一种含水CMP试剂(A)，其包含固体粒子(a1)，所述固体粒子(a1)含有：(a11)金属腐蚀抑制剂，和(a12)固体材料，其中所述固体粒子(a1)细分散于水相中；及其在通过化学机械抛光从衬底表面去除本体材料层并使暴露表面平面化直至所有材料残余物均从该暴露表面去除的方法中的用途，其中所述CMP试剂在未添加辅助材料的情况下在化学机械抛光结束时呈现：-与其开始时相同或基本相同的静态SER和比其开始时更低MRR，-比其开始时更低的SER以及与其开始时相同或基本相同的MRR，或者-比其开始时更低的SER和更低的MRR；从而使得该CMP试剂呈现软着垫行为。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从衬底去除本体材料(bulk material)层的新颖方法以及ー种适于该方法的化学机械抛光剂。引用文献本申请所引用的文献均以引用方式全文并入。
技术介绍
集成电路(IC)由结构化的半导电、非导电及导电薄层构成。这些图案化的层通常通过例如气相沉积施加层材料并通过微光刻法使其图案化而制备。借助各种半导电、非导 电及导电层状材料的组合，可制造电子电路元件如晶体管、电容器、电阻器和布线。IC的质量及其功能尤其取决于各层材料可施加并图案化的精度。然而，随着层数的増加，这些层的平面度显著降低。这导致IC的一个或多个功能元件失效，且因此在达到特定层数后导致整个IC失效。所述层平面度的降低是由在已图案化的层上构建新层所造成的。通过图案化，产生每层可达0. 6 y m的高度差。这些高度差逐层累积并导致随后的下一层无法再施加至平坦表面上，而是仅可施加至不平整表面上。第一个结果为随后施加的层具有不规整的厚度。在极端情况下，会导致电子功能元件中产生瑕疵、缺陷以及缺乏电接触。此外，不平整表面会导致图案化出现问题。为了能产生足够小的图案，在微光刻エ艺步骤中必需具有极高锐度的聚焦深度。然而，这些图案仅可在平坦表面上以高锐度成像。定位偏离平面度越多，则成像越模糊。为了解决该问题，实施所谓的化学机械抛光(CMP)。CMP通过去除层的突出结构(feature)直至获得平坦层而使图案化表面达到全局平面化。基于该原因，可在不呈现出高度差的平坦表面上进行后续构建，且IC元件的图案化精度和功能得以保持。全局平面化的典型实例为电介质CMP、磷化镍CMP和硅或聚硅CMP。除了克服光刻难题的全局平面化之外，还存在CMP的两种其他重要应用。ー种应用为制造微结构体。该应用的典型实例为铜CMP、钨CMP或浅沟槽隔离(STI)CMP，尤其是下文所述的大马士革法(Damascene) CMP。另ー应用为缺陷修正或消除，例如蓝宝石CMP。CMPエ艺步骤借助特种抛光器、抛光垫和抛光剂实施，抛光剂在本领域中也称为抛光浆或CMP浆。CMP浆为ー种组合物，其与抛光垫的组合能去除待抛光的材料。如果待抛光的晶片具有半导体层，则对エ艺步骤具有精度要求且因此对CMP浆所设定的要求尤为严格。使用一系列參数评估CMP浆的效率并表征其活性。材料去除速率(MRR，即待抛光材料的去除速率)、选择性(即待抛光材料的去除速率与所存在的其他材料的去除速率之比)、晶片中的去除均匀度(WIWNU ;晶片内不均匀度)和晶片之间的去除均匀度(WTWNU ;晶片间不均匀度)以及单位面积的缺陷数量均归类于这些參数。铜大马士革法在IC制造中日益增多(例如參见欧洲专利申请EP1306415A2第2页第段)。为了产生铜电路，必需在该方法中借助CMP浆化学机械去除铜层，该方法在本领域中也称为“铜CMP法”。完成的铜电路包埋于电介质中。通常在铜与电介质之间安置有通常由钽或氮化钽构成的阻挡层以防止铜扩散进介电层中。一般而言，铜大马士革法要求CMP试剂提供良好的平面化效果(即高MRR与低静态蚀刻速率SER的组合)。所需的MRR/SER之比通常为约40或更高。此外，铜CMP试剂的选择性必须极高，即铜的MRR必须远高于阻挡层的MRR。选择性通常必须大于100:1，例如约 100:1 至约 400:1。 即使获得该综合性能，在铜CMP期间也会出现其他问题。这些问题是由如下事实造成的CMPエ艺结束时的条件和要求不同于开始时的条件和要求。因此，铜本体在CMP期间被迅速去除。在该エ艺期间，CMP试剂的温度升高，且在该エ艺结束时比开始时高约10-20°C。此外，当使用过氧化氢作为氧化剂时，其分解因铜浓度增大而加速。另ー方面，经抛光的表面上的突起几乎消失。总之，这使得CMP浆比开始时更具侵蚀性。与此相反，在CMPエ艺的最后阶段需要低得多的MRR以避免形成蝶形缺陷和/或侵蚀(尤其是在所谓的“过度抛光”期间)且因此导致晶片表面平面度和均匀度损失。通常需要过度抛光以从经抛光的表面去除铜残余物。当铜与阻挡MRR不同且因此去除过多铜而导致结构中的铜表面相对于微电子器件晶片的阻挡和/或介电表面凹陷时，形成蝶形缺陷。当去除过多的介电材料时，会出现氧化物侵蚀。为了改善或完全避免这些问题，已开发出所谓的“软着垫(softlanding) ”或“着垫(touchdown) ” 技术。因此，温度软着垫技术涉及冷却CMP试剂和/或垫。然而，这需要附加设备，这提高了制造エ艺的总成本。化学软着垫技术涉及使用两种CMP试剂在CMPエ艺开始时使用侵蚀性的CMP试剂且在CMPエ艺结束时使用侵蚀性较小的CMP试剂。第二种，即侵蚀性较小的CMP试剂可通过稀释第一种CMP试剂(參见美国专利US7, 161，603B2)或通过添加辅助添加剂(參见美国专利申请US2008/0254628A1)获得。然而，该技术需要特别仔细地监测CMPエ艺以检测施用第二种CMP试剂的合适时间。机械软着垫技术涉及降低抛光垫的下压カ和/或旋转速率。借助该技术可减少类似于形成蝶形和微刮擦的问题并提高铜/阻挡层选择性。