CN1193408C - 含肽半导体用研磨剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在半导体器件制造的CMP工艺中，能抑制金属层过度氧化、对金属层和/或阻挡层等进行研磨、且能根据不同用途调节研磨速度的研磨剂及研磨方法。使含有抛光磨料和肽的研磨剂与氧化剂一起悬浮于水系介质中，将pH调整到7以上，制成研磨剂浆液。使该研磨剂浆液负载于CMP装置的研磨布上，然后对半导体基板上形成的Cu等金属层和/或阻挡层等进行研磨。

Description

含肽半导体用研磨剂
技术领域
本发明是有关半导体集成电路制造工艺中化学机械研磨所用研磨剂以及使用该研磨剂对半导体基板上形成的金属层和/或阻挡层进行研磨的方法。
技术背景
现在，为了适应各种数字家电产品、移动电脑、手提信息通讯设备的进一步小型化、高性能化、高速化、低耗电化的要求，对作为这些设备的关键组件组装使用的半导体集成电路(以下称为半导体装置或半导体器件)也一直在进行微细化和高密度化的探讨。为此，人们正在追求在基板上形成的绝缘层中埋入亚微米设计原理的微细线宽的配线模型，通过绝缘层将该微细配线结构多层层叠，获得高密度化的多层配线结构。
由此通过多层配线结构，促进半导体器件的微细化、高密度化，各层表面的凹凸不平，其凹凸段差将超过平板印刷术光学系统的焦距。因为它会造成多层配线工程断线和短路，所以在制造工艺的适当阶段必须将半导体基板表面进行平坦化。
因而，平坦化处理的关键技术，即在多层配线结构的半导体器件的制造工程中，能将各层(半导体基板上)形成的绝缘膜和/或金属膜进行平坦化的抛光技术—化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing：以下有时称为CMP)正倍受注目。
以往，半导体的配线材料，用干腐蚀等方法很容易构图，所以多半使用铝(Al)系配线材料。但是在使用铝系材料的情况下，按照配线宽度在0.25μm以下这一设计原理，元件间的绝缘电阻不能忽略，而且会产生很大的配线延迟时间。与此同时，起因于铝系配线间的寄生容量的充放电带来的功率损失，还会成为移动设备等低耗电化的巨大障碍。
为此，人们正在进行试用一种电阻更低的材料——铜(Cu)配线及Cu合金配线(以下简称为Cu等)等作为下一代半导体器件的多层配线材料。关于Cu等，必须提高干腐蚀温度，不能象Al那样，很容易进行基于干腐蚀的薄膜构图。因此，通常使用电解电镀等手段，把Cu等埋入层间绝缘层上的配线槽和/或(接触槽)上，对其进行CMP抛光，使多余的Cu等平坦化。这就是IBM公司提倡的所谓波形花纹法(Damascine)技术，因此，Cu等金属的CMP技术(所谓金属CMP)正在逐渐成为今后半导体器件的主要技术。
金属CMP的一般原理如下所述。也就是说，抛光剂中的氧化剂使金属表面氧化，在表面形成金属氧化物的薄膜。这种金属氧化物通常是非动态的，在非动态化表面不会进行以上的反应。因为该金属氧化物的薄膜通常比金属自身的薄膜更脆，所以与抛光垫相接触的部分用抛光磨料的机械方法可以很容易除去，让金属表面再露出来。这就说明，重复使用氧化剂再度氧化的工艺可进行金属膜的研磨。
但是，根据本发明者们所做的研究，金属中Cu等与钨等相比较，应用CMP并不是那么容易的。这是因为：其一，铜的氧化物薄膜的形成机理尚未搞清。为了应用于CMP，必须在金属铜的表面生成铜的氧化物膜，但是，以往的抛光剂，往往很难形成适当的厚度，或者很难形成必要的最低厚度的铜氧化物膜。如果一旦形成超过所需厚度的氧化铜膜，该厚氧化铜膜就不会有那么大的脆性，不容易用抛光磨料除去，反而会出现阻碍研磨、使研磨速度大大降低的问题。
因此，必须要有一种优秀的研磨剂，它是以往的研磨剂所难以胜任的、适合于半导体器件的微小微细化的研磨剂，尤其能以充分的研磨速度研磨Cu等金属层，能使半导体基板表面完全平坦化。
本发明的目的在于提供一种具有充分的研磨速度、在研磨半导体器件制造工艺中作为金属CMP用的研磨剂。特别提供一种在Cu等金属层研磨时，能达到充分的研磨速度的研磨剂。
