CN1340583A - 抛光组合物及使用它的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

一种抛光组合物,它含有:(a)研磨剂;(b)与铜离子形成鳌合物的化合物;(c)向铜层提供形成保护层作用的化合物;(d)过氧化氢;(e)水;其中所述的组分(a)研磨剂的原生颗粒粒度为50－120纳米。

Description

抛光组合物及使用它的抛光方法
技术领域
本发明涉及一种用来抛光半导体、光掩模和各种存储硬盘的基材的抛光组合物，具体涉及一种在例如半导体工业中用来抛光器件晶片的平面使之平整的抛光组合物，还涉及采用该组合物的抛光方法。
更具体地说，本发明涉及这样一种抛光组合物，在加工器件晶片的过程中，对半导体器件应用所谓的化学机械抛光技术的抛光步骤中，它用来高效地形成优良的抛光表面；还涉及采用该组合物的抛光方法。
背景技术
包括电脑的所谓高技术产品近年来进展很大，用于这些产品的部件例如器件如ULSI，已逐年被开发出来，以便达到高集成度和高速度。伴随着这些进展，半导体器件的设计尺度逐年细化，在制造器件的过程中，聚焦深度日益变浅，形成图案的表面的平整化要求也就越来越严格。
另外，为了对付由于布线细化导致的线路电阻增大问题，研究了采用铜代替钨或铝作为布线材料。
根据其本性，铜是非常容易蚀刻的，因此它需要下述加工。即在绝缘层上形成布线的凹槽和通道之后，通过溅涂或电镀形成铜线，接着，将沉积在绝缘层上的不需要的铜用化学机械抛光(下面称为CMP)除去，化学机械抛光是机械抛光和化学抛光的结合。
但是，在这种加工中也可能发生铜原子扩散进入绝缘层内的情况，破坏器件性能。因此，为了防止铜原子的扩散，研究了在形成了布线的凹槽或通道的绝缘层上提供隔离层。作为这种隔离层的材料，从图案的可靠性角度考虑，钽金属、氮化钽或一种钽化合物(下面一般称为含钽化合物)是很适合的，预计将来是大多使用的。
因此，在这种包含该铜层和含钽化合物的半导体图案的CMP过程中，首先分别抛光最外层的铜层，然后抛光作为隔离层的含钽化合物层，当抛光达到二氧化硅或单氟氧化硅(SiOF)绝缘层时结束之。作为理想的抛光过程，要求仅使用一种抛光组合物，在一个抛光步骤中将铜层和含钽化合物层均匀地抛光除去，当达到绝缘层时要结束抛光过程。但是，铜和含钽化合物的硬度、化学稳定性和其他机械性能都不同，因此加工性能不同，所以，难以采用这种理想的抛光方法。因此，研究了下述的两步抛光方法，即抛光过程分为两步。
首先，在第一步抛光步骤中(下面称为第一抛光)，采用能够高效抛光铜层的抛光组合物，对铜层进行抛光，直至达到例如含钽化合物层。在这里，为了不在铜层表面上形成各种表面缺陷例如凹坑、磨蚀、沉陷等，在达到含钽化合物层之前，可以立刻终止抛光，即仍保留微量铜层。接着，在第二步抛光步骤(下面称为第二抛光)中，使用能够高效地主要抛光含钽化合物层的抛光组合物，连续抛光留下的薄铜层和含钽化合物层，当达到绝缘层时，结束抛光。
用于第一抛光的抛光组合物需要具有这样的性能，它在铜层表面上能够以高磨削速率抛光铜层，同时不会形成不能被第二抛光除去的上述各种表面缺陷(例如凹坑)。
关于这种抛光铜层的抛光组合物，例如，JP-A-7-233485(现有技术1)揭示了一种铜类型金属层用的抛光液体，它含有至少一种选自氨基酸(以后称为甘氨酸)和酰胺基硫磺酸的有机酸、氧化剂和水，而且揭示了使用这种抛光液体制造半导体器件的方法。如果使用这种抛光液体抛光铜层，就可获得较高的磨削速率。可以认为，铜层表面上的铜原子会因氧化剂的作用转变成铜离子，而铜离子被鳌合物吸收，由此就能够获得高的磨削速率。
但是，从本发明人进行的试验结果发现，当使用仅含有研磨剂，甘氨酸和过氧化氢的抛光液体，如上述现有技术1中的抛光液体，来抛光形成有图案的铜层时，在铜线内会形成许多凹坑(凹痕)。该现象尤其在0.3微米或更细铜的情形下会经常看到。这可以解释为，在精细布线的铜层形成期间，已存在着缺陷和杂质，这种铜层的薄弱部分在抛光时会受到化学或机械作用的作用形成凹坑。因此，就需要在制备半导体器件时优化铜层形成的条件来进一步改善形成的铜层的均匀性。另一方面，特别需要开发不会在抛光期间形成凹坑的抛光组合物。
