CN100448941C - 抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法及所用的组合物 - Google Patents
抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法及所用的组合物 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100448941C CN100448941C CNB2003801059248A CN200380105924A CN100448941C CN 100448941 C CN100448941 C CN 100448941C CN B2003801059248 A CNB2003801059248 A CN B2003801059248A CN 200380105924 A CN200380105924 A CN 200380105924A CN 100448941 C CN100448941 C CN 100448941C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- copper
- composition
- heteroatoms
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 102
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 55
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 48
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 27
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 claims description 24
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 24
- 125000001118 alkylidene group Chemical group 0.000 claims description 24
- LGRLWUINFJPLSH-UHFFFAOYSA-N methanide Chemical compound [CH3-] LGRLWUINFJPLSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 9
- -1 imide acids Chemical class 0.000 abstract description 4
- 125000005525 methide group Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 abstract 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 30
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- CMGDVUCDZOBDNL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2h-benzotriazole Chemical compound CC1=CC=CC2=NNN=C12 CMGDVUCDZOBDNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N iminodiacetic acid Chemical compound OC(=O)CNCC(O)=O NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003352 sequestering agent Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000969106 Megalaima haemacephala Species 0.000 description 1
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NZKSMHXLVVVDKY-UHFFFAOYSA-N O1[C-]=NC(C1)=O.O1C(NCC1)=O Chemical class O1[C-]=NC(C1)=O.O1C(NCC1)=O NZKSMHXLVVVDKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZOUQIAGHKFLHIA-UHFFFAOYSA-L copper;n,n-dimethylcarbamodithioate Chemical compound [Cu+2].CN(C)C([S-])=S.CN(C)C([S-])=S ZOUQIAGHKFLHIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N formic acid ethyl ester Natural products CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M methyl carbonate Chemical compound COC([O-])=O CXHHBNMLPJOKQD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
- C11D3/16—Organic compounds
- C11D3/34—Organic compounds containing sulfur
- C11D3/349—Organic compounds containing sulfur additionally containing nitrogen atoms, e.g. nitro, nitroso, amino, imino, nitrilo, nitrile groups containing compounds or their derivatives or thio urea
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F3/00—Brightening metals by chemical means
- C23F3/04—Heavy metals
- C23F3/06—Heavy metals with acidic solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/10—Other heavy metals
- C23G1/103—Other heavy metals copper or alloys of copper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
- H01L21/02074—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers the processing being a planarization of conductive layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
