CN101058710A - 化学机械研磨组合物 - Google Patents
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Abstract
一种化学机械研磨组合物，其pH范围是介于2至5之间且包含一具有下列组分的混合物：一水性介质、一研磨料、一腐蚀抑制剂、一表面活性剂、二酸类化合物及一金属残留抑制剂，该金属残留抑制剂是选自于由下列化学式所示的化合物所构成的群组：该式(I)、该式(II)、该式(III)、该式(IV)、该式(V)及这些化合物的组合，其中，该式(II)～(V)的结构及各个取代基的定义是如说明书及权利要求书所界定。将本发明的化学机械研磨组合物用于研磨半导体晶圆表面时，可获得不错的金属研磨速率、有效降低金属凹陷以及降低该晶圆表面的金属残留。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学机械研磨组合物，特别是指一种用于半导体制程且包含一金属残留抑制剂的化学机械研磨组合物。
背景技术
化学机械研磨(chemical mechanical polishing，简称为“CMP”)技术是为了解决因集成电路(IC)制造时的镀膜高低差异而导致于微影制程上难以聚焦的问题所开发出来的一项平坦化技术。化学机械研磨技术首先被少量应用在0.5微米元件的制造上，但是随着元件尺寸的缩小，化学机械研磨技术被应用的几率也随着增加，而目前已俨然成为业界不可或缺的平坦化技术。
在半导体晶圆制程中，有两种类型的层需进行研磨，一类型为诸如氧化硅(silicon oxide)及氮化硅(silicon nitride)的中间层(interlayer)，而另一类型为用于连接主动装置的金属线路(例如钨、铜、铝等)。一般用于金属线路(metal wire)的研磨方法是将半导体晶圆置于一设有一研磨头(polishing head)的旋转研磨台上，并于该晶圆表面上涂布一含有研磨颗粒(abrasive particles)的研磨浆液，以有效增进整体研磨功效。在利用一研磨浆液进行金属线路的研磨时，一般推测会选择以下第一机制(mechanism)或第二机制进行。在第一机制中，研磨浆液内的组分(通常需额外添加一氧化剂)会先与金属线路反应而连续在金属表面形成一氧化物层，而研磨浆液内的研磨颗粒的机械研磨作用会磨除该氧化物层。在第二机制中，并未如第一机制形成该氧化物层，而是运用该研磨浆液内的组分来侵蚀及溶解该金属线路，并借由研磨颗粒的机械作用来增加溶解速度，进而使金属线路的厚度变薄，以达成磨除目的。由于CMP制程有研磨不均匀的问题，所以在施予此制程后，晶圆表面的金属氧化物虽会被磨除，但是也可能致使部分金属被研磨且产生凹陷(dishing)，而晶圆表面则可能会残留有不需要的金属。因此，如何快速去除金属残留物以及降低金属线路的凹陷，同时加速产能，为CMP制程极需克服的一大问题。
目前已有许多提及有关运用研磨浆液来研磨半导体晶圆上的金属层的文献及专利。例如美国专利公告第6,447,563号揭示一种用于研磨金属层的浆液系统(slurry system)，该浆液系统包含一第一部分及一第二部分，并具有介于2至11之间的pH值。该第一部分含有一实质上由研磨颗粒、一稳定剂及一表面活性剂所构成的分散液，该第二部分含有一加速剂溶液(activator solution)，该加速剂溶液含有至少二选自于由下列所构成的群组中的组分：氧化剂、酸、胺、螯合剂(chelating agent)、含氟化合物、腐蚀抑制剂(corrosion inhibitor)、生物制剂(biological agent)、表面活性剂、缓冲剂及其混合物。此专利提及可使用的酸包含：甲酸、乙酸、己酸、乳酸(lactic acid)等有机酸，以及盐酸、硫酸等无机酸。而较佳可使用含有一或多个羧基且经羟基取代的酸，例如苹果酸(malic acid)、酒石酸(tartaric acid)、葡糖酸(gluconic acid)及柠檬酸(citric acid)。此外，该表面活性剂的类型可为非离子型、阴离子型、阳离子型及两性型。在此专利的实施例1中，首先制备由4wt％的发烟硅石(fumed silica)、1wt％的过氧化氢及0.1M的丙酸所构成的浆液系统，接着在利用此浆液系统进行铜晶圆的研磨测试，最后发现磨除速率(removal rate)是超过450nm，而非均匀性小于5％。此专利的浆液系统主要是用于改进研磨速率，并未提及关于晶圆表面的金属残留问题。
