DE60215956T2 - Schlämmzusammensetzung zur verwendung beim chemisch-mechanischen polieren von metallverdrahtung - Google Patents

Schlämmzusammensetzung zur verwendung beim chemisch-mechanischen polieren von metallverdrahtung Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Aufschlämmung zur Verwendung bei chemisch-mechanischen Polier(CMP)-Verfahren bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und im Detail eine CMP-Aufschlämmung zur Planarisierung einer Wolframschicht von Wafereinrichtungen.
  • Stand der Technik
  • Metalle mit Einschluss von Wolfram haben bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. So können beispielsweise Metallschichten gebildet werden, um zahlreiche leitende Einrichtungen, positioniert auf einem Siliciumwafer, miteinander zu verbinden oder solche Einrichtungen zu bilden. Derzeit werden integrierte Schaltkreise dadurch hergestellt, dass geeignete Einrichtungen, wie eine Diode und ein Transistor, auf und/oder in einen Siliciumwafer montiert werden. Zu diesem Zeitpunkt werden Verfahren zur Bildung von gesonderten Schichten des isolierenden Materials und des leitenden Materials durch die Oberfläche der Einrichtung hindurch wiederholt. In integrierten Schaltkreisen hängen die charakteristischen Eigenschaften eines Kontaktlochs oder einer Durchgangsbohrung von der Natur des isolierenden Materials ab und das Durchgangsloch wird mit leitenden Materialien gefüllt, so dass ein vertikales Kontaktelement gebildet wird, das das isolierende Material durchdringt und entsprechende Teile der Einrichtungen kontaktiert, die auf dem Wafer montiert sind. Während Aluminium als Verdrahtungsmaterial geeignet ist, ist es nicht zweckmäßig, die Innenseite einer Bohrung vollständig zu füllen. Typischerweise werden Bohrungen mit Wolfram gefüllt, das an ein CVD(chemisches Dampfabscheidungs)-Verfahren angepasst ist. Im Verlauf der chemischen Dampfabscheidung füllt das Wolf ram nicht nur die Bohrung, sondern es bedeckt auch die Oberfläche der Isolierungsschicht. Nach der Eliminierung von überschüssigem Wolfram wird dann auf der dielektrischen Schicht und der Bohrung eine Aluminiumverdrahtung bzw. eine Aluminiumschaltung gebildet.
  • Bislang wurde ein RIE(reaktives Ionenätzungs)-Verfahren in der Stufe der Eliminierung von Wolfram bei herkömmlichen Halbleiterprozessen angewendet. Jedoch hat das RIE-Verfahren einen kritischen Mangel dahingehend, dass es zu einer Überätzung der Wolframschicht kommen kann, wobei selbst das Wolfram in der Bohrung teilweise weggeätzt wird, was zu einem schlechten Kontakt mit der Aluminiumverdrahtung bzw. -schaltung führt, die auf der Wolframschicht gebildet worden ist. Weiterhin können irgendwelche Wolframteilchen, die auf dem Wafer zurückgeblieben sind, zu einer sehr starken Verschlechterung der Eigenschaften des resultierenden integrierten Halbleiterschaltkreises führen. Das CMP(chemisch-mechanisches Polier)-Verfahren wurde zur Lösung dieser Probleme bei dem RIE-Verfahren entwickelt.