- H01L21/32125—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP] by simultaneously passing an electrical current, i.e. electrochemical mechanical polishing, e.g. ECMP
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
- C11D2111/10—Objects to be cleaned
- C11D2111/14—Hard surfaces
- C11D2111/22—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Weting (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
本发明提供使用二(全氟烷磺酰基)亚氨酸或三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸组合物来抛光和/或清洁铜互连的方法。
Description
发明领域
本发明涉及用于抛光和/或清洁铜互连(interconnection)和/或薄膜的方法和组合物。更具体的是，本发明涉及使用包含至少一种亚氨酸或至少一种甲基化物酸的组合物抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法以及这些组合物。
发明背景
集成电路广泛地用于各种电子和计算机产品中。集成电路是在普通基底或基材上形成的电子元件的互连电路。制造商通常使用如层铺、掺杂、掩模和蚀刻的技术在硅片上构建成百上千，甚至数百万个微电阻器、晶体管和其它电子元件。然后，这些元件用金属丝连接、或互连在一起形成具体的电路，例如，计算机存储器。
通常，所述元件用二氧化硅绝缘层覆盖。然后，在绝缘层中刻蚀小孔，暴露下方元件的部分。然后，在所述层中挖出沟槽，形成布线图。由此将数百万个微元件互连。然后，通过镀金属，填充所述孔和沟槽，在所述元件之间形成亚微米直径的导线。
所述半导体工业使用镶嵌或双镶嵌法来形成互连。所述镶嵌法涉及在介电层中形成浮雕图案(蚀刻)，用互连金属填充所得的图案，然后抛光除去晶片表面上的过量的金属，并留下嵌入的互连金属部件。
在各制造步骤中，常常必须或要求修改或精加工所述晶片的暴露表面，制备用于随后制造步骤的晶片。存在几种已知的抛光法：化学机械抛光(CMP)、电化学机械沉积(ECMD)和化学增强抛光(CEP)。此外，通常使用晶片清洁。这些方法各自使用酸性和碱性水溶液或浆液。这些溶液或浆液包含用于抛光二氧化硅中间介电层(interdielectric)的碱性溶液以及用于抛光导电铜互连的酸性溶液。导致出现凹陷(或薄膜不平)的不均匀抛光是在平面化过程中遇到的一个问题。其它问题包括避免所述平薄膜表面上出现划痕，除去来自所述平面化工艺的颗粒、残留物和金属离子残留物。
通常使用铝作为导电互连材料。但是在制造高性能微处理芯片时，目前常使用铜作为互连材料。通常优选铜是因为其电阻率低，在金属互连中限制高速逻辑芯片性能的电阻-电容(RC)延时小。
因此，需要抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法，它使用能有效溶解和/或除去铜的酸性溶液或浆液。此外，需要具有极少或没有蚀斑且铜表面粗糙度极小或不会增大的抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法。
发明概述
本发明提供一种使用包含亚氨酸或甲基化物酸的溶液和/或浆液(即，组合物)来抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法。较好的是，本发明所述组合物具有能有效溶解和/或除去铜和/或氧化铜的酸性。在本发明的一个实施方式中，所述组合物的酸性极少或不会导致出现蚀斑，且极少或不会增大铜表面的粗糙度。本发明所述组合物包含至少一种全氟化的亚氨酸，(二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，HN(SO2CnF2n+1)2)或至少一种全氟化甲基化物酸(三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，HC(SO2CnF2n+1)3)和溶剂。
一方面，本发明是抛光铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的(在链中)或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；例如，-SF4-和-SF5；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)施加作用力，促进所述界面上的铜溶解。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是抛光铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；例如，-SF4-和-SF5；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)施加作用力，促进所述界面上的铜溶解。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是清洁铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的(在链中)或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜，所述铜互连和/或薄膜的表面上具有至少一种不想要的材料；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)除去表面上不想要的材料。
这种方法还包括施加作用力，促进所述界面上的铜溶解的步骤。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是清洁铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜，所述铜互连和/或薄膜的表面上具有至少一种不想要的材料；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)除去表面上不想要的材料。
这种方法还包括施加作用力，促进所述界面上的铜溶解的步骤。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是电化学机械沉积(ECMD)的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的(在链中)或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；和
iii)铜盐；
b)提供一种导电基材；
c)使所述导电基材和所述组合物相互接触；
d)施加电化学电势和作用力，促进铜的沉积和铜的抛光。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是电化学机械沉积(ECMD)的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环，
