DE602004008006T2 - CMP-Verfahren zur Durchführung des zweiten Polierschrittes bei Kupferlagen mit Oxidationsmittel-freier Polierflüssigkeit - Google Patents

CMP-Verfahren zur Durchführung des zweiten Polierschrittes bei Kupferlagen mit Oxidationsmittel-freier Polierflüssigkeit Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft allgemein das chemisch-mechanische Planarisieren (CMP) und insbesondere Polierfluide für den zweiten Polierschritt mittels CMP zur Entfernung eines Sperrfilms bzw. einer Sperrfolie auf einem Halbleiterwafer.
  • Schaltungsverbindungen für Halbleitervorrichtungen können in einer dielektrischen Schicht, in der eine Mehrzahl von Gräben angeordnet ist, ausgebildet werden. Die Verbindungen werden durch Aufbringen eines Sperrfilms über einer darunter liegenden dielektrischen Schicht, gefolgt von dem Aufbringen einer Metallschicht über dem Sperrfilm gebildet. Die Metallschicht wird in einer ausreichenden Dicke zum Füllen der Gräben mit Metall ausgebildet. Das Verbindungsherstellungsverfahren umfasst die Verwendung eines zweistufigen CMP-Verfahrens.
  • CMP bezieht sich auf ein Verfahren des Polierens eines Halbleiterwafers mit einem Polierkissen bzw. -pad und einem Polierfluid. In einem ersten Polierschritt wird die Metallschicht von dem darunter liegenden Sperrfilm und von der darunter liegenden dielektrischen Schicht entfernt. Die Metallschicht wird sowohl durch den Abrieb durch das Polierkissen als auch durch eine chemische Reaktion mit dem Polierfluid, begleitet von der Auflösung der Produkte der chemischen Reaktion, entfernt. Der erste Polierschritt entfernt die Metallschicht, wobei eine glatte, planar polierte Oberfläche auf dem Wafer zurückbleibt und ferner Metall in den Gräben zurückbleibt, so dass Schaltungsverbindungen bereitgestellt werden, die im Wesentlichen mit der polierten Oberfläche planar sind.
  • Ein typisches Polierverfahren des ersten Schritts umfasst eine wässrige Lösung mit einem Oxidationsmittel, wie z.B. KNO3 oder H2O2, in einem Polierfluid mit einem pH-Wert im sauren Bereich. Die Kupfermetallschicht wird durch eine Oxidation der Metallschicht durch das Oxidationsmittel und den Abrieb des Polierkissens entfernt. Ferner erzeugt das Polierkissen einen Abrieb der Metallschicht, so dass eine erneute Abscheidung der gelösten Oxide aus der Lösung auf die Oberfläche des polierten Metalls minimiert wird. Das Kupfer wird von einem darunter liegenden Sperrfilm z.B. aus Tantal (Ta) oder Tantalnitrid (TaN) entfernt. Der Sperrfilm ist gegen einen Abrieb beständiger als Kupfer, so dass der Sperrfilm als Polierstopp zum Stoppen des Kupferpolierens des ersten Schritts wirkt. Ferner wird die Oxidation der Oberfläche des Sperrfilms durch das Polierfluid dessen Entfernung während des Polierens des ersten Schritts hemmen.
  • In einem zweiten Polierschritt wird der Sperrfilm von der darunter liegenden dielektrischen Schicht entfernt. Das Polieren des zweiten Schritts kann eine glatte, planar polierte Oberfläche auf der dielektrischen Schicht bereitstellen. Idealerweise entfernt der zweite Polierschritt das Metall in den Gräben nicht. Eine übermäßige Metallentfernung in dem zweiten Schritt kann ein zusätzliches „Dishing" bezogen auf dasjenige von dem ersten Schritt hinzufügen.