  • Das CMP-Verfahren ist in die einschlägige Technologie entsprechend der Erhöhung der Integrität und der Anzahl der Schichten der integrierten Halbleiterschaltkreise eingeführt worden. Bei dem CMP-Verfahren wird ein Halbleiter einer orbitalen Bewegung, die eine Rotation und Translation kombiniert, unterworfen, während er mit einem Polierkissen, hergestellt aus einem Polyurethan und einer Aufschlämmung, umfassend Schleifmaterialien und verschiedene andere Stoffe, kontaktiert wird, um die Oberfläche des Wafers zu planieren. Im Allgemeinen ergeben Mittel, die bei solchen CMP-Verfahren (nachstehend als „CMP-Aufschlämmung" bezeichnet) eingesetzt werden, sowohl chemische als auch mechanische Poliereffekte, während Ätzmittel, Oxidationsmittel, Säuren und Dispergierungsmittel für die chemische Polierfunktion verantwortlich sind und die Schleifstoffe, Mikroteilchen von Metalloxiden für die mechanische Polierfunktion verantwortlich sind. Diese zwei Polierfunktionen gestatten es, dass irgendwelche Vorsprünge der Außenoberfläche des Wafers selektiv weggeätzt werden können und dass eine Polierung erzielt wird, was zu einer besten Einebnung des Wafers führt.
  • Was das Poliersubstrat betrifft, so kann die CMP-Aufschlämmung in eine Oxid-Polieraufschlämmung für Isolierungsschichten, wie SO2-Schichten, und eine Metallpolieraufschlämmung für Metallschichten, z.B. eine Wolfram- oder Aluminiumschicht, klassifiziert werden. Diese zwei Klassen von CMP-Aufschlämmungen können hinsichtlich der Komponenten, die die chemische Polierfunktion ausüben, unterschieden werden.
  • Die herkömmlichen CMP-Aufschlämmungen für die Polierung von Metallen sind mit typischen Problemen, die durch eine Oxiderosionsaufschlämmung aufgrund der Differenz der Poliergeschwindigkeit zwischen dem Metall, einem Schrankenmetall und einer dielektrischen Schicht und Korrosionserscheinungen aufgrund einer überschüssigen Ätzung von Metallschichten durch oxidierende Komponenten dargestellt werden, behaftet. Wenn die Erosion oder die Korrosion während des CMP-Verfahrens auftritt, dann wird der Kontakt mit einer anderen Metallschicht, die auf die polierte Metallschicht aufgebracht worden ist, verschlechtert, so dass der resultierende integrierte Halbleiterschaltkreis nicht normal arbeiten kann. Man geht davon aus, dass diese Probleme hauptsächlich von der zu starken oxidierenden Kraft der Oxidationsmittel herrühren, die in der Polieraufschlämmung enthalten sind. Bislang ist die Poliergeschwindigkeit, die für herkömmliche Halbleiterverfahren erforderlich ist, hauptsächlich dadurch erzielt worden, dass entweder die Menge oder die Stärke der zu der CMP-Aufschlämmung gegebenen Oxidationsmittel erhöht wird. Folglich wurden unvermeidbar Oxid-Erosionserscheinungen, -Korrosionserscheinungen, Nadellochbildungen, scheibenartige Verzerrungen und dergleichen bewirkt. Derartige Oxid-Erosions- und -Korrosionserscheinungen werden schematisch in den 1a und 1b dargestellt.
  • Weiterhin werden metallische CMP-Aufschlämmungen unter sauren Bedingungen hergestellt, um eine heftige Polierung von Wolfram zu bewirken. Derart niedrige pH-Werte erniedrigen gewöhnlich die Dispergierungsfähigkeit der Schleifmittelteilchen, was zu einer signifikanten Verschlechterung der Reproduzierbarkeit der Poliereigenschaften der Aufschlämmung führt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung baut sich auf der Entdeckung auf, dass die Zugabe eines Propylendiamintetraacetat-Metallkomplexes und einer Carbonsäure zu einer nicht-selektiven metallischen CMP-Aufschlämmung, enthaltend eine geringe Menge von Peroxid und von einer anorganischen Säure als Oxidationsmittel, die Poliergeschwindigkeit, die Ungleichförmigkeit im Inneren des Wafers und die Ungleichförmigkeit von Wafer zu Wafer sowie die Dispersionsstabilität der Aufschlämmung in erheblicher Weise verbessern kann.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Aufschlämmung zur Verwendung beim chemisch-mechanischen Polieren von Metall, wobei die Aufschlämmung im Wesentlichen aus einem Peroxid, einer anorganischen Säure, einem Propylendiamintetraacetat-Metallkomplex, einer Carbonsäure und einem Metalloxidpulver besteht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die CMP-Aufschlämmung dadurch hergestellt, dass in entionisiertem Wasser (i) ein Peroxid und eine anorganische Säure, die in Kombination als mildes Oxidati onsmittel wirkt, (ii) ein Metallkomplex, enthaltend einen Propylendiamintetraacetatliganden, der die Wiederanhaftung von abgeschliffenen Wolframoxidteilchen an der polierten Oberfläche verhindert und die Stabilität der Dispersion verbessert, (iii) eine Carbonsäure, die dazu beiträgt, die Reproduzierbarkeit der Polierungseigenschaften und die Dispersionsstabilität zu verbessern, und (iv) ein Metalloxidpulver, das als ein Schleifmittel wirkt, dispergiert werden.