发明内容
本发明人研究出了本发明解决这样的问题，本发明的一个目的是提供这样一种抛光组合物，它能够在制造包含至少一层铜层和一层含钽化合物层的半导体器件的CMP过程中，防止在铜线内形成凹坑；本发明还提供使用该抛光组合物的抛光方法。
本发明提供一种抛光组合物，它含有：
(a)研磨剂；
(b)与铜离子形成鳌合物的化合物；
(c)向铜层提供形成保护层作用的化合物；
(d)过氧化氢；
(e)水；
其中所述的组分(a)研磨剂的原生颗粒粒度为50-120纳米。
本发明提供抛光组合物，其中组分(a)研磨剂是二氧化硅。
本发明提供抛光组合物，其中组分(a)研磨剂是热解法二氧化硅或胶体二氧化硅。
本发明提供抛光组合物，其中组分(a)研磨剂的含量为5-50克/升，以组合物为基准。
本发明提供抛光组合物，其中与铜离子形成鳌合物的组分(b)化合物是至少一种选自甘氨酸、α-丙氨酸、丝氨酸、奎纳酸、组氨酸(hystidine)及其衍生物，且其含量在5-50克/升范围内，以组合物为基准。
本发明提供抛光组合物，其中向铜层提供形成保护层作用的组分(c)化合物是至少一种选自苯并三唑及其衍生物的成分，其含量在0.0002-0.002摩尔/升的范围内，以组合物为基准。
本发明提供抛光组合物，其中组分(d)过氧化氢的含量在0.03-1摩尔/升的范围内，以组合物为基准。
本发明提供一种抛光方法，它是用抛光组合物对含有形成于基材上的至少一层铜层和含钽化合物层的半导体器件进行抛光。
下面，将详细说明本发明。但是，应当明白下面的描述是用来帮助理解本发明，丝毫不限制本发明。
研磨剂
研磨剂作为本发明抛光组合物的一种组分，用来在CMP过程中进行机械抛光，具有机械除去要抛光表面上形成的脆弱层的作用。作为这样的研磨剂，通常已知的是使用二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硅等。在这些研磨剂中，可以使用一种或多种。在本发明中，优选使用二氧化硅。此外，也可以使用热解法二氧化硅和胶态二氧化硅或其中一种，优选使用胶态二氧化硅。
另外，研磨剂的原生颗粒粒度是50-120纳米，优选70-100纳米。本发明最重要的一点是当研磨剂的原生颗粒粒度在上述范围内时，就可有效地抑制铜线上的凹坑。50-120纳米的原生颗粒粒度是这样的粒度，它指胶态与非胶态之间的居中值。根据本发明人的观察结果，在完全胶态的状态下，即当研磨剂的原生颗粒粒度小于50纳米时，研磨剂表面处于非常活泼的状态，可以认为这样的活泼状态会在铜线上产生凹坑。当原生颗粒粒度增大时，其胶体本性下降，粒子表面的活性变小。由此，就很难形成凹坑；另一方面，如果研磨剂的原生颗粒粒度过大，即超过120纳米时，研磨剂的分散性就差，就可能导致划痕，而且供应抛光浆料就变得困难。
本发明研磨剂的原生颗粒粒度是由用氮吸附方法(BET方法)测得的比表面积值算得的原生颗粒粒度。为了由用BET方法测得的比表面积值得到原生颗粒粒度，由下面的式(A)计算这样的原生颗粒粒度：
               D＝6/ρ·S    (A)其中D是研磨剂的原生颗粒粒度(nm)，ρ是密度(g/cm3)，S是由BET方法测得的比表面积(m2/g)。
此外，抛光组合物中研磨剂的含量通常为5-50g/l，优选10-30g/l，更优选15-25g/l。如果研磨剂的含量过少，机械抛光作用就下降，由此铜层的磨削速率就可能下降。另一方面，如果研磨剂的含量过大，那么机械抛光作用就增大，但抛光含钽化合物层的速率就会过大，难以控制。
与铜离子形成鳌合物的化合物
与铜离子形成鳌合物的化合物，作为本发明抛光组合物的一种组分，其特征在于它含有至少一个羧基和氮原子，位于α位上。位于α位上的羧基和氮原子会与铜形成鳌合物，由此促进铜层的抛光。在本发明中，它是至少一种选自甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、奎纳酸、组氨酸及其衍生物。
与铜离子形成鳌合物的化合物在抛光组合物中的含量通常为0.04-0.2mol/l，优选0.06-0.12mol/l，以组合物为基准。如果该含量低于0.04mol/l，那么铜层的磨削速率就会低，这是不好的。另一方面，如果它超过0.2mol/l，那么铜层的磨削速率就会过大，难以控制，也是不好的。