ii)溶剂，和
iii)铜盐；
b)提供一种导电基材；
c)使所述导电基材和所述组合物相互接触；
d)施加电化学电势和作用力，促进铜的沉积和铜的抛光。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
另一方面，本发明是一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
a)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的(在链中)或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
b)溶剂；和
c)氧化剂。
另一方面，本发明是一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
a)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环，
b)溶剂，和
c)氧化剂。
说明性实施方式的详述
本发明涉及使用具有至少一个亚氨酸或至少一种甲基化物酸和溶剂的组合物清洁和/或抛光铜互连和/或薄膜的方法。本发明所述组合物包括溶液和浆液。本文所述的溶液是均相混合物。本文所述的浆液是颗粒在溶液中的悬浮液。本文所述的铜互连是包含铜的表面图案。本文所述的薄膜是基材如硅片上铜的薄涂层。
所述溶剂可以是极性有机溶剂或水。
任选地，根据所述方法，也可以往所述组合物中加入其它添加剂，包括研磨剂、其它酸、氧化剂、腐蚀抑制剂、螯合剂、电解质、增亮剂、表面活性剂、流平剂等。
本发明也提供抛光铜互连和/或薄膜的方法、清洁铜互连和/或薄膜的方法以及ECMD方法。
在一个实施方式中，本发明所述组合物包括或基本上由至少一种亚氨酸或至少一种甲基化物酸、溶剂和氧化剂组成。本发明所述组合物也可以包含或基本上由至少一种亚氨酸或至少一种甲基化物、溶剂和一种或多种添加剂组成。
亚氨酸
本发明所述亚氨酸包括二(全氟烷磺酰基)亚氨酸。这些酸由以下通式表示：
式中，Rf 1和Rf 2各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，在碳链中或末端可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；例如，-SF4-和-SF5。Rf 1和Rf 2较好包含1-4个碳原子，更好包含1-2个碳原子。各Rf各自可以是环状或非环状的。所述Rf也可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环。
二(全氟烷磺酰基)亚胺类可以通过本领域已知的方法由全氟烷磺酰卤制备，如美国专利No.5874616、5723664和ZA9804155所述。通常，这些阴离子可以在Et3N(或类似碱)存在下使2mol RfSO2X(式中，X是卤基，如-F或-Cl)和NH3反应，或者在Et3N(或类似碱)存在下使RfSO2X和RfSO2NH2反应来制备。此外，二(全氟烷磺酰基)亚胺盐如Li[N(SO2CF3)2(HQTM，从3M Company St.Paul，MN获得)的溶液可以用强酸酸化，通过蒸馏制得二(全氟烷磺酰基)亚氨酸。
本发明合适的阴离子例子包括但不限于：
所述阴离子较好是
所述亚氨酸通常占所述组合物的至少1重量％。尤其合适的组合物具有至少约30重量％或至少约50重量％的亚氨酸。所述亚氨酸可以加入约70重量％。
甲基化物酸
本发明所述甲基化物酸是全氟化的。这些酸可以由以下通式表示：
式中，Rf 1、Rf 2和Rf 3各自是全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，在所述碳链中或末端可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；例如，-SF4-和-SF5；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环。各Rf各自具有1-8个碳原子，较好具有1-4个碳原子。
合适阴离子的例子包括但不限于：
制备全氟化甲基化物阴离子的方法如美国专利No，5446134、5273840、5554664、5514493和Turowshy & Seppelt，Inorg.Chem.，27，2135-2137(1988)中所述。
所述甲基化物酸通常占所述组合物的至少1重量％。尤其合适的组合物可以具有至少约30重量％或至少约50重量％的甲基化物酸。可以加入约70重量％的所述甲基化物酸。
溶剂
本发明所述溶剂是水、极性有机溶剂或它们的混合物。本文所述极性溶剂是室温下介电常数大于5的溶剂。合适极性有机溶剂的例子包括但不限于酯类，如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙二酯和丁内酯(例如，γ-丁内酯)；腈类，如乙腈和苄腈；硝基化合物，如硝基甲烷或硝基苯；酰胺类，如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮；亚砜类，如二甲基亚砜；砜类，如二甲基砜、四亚甲基砜和其它环丁砜；噁唑烷酮(oxazolidinone)类，如N-甲基-2-噁唑烷酮和它们的混合物。
尤其合适的溶剂是水，尤其是去离子水。优选的极性有机溶剂是乙腈。
任选的添加剂
在本发明的一些实施方式中，可以往所述组合物中加入一种或多种任选添加剂。这些添加剂包括但不限于选自氧化剂(例如，HNO3、H2O2、O3、Fe(NO3)3等)、磨粒、其它酸(例如，H2SO4，稀的HF、HCl水溶液)、腐蚀抑制剂(例如，苯并三唑类、甲苯基三唑(TTA))、螯合剂(例如，柠檬酸铵、亚氨基二乙酸(IDA)、EDTA)、电解质(例如，磷酸氢铵)、表面活性剂、增亮剂、流平剂等的添加剂。通常，这些添加剂的浓度为10-100000ppm。
为了进行抛光应用，本发明所述组合物通常包括磨粒，或者和固定的研磨剂混合使用。合适的磨粒包括但不限于氧化铝、二氧化硅和/或氧化铈。通常，磨粒的浓度约为3-10重量％。固定的研磨剂通常是固定在聚合物中的磨粒。
为了进行ECMD应用，本发明所述组合物还包含铜盐，它可以是任意可溶于溶剂的铜盐(即，所述铜阳离子在溶剂中的浓度一般至少为0.10M)。合适的铜盐包括但不限于铜酰亚胺类、铜甲基化物、有机磺酸铜、硫酸铜或它们的混合物。铜盐在所述溶剂中的浓度约为0.10-1.5M。
制备所述组合物的方法
本发明所述组合物可以通过将亚氨酸或甲基化物酸至少部分溶解或分散在溶剂，较好是去离子水中来制备。
通常以一定浓度使用所述亚氨酸或甲基化物酸，便于控制铜的溶解速度。
方法
本发明所述组合物尤其适用于抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜。抛光的例子包括但不限于化学机械抛光(CMP)、化学增强抛光(CEP)和电化学机械沉积(ECMD)。清洁的例子包括但不限于晶片清洁。
本发明提供抛光铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)施加作用力，促进所述界面上的铜溶解。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是抛光铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)施加作用力，促进所述界面上的铜溶解。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