  • „Dishing" ist ein Begriff, der die Bildung von unerwünschen Kavitäten in den Schaltungsverbindungen bezeichnet, die durch übermäßiges Entfernen von Metall in den Gräben verursacht wird. Das „Dishing" kann sowohl in dem ersten Polierschritt als auch in dem zweiten Polierschritt auftreten. Die Schaltungsverbindungen müssen präzise Abmessungen aufweisen, welche die elektrische Impedanz von Signalübertragungsleitungen festlegen, wie sie durch die Schaltungsverbindungen bereitgestellt werden. Ein „Dishing" über ein akzeptables Niveau hinaus verursacht Abmessungsdefekte in den Schaltungsverbindungen, die zu einer Dämpfung von elektrischen Signalen beitragen können, die durch die Schaltungsverbindungen übertragen werden. Eine herkömmliche Polieraufschlämmung erfordert eine zu lange Polierzeit, um den Sperrmetallfilm auf dem Isolierfilm vollständig zu entfernen, und zwar aufgrund einer beträchtlich niedrigeren Poliergeschwindigkeit für den Sperrmetallfilm. Wenn die Poliergeschwindigkeit für den Kupferfilm in dem Graben mit derjenigen für den Sperrmetallfilm identisch oder höher als diese ist, wird das Kupferfilmmetall in dem Graben übermäßig poliert, was zu einem „Dishing" führt.
  • Der zweite Polierschritt sollte eine minimale Erosion verursachen. Erosion ist ein Begriff, der die unerwünschte Absenkung der Oberfläche der dielektrischen Schicht bezeichnet, die durch die Entfernung eines Teils der dielektrischen Schicht, die unter dem Sperrfilm vorliegt, in einem dichten Verbindungsbereich verursacht wird. Diese Entfernung der dielektrischen Schicht ist größer als in einem weniger dichten Bereich, wie z.B. einem isolierten Verbindungsbereich, so dass die Oberfläche des dichten Verbindungsbereichs bezogen auf die anderen Oberflächen vertieft wird. Eine Erosion angrenzend an das Metall in den Gräben verursacht Abmessungsdefekte in den Schaltungsverbindungen, die zu einer Dämpfung elektrischer Signale führen können, die durch die Schaltungsverbindungen übertragen werden. Um die Erosion zu minimieren, soll ein Polierfluid für das Polieren des zweiten Schritts den Sperrfilm mit einer Entfernungsgeschwindigkeit entfernen, die höher ist als die Entfernungsgeschwindigkeit für die dielektrische Schicht.
  • Der zweite Polierschritt sollte eine hohe Entfernungsselektivität für die Sperrschicht bezogen auf die darunter liegenden Schichten aufweisen. Die Entfernungsselektivität ist als das Verhältnis der Entfernungsgeschwindigkeit des Sperrfilms bezogen auf die Entfernungsge schwindigkeit der Vergleichsschicht, wie z.B. einer dielektrischen Schicht oder eines Metallfilms, definiert. Folglich ist die Entfernungsselektivität ein Maß für die Entfernung des Sperrfilms bezogen auf die dielektrische Schicht oder den Metallfilm. Eine hohe Entfernungsselektivität ist erwünscht. Das Polieren mit einem Polierfluid, das eine hohe Entfernungsselektivität bezogen auf die dielektrische Schicht aufweist, maximiert die Entfernung des Sperrfilms anstelle der dielektrischen Schicht.
  • Das US-Patent 6,547,843 beschreibt eine Polierzusammensetzung zur Verwendung bei der Herstellung einer Metalldrahtschicht, die Wasser, Schleifmittelkörner, eine organische Säure und ein Oxidationsmittel umfasst und einen pH-Wert von 5,5 bis 10,0 aufweist, der durch eine alkalische Substanz eingestellt worden ist. Da die Zusammensetzung ein Oxidationsmittel umfasst, beträgt die Entfernungsgeschwindigkeit von Tantal 400 bis 870 Å/min, während die Entfernungsgeschwindigkeit von Kupfer 360 bis 600 Å/min beträgt, und die Selektivität von Ta/Cu liegt nahe bei 1.
  • Bei Polierfluiden, die ein Oxidationsmittel enthalten, gibt es ein Problem dahingehend, dass ein Oxidationsmittel die Korrosion der Metallschicht und daher das „Dishing" der Metallschicht fördert. Es wäre vorteilhaft, ein geeignetes Polierfluid für den zweiten Schritt zu finden, das kein Oxidationsmittel enthält. Es wäre auch vorteilhaft, wenn ein Polierfluid für den zweiten Schritt auch eine niedrige Konzentration an Schleifmittelteilchen aufweisen würde. Hohe Konzentrationen von Schleifmittelteilchen werden das Sperr-Ta oder -TaN mit hohen Geschwindigkeiten entfernen, können jedoch andere Probleme verursachen, wie z.B. das Verursachen einer Erosion der dielektrischen Schicht und das Verursachen von Defekten in der polierten Waferoberfläche.
