CN101302405B - 碱性阻挡层抛光浆液 - Google Patents

碱性阻挡层抛光浆液 Download PDF

Info

Publication number
CN101302405B
CN101302405B CN2008100958890A CN200810095889A CN101302405B CN 101302405 B CN101302405 B CN 101302405B CN 2008100958890 A CN2008100958890 A CN 2008100958890A CN 200810095889 A CN200810095889 A CN 200810095889A CN 101302405 B CN101302405 B CN 101302405B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
water
slurries
soluble serous
copper
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
Application number
CN2008100958890A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101302405A (zh
Inventor
T·托马斯
叶倩萩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Original Assignee
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm and Haas Electronic Materials LLC filed Critical Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Publication of CN101302405A publication Critical patent/CN101302405A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101302405B publication Critical patent/CN101302405B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • 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
    • 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]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

一种可对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：0-5重量％的氧化剂，0.1-25重量％的二氧化硅颗粒，0.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.02-5重量％的亚胺阻挡层去除剂，0.02-5重量％的碳酸盐，0.01-10重量％的用来减小铜互连的静蚀刻的抑制剂，0.001-10重量％的络合剂，以及余量的水，所述亚胺阻挡层去除剂选自以下的至少一种：甲脒、甲脒衍生物、甲脒盐、胍、胍衍生物、胍盐，以及它们的混合物；所述水性浆液的pH值为9-11。

Description

碱性阻挡层抛光浆液
技术领域
本发明涉及碱性阻挡层抛光浆液。
背景技术
随着超大规模集成电路(ULSI)技术向着更小的线宽发展，对常规的化学机械抛光(CMP)法提出了新的挑战。另外，要引入低k和超低k介电膜，需要使用更温和的CMP工艺，这是因为膜的机械强度低，与相邻层的粘着性很差。例如，多孔碳掺杂的氧化物(CDO)表现出弱化的机械强度和减小的热容，这对确保工艺步骤的实施带来了显著的挑战。具体来说，人们特别担忧的是脱层、划痕和速率均匀性的控制。另外，针对形貌、均匀性和缺陷度的日益严格的标准对用于低k膜的抛光浆液提出了更多的要求。
将各种低k膜集成化成ULSI可能需要大量的步骤，还需要引入新的技术，例如超临界清洁、介电和金属覆盖层、共形沉积阻挡层和铜、用低的向下作用力和无磨料浆液进行化学机械平面化。随着线宽的减小，如果要选择性地除去阻挡层(例如氮化钽阻挡层)而不使得互连过分凹陷，则也要求更严格的标准。另外，因为阻挡层材料通常具有很强的耐腐蚀性，这些浆液通常需要强氧化剂，例如过氧化氢，以获得可接受的去除速率。