可以使用已知的方法使所述组合物和基材相互接触。例如，将所述组合物喷涂到包含铜的基材上，或者将包含铜的基材浸在所述组合物的“浴”中。
步骤(d)中所施加的作用力可以是机械或电化学的，或者两者均有。
任选地，所述铜的溶解(或腐蚀)过程可以通过将足以使溶液中铜离子重新电镀的电化学势施加到铜涂层或图案上来反向进行。这种方法可以用于控制铜抛光过程的速度和效果。
本发明另一实施方式是清洁铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的(在链中)或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜，所述铜互连和/或薄膜的表面上具有至少一种不想要的材料；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)除去表面上不想要的材料。
这种方法还包括施加作用力，促进所述界而上的铜溶解的步骤。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是清洁铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜，所述铜互连和/或薄膜的表面上具有至少一种不想要的材料；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)除去表面上不想要的材料。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
所述不想要的材料包括但不限于残留物、薄膜和包含氧化铜的污染物。
本发明另一实施方式是电化学机械沉积(ECMD)的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少1重量％的至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的(在链中)或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；和
iii)铜盐；
b)提供一种导电基材；
c)使所述导电基材和所述组合物相互接触；
d)施加电化学势和作用力，促进铜的沉积和铜的抛光。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
本发明另一实施方式是电化学机械沉积(ECMD)的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含或基本上由如下物质组成：
i)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它可以是环状或非环状的，可以任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf可以连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环，
ii)溶剂，和
iii)铜盐；
b)提供一种导电基材；
c)使所述导电基材和所述组合物相互接触；
d)施加电化学势和作用力，促进铜的沉积和铜的抛光。
任选地，可以往所述组合物中加入一种或多种添加剂。
所述ECMD方法的步骤(d)中施加电化学电势和作用力可以是同时或交替进行的。
本发明合适的基材包括但不限于涂布各种组合物薄膜的硅或GaAs晶片，所述组合物包含金属、导电聚合物和绝缘材料。
所述包含铜的基材和所述组合物通常通过浸没、喷涂或旋转分配来接触。
实施例
参考以下非限制性的实施例和试验方法进一步说明本发明。除非另有所述，所有份、百分数和比率均以重量计。
试验方法
试验方法1。通过感应耦合等离子体/原子发射光谱(ICP/AES)分析来确定铜的腐蚀速度
在100ml的烧杯中放置铜箔试样(0.25英寸2，(1.6cm2))和50ml要试验的酸组合物。所述铜试样和组合物搅拌1小时，然后除去所述铜箔，使用Perkin-ElmerOptima 3300DVICP(使用0.2％H2SO4中的0、0.1和1ppm的标准液)由ICP/AES确定Cu在溶液中的浓度。这是从试样表面腐蚀并溶解在溶液中的铜量的量度。
试验方法2-通过电化学阻抗确定铜的腐蚀速度
使用电化学阻抗分析作为测量铜在各种酸性溶液(1.75M)中腐蚀速度的另一方法。使用具有3mm平的碟状铜工作电极、铂网反电极和Ag/AgCl参考电极可测定地进行所有测量。在各次分析之前所述铜电极使用氧化铝浆液抛光，并用去离子水彻底清洗。在开路电势下进行所有测量。使用等价的电路模型和最小二乘方拟合来确定各酸性溶液的电荷转移的电阻(Rct)。
试验方法3
这种试验方法使用扫描电子显微镜定性测量了铜在酸中腐蚀的特征。样品从硅片(4英寸直径，10cm)上切下，所述硅片具有溅射的铜薄膜(5000埃厚)。在处理前，使用Hitachi S4500场发射扫描电子显微镜(FESEM，从Hitachi Co.，Japan购得)分析样品(30000倍放大)。这些相同的样品用丙酮洗涤，除去在分析过程中引入的碎片，并在温和搅拌下浸没在合适的要试验的酸水性组合物(1.75M)中。然后用去离子水清洗所述样品，并使用FESEM再次分析。所有试验在24小时内完成。
制备HN(SO2CF3)2溶液
将50％的Li[N(SO2CF3)2]]水溶液(从3M Company，St Paul，MN获得)置于玻璃盘中，并在120℃的烘箱中干燥。这种干燥的材料(2276.6g)置于5L的三颈圆底烧瓶中，所述烧瓶装有磁力搅拌条和蒸馏头。然后往所述烧瓶中缓慢加入硫酸(98％，4482.2g)。在完成加入之后，加热所述烧瓶，并在105℃的温度和75mmHg(10Kpa)的压力下在接收烧瓶中收集馏出物。收集第一馏分(84.4g)，然后在相同条件下收集第二馏分。所述第二馏分形成透明的固体(HN(SO2CF3)2(1981g；88.9％产率，熔点40℃)。使用去离子水由这种材料制备1.75M的水溶液。
实施例1和对比例C1：使用试验方法1测得的铜腐蚀速度
使用试验方法1确定铜在表1中所示酸溶液中的腐蚀速度(ppm/英寸2)。
表1
| 例子 | 酸溶液 | 铜浓度，ppm/英寸<sup>2</sup>(ppm/cm<sup>2</sup>) |
| 1 | HN(SO<sub>2</sub>CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub>(1.75M) | 6332.6(981.6) |
| C1 | H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(1.75M) | 2859.1(443.2) |
表1中的数据表明HN(SO2CF3)2腐蚀铜的速度比使用H2SO4的对比例C1的快。
实施例2和对比例C2：使用试验方法2测得的铜腐蚀速度
使用试验方法2测定铜的腐蚀速度。所得电荷转移电阻(Rct)值列于表2中。
表2
| 例子 | 酸溶液 | Rct(千欧姆) |
| 2 | HN(SO<sub>2</sub>CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub>(1.75M) | 5.5 |