  • WO 01/12739 beschreibt eine Oxidationsmittel-freie Poliervorstufe, die zum Gebrauch mit einem Oxidationsmittel gemischt wird.
  • Ein Verfahren zum Entfernen eines Sperrfilms auf einem Halbleiterwafer durch Polieren mit einem Polierkissen bzw. -pad und einem Polierfluid, wobei das Polierfluid Schleifmittelteilchen im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-% und eine organische Säure oder ein Gemisch davon im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-% in einer wässrigen Lösung bei basischem pH umfasst, wobei keine Zugabe eines Oxidationsmittels erfolgt. Das Polierfluid dieser Erfindung enthält kein Oxidationsmittel. Überraschenderweise stellt die organische Säure ohne das Oxidationsmittel, das normalerweise in CMP-Polierfluiden verwendet wird, und bei niedrigen Polierschleifmittelkonzentrationen eine verbesserte Sperreentfernung bereit, so dass die Selektivitäten sowohl von der Sperre bezogen auf das Metall als auch von der Sperre bezogen auf die dielektrische Schicht hoch sind. Gegebenenfalls können andere Komponenten, die normalerweise in CMP-Aufschlämmungen verwendet werden, zugesetzt werden, wie z.B. ein Kupferkorrosionshemmer zum weiteren Schützen der metallischen Kupferoberfläche in den Gräben. Den Polierfluiden dieser Erfindung kann gegebenenfalls auch ein Aufschlämmungsstabilisator zugesetzt werden.
  • Die Schleifmittelteilchen, die in den Polierfluiden dieser Erfindung verwendet werden, können jedwede der üblichen Schleifmittel sein, die in CMP-Aufschlämmungen vorliegen, wie z.B. Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Ceroxid, Zirkoniumoxid und dergleichen. Bevorzugt sind Schleifmittel, die aus Siliziumdioxid bestehen, wie z.B. Kieselpuder und kolloidales Siliziumdioxid.
  • Der durchschnittliche Durchmesser der Siliziumdioxidpolierkörner beträgt vorzugsweise 5 nm bis 500 nm, mehr bevorzugt etwa 50 nm. Der Gehalt der Siliziumdioxidpolierkörner in der Polieraufschlämmung kann im Hinblick auf Faktoren wie z.B. der Poliereffizienz, der Poliergenauigkeit und der Selektivität von TaN/Cu und TaN/TEOS innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 5 Gew.-% in der Gesamtmenge der Polierfluidzusammensetzung in geeigneter Weise ausgewählt werden. Der Gehalt liegt vorzugsweise bei mindestens 1 Gew.-% Schleifmittel.
  • Die organische Säure, die in der Polieraufschlämmung dieser Erfindung verwendet wird, kann mindestens eine sein, die aus der Gruppe, bestehend aus organischen Säuren, Carbonsäuren und Hydrocarbonsäuren, die eine Hydroxylgruppe und eine Carboxylgruppe enthalten, und Aminosäuren, die Aminogruppen enthalten, ausgewählt ist. Beispielsweise können die folgenden Substanzen verwendet werden: Organische Säuren, wie z.B. Zitronensäure, Maleinsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Acrylsäure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Äpfelsäure, Malonsäure, Weinsäure, Phthalsäure, Fumarsäure, Milchsäure (alpha-Hydroxypropionsäure oder beta-Hydroxypropionsäure), Pimelinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, Glykolsäure, Tricarbonsäure, Benzoesäure und Salze dieser Säuren. Die Aminosäure, die verwendet werden kann, umfasst alpha-Aminosäuren und beta-Aminosäuren. Eine Aminosäure kann in der freien Form, als Salz oder als Hydrat zugesetzt werden. Beispiele für Aminosäuren, die zugesetzt werden können, umfassen Glutaminsäure, Glutaminsäurehydrochlorid, Natriumglutaminatmonohydrat, Glutamin, Glutathion, Glycylglycin, Alanin, beta-Alanin, gamma-Aminobuttersäure, epsilon-Aminocapronsäure, Lysin, Lysinhydrochlorid, Lysindihydrochlorid, Lysinpikrat, Histidin, Histidinhydrochlorid, Histidindihydrochlorid, Asparaginsäure, Asparaginsäuremonohydrat, Kaliumaspartat, Kaliumaspartattrihydrat, Tryptophan, Threonin, Glycin, Cystin, Cystein, Cysteinhydrochloridmonohydrat, Oxyprolin, Isoleucin, Leucin, Methionin, Ornithin hydrochlorid, Phenylalanin, Phenylglycin, Prolin, Serin, Tyrosin, Valin und ein Gemisch dieser Aminosäuren. Die Salze dieser organischen Säuren haben einen Effekt dahingehend, dass sie die Löslichkeit erhöhen und werden daher entsprechend verwendet. Diese Chemikalien können einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr verwendet werden. Der Gehalt der vorstehend genannten organischen Säure, die in dieser Erfindung verwendet wird, muss mindestens 0,1 Gew.-% und bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 2 bis 4 Gew.-% betragen, um die Poliergeschwindigkeit von Tantal-enthaltenden Sperrfilmen zu verbessern. Beim Kombinieren von zwei oder mehr organischen Säuren steht der vorstehend genannte Gehalt für ihren Gesamtgehalt.