总之，实施低k材料的复杂性为阻挡层CMP工艺带来了更大的挑战，因此需要能够控制复杂的输入变量，达到稳定的高产率。调节工艺变量将有助于减小低k膜上的抛光变化。但是，最好在阻挡层CMP浆液中加入专门具有低k介电值的表面活性剂，且所述表面活性剂具有可调节性，具有工艺可调性能。例如，Ye等人在美国专利第6,916,742号中揭示了一种浆液，该浆液能够调节聚乙烯基吡咯烷酮的量，以控制氮化钽和碳掺杂的氧化物(CDO)的去除速率。通过调节聚乙烯基吡咯烷酮和二氧化硅的量，可控制该浆液除去氮化钽(阻挡层)的速率与除去CDO(超低k电介质)的速率之比。不幸的是，这些浆液对于一些应用产生缺陷的程度过高。
人们需要一种抛光浆液，该浆液能够按照标准除去阻挡层和铜，而产生更少的缺陷。另外，人们需要一种浆液，该浆液能够除去阻挡层，同时具有受控制的介电腐蚀和受控制的铜凹陷，以减小线宽。另外，所述抛光浆液优选是不含氧化剂的，以省去因为提供和设置氧化剂所产生的成本。
发明内容
本发明提供了可对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：0-5重量％的氧化剂，0.1-25重量％的二氧化硅颗粒，0.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.02-5重量％的亚胺阻挡层去除剂，0.02-5重量％的碳酸盐，0.01-10重量％的用来减小铜互连的静蚀刻的抑制剂，0.001-10重量％的络合剂，以及余量的水，所述亚胺阻挡层去除剂选自以下的至少一种：甲脒，甲脒衍生物，甲脒盐，胍，胍衍生物，胍盐，以及它们的混合物；所述水性浆液的pH值为9-11。
本发明的另一个方面提供了一种可用来对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：1-20重量％的二氧化硅颗粒，0.002-2重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.05-3重量％的碳酸胍(所述碳酸胍中的至少一部分在浆液中解离)，0.02-5重量％的用来减少对铜互连的静蚀刻的抑制剂，0.01-5重量％的有机酸络合剂和余量的水；所述水性浆液是无氧化剂的，pH值为9.5-10.5。
本发明的另一个方面提供了可用来对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：2-20重量％的二氧化硅颗粒，0.01-1.5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，0.05-2重量％的碳酸胍(所述碳酸胍中的至少一部分在所述浆液中解离)，0.05-2重量％的用来减少对铜互联的静蚀刻的抑制剂，0.01-5重量％的有机酸络合剂和余量的水；所述水性浆液是不含氧化剂的，pH值为9.5-10.5。
附图说明
图1是用本发明的浆液除去CDO，TEOS和铜的速率对pH值所做的曲线图。
具体实施方式
已经发现通过向包含聚乙烯基吡咯烷酮的浆液加入亚胺化合物和碳酸盐，可以减小缺陷度而不对半导体基材的阻挡层、低k和超低k去除速率造成负面影响。出于本发明的目的，半导体基材包括具有金属导体互连和介电材料的晶片，所述金属导体互连和介电材料被绝缘层以一种方式分隔，使其可以产生特定的电信号。另外，这些浆液能够以具有不含氧化剂的配剂有效除去含钽的阻挡层。出于本发明的目的，氧化剂表示能够氧化互连金属(例如铜或铜合金)的组分。
所述浆液包含0.02-5重量％的碳酸盐，以促进将浆液的pH值缓冲到9-11。除非另外说明，本说明书中所有的浓度均以重量％表示。较佳的是，所述浆液包含0.05-3重量％的碳酸盐；最优选包含0.05-2重量％的碳酸盐以缓冲浆液和减小pH值的浮动。
另外，0.02-5重量％的亚胺阻挡层去除剂选自以下的至少一种：甲脒，甲脒衍生物，甲脒盐，胍，胍衍生物，胍盐以及它们的混合物。较佳的是，所述浆液包含0.05-3重量％的亚胺阻挡层去除剂，最优选0.05-2重量％亚胺阻挡层去除剂。这些阻挡层去除剂特别可用于含钽的阻挡层，例如钽和氮化钽阻挡层。另外，优选加入亚胺作为会在浆液中解离的碳酸盐，例如加入0.02-5重量％的碳酸甲脒或碳酸胍。较佳的是，所述浆液包含0.05-3重量％的碳酸甲脒或碳酸胍；最优选包含0.05-2重量％的碳酸甲脒或碳酸胍。碳酸胍代表最有效的浆液组分。
所述浆液包含0.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮以除去阻挡层，同时对低k介电膜具有选择性去除速率。较佳的是，所述浆液包含0.002-2重量％的聚乙烯基吡咯烷酮。最佳的是，所述浆液包含0.01-1.5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮。对于要求具有适度的低k去除速率的阻挡层去除速率，所述浆液优选包含小于0.4重量％的聚乙烯基吡咯烷酮。对于需要具有减小的低k去除速率的阻挡层去除，所述浆液优选包含至少0.4重量％的聚乙烯基吡咯烷酮。该非离子聚合物有助于抛光低k和超低k介电膜(通常是疏水性的)和硬掩蔽覆盖层膜。