| C2 | H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(1.75M) | 15.4 |
表2中的数据表明HN(SO2CF3)2溶液的电荷转移电阻值低，表明铜在HN(SO2CF3)2溶液中的腐蚀速度比使用H2SO4的对比例C2的快。
使用试验方法3进行定性分析
比较浸没在1.75M酸中之前和之后的SEM图像，得出以下结论：
(1)观察到使用HN(SO2CF3)2在铜薄膜上产生的蚀斑比用H2SO4的少。在用H2SO4处理之后的铜薄膜上的蚀斑的平均大小约为50nm(0.05微米)。在所有未处理的对照表面以及接触HN(SO2CF3)2的表面上的蚀斑的平均大小小于50nm(小于0.05微米)。
(2)接触H2SO4的铜薄膜具有更差的晶粒边界。接触HN(SO2CF3)2的铜薄膜具有更好的晶粒边界。
在不背离本发明所述范围和精神的条件下，本发明的各种修改和变换对本领域那些技术人员来说显而易见。应理解，本文所述说明性实施方式和实施例决不是用于限制本发明的；这种实施例和实施方式仅作为本发明所述范围内的例子，本发明所述范围仅由以下所述权利要求书限定。
Claims (5)
1.一种抛光铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含：
i)至少30重量％的(1)至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；和/或(2)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)施加作用力，促进所述界面上的铜溶解。
2.一种清洁铜互连和/或薄膜的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含：
i)至少30重量％的(1)至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；和/或(2)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；
b)提供包括至少一个表面的基材，所述表面具有至少一个铜互连和/或薄膜，所述铜互连和/或薄膜的表面上具有至少一种不想要的材料；
c)使所述基材的表面和所述组合物相互接触，形成界面；
d)除去表面上不想要的材料。
3.一种电化学机械沉积的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供一种组合物，所述组合物包含：
i)至少30重量％的(1)至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；和/或(2)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
ii)溶剂；和
iii)铜盐；
b)提供一种导电基材；
c)使所述导电基材和所述组合物相互接触；
d)施加电化学势和作用力，促进铜的沉积和铜的抛光。
4.一种组合物，所述组合物包含：
a)至少30重量％的(1)至少一种二(全氟烷磺酰基)亚氨酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-12个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；和/或(2)至少一种三(全氟烷磺酰基)甲基化物酸，由以下通式所示：
式中，Rf各自是包含1-8个碳原子的全氟化烷基，它是环状或非环状的，任选包含链接的或末端杂原子，所述杂原子选自N、O和S；任意两个Rf连接在一起，形成包含全氟亚烷基的环；
b)溶剂；和
c)氧化剂。
5.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述氧化剂选自HNO3、H2O2、Fe(NO3)3、O3和它们的混合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/319,954 US6884338B2 (en) | 2002-12-16 | 2002-12-16 | Methods for polishing and/or cleaning copper interconnects and/or film and compositions therefor |
| US10/319,954 | 2002-12-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1726265A CN1726265A (zh) | 2006-01-25 |
| CN100448941C true CN100448941C (zh) | 2009-01-07 |
Family
ID=32506753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2003801059248A Expired - Fee Related CN100448941C (zh) | 2002-12-16 | 2003-10-28 | 抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法及所用的组合物 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6884338B2 (zh) |
| EP (1) | EP1572821A1 (zh) |
| JP (1) | JP4181129B2 (zh) |
| KR (1) | KR20050085661A (zh) |
| CN (1) | CN100448941C (zh) |
| AU (1) | AU2003286734A1 (zh) |
| WO (1) | WO2004061028A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103160909A (zh) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于电蚀刻非晶合金材料件的电蚀刻液及蚀刻方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112121B2 (en) * | 2000-08-30 | 2006-09-26 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatus for electrical, mechanical and/or chemical removal of conductive material from a microelectronic substrate |
| US7153195B2 (en) | 2000-08-30 | 2006-12-26 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatus for selectively removing conductive material from a microelectronic substrate |