发明的揭示
(1)本发明提供一种半导体器件制造工艺中化学机械研磨用研磨剂，它含有抛光磨料和肽，是一种研磨在半导体基板上形成的金属层和/或阻挡层用的研磨剂。
(2)本发明还提供了半导体基板的研磨方法，该方法的特征是，使上述研磨剂负载于化学机械研磨机的研磨布上，具体来说就是将上述研磨剂的浆液供给到化学机械研磨机的研磨布上，与此同时，研磨具有金属层的半导体基板上的金属层和/或阻挡层的至少一部分。
对附图的简单说明
图1表示例1中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。图2表示例2中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。
图3表示例3中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。
图4表示例4中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。
图5表示例5中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。
图6表示例6中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。
图7表示例7中的研磨浆的研磨速度和换算的氧化物厚度的关系。
实施发明的最佳方式
本发明的其他实施方式如下所述。
作为本发明的研磨剂中的抛光磨料，使用通常用于形成于半导体基板上的金属层的研磨的化学机械研磨用抛光磨料。
抛光磨料可以列示如下：氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锗(GeO、GeO2)、氮化硅(Si3N4)等。其中，在后述含肽情况下效果更好这一点看，希望用氧化铈和氧化铝。尤其是氧化铈，它是对SiO2非常有效的磨料。由此可见，氧化铈对临近金属层铜配线研磨终点时露出表面的SiO2容易研磨，对研磨金属层和/或阻挡层与SiO2层(绝缘膜)的混合表面也特别有效。
在本发明中，同时使用氧化铈和氧化铝作为抛光磨料，在研磨具有金属层、阻挡层、绝缘层(SiO2)的半导体基板表面时，最好分别对金属层、阻挡层、绝缘层(SiO2)采用最佳研磨速度比率。这时，通过适当改变氧化铈和氧化铝的比率，就可以控制上述研磨速度比。
另外，也可以用由氧化铈和氧化铝组成的抛光磨料做主体，并用上述其他的抛光磨料。在并用的情况下，并用磨料的用量希望在相对于氧化铈和/或氧化铝合计重量的30重量％以下，最好是15重量％以下。
对这些磨料的重量平均粒径没有特别的限制，但是从维持金属层和/或阻挡层的研磨速度和防止出现划痕的观点来看，通常在0.01～0.5μm，最好在0.1～0.3μm之间。
另外，在本发明中，重量平均粒径是按质量基准求得粒度分布，以全质量为100％的累积曲线中，该累积曲线为50％处的粒径，称为质量基准累积50％径(例如，请参见化学工学便览「改订第五版」化学工学会编，p220～221的记载)。粒径的测定通过用超声波处理等手段将其充分分散于水等介质中，按测定粒度分布的方法进行。
本发明的研磨剂希望以用搅拌混合机、均化器、球磨机等使抛光磨料充分分散在水或水性介质(在本说明书中，两者统称为“水系介质”。)中，形成分散有0.1～30重量％的抛光磨料的研磨浆，最好是分散有1～15重量％的抛光磨料的研磨浆的形式来使用。
这里所说的水性介质是以水为主体，其中含有20重量％以下的甲醇、乙醇、异丙醇等水溶性或能与水混合的有机溶剂的水性介质，最好是有机溶剂含量在10重量％以下的混合溶剂。
本发明使用的作为抛光磨料的氧化铈等氧化物磨料，可以为市售品，但通过在电炉中烧结碳酸稀土等原料的方法也可容易制得。通过粉碎等手段调整原料的粒径，可以把磨料粒径调整在所需范围内。通过烧结后分级等，可选择粒径合适的磨料。分级操作可采用干式分级，但最好采用分级精度更高的湿式分级法。