所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量优选为1,000-1,000,000。出于本说明书的目的，重均分子量表示通过凝胶渗透色谱法测定的分子量。所述浆液的分子量更优选为1,000-500,000，最优选为2,500-50,000。例如，已经证明分子量为12000-15000的聚乙烯基吡咯烷酮是特别有效的。
所述浆液任选包含0-5重量％的含磷化合物以加快铜的去除。出于本发明的目的，“含磷”化合物是任意包含磷原子的化合物。较佳的是，所述浆液包含0-3重量％的含磷化合物。最佳的是，所述浆液包含0-2重量％的含磷化合物。任选加入至少0.05重量％的含磷化合物、优选至少0.1重量％的含磷化合物，可以加快铜的去除速率。例如，含磷化合物包括磷酸类物质、焦磷酸类物质、聚磷酸类物质、膦酸类物质、氧化膦、硫化膦、磷杂环己烷(phosphorinane)、膦酸类物质、亚磷酸类物质和亚膦酸类物质，包括它们的酸、盐、混合酸盐、酯、半酯、混合酯以及它们的混合物，例如磷酸。具体来说，所述抛光浆液可包含以下的特殊含磷化合物：磷酸锌、焦磷酸锌、聚磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、聚磷酸铵、磷酸铵、磷酸氢二铵、焦磷酸二铵、聚磷酸二铵、磷酸二铵、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸胍、焦磷酸胍、聚磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、聚磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、聚磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸二三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、膦酸三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、聚磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸二氰基二酰胺、磷酸脲，包括它们的酸、盐、混合酸盐、酯、半酯、混合酯以及它们的混合物。
所述任选的含磷化合物包括磷酸铵和磷酸。但是过量的磷酸铵会在溶液中引入过量的游离铵。过量的游离铵会攻击铜，从而产生粗糙的金属表面。加入的磷酸与游离的碱金属(例如钾)原位反应，形成特别有效的磷酸钾盐和磷酸氢二钾盐。
所述钾化合物还可提供以下优点：形成保护膜，在CMP后的侵蚀性清洁液中保护铜。例如，所述CMP后的晶片的膜具有足够的完整性，以在包含侵蚀性铜络合剂(例如氢氧化四甲基铵、乙醇胺和抗坏血酸)的碱性溶液中保护晶片。
所述浆液任选包含0-5重量％的氧化剂以进一步除去阻挡层，例如钽、氮化钽、钛和氮化钛。合适的氧化剂包括例如过氧化氢、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸和其它的过酸，过硫酸盐、溴酸盐、高碘酸盐、硝酸盐、铁盐、铈盐，锰(Mn)(III)、Mn(IV)和Mn(VI)盐，银盐、铜盐、铬盐、钴盐、卤素、次氯酸盐，或者包含以上氧化剂中至少一种的组合。优选的氧化剂是过氧化氢。注意所述氧化剂通常在即将使用之前才加入抛光组合物中，在这些情况下，氧化剂装在独立的包装之中，在使用之处混合。这对于不稳定的氧化剂(例如过氧化氢)是特别有用的。较佳的是，所述浆液是不含氧化剂的，以提高浆液的稳定性，无需采用第二进料流，并能降低成本。
通过调节任选的氧化剂(例如过氧化物)的量，还可控制金属互连去除速率。例如，通过增大过氧化物的浓度，提高了铜去除速率。但是，氧化剂的过度增加，会对抛光速率造成负面影响。
所述阻挡层金属抛光组合物包含用于“机械”去除阻挡层材料的二氧化硅磨料。所述磨料优选是硅胶磨料。所述抛光组合物水相中二氧化硅磨料的浓度为0.1-25重量％。对于不含磨料的溶液，固定的磨料垫有助于除去所述阻挡层。较佳的是，所述磨料的浓度为1-20重量％。最佳的是，所述磨料浓度为2-20重量％。通常，通过增大磨料浓度可以增大介电材料的去除速率；尤其会增大低k介电材料(例如碳掺杂的氧化物)的去除速率。例如，如果半导体制造商需要增大的低k介电去除速率，则可通过增大磨料含量而将电介质去除速率提高到所需的水平。
所述磨料的平均粒度优选小于250纳米，以防止过度的金属凹陷和电介质腐蚀。出于本说明书的目的，粒度表示硅胶的平均粒度。最佳的是，所述二氧化硅的平均粒度小于150纳米，以进一步减少金属凹陷和电介质腐蚀。具体来说，小于100纳米的平均磨料粒度可以以可接受的速率除去阻挡层金属而不会过份地除去介电材料。例如，当使用平均粒度为10-100纳米的硅胶的时候，可以获得最少的介电腐蚀和金属凹陷。通过减小硅胶的尺寸，可以提高溶液的选择性；但是也容易降低阻挡层去除速率。另外，优选的硅胶可包含添加剂，例如分散剂，以提高二氧化硅在酸性pH值范围内的稳定性。一种这样的磨料是可购自法国普提奥克斯(Puteaux)的AZ电子材料法国S.A.S公司(AZ Electronic Materials France S.A.S.)的硅胶。