| US7192335B2 (en) * | 2002-08-29 | 2007-03-20 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for chemically, mechanically, and/or electrolytically removing material from microelectronic substrates |
| US7078308B2 (en) * | 2002-08-29 | 2006-07-18 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for removing adjacent conductive and nonconductive materials of a microelectronic substrate |
| US7134934B2 (en) * | 2000-08-30 | 2006-11-14 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatus for electrically detecting characteristics of a microelectronic substrate and/or polishing medium |
| US7220166B2 (en) * | 2000-08-30 | 2007-05-22 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatus for electromechanically and/or electrochemically-mechanically removing conductive material from a microelectronic substrate |
| US7129160B2 (en) * | 2002-08-29 | 2006-10-31 | Micron Technology, Inc. | Method for simultaneously removing multiple conductive materials from microelectronic substrates |
| TWI250202B (en) * | 2003-05-13 | 2006-03-01 | Eternal Chemical Co Ltd | Process and slurry for chemical mechanical polishing |
| US7112122B2 (en) * | 2003-09-17 | 2006-09-26 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatus for removing conductive material from a microelectronic substrate |
| US7153777B2 (en) | 2004-02-20 | 2006-12-26 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatuses for electrochemical-mechanical polishing |
| US7566391B2 (en) * | 2004-09-01 | 2009-07-28 | Micron Technology, Inc. | Methods and systems for removing materials from microfeature workpieces with organic and/or non-aqueous electrolytic media |
| JP2007088370A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Fujifilm Corp | 水系研磨液及び化学機械的研磨方法 |
| KR100643628B1 (ko) * | 2005-11-04 | 2006-11-10 | 제일모직주식회사 | 다결정 실리콘 연마용 ｃｍｐ 슬러리 조성물 및 이의 제조방법 |
| US8512593B2 (en) * | 2005-11-04 | 2013-08-20 | Cheil Industries, Inc. | Chemical mechanical polishing slurry compositions, methods of preparing the same and methods of using the same |
| JP4897604B2 (ja) * | 2007-07-27 | 2012-03-14 | 株式会社Ｄｎｐファインケミカル | フォトマスク製造用のエッチング液 |
| JP4940102B2 (ja) * | 2007-10-25 | 2012-05-30 | 株式会社 マイクロプロセス | エッチング剤組成物及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
| JP2011198901A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Dnp Fine Chemicals Co Ltd | 導電膜用エッチング液および導電膜のエッチング方法 |
| CN101972755B (zh) * | 2010-07-21 | 2012-02-01 | 河北工业大学 | Ulsi铜材料抛光后表面清洗方法 |
| KR101842033B1 (ko) * | 2014-01-06 | 2018-03-26 | 한화테크윈 주식회사 | 그래핀 제조용 조성물 및 이를 이용한 그래핀의 제조 방법 |
| US11193059B2 (en) | 2016-12-13 | 2021-12-07 | Current Lighting Solutions, Llc | Processes for preparing color stable red-emitting phosphor particles having small particle size |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6280883B1 (en) * | 1997-12-10 | 2001-08-28 | 3M Innovative Properties Company | Bis (perfluoralkanesulfonyl)imide surfactant salts in electrochemical systems |
| WO2002092211A2 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | 3M Innovative Properties Company | Bis (perfluoroalkanesulfonyl) imides and their salts as surfactants/additives for applications having extreme environments and methods therefor |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0419845A3 (en) | 1989-09-05 | 1991-11-13 | General Electric Company | Method for preparing metallized polyimide composites |