  • Der pH-Wert des Polierfluids dieser Erfindung beträgt vorzugsweise 7 bis 12, mehr bevorzugt pH 8 bis 10 und insbesondere etwa pH 9. Die zur Einstellung des pH-Werts einer Aufschlämmung dieser Erfindung verwendeten Basen können Basen sein, die Ammoniumionen enthalten, wie z.B. Ammoniumhydroxid, Basen, die Alkyl-substituierte Ammoniumionen enthalten, Basen, die ein Alkalimetallion enthalten, Basen, die ein Erdalkalimetallion enthalten, Basen, die ein Metallion der Gruppe IIIB enthalten, Basen, die ein Metallion der Gruppe IVB enthalten, Basen, die ein Metallion der Gruppe VB enthalten und Salze, die ein Übergangsmetallion enthalten. Der im basischen Bereich eingestellte pH-Wert dient nicht nur zur Entfernung der Sperreoberfläche, sondern ist auch für die Stabilität der Aufschlämmung dieser Erfindung vorteilhaft. Für die Polieraufschlämmung kann der pH-Wert mit einer bekannten Technik eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Alkali direkt einer Aufschlämmung zugesetzt werden, in der ein Siliziumdioxidschleifmittel dispergiert und eine organische Säure gelöst ist. Alternativ kann ein Teil des Alkalis oder das gesamte Alkali, das zugesetzt werden soll, als ein organisches Alkalisalz zugesetzt werden. Beispiele für ein Alkali, die verwendet werden können, umfassen Alkalimetallhydroxide, wie z.B. Kaliumhydroxid, Alkalimetallcarbonate, wie z.B. Kaliumcarbonat, Ammoniak und Amine, wie sie in diesem Absatz erwähnt worden sind.
  • Ferner kann ein Korrosionshemmer für das leitfähige Metall, wie z.B. Kupfer, zugesetzt werden. Der Zusatz eines Hemmers kann eine weitere Einstellung der Poliergeschwindigkeit für einen leitfähigen Metallfilm ermöglichen und zur Bildung eines Beschichtungsfilms über der Oberfläche des leitfähigen Metallfilms führen, so dass ein „Dishing" und eine Korrosion während und nach dem Polieren verhindert werden. Beispiele für die Hemmer umfassen Benzotriazol, 1,2,4-Triazol, Benzofuroxan, 2,1,3-Benzothiazol, o-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, Brenzkatechin, o-Aminophenol, 2-Mercaptobenzimidazol, 2-Mercaptobenzoxazol, Melamin und deren Derivate. Von diesen Hemmern ist bzw. sind Benzotriazol und dessen Derivate bevorzugt. Ferner können Naphthalintriazol und Naphthalinbistriazol sowie substituierte Napthalintriazole und substituierte Naphthalinbistriazole, die in der vorstehend beschriebenen Weise substituiert sind, verwendet werden. Der Gehalt des Hemmers beträgt vorzugsweise mindestens 0,001 Gew.-% der Gesamtmenge der Polieraufschlämmung, um angemessene Effekte von dessen Zugabe zu erreichen. Eine Polieraufschlämmung dieser Erfindung kann verschiedene Additive enthalten, wie z.B. Dispergiermittel, Biozide, Puffer und Viskositätsmodifiziermittel, die üblicherweise einer Polieraufschlämmung zugesetzt werden, so lange solche Zusätze die Eigenschaften der Aufschlämmung nicht verschlechtern. Der Rest der Polieraufschlämmung ist Wasser, vorzugsweise entionisiertes Wasser.