除了抑制剂以外，0.001-10重量％的络合剂可以防止有色金属沉淀。最佳的是，所述浆液包含0.01-5重量％的络合剂。较佳的是，所述络合剂是有机酸。络合剂的例子包括以下这些：乙酸，柠檬酸，乙酰乙酸乙酯，乙醇酸，乳酸，马来酸，草酸，水杨酸，二乙基二硫代氨基甲酸钠，琥珀酸，酒石酸，巯基乙酸，甘氨酸，丙氨酸，天冬氨酸，乙二胺，三甲基二胺，丙二酸，戊二酸(gluteric acid)，3-羟基丁酸，丙酸，邻苯二甲酸，间苯二甲酸，3-羟基水杨酸，3，5-二羟基水杨酸，五倍子酸，葡糖酸，邻苯二酚，连苯三酚，单宁酸，以及它们的盐。较佳的是，所述络合剂选自：乙酸、柠檬酸、乙酰乙酸乙酯、乙醇酸、乳酸、马来酸、草酸。最佳的是，所述络合剂是柠檬酸。
通过加入0.01-10总重量％的抑制剂可以降低铜互连的去除速率，保护铜免受静蚀刻。出于本申请的目的，铜互连表示用包含附带杂质的铜或铜基合金形成的互连。通过调节抑制剂的浓度，可以通过保护金属免受静蚀刻而调节铜互连的去除速率。优选所述浆液包含0.02-5重量％的抑制剂。最优选的是，所述溶液包含0.05-2重量％的抑制剂。所述抑制剂可以由抑制剂的混合物组成。吡咯抑制剂能够特别有效地用于铜互连。常规的吡咯抑制剂包括苯并三唑(BTA)，巯基苯并噻唑(MBT)，甲苯基三唑和咪唑。BTA是特别有效的用于铜互连的抑制剂，咪唑能够提高铜去除速率。
所述抛光组合物的pH值为9-11，包含余量的水。较佳的是，所述pH值为9.5-10.5。另外，所述溶液优选依靠余量的去离子水来限制附加的杂质。用氢氧根离子源，例如氨、氢氧化钠或氢氧化钾来将pH值向着碱性方向调节。最佳的是，所述氢氧根离子源是氢氧化钾。
任选地，所述浆液可包含流平剂(例如氯化物，或者具体来说为氯化铵)、缓冲剂、分散剂和表面活性剂。例如，所述浆液任选包含0.0001-0.1重量％的氯化铵。氯化铵提供改进的表面外观，还可通过提高铜去除速率来促进铜的去除。
所述抛光组合物还可任选地包含消泡剂，例如非离子型表面活性剂，包括酯、环氧乙烷、醇、乙氧基化物、硅化合物、氟化物、醚、苷和它们的衍生物等。所述消泡剂还可以是两性表面活性剂。所述抛光组合物可任选包含生物杀灭剂，例如KordekTM MLX(9.5-9.9％甲基-4-异噻唑啉-3-酮，89.1-89.5％的水和≤1.0％的相关反应产物)或KathonTM ICP III，其包含活性组分2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，它们都由罗门哈斯公司(Rohm and Haas Company)生产，(Kathon和Kordek是罗门哈斯公司的商标)。
较佳的是，所述浆液通过以下方式抛光半导体基材：将该浆液施加于所述半导体基材，在抛光垫上施加等于或小于21千帕的向下作用力。所述向下作用力表示抛光垫对半导体基材的作用力。所述抛光垫可以是圆形的、带形的或织网结构。所述低的向下作用力能够特别有效地对半导体基材进行平面化，将阻挡层材料从半导体基材除去。最佳的是，抛光时的向下作用力小于15千帕。
实施例
下表1显示了与余量的去离子水混合的一系列浆液(比较浆液A和B以及实施例浆液1-9-小数表示基本浆液的不同批次)。
表1
  浆液   BTA(重量％)   CA(重量％)   PVP(重量％)   H3PO4(重量％)   碳酸胍(重量％)   pH   二氧化硅(重量％)   H2O2(重量％)
  A   0.02   0.3   0.4   0.1   10.50   14*   0.4
  B   0.02   0.3   0.5   10   14**
  1   0.02   0.2   0.1   0.5   10   14**
  2   0.02   0.2   0.1   1   10   14**
  3   0.02   0.2   0.2   0.5   10   14**
  4   0.02   0.2   0.4   0.5   10   14**
  5   0.05   0.2   0.1   0.5   10   14**
  6   0.1   0.2   0.1   0.5   10   14**
  7   0.02   0.2   0.1   0.5   10   6**
  8   0.02   0.2   0.1   0.5   10   10**
  9   0.02   0.2   0.1   1   10   14**
CA＝柠檬酸，PVP＝聚乙烯基吡咯烷酮，NH4Cl＝0.01重量％，BTA＝苯并三唑，生物杀灭剂＝0.005重量％罗门哈斯公司生产的KordekTMMLX(9.5-9.9％甲基-4-异噻唑啉-3-酮，89.1-89.5％水和≤1.0％的相关的反应产物)，二氧化硅*＝1501-50，购自法国普提奥克斯的AZ电子材料法国S.A.S公司的50纳米硅胶，二氧化硅**＝1501-35，购自法国普提奥克斯的AZ电子材料法国S.A.S公司的35纳米硅胶。