| DE4333385C2 (de) | 1993-09-30 | 1997-01-30 | Friedrich A Spruegel | Flächendesinfektions- und Reinigungsmittel |
| US5340370A (en) * | 1993-11-03 | 1994-08-23 | Intel Corporation | Slurries for chemical mechanical polishing |
| US5652072A (en) * | 1995-09-21 | 1997-07-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Battery containing bis(perfluoroalkylsulfonyl)imide and cyclic perfluoroalkylene disulfonylimide salts |
| US6194317B1 (en) * | 1998-04-30 | 2001-02-27 | 3M Innovative Properties Company | Method of planarizing the upper surface of a semiconductor wafer |
| US6130161A (en) * | 1997-05-30 | 2000-10-10 | International Business Machines Corporation | Method of forming copper interconnections with enhanced electromigration resistance and reduced defect sensitivity |
| JPH1192754A (ja) | 1997-09-24 | 1999-04-06 | Cci Corp | ガラス用撥水処理剤 |
| TWI223678B (en) * | 1998-03-20 | 2004-11-11 | Semitool Inc | Process for applying a metal structure to a workpiece, the treated workpiece and a solution for electroplating copper |
| US6197696B1 (en) * | 1998-03-26 | 2001-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for forming interconnection structure |
| US6287977B1 (en) * | 1998-07-31 | 2001-09-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming improved metal interconnects |
| US6284656B1 (en) * | 1998-08-04 | 2001-09-04 | Micron Technology, Inc. | Copper metallurgy in integrated circuits |
| US6245663B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-06-12 | Conexant Systems, Inc. | IC interconnect structures and methods for making same |
| US6291887B1 (en) * | 1999-01-04 | 2001-09-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Dual damascene arrangements for metal interconnection with low k dielectric constant materials and nitride middle etch stop layer |
| IL128920A0 (en) * | 1999-03-10 | 2000-02-17 | Nova Measuring Instr Ltd | Method for monitoring metal cmp |
| US6290578B1 (en) * | 1999-10-13 | 2001-09-18 | Speedfam-Ipec Corporation | Method for chemical mechanical polishing using synergistic geometric patterns |
| US6369242B2 (en) | 2000-03-17 | 2002-04-09 | Roche Vitamins Inc. | Tocopherol manufacture by tris(perfluorohydrocarbylsulphonyl) methane or metal methides thereof |
| US6358899B1 (en) | 2000-03-23 | 2002-03-19 | Ashland, Inc. | Cleaning compositions and use thereof containing ammonium hydroxide and fluorosurfactant |
| US6310018B1 (en) | 2000-03-31 | 2001-10-30 | 3M Innovative Properties Company | Fluorinated solvent compositions containing hydrogen fluoride |
| US6372700B1 (en) | 2000-03-31 | 2002-04-16 | 3M Innovative Properties Company | Fluorinated solvent compositions containing ozone |
| TW486801B (en) * | 2000-04-07 | 2002-05-11 | Taiwan Semiconductor Mfg | Method of fabricating dual damascene structure |
| US6291082B1 (en) * | 2000-06-13 | 2001-09-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of electroless ag layer formation for cu interconnects |
| TWI238459B (en) | 2000-11-15 | 2005-08-21 | Intel Corp | Copper alloy interconnections for integrated circuits and methods of making same |
-
2002