美国专利公告第6,864,177号揭示一种用于制造半导体装置的金属线接栓(metal line contact plug)的方法，该制造方法包含以下两步骤：(1)使用第一浆液进行第一阶段的CMP过程，该第一浆液含有1～20wt％的研磨颗粒、0.1～15wt％的氧化剂及0.01～10wt％的络合剂(complexing agent)，并具有2～9的pH范围，另针对金属/绝缘膜而言具有大于10的蚀刻选择性(etchingselectivity)；(2)使用第二浆液进行第二阶段的CMP过程，该第二浆液含有5～30wt％的研磨颗粒以及0.01～5wt％的氧化剂，并具有6～12的pH范围，另针对金属/绝缘膜而言具有小于3的蚀刻选择性。在此专利的第一浆液中的络合剂是选自于由下列所构成的群组：柠檬酸、酒石酸、丁二酸(succinic acid)、苹果酸、顺丁烯二酸(maleic acid)、反丁烯二酸(fumaric acid)、丙二酸(malonicacid)、乙二胺四醋酸盐(ethylenediamine tetraacetate)、羟基乙酸(glycolic acid)及这些化合物的盐类或混合物。在此专利中，并未提供任何测试数据，也未提及使用表面活性剂及腐蚀抑制剂。
本案申请人先前也取得一有关化学机械研磨组合物的中国台湾专利，也就是中国台湾专利公告第574352号，其揭示一种化学机械研磨浆液组合物及其使用方法。该浆液组合物是包含70～99.5wt％的水性介质、0.1～25wt％的研磨颗粒、0.01～1wt％的腐蚀抑制剂，以及0.01～1wt％的化学品。该化学品是选自于由下列所构成的群组：下式(A)、下式(B)及两者的组合，其中，X、Y及Z是分别选自于氢或C1～C6烷基。此专利的目的主要在防止铜凹陷，并未述及关于研磨速率及晶圆表面的铜残留的改良，此外，在此专利中并未提及使用表面活性剂。
由于化学机械研磨浆液的组成会影响研磨速率、金属线路的凹陷程度及晶圆表面的金属残留，因此，如何有效地在较高的研磨速率下，同时降低金属线路的凹陷程度以及晶圆表面的金属残留，对于目前业界而言，仍存在一需求。
发明内容
因此，本发明的目的，在于提供一种可维持不错的研磨速率，同时有效降低凹陷程度及金属残留的化学机械研磨组合物。
本发明的化学机械研磨组合物的pH范围是介于2至5之间，且包含一具有下列组分的混合物：一水性介质、一研磨料(abrasive)、一腐蚀抑制剂、一表面活性剂、二酸类化合物及一金属残留抑制剂，该金属残留抑制剂是选自于由下列化学式所示的化合物所构成的群组：
及这些化合物的一组合，
在该式(II)～(V)中，R1、R2、R3及R4分别选自于由下列所构成的群组：氢、C1～C6烷基、C2～C6烯基及C2～C6次烯基(alkylidyne)，以及R5、R6、R7及R8、R9及R10分别选自于氢或C1～C6烷基。
本发明的化学机械研磨组合物通过添加一金属残留抑制剂来降低晶圆表面的金属残留，所使用的金属残留抑制剂具有至少一羧基且与金属(例如铜)的反应性极佳，因而可降低晶圆表面的金属残留，再加上添加二酸类化合物、表面活性剂、研磨料及腐蚀抑制剂，可同时维持不错的研磨速率以及降低凹陷程度。
具体实施方式
本发明的化学机械研磨组合物具有一介于2至5之间的pH值范围，且包含一具有下列组分的混合物：一水性介质、一研磨料、一腐蚀抑制剂、一表面活性剂、二酸类化合物及一金属残留抑制剂，该金属残留抑制剂是选自于由下列化学式所示的化合物所构成的群组：
于该式(II)～(V)中，R1、R2、R3及R4分别选自于由下列所构成的群组：氢、C1～C6烷基、C2～C6烯基及C2～C6次烯基，以及R5、R6、R7及R8、R9及R10分别选自于氢或C1～C6烷基。
本发明的化学机械研磨组合物可依据后续用途进行含量调整，较佳地，以该混合物的总重为100wt％计算，各组分的含量如下：
该研磨料的含量： 0.10～25.00wt％
该腐蚀抑制剂的含量： 0.01～1.00wt％
该表面活性剂的含量： 0.01～1.00wt％
该二酸类化合物的含量： 0.01～1.00wt％
该金属残留抑制剂的含量：0.01～1.00wt％
水性介质： 其余含量
上述“其余含量”是指水性介质的含量与其他组分含量合计为100wt％。
选择性地，当该金属残留抑制剂是选自于该式(I)、该式(II)、该式(III)或该式(IV)所示的化合物时，该混合物中的各组分的较佳含量如下：
该研磨料的含量： 0.50～10.00wt％
该腐蚀抑制剂的含量： 0.01～0.50wt％
该表面活性剂的含量： 0.01～0.50wt％
该二酸类化合物的含量： 0.05～1.00wt％
该金属残留抑制剂的含量：0.01～0.50wt％
水性介质： 其余含量
又更佳地，该混合物中的各组分的含量如下：该研磨料的含量为0.50～5.00wt％，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～0.20wt％，该表面活性剂的含量为0.01～0.30wt％，该二酸类化合物的含量为0.10～1.00wt％，该金属残留抑制剂的含量为0.01～0.30wt％，以及其余含量为该水性介质。更值得一提的是，当该金属抑制剂是由该式(I)所示的化合物时，其含量更佳为0.01～0.10wt％。
另选择性地，当该金属残留抑制剂是由该式(V)所示时，该混合物中的各组分的较佳含量如下：
该研磨料的含量： 0.50～10.00wt％
该腐蚀抑制剂的含量： 0.01～0.50wt％