本发明的研磨剂的特征是除了含有上述抛光磨料之外，至少还含有肽。
对本发明所使用的肽没有特别的限制，但通常使用含2～100个氨基酸单位的肽，更好的是含2～30个氨基酸单位的肽，最好是含2～10个氨基酸单位的肽(所谓低聚肽)。
氨基酸单位包括甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、白氨酸(Leu)、异白氨酸(Ileu)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Thre)、半胱氨酸(Cys)、胱氨酸(Cys·Cys)、蛋氨酸(Met)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His)、脯氨酸(Pro)、羟基脯氨酸(Hpro)、苯基丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Try)等。
从这些氨基酸单位得到的肽包括甘氨酰替甘氨酸(Gly-Gly，下同)、丙氨酰替丙氨酸(Ala-Ala)、甘氨酰替丙氨酸(Gly-Ala)、丙氨酰替甘氨酸(Ala-Gly)、谷氨酰替谷氨酸(Glu-Glu)、甘氨酰替甘氨酰替甘氨酸(Gly-Gly-Gly)，甘氨酰替丙氨酰替丝氨酸(Gly-Ala-Ser)、甘氨酰替苯基丙氨酸(Gly-Phe)、丙氨酰替半胱氨酰替丝氨酸(Ala-Cys-Ser)、甘氨酰替丙氨酰替缬氨酸(Gly-Ala-Val)、谷氨酰替半胱氨酰替甘氨酸(Glu-Cys-Gly)(谷胱甘肽)、白氨酰替甘氨酰替甘氨酸(Leu-Gly-Gly)等。
另外，可以是它们的二聚物、三聚物、四聚物、五聚物、六聚物……等多聚物。在此情况下，例如，甘氨酰替丙氨酸(Gly-Ala)的五聚物记为(Gly-Ala)5，丙氨酰替甘氨酸(Ala-Gly)的三聚物记为(Ala-Gly)3等。
这些肽既可以上述氨基酸为原料，采用适当的保护基和缩合剂经缩合反应得到，也能够容易地通过水解蛋白质的方法获得。还可以使用市售品。
其中，考虑到容易获得，最好采用甘氨酰替甘氨酸(Gly-Gly)、丙氨酰替丙氨酸(Ala-Ala)、甘氨酰替丙氨酸(Gly-Ala)、丙氨酰替甘氨酸(Ala-Gly)、甘氨酰替甘氨酰替甘氨酸(Gly-Gly-Gly)或它们的二聚体～七聚体。
本发明研磨剂中的肽含量，在形成研磨浆的情况下，以0.1～20重量％为佳，更好是0.5～10重量％，最好是1～7重量％。肽含量低于此值太多时，起不到防止金属层过度氧化的效果，另外，如肽含量过剩，也得不到更好的效果，从而造成浪费。
用金属的CMP研磨半导体基板的金属层时，为了得到充分的研磨速度，必须在使该金属层表面(即通过在表面形成氧化膜，使表面活化)氧化的同时进行研磨，研磨剂中最好含有氧化剂。氧化剂可以使用公知的过氧化氢、过氧化尿素、过乙酸、硝酸铁、碘酸盐等。尤其是在研磨Cu等的情况下，因为氧化力强，在金属表面很容易形成金属氧化物薄膜，所以，籍此可以大大提高研磨速度，从这一点考虑，最好用过氧化氢。
但是，在使用氧化力强的过氧化氢作为氧化剂的情况下，如果金属层氧化过度，则会在表面形成很厚的金属氧化物薄膜，这样就会阻碍研磨，反而会出现降低研磨速度的现象。尤其是使用对其自身有氧化力的氧化铈和氧化铝做抛光磨料的情况下，与该磨料产生的氧化作用迭加在一起，会使金属层的氧化更加过度。
本发明中，在上述状况下，通过使研磨剂中含有上述甘氨酰替甘氨酸(Gly-Gly)、甘氨酰替丙氨酸(Gly-Ala)等肽，可以防止由过氧化氢和氧化铈等磨料造成的Cu等金属的过度氧化，维持对金属层的高研磨速度。
本发明的研磨剂特别适合用作半导体器件制造工艺中的金属层研磨剂。因为研磨剂浆液的研磨力随pH发生变化，所以一般在考虑到研磨剂的氧化力和作为研磨对象物的金属之后，用pH调整剂选择适当的pH。通常以pH7～13.0为佳，pH7～10.0更好，pH7.5～9最好，通过选择合适的pH值，可以得到更高的平坦能力。