- 2002-12-16 US US10/319,954 patent/US6884338B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-10-28 CN CNB2003801059248A patent/CN100448941C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-28 EP EP03777947A patent/EP1572821A1/en not_active Withdrawn
- 2003-10-28 AU AU2003286734A patent/AU2003286734A1/en not_active Abandoned
- 2003-10-28 KR KR1020057010917A patent/KR20050085661A/ko not_active Application Discontinuation
- 2003-10-28 JP JP2004564827A patent/JP4181129B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-28 WO PCT/US2003/034259 patent/WO2004061028A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6280883B1 (en) * | 1997-12-10 | 2001-08-28 | 3M Innovative Properties Company | Bis (perfluoralkanesulfonyl)imide surfactant salts in electrochemical systems |
| WO2002092211A2 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | 3M Innovative Properties Company | Bis (perfluoroalkanesulfonyl) imides and their salts as surfactants/additives for applications having extreme environments and methods therefor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103160909A (zh) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于电蚀刻非晶合金材料件的电蚀刻液及蚀刻方法 |
| CN103160909B (zh) * | 2011-12-15 | 2016-04-27 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于电蚀刻非晶合金材料件的电蚀刻液及蚀刻方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6884338B2 (en) | 2005-04-26 |
| KR20050085661A (ko) | 2005-08-29 |
| JP4181129B2 (ja) | 2008-11-12 |
| EP1572821A1 (en) | 2005-09-14 |
| CN1726265A (zh) | 2006-01-25 |
| WO2004061028A1 (en) | 2004-07-22 |
| JP2006514706A (ja) | 2006-05-11 |
| AU2003286734A1 (en) | 2004-07-29 |
| US20040112753A1 (en) | 2004-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100448941C (zh) | 抛光和/或清洁铜互连和/或薄膜的方法及所用的组合物 | |
| US6858124B2 (en) | Methods for polishing and/or cleaning copper interconnects and/or film and compositions therefor | |
| JP3850039B2 (ja) | 後清浄化処理 | |
| EP0812011B1 (en) | Cleaning agent | |
| EP1287550B1 (en) | Post chemical-mechanical planarization (cmp) cleaning composition | |
| CN101580774B (zh) | 半导体基板洗涤液组合物 | |
| EP1360712A2 (en) | Post chemical-mechanical planarization (cmp) cleaning composition | |
| US6080709A (en) | Cleaning solution for cleaning substrates to which a metallic wiring has been applied | |
| KR101731523B1 (ko) | 화학 기계 연마용 처리 조성물, 화학 기계 연마 방법 및 세정 방법 | |
| US20060229221A1 (en) | Aqueous cleaner with low metal etch rate | |
| US20080076688A1 (en) | Copper passivating post-chemical mechanical polishing cleaning composition and method of use | |
| US20060148666A1 (en) | Aqueous cleaner with low metal etch rate | |
| KR20130092096A (ko) | 화학기계적 연마 (ｃｍｐ) 세정제 조성물 및 이를 이용한 세정방법 | |
| JP2019502802A (ja) | 化学機械研磨後の洗浄組成物 | |
| JP2014080614A (ja) | 洗浄剤組成物及びそれを用いる洗浄方法 | |
| JPWO2016167184A1 (ja) | ウェハを再生するための炭素含有シリコン酸化物を含む材料の洗浄液および洗浄方法 | |
| KR101572639B1 (ko) | Cmp 후 세정액 조성물 | |
| CN113921383B (zh) | 一种铜表面钝化组合物、其用途及包含其的光刻胶剥离液 | |
| CN100463117C (zh) | 半导体元件清洗用组合物、半导体元件及其制造方法 | |
| JP3365980B2 (ja) | 洗浄剤組成物 | |
| WO2004034451A1 (ja) | 基板洗浄剤 | |
| JP4322070B2 (ja) | 半導体基板の洗浄方法 | |
| CN118185631A (zh) | 一种兼具wc去除和蚀刻残留物清洁的组合物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090107 Termination date: 20131028 |