实施例1
抛光测试使用得自诺微勒斯系统有限公司(Novellus Systems，Inc.)的CoralTM碳掺杂氧化物(CDO)的200毫米的片材晶片、TEOS电介质、氮化钽和电镀铜。通过用得自罗门哈斯电子材料CMP技术公司的IC1010TM和压纹PolitexTM抛光垫抛光晶片得到形貌数据。
用MIRRATM旋转型抛光台对片材晶片进行抛光。第一步铜抛光使用Eternal浆液EPL2360和IC1010TM圆形有槽的聚氨酯抛光垫、使用KinikAD3CG-181060格栅金刚石精研圆盘，在台板1和2上进行抛光。台板1的抛光条件为：台板转速为93rpm，支架转速为21rpm，向下作用力为4psi(27.6kPa)，台板2转速为33rpm，支架转速61rpm，向下作用力为3psi(20.7kPa)。台板3的抛光条件为：向下作用力为1.5psi(10.3kPa)，台板转速为93rpm，支架转速为87rpm。浆液流速为200毫升/分钟。使用Hi压纹的PolitexTM凝结聚氨酯抛光垫。
通过抛光之前和之后的膜厚度计算去除速率。使用Tencor SM300All椭圆轮廓测量装置测量所有光学透明的膜，该装置测量铜时设置为170×10-6Ω，测量氮化钽的时候设置为28,000×10-6Ω。使用Dektak Veeco V200SL触针表面光度仪收集晶片轮廓数据。所有报道的去除速率单位为
Figure S2008100958890D00081
/分钟。
表2
Figure S2008100958890D00082
表2说明不含氧化剂的碳酸胍浆液对TaN阻挡层的去除速率至少与具有更高pH水平的含氧化剂的浆液相等。
实施例2
出于说明聚乙烯基吡咯烷酮对低k电介质(例如碳掺杂的氧化物)的效果的目的，表3显示了在实施例1的条件下抛光的表1的浆液。
表3
Figure S2008100958890D00091
PVP＝聚乙烯基吡咯烷酮
表3说明了聚乙烯基吡咯烷酮减小了碳掺杂的氧化物的去除速率，同时没有对TaN、TEOS或铜的去除速率造成负面影响。
实施例3
出于说明苯并三唑对铜去除速率影响的目的，表4显示了表1中在实施例1的条件下抛光的浆液。
表4
Figure S2008100958890D00092
BTA＝苯并三唑
表4说明苯并三唑减小了铜去除速率，同时没有对碳掺杂的氧化物或TEOS的去除速率造成负面影响。
实施例4
出于说明磨料固体浓度对抛光去除速率的影响的目的，表5显示了表1中在实施例1的条件下抛光的浆液，不同之处在于采用2psi(13.8kPa)的向下作用力。
表5
Figure S2008100958890D00093
二氧化硅**＝1501-35，购自法国普提奥克斯的AZ电子材料法国S.A.S公司的35纳米硅胶。
表5说明二氧化硅浓度对氮化钽、碳掺杂的氧化物、TEOS和铜的去除速率具有显著的影响。
实施例5
出于说明碳酸胍对氮化钽去除速率的影响的目的，表6显示了表1中在实施例1的条件下抛光的浆液，不同之处在于向下作用力为2psi(13.8kPa)。
Figure S2008100958890D00101
胍＝碳酸胍
表6说明了胍对提高氮化钽去除速率具有显著的影响；特别是在加入0.5重量％的碳酸胍的时候能够最有效地增大氮化钽的去除速率。
下表7列出了在用ATMI提供的ESC 784进行清洁之后，通过Orbot激光散射缺陷度测量装置和AFM表面糙度测量得到的缺陷数据。
表7
 浆液   基本的   划痕   P.V.(纳米)  RMS(纳米)   RA(纳米)
 EPL2360   523   154
 A   473   133   12  0.45   0.6
 1   152   37   9.5  0.5   0.7
基本的＝缺陷的总数；划痕＝筛选出来的来自浆液的划痕。
图7的数据说明相对于包含过氧化氢的浆液，通过加入碳酸胍，改进了缺陷度，而在表面糙度性质方面变差了极少或没有变差。
图1说明在pH值为9-11的范围内，CDO、TEOS和铜去除速率都有一定的变化。另外，因为碳酸胍在pH＝10的情况下有缓冲作用，其也会使得浆液稳定化，以保护其不会因为pH变动而造成去除速率变化。
所述浆液降低了缺陷度，同时获得了可接受的阻挡层、TEOS、铜和碳掺杂的氧化物的去除速率。另外，所述不含氧化剂的制剂的另一个优点是成本更低。最后，所述含碳酸盐的制剂对浆液有缓冲作用，减小了pH值变动，在不会对抛光去除速率造成有害变化的情况下延长了产品的贮存寿命。

Claims (9)

1.一种可对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：
0-5重量％的氧化剂，
0.1-25重量％的二氧化硅颗粒，
0.01-3重量％的非离子聚乙烯基吡咯烷酮，
0.02-5重量％的碳酸甲脒或碳酸胍阻挡层去除剂，至少一部分所述碳酸甲脒或碳酸胍在浆液中解离并降低pH的漂移，