pH调整剂只要是在水溶液中呈碱性的试剂即可，对其无特别的限制，可以使用公知的酸和碱成分，不过从CMP后的易洗净性和便利性考虑，最好使用氨或碱性碱金属化合物。氨容易调整pH，特别适合，在抛光磨料分散于水中而形成的研磨剂浆液中吹入氨气，或者添加氨水，很容易调整到所需pH。另外，作为碱性碱金属化合物，可使用氢氧化钠或氢氧化钾等，从易于洗净角度看，最好用氢氧化钾。
另外，pH调整剂可以使用多种酸或碱成分，利用pH缓冲作用使pH稳定往往很有作用。
因为氨离子会与Cu形成水溶性的铜氨络合物，所以根据不同情况，为了促进Cu的研磨，也可以研磨浆液中添加作为氨离子供给源的碳酸铵、碳酸氢铵等铵化合物。还可以是伯胺、仲胺、叔胺或羟胺。如本发明者所提议的那样，随情况而定，还可以使用氢氧化四甲基铵，氢氧化四乙基铵等季铵盐。
根据本发明者们的研究，也如后述实施例中所示，以往的Cu等金属层用研磨剂因过氧化氢等氧化剂而造成金属层过度氧化，例如在表面形成厚度为20～35nm左右的不必要的金属氧化层，使研磨速度大大降低。与此相反，本发明的研磨剂中由于含有肽，所以可以防止这种过度的金属层氧化，尤其是防止Cu等的氧化，形成能够使金属层研磨顺利进行所需要的最小厚度的氧化膜。因此，即使含有过氧化氢这样的强氧化剂，也能防止过度氧化，维持对金属层的高研磨速度，所以特别有用。
为了防止这种金属层的过度氧化，可以使用形成络合物的氨基酸等络合物形成剂，但是，含肽情况下其效果比氨基酸等好得多。一般认为，这是由于在通常生成氧化铜的氧化还原电位范围及pH范围中，肽是多配位体，比氨基酸更能形成稳定得多的铜肽络合物。
另外，对铜配线进行研磨的情况下，作为防止Cu向绝缘膜扩散用的阻挡层，可以用钽(Ta)。因此，在研磨铜配线时，要求对铜和作为铜阻挡层用的钽同时进行研磨。在此情况下，为了提高对钽的研磨速度，最好使用氢氧化钾和季铵盐等强碱性研磨剂浆液，但在此条件下，会产生Cu等更容易氧化的问题。
本发明中，即便在此条件下，因为研磨剂中含有甘氨酰替甘氨酸等缩氨酸，所以防止上述铜的过度氧化的效果依然存在。另外，对Cu等和钽同时进行研磨的条件下，因为研磨剂浆液中存在氨，所以铜就容易形成水溶性铜氨络合物，这样可促进研磨。因此，为了使铜相对于钽的研磨速度不要太高，最好不用氨水而用氢氧化钾作为调整剂。
在使用本发明的研磨剂浆液时，随用途而定，还可以适当添加分散剂、增稠剂、防霉剂、消泡剂、表面活性剂等。
使用本发明的研磨剂浆液，研磨在半导体器件上形成的金属层的研磨工序，可以按常规方法进行。例如，在由半导体基板等被研磨材保持在上部、备有使之旋转的驱动装置的抛光头和其相对的下部的抛光布贴在一起的可旋转底盘(压板)所组成的CMP装置中，使该研磨布上负载本发明的研磨剂，具体来说就是把调整好pH的本发明的研磨剂浆液供给到该研磨布上，与以50～300rpm左右速度旋转的半导体基板相接触，可以对其进行平坦化处理。
象这样研磨半导体基板上形成的金属层，特别是研磨Cu等金属层和/或钽等阻挡层的至少一部分，即可除去该金属层的数十～数千nm，实现平坦化。
另外，对作为本发明研磨对象的金属层无特别限制，包括以Cu等为代表的W、Al、Ti及它们的合金，阻挡层包括Ti、W、Ta或Ta和Al、Ti、Si、W、Mo、Zn等的合金，Ta和Ti的氮化物或氧氮化物。
实施例
以下对本发明的实施例进行说明，但本发明的技术范围并不限于此。
如例1～7所示制造研磨剂浆液，进行研磨速度和氧化铜厚度的测定。另外例1～2、例4～5以及例7是实施例，例3与例6是比较例。
(I)[研磨剂浆液的配制]
(1)对市售高纯度氧化铝(Al2O3)进行分级，得到重量平均粒径0.2μm的微粉，作为氧化铝磨料。
(2)对市售高纯度碳酸铈进行湿磨，烘干，在700℃下烧结，得到氧化铈。将其分级得到重量平均粒径0.2μm的微粉，作为氧化铈磨料。
用上述各磨料，按如下所述配制研磨剂浆液。