向铜层提供形成保护层作用的化合物
向铜层提供形成保护层作用的化合物，作为本发明抛光组合物的一种组分，具有在抛光期间和/或抛光之后保护铜层的作用；由此，它可抑制在铜线内沉陷或凹坑的形成，并具有防蚀剂从而抑制铜腐蚀的作用。向铜层提供形成保护层作用的这种化合物是至少一种选自苯并三唑及其衍生物的成分。所述衍生物可以例如是苯并咪唑、三唑、咪唑和甲苯基三唑。
这种向铜层提供形成保护层作用的化合物在抛光组合物中的含量通常为0.0002-0.002mol/g，优选0.0003-0.001mol/g，以组合物为基准。如果该含量低于0.0002mol/g，那么铜层表面在抛光后就容易腐蚀，这是不好的。另一方面，如果它超过0.002mol/g，向铜层提供形成保护层的作用就会很强，由此就可能导致抛光中的不均匀性，或者铜层的磨削速率就会过低，也是不好的。
过氧化氢
过氧化氢作为本发明抛光组合物的一种组分，具有氧化剂的作用。过氧化氢的特征在于，它是具有足够的氧化作用来使铜层氧化并不含金属离子杂质的氧化剂，能够容易得到，因此，它尤其适于本发明的抛光组合物。
过氧化氢在抛光组合物中的含量通常为0.03-1mol/l，优选0.1-0.5mol/l，以组合物为基准。如果过氧化氢含量过少或过高，铜层的磨削速率就会下降。
水
水作为本发明抛光组合物的一种组分，应是杂质含量尽可能低的水，使上述各种组分能够确切地发挥它们的作用。即是说，水优选为蒸馏水，也可以是用离子交换树脂除去杂质离子并藉过滤除去悬浮物质的水。
抛光组合物
本发明的抛光组合物这样制备：将上述各种组分即原生颗粒粒度为50-120纳米的研磨剂、与铜离子形成鳌合物的化合物、向铜层提供形成保护层作用的化合物和过氧化氢混合、溶解或分散于水中。这里，混合、溶解或分散的方法可以任选。例如，可以采用叶片型搅拌机搅拌，也可以采用超声波分散。用这种方法，可溶的组分就溶解，不可溶的组分就分散，因此组合物就可成为均匀的分散液。
另外，在制备上述抛光组合物时，视情况需要，可根据要抛光物件的类型、抛光条件和其他的抛光操作要求，也可以加入调节pH值的pH调节剂、各种表面活性剂和其他添加剂，目的是保证制品的安全性或保持制品的质量。
使用pH调节剂是用来提高抛光组合物的稳定性、提高使用中的安全性或满足各种规定的要求。作为用来降低本发明抛光组合物pH值的pH调节剂，可以采用盐酸、硝酸、硫酸、氯乙酸、酒石酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸、丙二酸、各种脂肪酸、各种多羧酸等。另一方面，用来提高pH值的pH调节剂，可以使用氢氧化钾、氢氧化钠、氨、乙二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺等。本发明的抛光组合物对于pH值没有什么特别限制，但是通常调节至pH值为3-10。
使用表面活性剂是用来提高研磨剂的可分散性，或者调节抛光组合物的粘度或表面张力。可以用于本发明的表面活性剂包括例如分散剂、湿润剂、增稠剂、消沫剂、发泡剂、斥水剂等。用作分散剂的表面活性剂通常可以是磺酸盐、磷酸盐、羧酸盐或非离子表面活性剂。
在制备本发明的抛光组合物时，对于各种添加剂的混合顺序和混合方法没有具体限制。
本发明的抛光组合物可以制备成较高浓度的原液，并以该形式储存或输送，这样它可以在实际抛光操作中使用时进行稀释。上述浓度范围是指实际抛光操作中用的浓度范围。用着说，在实际使用时采用该稀释方法的情形下，储存或输送期间的原液当然是浓度较高的溶液。从制备效率的角度考虑，优选将组合物制备成这种高浓度的形式。
此外，过氧化氢具有这样的特性，它在金属离子、铵离子或胺存在条件下会分解。因此宜在实际用于抛光操作之前，才当即将它加入或混入到抛光组合物中。加入羧酸或醇能够抑制过氧化氢的这种分解。即用上述pH调节剂可能获得这种效果。但是，这种分解也受储存环境的影响，在输送期间由于温度变化或由于应力的形成，部分过氧化氢可能分解。因此，还是在抛光前当即混入过氧化氢为好。
抛光方法