  • Alle der obigen Merkmale und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in erfolgreicher Weise erfindungsgemäß wie folgt beschrieben erzielt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die 1a und 1b sind schematische Darstellungen, die die Oxiderosion bzw. die -korrosion bei dem CMP-Verfahren einer metallischen Schicht illustrieren.
  • Die 2 ist eine schematische Darstellung, die den Arbeitsmechanismus von PDTA-Fe beim W-CMP-Verfahren illustriert, bei dem eine erfindungsgemäße Aufschlämmung verwendet wird.
  • Die 3 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Poliergeschwindigkeit von der zugegebenen Menge von PDTA-Fe zeigt.
  • Die 4 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Polierreproduzierbarkeit von der zugegebenen Menge von Äpfelsäure zeigt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden als Oxidationsmittel für die Oxidation von zu polierenden Metallsubstraten Peroxide bevor zugt, wie Wasserstoffperoxid, Benzoylperoxid, Calciumperoxid, Bariumperoxid und Natriumperoxid, wobei im Hinblick auf die Oxidationskraft und die Dispersionsstabilität der resultierenden Aufschlämmung die Verwendung von Wasserstoffperoxid am meisten bevorzugt wird. Das Wasserstoffperoxid hat ein relativ hohes Oxidationspotential, doch ist die Oxidationsgeschwindigkeit so niedrig, dass verschiedene Probleme von starken Oxidationsmitteln vermieden werden, wenn es nicht in zu hoher Menge zum Einsatz kommt. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Aufschlämmung 0,5 bis 5 Gew.-% Peroxid.
  • Zur Vervollständigung der Oxidationskraft der Aufschlämmung wird mindestens eine anorganische Säure zusätzlich zu dem Peroxid eingesetzt. Beispiele für bevorzugte anorganische Säuren sind Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure und Phosphorsäure. Im Hinblick auf die Oberflächenverunreinigung nach dem Polieren wird die Salpetersäure am meisten bevorzugt. Erfindungsgemäß wirkt die anorganische Säure auch als ein Mittel zur Kontrolle des pH-Werts, um die Oxidation des Wolframs zu erleichtern. Der Gehalt der anorganischen Säure in der Aufschlämmung gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 0,001 bis 5,0 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,001 bis 3,0 Gew.-%.
  • Im Falle, dass diese zwei Arten von Oxidationsmitteln, d.h. das Peroxid und die anorganische Säure, in Mengen oberhalb der Obergrenzen der oben angegebenen Bereiche verwendet werden, ist es wahrscheinlich, dass eine Oxiderosion, eine Korrosion, eine Nadellochbildung, eine scheibenförmige Verformung und dergleichen auftreten. Im umgekehrten Fall kann die gewünschte Poliergeschwindigkeit nicht erhalten werden.