[例1]在离子交换水中加入3重量％氧化铝、甘氨酰替甘氨酸(Gly-Gly)、3重量％过氧化氢，用氨水调整pH到8。分别配制甘氨酰替甘氨酸的含量为0重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％共4种研磨剂浆液试样。
[例2]在离子交换水中加入3重量％氧化铝、甘氨酰替丙氨酸的五聚物(Gly-Ala)5、3重量％过氧化氢，用氨水调整pH到8。分别配制(Gly-Ala)5的含量为0重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％共4种研磨剂浆液试样。
[例3]在离子交换水中加入3重量％氧化铝、甘氨酸、过氧化氢3重量％，用氨水调整pH到8。分别配制甘氨酸的含量为0重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％共4种研磨剂浆液试样。
[例4]在离子交换水中加入3重量％氧化铝、甘氨酰替甘氨酸、过氧化氢0.5重量％，用氢氧化钾调整pH到13。分别配制甘氨酰替甘氨酸的含量为0重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％共4种研磨剂浆液试样。
[例5]在离子交换水中加入3重量％氧化铝、(Gly-Ala)5、过氧化氢0.5重量％、用氢氧化钾调整pH到13。分别配制(Gly-Ala)5的含量为0重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％共4种研磨剂浆液试样。
[例6]在离子交换水中加入3重量％氧化铝、甘氨酸、过氧化氢0.5重量％，用氢氧化钾调整pH到13。分别配制甘氨酸的含量为0重量％、1重量％、2.5重量％、5重量％共4种研磨剂浆液试样。
[例7]在离子交换水中加入3重量％氧化铈、甘氨酰替甘氨酸，分别配制甘氨酰替甘氨酸的含量为0重量％、0.1重量％、1重量％共3种研磨剂浆液试样。
[例8]在离子交换水中加入甘氨酰替甘氨酸1重量％，再加入氧铈和氧化铝配成如表2所示组成的研磨剂浆液试样。
(II)[研磨速度和氧化铜厚度的测定]
用上述例1～7的研磨剂浆液，按以下的①研磨条件，对铜板、钽板或石英玻璃板进行2分钟的研磨试验，按以下条件进行②研磨速度和③氧化铜厚度的测定。
用例1的研磨剂浆液研磨铜的结果以及铜的换算氧化物厚度示于图1。
以下同样，使用例2～7的研磨剂浆液的结果分别示于图2～图7中。另外，表1所示为研磨速度和换算氧化物厚度及研磨条件。在表中，pH0是pH调整前的值，pH是调整pH之后的值。
另外，关于例8的研磨剂浆液，按以下的①研磨条件，对铜板、钽板或石英玻璃板同样进行了2分钟的研磨试验，按以下条件，进行了④(Ta/Cu研磨速度比的测定)以及⑤(石英玻璃/Cu研磨速度比的测定)，其结果示于表2。
①(研磨条件)
研磨机：NF-300(ナノフアクタ-株式会社制)
研磨对象：铜板(ニラコ株式会社制)
        ：钽板(ニラコ株式会社制)
        ：石英玻璃板
研磨压力：200g/cm2
研磨垫：IC1400(ロデ-ル株式会社制)
转速：头60rpm，底盘60rpm。
研磨剂浆液供给速度：30ml/min
②(研磨速度的测定)
测定研磨前后的被研磨物的重量差，把被研磨物的面积和被研磨物的密度换算成重量减少部分的被研磨物的厚度，求出研磨速(nm/min)。
③(氧化铜厚度的测定)
在各研磨剂浆液中加入0.5重量％的氢氟酸，使铜板在浆液中浸泡2分钟，计算从浸泡前后的铜板重量差换算成氧化铜厚度的换算氧化铜厚度(nm)。
④(Ta/Cu研磨速度比的测定)
测定钽板研磨前后的被研磨物的重量差和铜板研磨前后的被研磨物的重量差，从(钽板研磨前后的被研磨物的重量差/铜板研磨前后的被研磨物的重量差)求出Ta/Cu研磨速度比。
⑤(石英玻璃/Cu研磨速度比的测定)
测定石英玻璃板研磨前后的被研磨物的重量差和铜板研磨前后的被研磨物的重量差，从(石英玻璃板研磨前后的被研磨物的重量差/铜板研磨前后的被研磨物的重量差)求出石英玻璃/Cu研磨速度比。