0.01-10重量％的用来减小铜互连静蚀刻的抑制剂，
0.001-10重量％的络合剂，以及余量的水，
所述水性浆液的pH为9.5-10.5。
2.如权利要求1所述的水性浆液，其特征在于，所述阻挡层去除剂是碳酸胍。
3.一种可用来对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：
1-20重量％的二氧化硅颗粒，
0.01-2重量％的非离子聚乙烯基吡咯烷酮，
0.05-3重量％的碳酸胍，所述碳酸胍中的至少一部分在浆液中解离用于缓冲该浆液并降低pH漂移，
0.01-5重量％的用来减少对铜互连的静蚀刻的抑制剂，
0.01-5重量％的有机酸络合剂和余量的水；
所述水性浆液是无氧化剂的，所述水性浆液的pH值为9.5-10.5。
4.如权利要求3所述的水性浆液，其特征在于，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为1,000-500,000。
5.如权利要求3所述的水性浆液，其特征在于，所述浆液包含平均粒度为10-100纳米的二氧化硅磨粒。
6.如权利要求3所述的水性浆液，其特征在于，所述抑制剂是吡咯。
7.一种可用来对包括含钽阻挡层和铜互连的半导体基材进行化学机械抛光的水性浆液，该浆液包含：
2-20重量％的二氧化硅颗粒，
0.01-1.5重量％的非离子聚乙烯基吡咯烷酮，
0.05-2重量％的碳酸胍，所述碳酸胍中的至少一部分在所述浆液中解离用于缓冲该浆液并减少pH漂移，
0.01-2重量％的用来减少对铜互联的静蚀刻的抑制剂，
0.01-5重量％的有机酸络合剂和余量的水；
所述水性浆液是不含氧化剂的，所述水性浆液的pH值为9.5-10.5。
8.如权利要求7所述的水性浆液，其特征在于，所述络合剂是柠檬酸。
9.如权利要求7所述的水性浆液，其特征在于，所述二氧化硅是胶态二氧化硅。
CN2008100958890A 2007-05-08 2008-05-07 碱性阻挡层抛光浆液 Expired - Fee Related CN101302405B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/801,151 US20080276543A1 (en) 2007-05-08 2007-05-08 Alkaline barrier polishing slurry
US11/801,151 2007-05-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101302405A CN101302405A (zh) 2008-11-12
CN101302405B true CN101302405B (zh) 2012-02-01

Family

ID=39968254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100958890A Expired - Fee Related CN101302405B (zh) 2007-05-08 2008-05-07 碱性阻挡层抛光浆液

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080276543A1 (zh)
JP (1) JP2009004748A (zh)
KR (1) KR20080099196A (zh)
CN (1) CN101302405B (zh)
TW (1) TW200905728A (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093223A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 株式会社 フジミインコーポレーテッド 半導体ウェーハの再生方法及び研磨用組成物
JP5774283B2 (ja) * 2010-04-08 2015-09-09 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及び研磨方法
CN103450810B (zh) * 2012-05-30 2018-03-13 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械平坦化浆料及其应用
CN103897602B (zh) * 2012-12-24 2017-10-13 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及抛光方法
CN104371551B (zh) * 2013-08-14 2018-01-12 安集微电子（上海）有限公司 一种碱性阻挡层化学机械抛光液
CN104726028A (zh) * 2013-12-18 2015-06-24 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液及其使用方法