本发明的抛光方法是含有上述各种组分即原生颗粒粒度为50-120nm的研磨剂、与铜离子形成鳌合物的化合物、向铜层提供形成保护层作用的化合物、过氧化氢和水的抛光组合物，对具有形成于基材上的至少一层铜和含钽化合物层的半导体器件进行抛光。
该抛光方法对铜层的磨削速率大，而对含钽的化合物层的磨削速率小，因此它提供高的选择比(铜层的磨削速率与含钽化合物层的磨削速率之比称为“选择比”)，而且抛光表面具有优良的光滑度。此外，通过严格规定研磨剂的原生颗粒粒度，就可以获得正常的抛光表面，而不会在基材上的铜线上形成凹坑。
这种抛光方法的机理可以解释如下。在过氧化氢的作用下，铜层表面起初发生氧化。接着，与铜离子形成鳌合物的化合物通过与研磨剂的结合作用以铜鳌合物的形式溶解于抛光组合物中。此外，为了抑制基材上铜线上的凹坑，将研磨剂的粒度规定为非胶态范围的较大粒度，就可降低研磨剂的表面活性，由此可抑制与铜层表面的过度化学反应。可以认为，由于这些作用，就可以实现铜层的高磨削速率，而不会在铜线上形成凹坑。
下面，参照一些实施例详细说明本发明的实施方式。但是，应当明白，这些特定实施例丝毫不限制本发明。
实施例1-9和对比例1-6
抛光组合物的组分含量和制备
将作为研磨剂的具有各种如表1所示原生颗粒粒度的胶体二氧化硅，作为与铜离子形成鳌合物的化合物(添加剂(b))的甘氨酸、组氨酸或α-丙氨酸，作为向铜层提供形成保护层作用的化合物(添加剂(c))的苯并三唑(下面称为“BTA”)和过氧化氢与水混合，混合是按表1所示的比率进行的，获得实施例1-9和对比例1-6的抛光组合物。这里，在实施例1-9中，研磨剂的原生颗粒粒度为50-120nm，在对比例1-6中，研磨剂的原生颗粒粒度在上述范围之外。此外，作为过氧化氢，采用可买到的31％水溶液，它是在抛光前当即混入的。
                                表1
    研磨剂     添加剂(b)   添加剂(c) 过氧化氢 抛光表面的评价
  粒度(nm)   含量(g/l)     类型   含量(mol/l) 类型   含量(mol/l)   含量(mol/l)
实施例1     50     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     ○
实施例2     70     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     △
实施例3     90     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     △
实施例4     100     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     △
实施例5     120     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     O
实施例6     70     20     组氨酸     0.12  BTA   0.0005     0.3     △
实施例7     90     20     组氨酸     0.12  BTA   0.0005     0.3     △
实施例8     70     20  α-丙氨酸     0.15  BTA   0.0005     0.3     △
实施例9     90     20  α-丙氨酸     0.15  BTA   0.0005     0.3     △
对比例1     30     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     P
对比例2     150     20     甘氨酸     0.09  BTA   0.0005     0.3     S
对比例3     30     20     组氨酸     0.12  BTA   0.0005     0.3     P
对比例4     150     20     组氨酸     0.12  BTA   0.0005     0.3     S