                                      表1
  例 磨料的种类 pH/pH0(pH调整剂)   肽或氨基酸     肽添加量由0→5重量％增加时的变化
研磨速度   换算氧化物厚度
  nm/min      nm
  1    Al2O3     8/4(氨)    Gly-Gly  190→610     22→0
  2    Al2O3     8/4(氨)    (Gly-Ala)5  190→490     22→0
  3    Al2O3     8/4(氨)    甘氨酸  190→530     22→1
  4    Al2O3     13/4(KOH)    Gly-Gly  80→116     35→1
  5    Al2O3     13/4(KOH)    (Gly-Ala)5  80→100     35→0
  6    Al2O3     13/4(KOH)    甘氨酸  80→121     35→20
  7    CeO2     -    Gly-Gly  23→5     43→0
                       表2
  氧化铝重量％   氧化铈重量％   Ta/Cu研磨速度比    石英玻璃/Cu研磨速度比
    0     0     0.00      1.90
    0     0.2     0.77      1.99
    0     1.0     1.76      9.26
    0     3.0     0.76      5.16
    0     5.0     0.75      5.18
    0.2     0     2.34      2.11
    0.2     0.2     10.22      10.13
    0.2     1.0     1.96      2.73
    0.2     3.0     2.16      7.62
    0.2     5.0     1.16      6.44
    1.0     0     2.76      0.32
    1.0     0.2     1.95      0.00
    1.0     1.0     1.69      1.27
    1.0     3.0     1.07      3.34
    1.0     5.0     1.03      4.78
    3.0     0     2.98      0.56
    3.0     0.2     2.27      1.69
    3.0     1.0     2.50      0.99
    3.0     3.0     1.37      1.76
    3.0     5.0     1.37      3.22
    5.0     0     2.49      1.84
    5.0     0.2     3.10      5.06
    5.0     1.0     2.26      1.27
    5.0     3.0     1.71      0.23
    5.0     5.0     8.84      8.84
从图1～7及表1～2可以得出以下结论。
(1)关于例1～3(抛光磨料为氧化铝，添加过氧化氢为氧化剂，研磨剂浆液用氨水调整到pH6的情况)，从图1～2及表1可知，如果将肽的浓度从1重量％增加到5重量％，研磨速度将从190增加到500～600(nm/min)左右，另一方面，换算氧化铜厚度从22减少到0(nm)，可以完全防止形成氧化铜被膜。另外，用上述方法测定的换算氧化铜厚度几乎为0，但研磨速度增加，由此可以推定，在铜表面形成了能够维持研磨所需的充分、极薄的氧化膜，表面被活化。特别是使用氨做pH调整剂的情况下，可以大大提高研磨速度。另外，如图3所示，添加甘氨酸代替肽的情况下，可以得到跟肽同样的效果，不过即便添加5重量％的甘氨酸，也不能完全防止氧化铜被膜的生成。