该表面活性剂的含量： 0.01～0.50wt％
该二酸类化合物的含量： 0.05～1.00wt％
该金属残留抑制剂的含量： 0.05～1.00wt％
水性介质： 其余含量
又更佳地，该混合物中的各组分的含量如下：该研磨料的含量为0.50～5.00wt％，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～0.20wt％，该表面活性剂的含量为0.01～0.30wt％，该二酸类化合物的含量为0.10～1.00wt％，该金属残留抑制剂的含量为0.05～0.50wt％，以及其余含量为该水性介质。
需注意的是，当研磨速率低于3000/min时，可通过增加二酸类化合物及研磨料的含量，以增加研磨速率。当凹陷程度太高时，则可通过增加表面活性剂含量来降低。而当晶圆表面有金属残留时，则可通过增加该金属残留抑制剂含量来减低金属残留情形。
较佳地，该式(II)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：2，2-二甲基丁二酸(2，2-dimethylsuccinic acid)、2-乙基-2-甲基丁二酸(2-ethyl-2-methylsuccinic acid)、2，3-二甲基丁二酸(2，3-dimethylsuccinic acid)及次甲基丁二酸(Itaconic acid或Methylenesuccinic acid)。而于本发明的一具体例中，该式(II)为次甲基丁二酸。
该式(III)所示的化合物可为顺式(cis-)化合物或反式(trans-)化合物，较佳地，该式(III)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：顺丁烯二酸、2-甲基-顺丁烯二酸(2-methyl-maleic acid)、反丁烯二酸及2-甲基-反丁烯二酸(2-methyl-furmaric acid)。于本发明的一具体例中，该式(III)为反丁烯二酸。
较佳地，该式(IV)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：2-羟基乙酸(2-hydroxy acetic acid或Glycolic acid)、2-甲基-2-羟基乙酸(2-methyl-2-hydroxy acetic acid)、2-乙基-2-羟基乙酸(2-ethyl-2-hydroxy ac etic acid)、2，2-二乙基-2-羟基乙酸(2，2-diethyl-2-hydroxy acetic acid)及2-乙基-2-甲基-2-羟基乙酸(2-ethyl-2-methyl-2-hydroxy acetic acid)。于本发明的一具体例中，该式(IV)为2-羟基乙酸。
较佳地，该式(V)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：丙烯酸(acrylic acid)、2-甲基丙烯酸(2-methyl acrylicacid)、2-乙基丙烯酸(2-ethyl acrylic acid)、3-甲基丙烯酸(3-methyl acrylic acid)，3-乙基丙烯酸(3-ethyl acrylic acid)及2，3-二甲基丙烯酸(2，3-dimethyl acrylic acid)。在本发明的一具体例中，该式(V)为丙烯酸。
本发明的表面活性剂可依据实际需要来选择适当的市售产品，较佳地，该表面活性剂可为阴离子型(anionic type)或非离子型(nonionic type)。
该化学机械研磨组合物中的研磨料可依据实际需要来选用任何市售产品，特别是选用具有较高纯度、高比表面积及狭窄粒径分布的优点的市售产品。较佳地，该研磨料是选自于由下列物质所构成的群组：氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、碳化硅(SiC)、氧化钛(TiO2)、氮化硅(Si3N4)及这些化合物的一组合。而在本发明的一具体例中，该研磨料为氧化硅。另外，该研磨料的粒径范围可依实际需要进行调整，较佳地，该研磨料的粒径范围是介于15nm与30nm之间。
该腐蚀抑制剂可选用任何现有用于半导体领域且可抑制腐蚀现象的市售产品。较佳地，该腐蚀抑制剂是选自于由下列所构成的群组中的物质：苯并三唑(benzotriazole)、三聚氰酸(1，3，5-triazine-2，4，6-triol)、1，2，3-三唑(1，2，3-triazole)、3-胺基-1，2，4-三唑(3-a mino-1，2，4-triazole)、3-硝基-1，2，4-三唑(3-nitro-1，2，4-triazole)、4-胺基-3-肼基-1，2，4-三唑基-5-硫醇(4-amino-3-hydrazino-1，2，4-triazol-5-thiol，商品名为波沛得(purpald))、苯并三唑-5-羧酸(benzotriazole-5-carboxylic acid)、3-胺基-1，2，4-三唑-5-羧酸(3-amino-1，2，4-triazole-5-carboxylic acid)、1-羟基苯并三唑(1-hydroxy benzotriazole)、硝基苯并三唑(nitrobenzotriazole)以及这些化合物的一组合。而在本发明的一具体例中，该腐蚀抑制剂为苯并三唑。