对比例5     30     20  α-丙氨酸     0.15  BTA   0.0005     0.3     P
对比例6     150     20  α-丙氨酸     0.15  BTA   0.0005     0.3     S
添加剂(b)：与铜离子形成鳌合物的化合物；
添加剂(c)：向铜层提供形成保护层作用的化合物；
BTA：苯并三唑；
P：观察到凹坑；
S：观察到划痕。
抛光试验
采用实施例1-9和对比例1-6的每种抛光组合物，在下述条件下，抛光要抛光物件的形成层的面：
要抛光的物件：
具有电镀形成的最小线宽为0.2微米的铜线的带图案晶片；
抛光机：
单面CMP抛光机(AVANTI472，由Speedfam-Ipec Co.制造)；
抛光垫：
由聚氨酯制成的叠层抛光垫(IC-1000/Suba400，由美国Rodel Inc.制造)；
抛光压力：4psi；
抛光台旋转速度：50rpm；
抛光组合物进料速率：250cc/min；
载体旋转速率：50rpm。
对于抛光的终点，由载体的扭矩电流检测之，然后再过量抛光10％的时间，此时中止抛光。
抛光之后，洗涤晶片然后干燥之，用光学显微镜观察0.2微米的铜线，根据下述标准，评价抛光后抛光表面的状况。所得结果如表1所示。
△：优良，基本没有形成凹坑；
O：观察到少量小而浅的凹坑，但是在允许的范围内；
P：观察到凹坑；
S：观察到划痕。
从表1可见，在对比例1、3或5中，研磨剂的原生颗粒粒度在50-120nm的范围外，即小于50nm，研磨剂表面处于很活泼的状态，因此在抛光表面上形成了凹坑；在对比例2、4或6中，研磨剂的原生颗粒粒度大于120nm，研磨剂的可分散性很差，在抛光表面上形成了划痕；在这两种情形下，都不能获得高效率的抛光。然而，在实施例1-9中，研磨剂的原生颗粒粒度在50-120nm范围内，尤其在实施例1和5以外的那些实施例中，研磨剂的原生颗粒粒度处于优选范围内(70-100nm)，很明显在每种情形下都能够获得没有凹坑或划痕的正常抛光表面，能够获得高效率的抛光。
实施例10-27和对比例7-14
抛光组合物的组分含量和制备
将作为研磨剂的原生颗粒粒度为90nm的胶体二氧化硅、作为与铜离子形成鳌合物的化合物的甘氨酸、作为向铜层提供形成保护层作用的化合物的BTA和过氧化氢与水混合，混合是按表2所示的比率进行的，获得实施例10-27和对比例7-14的抛光组合物。这里，在对比例7或8中，研磨剂的含量在5-50g/l的范围之外，以组合物为基准；在对比例9或10中，甘氨酸的含量(与铜离子形成鳌合物的化合物)在0.04-0.2mol/g的范围之外，以组合物为基准；在对比例11或12中，苯并三唑(为铜层提供形成保护层作用的化合物)含量在0.0002-0.002mol/g的范围之外，以组合物为基准；在对比例13或14中，过氧化氢的含量在0.03-1mol/g的范围之外，以组合物为基准。此外，作为过氧化氢，使用可买到的31％水溶液，是在抛光前当即混入的。
                            表2
研磨剂(g/l) 甘氨酸(mol/l) 苯并三唑(mol/l) 过氧化氢(mol/l) 铜的磨削速率(埃/分钟) 钽的磨削速率(埃/分钟)
实施例10     5     0.09     0.0005     0.3     2405     7
实施例11     10     0.09     0.0005     0.3     3774     8
实施例12 15 0.09 0.0005 0.3 4194 8
实施例13     25     0.09     0.0005     0.3     5082     10
实施例14     30     0.09     0.0005     0.3     5546     10
实施例15     50     0.09     0.0005     0.3     6485     50
实施例16     20     0.04     0.0005     0.3     4331     11