CN104745086A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 安集微电子（上海）有限公司 一种用于阻挡层平坦化的化学机械抛光液及其使用方法
CN103820079B (zh) * 2014-02-21 2014-12-10 无锡研奥电子科技有限公司 用于氮化镓材料的研磨组合物及其制备方法
WO2016102204A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Basf Se Use of a chemical mechanical polishing (cmp) composition for polishing of cobalt and / or cobalt alloy comprising substrates
US9293339B1 (en) * 2015-09-24 2016-03-22 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of polishing semiconductor substrate
US10879115B2 (en) * 2017-11-21 2020-12-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device and forming method thereof
CN111699546B (zh) * 2018-02-13 2023-09-12 中央硝子株式会社 拒水性保护膜形成剂和拒水性保护膜形成用化学溶液
US11111435B2 (en) 2018-07-31 2021-09-07 Versum Materials Us, Llc Tungsten chemical mechanical planarization (CMP) with low dishing and low erosion topography
CN112355884B (zh) * 2020-11-05 2022-04-08 河北工业大学 用于多层铜互连阻挡层cmp速率选择性的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1616571A (zh) * 2003-09-25 2005-05-18 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 阻挡层抛光流体
CN1616574A (zh) * 2003-09-25 2005-05-18 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 高速阻挡层抛光组合物
CN1644640A (zh) * 2003-12-19 2005-07-27 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 用于铜的受控抛光的组合物和方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4880424A (en) * 1988-02-04 1989-11-14 Darlington Fabrics Corporation Protective undergarment for the retention of body fluids
US5098419A (en) * 1990-07-19 1992-03-24 Nantucket Industries, Incorporated Undergarment to be worn by incontinent persons
US5344698A (en) * 1992-11-24 1994-09-06 Malden Mills Industries, Inc. Composite undergarment fabric
US5546607A (en) * 1994-03-04 1996-08-20 Roberts; Mary K. Hygienic panty
US5562648A (en) * 1995-03-31 1996-10-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Adult incontinent absorbent undergarment
US6195800B1 (en) * 1997-09-04 2001-03-06 Future Products Corporation Breathable, waterproof swim diaper and method of manufacture