然而，由于降低初始下压力的要求日益严苛，以致于不存在实现机械软着垫的下压カ调节余地。此外，由于铜CMP试剂具有高化学活性，Prestonian响应将变得越来越小。此外，升级抛光器以处理小于3. 448kPa 0. 5psi)的下压カ的成本极高。因此，目前极其需要可避免与现有技术软着垫技术有关的所有缺点的CMP试剂和CMP方法。国际专利申请W02006/074248A2公开了含有复合非聚合物有机粒子作为研磨剂的CMP试剂。对所述复合非聚合物有机粒子进行加工以控制CMP期间发生的问题，其中所述粒子经历动态变化且提供常规无机研磨剂粒子不能提供的功能。根据该申请，这些粒子作为研磨剂以切开待抛光的表面、作为载体以传输所需成分和/或从正在抛光的表面移除研磨的材料。优选所述粒子提供与金属表面的静态配合以及络合剂浓度的动态増大。对铜CMP而言，优选将蜜胺及其衍生物用作所述粒子的核结构。相关CMP试剂可原位动态提供所需量的络合剤。这根据表面形貌局部实现。因此，具有较高的经历较大局部温度变化或剪切力的形貌的区域例如通过粒子在形貌突起处崩解而动态提供较大量的络合剤。然而，该机理导致CMP期间络合剂浓度増大，该行为与软着垫CMP方法的要求相反。除络合剂之外，所述非聚合物粒子中可包封有多种固体化学组分如衍生自苯并三唑的成膜剂、氧化剂、钝化剂或催化剂。所述非聚合物粒子也可具有核-壳结构，其中由例如蜜胺构成的核涂覆有固体成膜剂作为売。然而，此实施方案也未公开软着垫行为。专利技术目的本专利技术的目的是提出ー种化学机械抛光(CMP)从衬底表面去除本体材料层并通过使暴露表面平面化的新颖方法，所述方法不再表现出现有技术方法的缺点。特别地，所述新颖方法应允许CMP方法在过度抛光阶段软着垫，同时显著减少衬底暴露表面(包括包埋于所述表面中的金属图案)的刮擦、蝶形缺陷和侵蚀。尤其应在浅沟槽隔离(STI)法和铜大马士革法中获得这些优点。此外，应在不使用昂贵的附加和/或改良设备和/或不在ー个CMPエ艺中使用至少两种CMP试剂的情况下获得这些优点。此外，本专利技术的目的是提供ー种可用于通过CMP从衬底表面去除本体材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.30 US 61/264,8581.ー种含水化学机械抛光剂(A)，其包含至少ー种固体粒子(al)，所述固体粒子(al)含有 (all)至少ー种金属腐蚀抑制剂，和 (al2)至少ー种固体材料， 其中所述固体粒子(al)细分散于水相中。2.如权利要求I的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述腐蚀抑制剂(all)中至少ー种为固体。3.如权利要求2的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述固体腐蚀抑制剂(all)选自取代和未取代的三唑类、四唑类、噻唑类、噻ニ唑类、咪唑类、三嗪类、脲类、硫脲类和磷酸盐。4.如权利要求3的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于取代基选自卤原子和羟基、巯基、氣基、亚氣基、竣基和硝基以及取代和未取代的含有烧基、环烧基和芳基或由烧基、环烧基和芳基构成的基团。5.如权利要求3或4的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述固体腐蚀抑制剂(all)选自取代和未取代的三唑类和四唑类。6.如权利要求5的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述三唑类(all)选自苯并三唑和取代的三唑类，且所述四唑类(all)选自5-取代的IH-四唑。7.如权利要求5的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述5-取代的IH-四唑(all)选自5-氨基-IH-四唑和5-芳基-IH-四唑。8.如权利要求7的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述5-芳基-IH-四唑(all)为5-苯基-IH-四唑。9.如权利要求1-8中任ー项的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述固体材料(al2)选自合成及改性和未改性的天然聚合物。10.如权利要求9的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述改性的天然聚合物(al2)选自改性多糖。11.如权利要求10的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述改性多糖(al2)选自纤维素烷基醚。12.如权利要求11的含水化学机械抛光剂(A)，其特征在于所述纤维素烷基醚(al2)为纤维素こ醚。13.如权利要求1-12中任ー项的含水化学机械抛光剂(A),其特征在于所述金属选自对以下半反应具有标准还原电位E°>-0. IV的金属 M B Mn+ + n e_，其中n=l-4的整数且e_=电子。14.如权利要求1-13中任ー项的含水化学机械抛光剂(A)，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：V·I·莱曼，Y·李，M·布兰茨，Y·蓝，K·拉欣，K·拉姆吉，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：
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