该二酸类化合物可选用一般用于研磨浆液的直链且未经取代的二酸类化合物，较佳地，该二酸类化合物是选自由下列所构成的群组：丁二酸、己二酸、戊二酸及这些化合物的一组合。
本发明的化学机械研磨组合物中的水性介质，主要是用于使该化学机械研磨浆液于混合后可呈现浆液状，因此可使用熟悉此项技术者所现有的各种水性介质。而在本发明的一具体例中，该水性介质为去离子水。
本发明的化学机械研磨组合物的制作方式是在常温下先将该研磨料、该表面活性剂、该腐蚀抑制剂、该二酸类化合物、该金属残留抑制剂及该水性介质予以混合，以制得该混合物，接着以酸或碱将该混合物的pH值调整在介于2至5之间。较佳地，pH值是介于3至4之间。用于调整该组合物的pH值的酸或碱并无任何限制，较佳地，该酸可为盐酸或硝酸，该碱可为氨水或氢氧化四甲基铵(tetramethylammonium hydroxide，简称为“TMAH”)。
较佳地，该化学机械研磨组合物还包含一氧化剂，其目的是用于加速该晶圆表面的金属层的氧化。更佳地，该氧化剂是选自于由下列所构成的族群：过氧化氢(hydrogen peroxide，H2O2)、硝酸铁(ferric nitrate，Fe(NO3)3)、碘酸钾(potassium iodate，KIO3)、过乙酸(acetic hydroperoxide，CH3COOOH)以及高锰酸钾(potassium permanganate，KMnO4)。在本发明的一具体例中，该氧化剂为过氧化氢。
该氧化剂的含量可依据实际使用进行调整，较佳地，该氧化剂与该化学机械研磨组合物中的混合物的含量比例为1∶9～1∶30。而在本发明的一具体例中，该氧化剂与该混合物的含量比例为1∶11。
较佳地，该化学机械研磨组合物中的混合物更具有甲酸，可增加研磨速率以及更有效地降低该晶圆表面的凹陷程度。
而该甲酸的含量范围可依据实际使用加以调整，较佳地，以该混合物的总重为100wt％计算，该研磨料的含量为0.10～25.00wt％，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～1.00wt％，该表面活性剂的含量为0.01～1.00wt％，该二酸类化合物的含量为0.01～1.00wt％，该金属残留抑制剂的含量为0.01～1.00wt％，该甲酸的含量为0.01～1.00wt％以及其余含量为水性介质。
<实施例>
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但是应了解的是，所述实施例只为示例说明，而不应被解释为本发明实施的限制。
[化学品]
以下实施例及比较例分别选用下列化学品进行制备：
(1)水性介质：为离子水。
(2)研磨料：为氧化硅，市售品名为硅酸胶(colloidal silica)。
(3)腐蚀抑制剂：为苯并三唑，由中国台湾财团法人精密机械研究发展中心公司(PMC)所制造。
(4)二酸类化合物：实施例使用己二酸，而比较例使用戊二酸，皆由美国TEDIA公司所制造。
(5)表面活性剂：为阴离子型表面活性剂。
(6)金属残留抑制剂：依据下表1分别为1，2，3，4-四甲酸丁烷(1，2，3，4-butanetetracarboxylic acid，下表1将称为“式(I)化合物”)、次甲基丁二酸、反丁烯二酸、2-羟基乙酸及丙烯酸，而所述金属残留抑制剂是由美国Aldrich公司所制造。
(7)氧化剂：为过氧化氢，由中国台湾波律股份有限公司(TAIWANMAXWAVE CO.，LTD.)所制造。
(8)甲酸：是由美国Aldrich公司所制造。
[测试]
以下实施例及比较例将依照下列条件及步骤进行研磨测试及分析：
1.测试条件：
(1)仪器：所使用的研磨机台是由美国应用材料股份有限公司(APPLIEDMATERIALS，INC.)所制造，型号为AMAT/Mirra。
(2)仪器设定：
膜压(membrane pressure) 1.0～1.5psi
内管(inner tube) 排气(vent)
维持环压力(retaining ring) 1.8psi
研磨平台转速(platen speed) 70rpm
载具转速(carrier speed) 74rpm
温度 25℃
研磨垫(polishing pad)垫座型式 CUP4410
浆液流速 200mL/min
(3)晶片：镀有铜金属层的图案(pattern)晶圆，由美国Sematech公司所制造，线宽为0.18μm。
2.测试步骤：