  • Typischerweise sind CMP-Aufschlämmungen, umfassend eine kleine Menge von milden Oxidationsmitteln, wie Peroxid und anorganische Säure, dazu imstande, metallische Schichten und Schrankenschichten (in erster Linie Ti/TiN-Schichten) mit genügend ähnlichen Geschwindigkeiten zu polieren, um eine Oxiderosion zu verhindern. Diese wären aber für herkömmliche Halbleiterverfahren aufgrund der zu niedrigen Poliergeschwindigkeit ungeeignet. Obgleich die Zugabe von überschüssigen Oxidationsmitteln die Poliergeschwindigkeit verbessern könnte, würden durch diese Maßnahme verschiedene Probleme mit Einschluss der Oxiderosion und der Korrosion bewirkt werden und weiterhin würde die Handhabung der Aufschlämmung aufgrund der starken Azidität erschwert. Alternativ zu diesem Ansatz werden erfindungsgemäß spezielle Metallkomplexe eingesetzt, um in wirksamer Weise die Poliergeschwindigkeit zu erhalten, die für Halbleiterprozesse erforderlich ist. Die Metallkomplexe bestehen aus einem Propylendiamintetraacetat(PDTA)-Liganden und einem Metall(M)-Atom, wobei die Bindungsenergie von O-M niedriger ist als diejenige von O-W. Nachstehend werden solche Metallkomplexe als „PDTA-M-Komplexe" bezeichnet oder als „PDTA-M" abgekürzt.
  • Der wahrscheinliche Mechanismus, aufgrund dessen der PDTA-M-Komplex die Poliergeschwindigkeit erhöht, könnte wie folgt erläutert werden: der PDTA-Ligand bildet mit dem Wolframoxid, WxOy, einen Komplex, der von der oxidierten Wolframschicht während des CMP-Verfahrens abgeschliffen wird und eine Entfernung aus dem Reaktionssystem bewirkt, was die Oxidationsreaktion der Wolframschicht begünstigt. Üblicherweise kann zwar ein starkes Oxidationsmittel verwendet werden, doch kann dieses die Verringerung der Poliergeschwindigkeit, resultierend aus einer Akkumulierung von abgeschliffenem Metall, entsprechend dem Fortschritt des Poliervorgangs, nicht verhindern, weil das Metalloxid den Poliervorgang dadurch hemmt, dass es sich wieder an die Oberfläche der zu polierenden Metallschicht anheftet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Wiederanheftungsproblem zu lösen. Der PDTA-Ligand ist ein Multidentat-Ligand, der vier Ligandenatome hat und daher leicht ein Chelat, PDTA-M, bildet. Vorteilhafterweise kann durch Auswahl des Metallatoms dahingehend, dass die Bindungsenergie von O-M niedriger ist als diejenige von O-W, der PDTA-M-Komplex spontan in den PDTA-W-Komplex während des Polierprozesses umgewandelt werden. Beispielsweise beträgt im Fall eines PDTA-Fe-Komplexes die Bindungsenergie von O-Fe 93,3 kcal/mol, während diejenige von O-W 160 kcal/mol beträgt. Daher kann das Fe-Atom, das mit dem PDTA-Liganden koordiniert ist, leicht durch ein W-Atom ersetzt werden, d.h. der PDTA-Fe-Komplex wird ein einen PDTA-W-Komplex umgewandelt. Durch Verwendung des PDTA-M-Komplexes wird die Wiederanheftung des Wolframoxids in wirksamer Weise blockiert, so dass die Reproduzierbarkeit der Poliereigenschaften mit Einschluss der Poliergeschwindigkeit sowie die Selektivität ebenfalls verbessert werden.
  • Während der PDTA-Fe-Komplex hinsichtlich der Kosten und der Effizienz der Absorption des polierten Metalloxids am meisten bevorzugt wird, kann doch jedes beliebige Metallatom anstelle des Fe-Atoms verwendet werden, solange es dazu imstande ist, mit dem PDTA-Liganden Koordinationsbindungen zu bilden, und das Sauerstoffatom schwächer bindet als es das Wolframatom tut. Nicht-einschränkende Beispiele von solchen PDTA-Metallkomplexen schließen PDTA-Ni und PDTA-Co ein. Die 2 zeigt in schematischer Weise den Arbeitsmechanismus des PDTA-Fe-Komplexes während des Polierens einer Wolframschicht unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Aufschlämmung.