(2)另外，在例4～6(抛光磨料为氧化铝，添加过氧化氢作为氧化剂，研磨剂浆液用氢氧化钾调整到pH13的情况下)中，从图4～5及表1可知，如果将肽的浓度从1重量％增加到5重量％，研磨速度将从80增加到100(nm/min)左右，另一方面，换算氧化铜厚度从35减少到0(nm)，几乎可以完全防止形成氧化铜被膜。另外，如图6所示，添加甘氨酸代替肽的情况下，可以得到跟肽同样的效果，不过即便添加5重量％的甘氨酸，氧化铜被膜的厚度也只能从35减少到20(nm)，不能完全防止氧化铜被膜的生成。
(3)在例7(抛光磨料为氧化铈，不使用过氧化氢，不进行pH调整的情况下)中，从图7及表1可知，如果将肽的浓度从1重量％增加到5重量％，换算氧化铜厚度从43减少到0(nm)，研磨速度也从23减少到5(nm/min)左右，即便改变肽浓度，研磨速度也不能增加。
(4)关于钽板和石英板，通过采用例1～7中所用抛光磨料可知，在与铜板相同的条件下测定了研磨速度，但在此情况下，即使改变肽或氨基酸的含量也只能得到大致一定的研磨速度。
(5)从表2可知，通过适当地选择氧化铈和氧化铝的重量比，可以改变各自的研磨速度。据此，可以按照研磨前的半导体基板的图案来选择具备适当研磨速度比的研磨剂浆液。
根据以上结果可以认为，通过调整过氧化氢等氧化剂、pH调整剂的种类以及肽的浓度或者它们的比率，可以得到能自由调整Cu等金属层的研磨速度的研磨剂。此外，通过适当选择上述条件及作为磨料的氧化铈和氧化铝的重量比，可以在不使金属层过度氧化的前提下，根据用途自由调整Cu等金属层、钽等阻挡层及SiO2等绝缘层的研磨速度比。
因此可以推定，通过使用本发明的含肽研磨剂，金属的研磨速度可以自由控制，能很好地适用于半导体集成电路制造中的平坦化工艺。
产业上利用的可能性
本发明的研磨剂作为金属CMP用研磨剂能够有效地用于半导体器制造工艺中的金属层的研磨，尤其适用于对今后半导体器件微小微细化用关键技术的Cu层等和钽等阻挡层的研磨，对半导体器件制造工业的意义极大。

Claims (14)

1.研磨剂浆液，它用于半导体器件制造工艺中对在半导体基板上形成的金属层和/或阻挡层进行化学机械研磨，包含抛光磨料和水系介质，其特征在于，它还含有肽。
2.如权利要求1所述的研磨剂浆液，其特征在于，所述抛光磨料是氧化铈和/或氧化铝。
3.如权利要求1或2所述的研磨剂浆液，其特征在于，所述肽含有2～30个氨基酸单位。
4.如权利要求3所述的研磨剂浆液，其特征在于，所述肽为甘氨酰替甘氨酸、丙氨酰替丙氨酸、甘氨酰替丙氨酸、丙氨酰替甘氨酸、甘氨酰替甘氨酰替甘氨酸或它们的二聚体～七聚体。
5.如权利要求1所述的研磨剂浆液，其特征在于，其固形成分浓度为0.1～30重量％。
6.如权利要求1所述的研磨剂浆液，其特征在于，肽含量为0.1～20重量％。
7.如权利要求1所述的研磨剂浆液，其特征在于，它还含有氧化剂。
8.如权利要求7所述的研磨剂浆液，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢。
9.如权利要求1所述的研磨剂浆液，其特征在于，其pH通过pH调整剂而调整在7以上。
10.如权利要求9所述的研磨剂浆液，其特征在于，所述pH调整剂是氨或钾化合物。
11.如权利要求1所述的研磨剂浆液，其特征在于，所述金属层由Cu或Cu合金构成。
12.半导体基板的研磨方法，其特征在于，使权利要求1～10中任一项所述的研磨剂浆液负载于化学机械研磨装置的研磨布上，然后使研磨布与半导体基板的金属层和/或阻挡层接触，研磨其中的至少一部分。
13.如权利要求12所述的研磨方法，其特征在于，所述金属层为Cu或Cu合金。
14.如权利要求12所述的研磨方法，其中，所述阻挡层为钽。
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