分别运用以下实施例及比较例所制得的化学机械研磨组合物，并于上述的研磨机台上进行一晶圆的研磨，而研磨过程所需时间则利用机台附设的感应器(End Point System)来感应所研磨的晶圆已达研磨终点后产生的信号[此信号将作为终点信号(EP2)]进行判定，待研磨至EP2产生后，再进行20％的过度抛光(over-polishing)，然后再以一清洗机台(由美国固态仪器公司(SlidState Equipment Corporation)所制造，型号为“EvergreenModel 10X”)进行晶圆的清洗工作，并以氮气将晶圆吹干。最后再进行以下分析。
3.分析：
(1)研磨速率：以美商科磊公司(KLA-TENCOR)所制造的型号为KLA-Tencor RS-75的膜厚测量仪(resistivitymeasurement system)测定研磨后的铜金属层厚度。研磨速率是以1分钟所磨除的金属层厚度(/min)而定义，且较佳以3000/min以上为业界可接受的范围。
(2)凹陷程度：以一接触型表面轮廓仪(Surface Profiler，由美商科磊公司(KLA-TENCOR)所制造的型号为KLA-Tencor P-11)进行测定，测定时以线宽100μm铜线为测量点，并测量此铜线与一阻障层(barrier layer)的相对凹陷情形。一般而言，凹陷程度的数值为越小越好，最佳是凹陷程度为0/min。
(3)晶圆表面的金属残留情形：由肉眼观测而得。
[实施例1～9]
依据下表1，在室温下将2.00wt％的研磨料、0.05wt％的腐蚀抑制剂、0.4wt％的己二酸、0.2wt％的表面活性剂、金属残留抑制剂以及选择性添加甲酸(含量如表1所示)予以混合，再加入适量水性介质直至总重量为100wt％，以分别制得一混合物。接着依据氧化剂∶混合物＝1∶11的比例，将该混合物及该氧化剂予以混合，并测试pH值是否介于3至4之间，如未在此pH范围内，则再利用盐酸或氨水，将pH值调整为3～4，最后分别获得实施例1～9的化学机械研磨组合物。
将实施例1～9的化学机械研磨组合物分别依据上述的测试及分析步骤进行测试，所获得的结果分别整理于下表1中。
[比较例1～4]
在这些比较例中，除了未添加该金属残留抑制剂并选择性地添加业界常用的其他二酸类化合物(如戊二酸)或其他酸(如甲酸)之外，利用与实施例1相同种类与含量的研磨料、腐蚀抑制剂与己二酸及制备方式来制备化学机械研磨组合物，且各比较例中表面活性剂含量、二酸类化合物与其他酸种类及其含量的变化是如表1所示。
将比较例1～4的化学机械研磨组合物分别依据上述的测试及分析步骤进行测试，所获得的结果也分别整理于下表1中。
表1
| 二酸类化合物/含量(wt％) | 其他酸/含量(wt％) | 金属残留抑制剂/含量(wt％) | Cu研磨速率(/min) | 凹陷程度(/100μmCu线宽) | 晶圆表面(/100μmCu线宽) | |
| 比较例1 | 己二酸/0.4 | -a | - | 4566 | 784 | 全面残留 |
| 比较例2 | 戊二酸/0.1己二酸/0.4 | - | - | 6044 | 452 | 局部残留 |
| 比较例3 | 戊二酸/0.2己二酸/0.4 | - | - | 6438 | 440 | 局部残留 |
| 比较例4 | 己二酸/0.4 | 甲酸/0.1 | - | 6390 | 416 | 局部残留 |
| 实施例1 | 己二酸/0.4 | - | 式(I)化合物/0.02 | 4882 | 468 | 无残留 |
| 实施例2 | 己二酸/0.4 | - | 式(I)化合物/0.06 | 5630 | 579 | 无残留 |
| 实施例3 | 己二酸/0.4 | - | 次甲基丁二酸/0.1 | 5435 | 418 | 无残留 |
| 实施例4 | 己二酸/0.4 | - | 式(I)化合物/0.06次甲基丁二酸/0.1 | 5745 | 549 | 无残留 |
| 实施例5 | 己二酸/0.4 | - | 反丁烯二酸/0.06 | 5475 | 397 | 无残留 |
| 实施例6 | 己二酸/0.4 | - | 2-羟基乙酸/0.05 | 5127 | 397 | 无残留 |
| 实施例7 | 己二酸/0.4 | - | 式(I)化合物/0.062-羟基乙酸/0.05 | 5945 | 692 | 无残留 |
| 实施例8 | 己二酸/0.4 | - | 丙烯酸/0.5 | 5294 | 344 | 无残留 |
| 实施例9 | 己二酸/0.4 | 甲酸/0.1 | 式(I)化合物/0.02 | 6313 | 426 | 无残留 |
a.“-”表示未添加。
[结果]
1.金属残留抑制剂的影响：
将表1的实施例1～9分别与比较例1～4进行比较，可发现：比较例1～4皆有金属残留情形，而由实施例1～9的结果来看，当使用该金属抑制剂时，可让晶圆表面无金属残留情形，且凹陷程度也在700以下，以及维持高于4800/min的研磨速率，显见运用金属残留抑制剂，确实可有效地抑制金属残留情形。