  • Weiterhin verbessert der PDTA-M-Komplex die Lagerungsstabilität der erfindungsgemäßen Aufschlämmung, so dass die Polierungseigenschaften, repräsentiert durch die Kratz- und Poliergeschwindigkeit, auch nach längeren Zeitspannen reproduzierbar sind. Wenn Siliciumdioxidpulver zu der Aufschlämmung als Schleifmittel gegeben wird, dann ist es sicher, dass die Dispergierbarkeit des Siliciumdioxids signifikant bei einem sauren pH-Wert verringert wird, der für übliche Metallpolierprozesse erforderlich ist, weil der isoelektrische Punkt des Siliciumdioxids den kleinsten absoluten Wert oberhalb eines pH-Werts von 2 bis 4 hat. Daher schreitet im Verlauf der Zeit die Re-Koagulierung der Siliciumdioxidteilchen spontan voran, um Makroaggregate zu bilden, was zu Ausfällungserscheinungen und Kratzern führt. Der PDTA-M-Komplex verhindert eine derartige Koagulierung der Schleifmittelteilchen mit Einschluss des Siliciumdioxids, so dass die Langzeitlagerungsstabilität der erfindungsgemäßen Aufschlämmungen gesteigert wird.
  • Zu der erfindungsgemäßen Aufschlämmung wird der PDTA-M-Komplex vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,05 bis 0,3 Gew.-%, gegeben. Wenn zuviel PDTA-M-Komplex zugegeben wird, dann nehmen die metallischen Verunreinigungen in der Aufschlämmung zu, so dass die Verlässlichkeit der resultierenden Halbleiterprodukte verschlechtert werden würde. Wenn andererseits der PDTA-M-Komplex in nicht ausreichenden Mengen enthalten ist, dann verringert sich die Effizienz des Einfangens von Wolframoxid sowie die stabilisierende Dispergierbarkeit der Schleifmittel.
  • Wenn Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel, wie gemäß der Erfindung, verwendet wird, dann wird die Oxidationskraft der Aufschlämmung niedriger in Abhängigkeit von der Zeit, was auf die Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu O2 und H2O zurückzuführen ist. Aufgrund dieser Beobachtung wird erfindungsgemäß mindestens eine Carbonsäure mit einer oder mehreren Carboxylgruppen verwendet, um die Resultierbarkeit der Poliereigenschaften und die Lagerungsstabilität der erfindungsgemäßen Aufschlämmungen weiter zu erhöhen. Nicht-einschränkende Beispiele für solche Carbonsäuren schließen Essigsäure, Citronensäure, Glutarsäure, Glykolsäure, Ameisensäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Maleinsäure, Oxalsäure, Phthalsäure, Bernsteinsäure und Weinsäure ein, wobei die Äpfelsäure am meisten bevorzugt wird. Der Gehalt der Carbonsäure in der erfindungsgemäßen Aufschlämmung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-%. Zu hohe Mengen der Carbonsäure oberhalb von 10 Gew.-% können jedoch die Dispersionsstabilität der Aufschlämmung verringern, während andererseits der gewünschte Effekt mit einer nicht-ausreichenden Menge der Carbonsäure nicht erhalten werden kann.