实施例17     20     0.06     0.0005     0.3     5457     11
实施例18     20     0.12     0.0005     0.3     7432     10
实施例19     20     0.2     0.0005     0.3     9012     10
实施例20     20     0.09     0.0002     0.3     6457     10
实施例21     20     0.09     0.0003     0.3     5909     11
实施例22     20     0.09     0.001     0.3     2445     10
实施例23     20     0.09     0.002     0.3     2188     11
实施例24     20     0.09     0.0005     0.03     5495     11
实施例25     20     0.09     0.0005     0.1     8141     11
实施例26     20     0.09     0.0005     0.3     5407     11
实施例27     20     0.09     0.0005     0.5     5069     10
对比例7     3     0.09     0.0005     1.0     2150     6
对比例8     7     0.09     0.0005     0.3     7559     81
对比例9     20     0.02     0.0005     0.3     2415     10
对比例10     20     0.3     0.0005     0.3     12067     9
对比例11     20     0.09     0.0001     0.3     6954     10
对比例12     20     0.09     0.003     0.3     1402     10
对比例13     20     0.09     0.0005     0.02     2803     10
对比例14     20     0.09     0.0005     2.0     3911     10
抛光试验
采用实施例10-35中的每种抛光组合物，在下述条件下，抛光要抛光物件的形成层的面：
要抛光的物件：
具有由洞涂形成的铜层的硅晶片，以及具有由溅涂形成的钽层的硅片；
抛光机：
单面CMP抛光机(AVANTI472，由Speedfam-Ipec Co.制造)；
抛光垫：
由聚氨酯制成的叠层抛光垫(IC-1000/Suba400，由美国Rodel Inc.制造)；
抛光压力：
4psi(约27.5kPa)；
抛光盘旋转速度：50rpm；
抛光组合物进料速率：250cc/min；
载体旋转速度：50rpm；
抛光时间：装上已形成铜层的晶片，抛光1分钟，接着，转换到已形成钽层的晶片，同样抛光1分钟。
抛光后，洗涤晶片然后干燥之，用薄层电阻的测试方法测得层的厚度，由抛光前后的层厚差得到磨削速率。测得的结果如表2所示。
从表2可见，如果研磨剂的含量低于上述范围，如对比例7，铜层的磨削速率就会低，不能在短时间内实施抛光处理，因此就难以提高生产率。此外，如果研磨剂含量大于上述范围，如对比例8，那么不仅铜层而且含钽化合物层的磨削速率都会很高，此难以控制含钽化合物层的抛光。
此外，如果甘氨酸的含量小于上述范围，如对比例9，那么铜层的磨削速率就会低，如对比例7，如果它超过上述范围，如对比例10，那么铜层的磨削速率就会过大，会难以控制抛光。
此外，如果苯并三唑的含量小于上述范围，如对比例11，那么铜层的磨削速率就会高，但是抛光后的抛光表面会受腐蚀，因此光滑度就差，即表面所受的化学抛光超过需要，就不能得到质量的改善，尽管这没有在表2中示出。此外，如果苯并三唑的含量大于上述范围，如对比例12，那么对铜层的蚀刻作用就会抑制得过多，磨削速率就会低。