此外，由实施例1及实施例2的结果来看，当增加式(I)化合物的含量时，可有效提升研磨速率且晶圆表面无金属残留的情形。而由实施例3及4的结果来看，当金属抑制剂为式(I)化合物与次甲基丁二酸的组合时，也可提升研磨速率且晶圆表面无金属残留情形，同样地，在实施例6及7中也有相同结果。如此证明，该金属抑制剂可依需要选择上述式(I)至(V)的化合物或这些化合物的组合，而同时达到提升研磨速率且让晶圆表面无金属残留情形的目的。
2.甲酸的影响：
将表1的实施例9与实施例1进行比较，可发现当添加甲酸时，可有效地提升研磨速率，且可降低凹陷程度，显见添加甲酸更可获得不错的研磨速率及较低的凹陷程度。
由以上的结果可证明本发明的化学机械研磨组合物确实可在较高的研磨速率下，同时降低凹陷程度及金属残留情形。
归纳上述，本发明的化学机械研磨组合物由于包含一金属残留抑制剂，可有效地降低晶圆表面的金属残留情形，再加上研磨料、表面活性剂、二酸类化合物及腐蚀抑制剂的配合使用，更可让凹陷程度及研磨速率维持在业界可接受的较佳范围。此外，当添加甲酸于该化学机械研磨组合物时，将可让研磨速率进一步提升，同时让凹陷程度下降。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (32)
1.一种化学机械研磨组合物，其特征在于，其pH值范围是介于2至5之间且包含一具有下列组分的混合物：一水性介质、一研磨料、一腐蚀抑制剂、一表面活性剂、二酸类化合物及一金属残留抑制剂，该金属残留抑制剂是选自于由下列化学式所示的化合物所构成的群组：
在该式(II)～(V)中，R1、R2、R3及R4分别选自于由下列所构成的群组：氢、C1～C6烷基、C2～C6烯基及C2～C6次烯基，以及R5、R6、R7及R8、R9及R10分别选自于氢或C1～C6烷基。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，以该混合物的总重为100wt％计算，该研磨料的含量为0.10～25.00wt％，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～1.00wt％，该表面活性剂的含量为0.01～1.00wt％，该二酸类化合物的含量为0.01～1.00wt％，该金属残留抑制剂的含量为0.01～1.00wt％，以及其余含量为水性介质。
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该研磨料的含量为0.50～10.00wt％。
4.根据权利要求3所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该研磨料的含量为0.50～5.00wt％。
5.根据权利要求2所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～0.50wt％。
6.根据权利要求5所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～0.20wt％。
7.根据权利要求2所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该表面活性剂的含量为0.01～0.50wt％。
8.根据权利要求7所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该表面活性剂的含量为0.10～0.30wt％。
9.根据权利要求2所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该二酸类化合物的含量为0.05～1.00wt％。
10.根据权利要求9所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该二酸类化合物的含量为0.10～1.00wt％。
11.根据权利要求2所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该金属残留抑制剂是选自于由下列化学式所示的化合物所构成的群组：该式(I)、该式(II)、该式(III)及该式(IV)时，该金属残留抑制剂的含量为0.01～0.50wt％。
12.根据权利要求11所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该金属残留抑制剂的含量为0.01～0.30wt％。
13.根据权利要求2所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该金属残留抑制剂是由该式(V)所示的化合物，且其含量为0.05～1.00wt％。
14.根据权利要求13所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该金属残留抑制剂的含量为0.05～0.50wt％。
15.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(II)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：2，2-二甲基丁二酸、2-乙基-2-甲基丁二酸、2，3-二甲基丁二酸及次甲基丁二酸。