  • Erfindungsgemäß kann als Schleifmittel für die Polierung des Wolframfilms, der durch die Oxidationsmittel wie oben beschrieben oxidiert worden ist, ein Pulver eines Metalloxids, wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Cerdioxid und Titandioxid, verwendet werden, wobei das Siliciumdioxid am meisten bevorzugt wird, da es eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit und die niedrigste Möglichkeit von Kratzern ergibt. Vorzugsweise beträgt der Gehalt des Metalloxidpulvers 0,1 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 7 Gew.-%, in der erfindungsgemäßen Aufschlämmung. Wenn der Gehalt oberhalb von 10 Gew.-% liegt, dann wird die Dispersionsstabilität der Aufschlämmung schlecht und es kann weiterhin zu Kratzern und zu Oxiderosionserscheinungen kommen. Wenn der Gehalt andererseits unterhalb von 0,1 Gew.-% liegt, dann kann keine Poliergeschwindigkeit, die für übliche Halbleiterprozesse geeignet ist, erhalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele besser verständlich. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegenden Beispiele den Rahmen der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Die Polierungseigenschaften der jeweiligen Aufschlämmungen, die in jedem Beispiel erhalten worden waren, wurden wie folgt bestimmt:
    • • Poliermittel: Modell Nr. 6EC (STRASBAUGH, USA)
    • • Polierbedingungen:
    • – Kissen-Typ: IC1400/SubaIV gestapelt (Rodel, USA)
    • – Walzengeschwindigkeit: 75 UpM
    • – Hülsengeschwindigkeit: 35 UpM
    • – Druck 27,6 kPa (4 psi)
    • – Rückdruck: 0 psi
    • – Temperatur: 25°C
    • – Fluss der Aufschlämmung: 250 ml/min
    • • Poliersubstrate: Als Testwafer wurden W-Deckenwafer verwendet, die jeweils dadurch hergestellt worden waren, dass nacheinander eine HTO-Schicht mit einer Dicke von 1000 Å, eine TiN-Schicht mit einer Dicke von 1000 Å und eine W-Schicht mit einer Dicke von 10000 Å auf einen Poly-Si-Wafer aufgebracht worden waren (1 Å = 0,1 nm).
  • Beispiel 1: Abhängigkeit der Poliergeschwindigkeit von der Zugabemenge von PDTA-Fe
  • In einen Kolben wurden 50 g Aerosil 90G (Degussa AG, Deutschland), 917,5 g entionisiertes Wasser, 10,0 g Äpfelsäure, 0,3 g Salpetersäure und 20,0 g Wasserstoffperoxid gegeben. Das Gemisch wurde 2 Stunden lang bei 2000 UpM gerührt, gefolgt von einer Hochdruckdispergierung unter einem Druck von 8,27 MPa (1200 psi). Die resultierende Aufschlämmung wurde durch 1 μm-Filter filtriert und mit 0,0 g, 0,02 g, 4,0 g oder 10,0 g PDTA-Fe versetzt, wodurch Polieraufschlämmungen erhalten wurden. Die Polierung der Testwafer (W-Deckenwafer) wurde 2 Minuten lang unter Verwendung der jeweiligen Aufschlämmungen bei den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und der 3 dargestellt. Tabelle 1
    Figure 00120001
    • * W: Wolfram
    • ** P-TEOS: Polytetraorthosilicat
  • Beispiel 2: Effekt von PDTA-Fe auf die Oxiderosion und die Korrosion
  • Es wurden jeweils die Aufschlämmung III des oben angegebenen Beispiels 1 und die anderen Aufschlämmungen mit der gleichen Zusammensetzung wie die Aufschlämmung III mit der Ausnahme, dass Fe(NO3)3 oder KIO3 anstelle des PDTA-Fe verwendet wurden, eingesetzt, um mit Muster versehene Wafer mit einer Linienbreite von 0,2 μm bei den oben beschriebenen Bedingungen zu polieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2
    Figure 00120002
  • Beispiel 3: Abhängigkeit der Reproduzierbarkeit der Poliereigenschaft von der zugegebenen Menge von Äpfelsäure
  • Eine Reihe von Aufschlämmungen wurde in der gleichen Weise wie bei der Herstellung der Aufschlämmung III des obigen Beispiels 1 beschrieben mit der Ausnahme hergestellt, dass die Menge der Äpfelsäure variiert wurde. Die Polierung der Testwafer (W-Deckenwafer) wurde 2 Minuten lang unter Verwendung der jeweiligen Aufschlämmung bei den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der 4 gezeigt.