  • Experimente wurden durchgeführt, um Variationen der Zusammensetzung eines Polierfluids für das Polieren des zweiten Schritts mittels CMP zur Entfernung eines Sperrfilms aus TaN von einer darunter liegenden dielektrischen Schicht aus Siliziumdioxid auf einem Halbleiterwafer zu testen. Ferner wurden die gleichen Experimente durchgeführt, um Kupfermetall von einem Halbleiterwafer zu entfernen, wobei das Kupfermetall Gräben in einem Halbleiterwafer simulierte. Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 wurden Experimente durch Polieren eines Sperrfilms aus TaN und einer dielektrischen Schicht aus Siliziumdioxid unter Verwendung eines Polierkissens und eines Polierfluids mit basischem pH-Wert (pH = 9) durchgeführt. Der pH = 9 ist ein Nennwert, da alle Konzentrationen von Bestandteilen in dem Polierfluid Nennwerte sind. Demgemäß sind alle angegebenen Messungen der Bestandteile sowie die pH-Messung jeweils um ihre angegebenen Nennwerte variabel. Ebenfalls unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 nutzen die Tests A und B Polierfluide, die 0 % Schleifmittel und 0 % Zitronensäure enthalten, als Referenzexperimente, wobei 0,002 Gew.-% bzw. 0,1 Gew.-% BTA zugesetzt wurden, der Test C nutzt ein Polierfluid, das 1 % Submikrometer-Siliziumdioxidschleifmittel und 0 % Zitronensäure enthält, als ein Vergleichsexperiment zum Testen der Leistungen von Zitronensäure, und die Aufschlämmungen der Tests 1 bis 4 enthalten 1 % Siliziumdioxidschleifmittel und eine erhöhte Konzentration von Zitronensäure von 0,5 % bis 4 %. Die in der Tabelle 1 angegebenen Polierfluide können auch eine geringe Menge eines Biozids enthalten. Unter Verwendung dieser Polierfluide wurde eine CMP mit einem Polierkissen IC1010 von Rodel Inc. zum Polieren von rohen Schichtwafern verwendet. Für jedes Polierfluid wurden zwei TaN-Wafer, zwei Kupferwafer und zwei TEOS-Wafer verwendet. Die in der Tabelle angegebenen Entfernungsgeschwindigkeiten sind der Durchschnitt von zwei Wafern.
  • Ein Vergleich des Tests B mit dem Test C zeigt, dass mit 1 % Schleifmittel sowohl die TaN- als auch die Kupfer-Entfernungsgeschwindigkeit von nahezu Null auf 178 Å/min ansteigt, wobei beide Tests keine organische Säure enthalten. Die Tests 1 bis 4 zeigen, dass bei einer kontinuierlichen Zunahme der Zitronensäurekonzentration in dem Fluid die Entfernungsgeschwindigkeit von Tantalnitrid (TaN) auf bis zu 1350 Å/min ansteigt, während die Kupferentfernungsgeschwindigkeit nahezu konstant bleibt. Die Kupferentfernungsgeschwindigkeiten der Tests 1 bis 4 liegen nahe an der Kupferentfernungsgeschwindigkeit des Tests C. Dies zeigt, dass die Kupferentfernung auf das 1 % Schleifmittel zurückzuführen ist. Die Tests zeigen, dass die organische Säure, wobei Zitronensäure als Beispiel eingesetzt wird, eine spezifische Wechselwirkung eingeht und in der Abwesenheit eines Oxidationsmittels die Oberfläche der Sperre (TaN) entfernt, jedoch nicht die metallische Kupferoberfläche. Ferner zeigen die Tests, dass die Entfernungsgeschwindigkeit von Siliziumdioxid (TEOS) ebenfalls sehr niedrig ist.