16.根据权利要求15所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(II)所示的化合物为次甲基丁二酸。
17.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(III)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：顺丁烯二酸、2-甲基-顺丁烯二酸、反丁烯二酸及2-甲基-反丁烯二酸。
18.根据权利要求17所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(III)所示的化合物为顺丁烯二酸或反丁烯二酸。
19.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(IV)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：2-羟基乙酸、2-甲基-2-羟基乙酸、2-乙基-2-羟基乙酸、2，2-二乙基-2-羟基乙酸及2-乙基-2-甲基-2-羟基乙酸。
20.根据权利要求19所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(IV)所示的化合物为2-羟基乙酸。
21.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(V)所示的化合物是选自于由下列所构成的群组：丙烯酸、2-甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、3-甲基丙烯酸、3-乙基丙烯酸及2，3-二甲基丙烯酸。
22.根据权利要求21所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该式(V)所示的化合物为丙烯酸。
23.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该研磨料是选自于由下列物质所构成的群组：氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈、碳化硅、氧化钛、氮化硅及这些化合物的一组合。
24.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该腐蚀抑制剂是选自于由下列所构成的群组：苯并三唑、三聚氰酸、1，2，3-三唑、3-胺基-1，2，4-三唑、3-硝基-1，2，4-三唑、4-胺基-3-肼基-1，2，4-三唑基-5-硫醇、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、硝基苯并三唑以及这些化合物的一组合。
25.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该表面活性剂为阴离子型或非离子型活性剂。
26.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该二酸类化合物是选自于由下列所构成群组：丁二酸、己二酸、戊二酸及这些化合物的一组合。
27.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该化学机械研磨组合物还包含一氧化剂。
28.根据权利要求27所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该氧化剂与该混合物的含量比例为1∶9～1∶30。
29.根据权利要求27所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该氧化剂是选自于由下列所构成的群组：过氧化氢、硝酸铁、碘酸钾、过乙酸及高锰酸钾。
30.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该化学机械研磨组合物的pH值范围为3～4。
31.根据权利要求1所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，该混合物更具有甲酸。
32.根据权利要求31所述的化学机械研磨组合物，其特征在于，以该混合物的总重为100wt％计算，该研磨料的含量为0.10～25.00wt％，该腐蚀抑制剂的含量为0.01～1.00wt％，该表面活性剂的含量为0.01～1.00wt％，该二酸类化合物的含量为0.01～1.00wt％，该金属残留抑制剂的含量为0.01～1.00wt％，该甲酸的含量为0.01～1.00wt％以及其余含量为水性介质。
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