CH694447A5 (de) * 1999-07-01 2005-01-31 I M E C Medizinische Textilien Schutzhose und Verfahren zur Herstellung derselben.
EP1490897B1 (en) * 2002-03-25 2007-01-31 Rohm and Haas Electronic Materials CMP Holdings, Inc. Tantalum barrier removal solution
US6916742B2 (en) * 2003-02-27 2005-07-12 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Modular barrier removal polishing slurry
US7988878B2 (en) * 2004-09-29 2011-08-02 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Selective barrier slurry for chemical mechanical polishing
US7790618B2 (en) * 2004-12-22 2010-09-07 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Selective slurry for chemical mechanical polishing
TWI385226B (zh) * 2005-09-08 2013-02-11 羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司 用於移除聚合物阻障之研磨漿液
US20070131899A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Jinru Bian Composition for polishing semiconductor layers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1616571A (zh) * 2003-09-25 2005-05-18 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 阻挡层抛光流体
CN1616574A (zh) * 2003-09-25 2005-05-18 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 高速阻挡层抛光组合物
CN1644640A (zh) * 2003-12-19 2005-07-27 Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司 用于铜的受控抛光的组合物和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080099196A (ko) 2008-11-12
CN101302405A (zh) 2008-11-12
US20080276543A1 (en) 2008-11-13
JP2009004748A (ja) 2009-01-08
TW200905728A (en) 2009-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101302405B (zh) 碱性阻挡层抛光浆液
CN1927975B (zh) 可除去聚合物阻挡层的抛光浆液
CN101358109B (zh) 用来除去聚合物阻挡层的抛光浆液
CN101358108B (zh) 选择性阻挡层抛光浆液
CN101016440B (zh) 多组分阻挡层抛光液
CN101760137A (zh) 去除聚合物阻挡层的抛光浆液
CN101767295B (zh) 化学机械抛光组合物及其相关方法
US8080476B2 (en) Polishing composition and polishing process
US20110318928A1 (en) Polymeric Barrier Removal Polishing Slurry
KR101560647B1 (ko) 저-스테인 연마 조성물
KR101829639B1 (ko) 안정하고 농축가능하며, 수용성 셀룰로오스가 없는 화학 기계적 연마 조성물
KR101560648B1 (ko) 구리를 포함하는 패턴화된 웨이퍼의 연마
CN101253606A (zh) 抛光组合物
JP4406554B2 (ja) 研磨用組成物

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120201

Termination date: 20150507

EXPY Termination of patent right or utility model