  • Beispiel 4: Effekt von PDTA-Fe auf die Dispersionsstabilität einer Aufschlämmung
  • Die Aufschlämmung III des obigen Beispiels 1 und eine Kontrollaufschlämmung mit der gleichen Zusammensetzung wie die Aufschlämmung III, jedoch mit der Ausnahme, dass sie kein PDTA-Fe enthielt, wurden dem oben beschriebenen Poliertest am Tag 0, 30, 60 und 120 nach der Herstellung davon unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammen mit der mittleren Teilchengröße der jeweiligen Aufschlämmungen, gemessen durch ELS 8000 (Ostuka Co., Japan), zusammengestellt. Tabelle 3
    Figure 00130001
  • Beispiel 5: Abhängigkeit der Polierungseigenschaften von der Zugabemenge von Wasserstoffperoxid und Salpetersäure
  • Eine Reihe von Aufschlämmungen wurde in der gleichen Weise wie bei der Herstellung der Aufschlämmung III des obigen Beispiels 1 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme hergestellt, dass die Menge des Wasserstoffperoxids oder der Salpetersäure variiert wurde. Die Polierung von mit Mustern versehenen Wafern mit einer Linienbreite von 0,2 μm wurde unter Verwendung der jeweiligen Aufschlämmungen 2 Minuten lang bei den obigen Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Tabelle 4
    Figure 00140001
  • Wie oben bereits zum Ausdruck gebracht wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, eine optimale Poliergeschwindigkeit bei CMP-Prozessen zu erzielen, ohne dass typische Probleme, wie Oxiderosion, Korrosionserscheinungen, Nadellochbildungen, scheibenförmige Verformungen und dergleichen, auftreten. Weiterhin ist auch die Dispersionsstabilität der erfindungsgemäßen Aufschlämmungen so verbessert worden, dass sie für die Langzeitlagerung geeignet sind.

Claims (8)

  1. Aufschlämmung zur Verwendung bei einem chemisch-mechanischen Polieren eines Metalls, umfassend ein Peroxid, eine anorganische Säure, einen PDTA(Propylendiamintetraacetat)-Metallkomplex, eine Carbonsäure, ein Metalloxidpulver und entionisiertes Wasser, wobei die Bindungsenergie zwischen dem Metallatom und dem Sauerstoffatom in dem PDTA-Metallkomplex niedriger ist als diejenige von O-W.
  2. Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei die Aufschlämmung 0,5–5 Gew.-% Peroxid, 0,001–5,0 Gew.-% anorganische Säure, 0,001–0,5 Gew.-% PDTA-Metallkomplex, 0,1–10 Gew.-% Carbonsäure und 0,1–10 Gew.-% Metalloxidpulver enthält.
  3. Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei das Peroxid ein oder mehrere Peroxid(e), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoffperoxid, Benzoylperoxid, Calciumperoxid, Bariumperoxid und Natriumperoxid, ist bzw. sind.
  4. Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei die anorganische Säure eine oder mehrere Säure(n), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure und Phosphorsäure, ist.
  5. Aufschlämmung nach Anspurch 1, wobei der PDTA-Metallkomplex PDTA-Fe, PDTA-Ni oder PDTA-Co ist.
  6. Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei die Carbonsäure eine oder mehrere Carbonsäure(n), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Essigsäure, Citronensäure, Glutarsäure, Glykolsäure, Ameisensäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Malein säure, Oxalsäure, Phthalsäure, Bernsteinsäure und Weinsäure, ist.
  7. Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei das Metalloxid Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Cerdioxid, Titandioxid oder Gemische davon ist.
  8. Aufschlämmung nach Anspruch 2, wobei der Gehalt des PDTA-Metallkomplexes der Aufschlämmung 0,05~0,3 Gew.-% beträgt.
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