  • Die Tests D und 5 bis 9 weisen einen ähnlichen Testaufbau auf wie die Tests 1 bis 4. Der Test D zeigt, dass in der Gegenwart von 1 % Siliziumdioxidschleifmittel, jedoch ohne Glutaminsäure in dem Fluid, die TaN-Entfernungsgeschwindigkeit 20 Å/min beträgt, wobei es es sich um einen für ein Sperre-Entfernungspolieren nicht akzeptablen Wert handelt. Die Kupferentfernungsgeschwindigkeit in dem Test beträgt 178 Å/min, wobei dieser Wert mit demjenigen in dem Test C identisch ist. Wenn 1 oder 2 oder 4 Gew.-% Glutaminsäure zugesetzt werden, nimmt die TaN-Entfernungsgeschwindigkeit bis auf 1580 Å/min zu, was zeigt, dass die Entfernung von TaN in dieser Aufschlämmung auf die Zugabe der Aminosäure Glutaminsäure zurückzuführen ist. Die Entfernungsgeschwindigkeit von Kupfer unter Zugabe von Glutaminsäure ist erneut nahezu eine Konstante, so wie dies bei den Tests unter Zugabe von Zitronensäure der Fall war. Ferner beträgt die TEOS-Entfernungsgeschwindigkeit etwa 50 Å/min, was niedrig genug ist, so dass beim Strukturwaferpolieren eine geringe bis keine Erosion vorliegt. Der Test 5 zeigt, dass ohne das Schleifmittel die Säure allein keine hohe TaN-Entfernungsgeschwindigkeit bereitstellt. Daher ist mit dieser Aminosäure ein Schleifmittel erforderlich. Dies zeigt auch, dass die Entfernung mit Glutaminsäure kein Ätzverfahren, sondern ein richtiges CMP-Verfahren ist, da die Entfernung von TaN in dem Test eine Kombination aus einem chemischen (durch Glutaminsäure) und einem mechanischen (durch das Schleifmittel) Polieren erfordert. In der Gegenwart einer Aminosäure erhöht eine Zunahme von Siliziumdioxidschleifmittel die Entfernungsgeschwindigkeit von TaN, wie es in den Tests 7 und 9 gezeigt ist. Tabelle 1: Polierergebnisse und -selektivität
    Aufschlämmungszusammensetzungen Entfernungsgeschwindigkeiten Selektivität
    Test 30H50-Feststoffe BTA % Zitronensäure % pH Biozid % TaN Cu TEOS TaN/Cu TaN/TEOS
    Test A 0 0,002 0 10 0,01 4 22,0 0,2
    Test B 0 0,1 0 9 0,01 6 3 38,0 2,0 0,2
    Test C 1 0,1 0 9 0,01 178 178 13,0 1,0 13,7
    Test 1 1 0,1 0,5 9 0,01 422 152 52,0 2,8 8,1
    Test 2 1 0,1 1 9 0,01 1068 172 76,0 6,2 14,1
    Test 3 1 0,1 2 9 0,01 1025 185 78,0 5,5 13,1
    Test 4 1 0,1 4 9 0,01 1350 150 55,0 9,0 24,5
    Aufschlämmungszusammensetzungen Entfernungsgeschwindigkeiten Selektivität
    Test 30H50-Feststoffe BTA % Glutaminsäure % pH Biozid % TaN Cu TEOS TaN/Cu TaN/TEOS
    Test D 1 0,1 0 9,00 0,01 20 178 13 0 2
    Test 5 0 0,1 2 9,00 0,01 0 110 0 0
    Test 6 1,00 0,10 1,00 9,00 0,01 1300 168 56 8 23
    Test 7 1,00 0,10 2,00 9,00 0,01 1346 158 75 9 18
    Test 8 1,00 0,10 4,00 9,00 0,01 1580 140 39 11 41
    Test 9 2,00 0,10 2,00 9,00 0,01 1871 137 168 14 11
  • Die hier angegebenen Beispiele veranschaulichen, dass mit einer Kombination aus einer organischen Säure oder einer Aminosäure und einem Schleifmittel ohne Oxidationsmittel ein Sperrfilm, der Tantal umfasst (wie z.B. Tantal und Tantalnitrid) von einem Wafersubstrat bei einer hohen Entfernungsgeschwindigkeit bei einer niedrigen Kupferentfernungsgeschwindigkeit und einer niedrigen Entfernungsgeschwindigkeit von dielektrischem TEOS entfernt werden kann.
