方面涉及第1或7方面的抛光用组合物，其进一步含有 氧化剂、刻蚀剂和/或磨粒。本专利技术第IO方面涉及第1方面的抛光用组合物，其中，使用该抛 光用组合物进行抛光后，抛光对象表面的水接触角为60度或以下。本专利技术第11方面涉及一种对抛光对象进行抛光的方法，其中，所 述抛光对象是在具有槽的绝缘体层的上面设置含有铜的导体层而成 的，导体层具有位于槽外的外侧部分和位于槽中的内侧部分，该方法具 备以下步骤使用预备抛光用组合物进行抛光，除去导体层的外侧部分 的大半部分的步骤；和使用第l-10方面任一项的抛光用组合物作为与上 述预备抛光用组合物不同的精抛光用组合物进行抛光，除去导体层的外 侧部分的剩余部分的步骤，本专利技术第12方面涉及第11方面的对抛光对象进行抛光的方法，其 中，抛光后的抛光对象表面的水接触角为60度或以下。专利技术效果本专利技术提供了在半导体布线工艺中，可更适合在抛光含有铜的导体 层的用途中使用的抛光用组合物。附图说明图l(a) ~ (d)是用于说明半导体布线工艺的抛光对象的截面图。 图2是用于说明碟形凹陷的抛光对象的截面图。具体实施方式以下说明本专利技术的一个实施方案。首先，按照图l(a)-图l(d)说明半导体布线工艺。半导体布线工艺通 常包含以下步骤。首先，如图l(a)所示，在半导体基板(图示省略)上设置并具有槽11 的绝缘体层12上依次形成阻挡层13和导体层14。阻挡层13是在导体 层14形成之前、在绝缘体层12的上面形成，以覆盖绝缘体层12的表 面。阻挡层13的厚度比槽11的深度小。导体层14是在阻挡层13形成 之后、在阻挡层13上形成，至少包埋槽ll。然后，通过化学机械抛光至少将位于槽11外的导体层14的部分(导 体层14的外侧部分)和位于槽11外的阻挡层13的部分(阻挡层13的外 侧部分)除去。结果如图l(d)所示，位于槽U中的阻挡层13的部分(阻 挡层13的内侧部分)的至少一部分和位于槽11中的导体层14的部分(导 体层14的内侧部分)的至少一部分残留在绝缘体层12上。即，在槽11 的内侧残留有阻挡层13的一部分和导体层14的一部分。这样，残留在 槽11内侧的导体层14的部分发挥布线功能。通过化学机械抛光至少除去导体层14的外侧部分和阻挡层13的外 侧部分时，首先如图l(b)所示，导体层14外侧部分的大半部分被除去。 接着如图l(c)所示，导体层14的外侧部分的剩余部分被除去，以使阻挡 层13的外侧部分的上面露出。然后如图l(d)所示，绝缘体层12的上面 露出，同时阻挡层13的外侧部分被除去，以获得平坦的表面。本实施方案的抛光用组合物是导体层14含有铜这种半导体布线工 艺中对导体层14进行抛光中使用的，更具体地说，特别适合在导体层 14外侧部分的大部分被除去后、在用于除去导体层14的外侧部分的剩 余部分的抛光中使用。本实施方案的抛光用组合物通过将规定量的阴离子表面活性剂和 非离子表面活性剂与水混合来制备，以使得通过使用抛光用组合物进行 抛光后，抛光对象表面的水接触角为60度或以下，优选45度或以下， 更优选30度或以下。进一步优选与规定量的保护膜形成剂、氧化剂和 刻蚀剂以及磨粒一起与水混合，制备成pH为2-9。因此，本实施方案的 抛光用组合物含有阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和水，优选进 一步含有氧化剂、保护膜形成剂、刻蚀剂和磨粒。在中性至酸性的pH区域内，本实施方案的抛光用组合物中所含的 阴离子表面活性剂电吸附在导体层14的表面，具有形成保护膜的作用。 在由中性至酸性的pH区域内，含有铜的导体层14的表面电位为正。因 此，阴离子表面活性剂的亲水部分一阴离子基团与导体层14的表面结 合，阴离子表面活性剂的疏水部分位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光用组合物，其特征在于：含有化学式Ｒ１－Ｙ１或Ｒ１－Ｘ１－Ｙ１所示的至少一种阴离子表面活性剂，其中Ｒ１表示烷基、烷基苯基或烯基，Ｘ１表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚（氧乙烯.氧丙烯）基，Ｙ１表示阴离子性官能团，和化学式Ｒ２－Ｘ２所示、且ＨＬＢ值为１０－１６的至少一种非离子表面活性剂，其中Ｒ２表示烷基，Ｘ２表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚（氧乙烯.氧丙烯）基，并且该抛光用组合物的ｐＨ为２－９。

【技术特征摘要】
JP 2006-8-2 2006-211453;JP 2006-8-2 2006-2114541.一种抛光用组合物，其特征在于含有化学式R1-Y1或R1-X1-Y1所示的至少一种阴离子表面活性剂，其中R1表示烷基、烷基苯基或烯基，X1表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯·氧丙烯)基，Y1表示阴离子性官能团，和化学式R2-X2所示、且HLB值为10-16的至少一种非离子表面活性剂，其中R2表示烷基，X2表示聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯·氧丙烯)基，并且该抛光用组合物的pH为2-9。2. 权利要求1的抛光用组合物，其中，上述非离子表面活性剂的 聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯 氧丙烯)基中的重复单元的平均 重复数为2-20。3. 权利要求1的抛光用组合物，其中，上述阴离子表面活性剂中 的聚氧乙烯基、聚氧丙烯基或聚(氧乙烯 氧丙烯)基中的重复单元的平 均重复数为6或以下。4. 权利要求1的抛光用组合物，其中，上述阴离子表面活性剂中 的Y1是磺酸、羧酸、磷酸、亚磷酸、疏酸、亚硫酸或它们的盐的残基。5. 权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：河村笃纪，服部雅幸，
申请(专利权)人：福吉米股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]