此外，如果过氧化氢的含量小于或大于上述范围，如对比例13或14，那么铜层的磨削速率就会小，就很难在短时间内实施抛光处理，因此难以提高生产率。
然而，在实施例10-27中，研磨剂、甘氨酸、苯并三唑和过氧化氢都在上述范围内，在每种情形下，铜层的磨削速率都高，而含钽化合物层的磨削速率都低。即实施例10-27示出的是高选择比的抛光组合物，因此就能够获得抛光表面光滑度优良的抛光。
此外，使用实施例10-27中的每种抛光组合物，对具有由电镀形成的最小线宽0.2微米的铜线的带图案晶片进行了抛光，在每种情形下，都没有在铜层表面上观察到凹坑或划痕。因此很显然，实施例10-27的每种抛光组合物都能够防止在铜线内形成凹坑，因此就能够获得高效率的抛光。
如上所述，本发明的抛光组合物含有(a)研磨剂，(b)与铜离子形成鳌合物的化合物，(c)向铜层提供形成保护层作用的化合物，(d)过氧化氢和(e)水，其中组分(a)研磨剂的原生颗粒粒度为50-120nm。
因此就可以获得这样的抛光组合物，它能够在包含至少一层铜层和含钽化合物层的半导体器件的CMP过程中，防止在铜线内形成凹坑。
在本发明的抛光组合物中，组分(a)研磨剂的含量在5-50g/l的范围内，以组合物为基准，由此就能够获得这样的抛光组合物，它能够在短时间内实施铜层的机械抛光，而抑制含钽化合物层的机械抛光。
在本发明的抛光组合物中，与铜离子形成鳌合物的组分(b)的化合物是至少一种选自甘氨酸、α-丙氨酸、丝氨酸、奎纳酸、组氨酸及其衍生物的成分，其含量在0.04-0.2mol/g的范围内，以组合物为基准，由此就可以获得能够实施合适的铜层抛光的抛光组合物。
在本发明的抛光组合物中，向铜层提供形成保护层作用的组分(c)的化合物是至少一种选自苯并三唑及其衍生物的成分，而且其含量在0.0002-0.002mol/l的范围内，以组合物为基准，由此就可以获得这样的抛光组合物，它在加速铜层的抛光同时，还具有形成保护层的作用，从而提供最佳的抛光作用。
在本发明的抛光组合物中，组分(d)的过氧化氢的含量在0.03-1mol/l范围内，以组合物为基准，由此就能够获得这样的抛光组合物，它能够在短时间内进行抛光，并能够提供铜层的最佳化学抛光。
本发明的抛光方法是用上述抛光组合物，对基材上具有至少一层铜层和含钽化合物层的半导体器件进行抛光的方法，因此在其CMP过程中，铜层的磨削速率会高，含钽化合物层的磨削速率会低，因此就能够提供高选择比，而且能够获得光滑度优良的抛光表面，同时通过严格规定研磨剂的原生颗粒粒度，就可以制成具有正常抛光表面的半导体器件，而不会在基材上的铜线上形成凹坑。

Claims (8)

1.一种抛光组合物，它含有：
(a)研磨剂；
(b)与铜离子形成鳌合物的化合物；
(c)向铜层提供形成保护层作用的化合物；
(d)过氧化氢
(e)水；
其中所述的组分(a)研磨剂的原生颗粒粒度为50-120nm。
2.如权利要求1所述的抛光组合物，其中所述的组分(a)研磨剂是二氧化硅。
3.如权利要求1所述的抛光组合物，其中所述的组分(a)研磨剂是热解法二氧化硅或胶体二氧化硅。
4.如权利要求1-3中任一项所述的抛光组合物，其中所述的组分(a)研磨剂的含量在5-50g/l的范围内，以组合物为基准。
5.如权利要求1-4中任一项所述的抛光组合物，其中所述的与铜离子形成鳌合物的组分(b)化合物是至少一种选自甘氨酸、α-丙氨酸、丝氨酸、奎纳酸、组氨酸及其衍生物的成分，而且其含量在5-50g/l的范围内，以组合物为基准。
6.如权利要求1-5中任一项所述的抛光组合物，其中所述的向铜层提供形成保护层作用的组分(c)化合物是至少一种选自苯并三唑及其衍生物的成分，而且其含量在0.0002-0.002mol/l的范围内，以组合物为基准。
7.如权利要求1-6中任一项所述的抛光组合物，其中所述的组分(d)过氧化氢的含量在0.03-1mol/l范围内，以组合物为基准。
8.一种抛光方法，它包括用权利要求1-7中任一项所述的抛光组合物，对基材上形成有至少一层铜层和含钽化合物层的半导体器件进行抛光。
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