  • In einer Polieraufschlämmung dieser Erfindung kann eine Zusammensetzung vorzugsweise so eingestellt werden, dass eine Poliergeschwindigkeit für einen Tantal-enthaltenden Sperrfilm von vorzugsweise mindestens 400 Å/min, mehr bevorzugt von mindestens 1000 Å/min bereitgestellt wird, und dass eine Poliergeschwindigkeit für Kupfer von vorzugsweise weniger als 500 Å/min, mehr bevorzugt von weniger als 200 Å/min bereitgestellt wird. Die Zusammensetzung der Polieraufschlämmung dieser Erfindung kann so eingestellt werden, dass ein Poliergeschwindigkeitsverhältnis des Tantal-enthaltenden Sperrfilms zu dem Kupferfilm von vorzugsweise 5/1, mehr bevorzugt von 10/1 oder mehr bereitgestellt wird. Die Zusammensetzung der Polieraufschlämmung dieser Erfindung kann vorzugsweise so eingestellt werden, dass ein höheres Poliergeschwindigkeitsverhältnis des Tantal-enthaltenden Sperrfilms zu dem dielektrischen Zwischenschichtfilm (TaN/dielektrischer Film-Polierverhältnis) in einer Polieraufschlämmung dieser Erfindung bereitgestellt wird, und zwar vorzugsweise von mindestens 10/1, mehr bevorzugt von mindestens 20/1. Als Ergebnis betrug bei dem Test 4, in dem Zitronensäure in der Aufschlämmung in einer Menge von 4 Gew.-% vorlag, die Selektivität des Sperre-TaN zu Kupfer 9,0, während die Selektivität des Sperre-TaN zu der Isolierschicht 24,5 betrug. Als Ergebnis betrug bei dem Test 8, in dem Glutaminsäure in der Auf schlämmung in einer Menge von 4 Gew.-% vorlag, die Selektivität des Sperre-TaN zu Kupfer 11, während die Selektivität des Sperre-TaN zu der Isolierschicht 41 betrug.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Entfernen einer Sperrfolie auf einem Halbleiterwafer durch Polieren mit einem Polierpad und einem Polierfluid, wobei das Polierfluid Schleifmittelteilchen im Bereich von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent und eine organische Säure oder ein Gemisch von zwei oder mehr organischen Säuren im Bereich von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent in einer wässrigen Lösung bei basischem pH umfasst, gekennzeichnet durch keine Zugabe eines Oxidationsmittels.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die organische Säure aus der Gruppe, bestehend aus Carbonsäuren, Hydrocarbonsäuren, die eine Hydroxylgruppe enthalten, und Aminosäuren, ausgewählt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die organische Säure aus der Gruppe, bestehend aus Zitronensäure, Maleinsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Acrylsäure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Apfelsäure, Malonsäure, Weinsäure, Phthalsäure, Fumarsäure, Milchsäure (alpha-Hydroxypropionsäure oder beta-Hydroxypropionsäure), Pimelinsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, Glykolsäure, Tricarballylsäure und Benzoesäure, ausgewählt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Aminosäure aus der Gruppe, bestehend aus Glutaminsäure, Glutaminsäurehydrochlorid, Natriumglutaminatmonohydrat, Glutamin, Glutathion, Glycylglycin, Alanin, beta-Alanin, gamma-Aminobuttersäure, epsilon-Aminocapronsäure, Lysin, Lysinhydrochlorid, Lysindihydrochlorid, Lysinpikrat, Histidin, Histidinhydrochlorid, Histidindihydrochlorid, Asparaginsäure, Asparaginsäuremonohydrat, Kaliumaspartat, Kaliumaspartat trihydrat, Tryptophan, Threonin, Glycin, Cystin, Cystein, Cysteinhydrochloridmonohydrat, Oxyprolin, Isoleucin, Leucin, Methionin, Ornithinhydrochlorid, Phenylalanin, Phenylglycin, Prolin, Serin, Tyrosin, Valin und einem Gemisch dieser Aminosäuren, ausgewählt ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schleifmittel Siliziumdioxid ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die organische Säure Zitronensäure ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Aminosäure Glutaminsäure ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Metallkorrosionshemmer zu der Polierlösung gegeben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der pH des Fluids im Bereich von pH 7 bis pH 11 liegt.
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