FR2890393A1 - Suspension de polissage polymere pour le retrait de barrieres - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre, qui comprend, en pourcentage en masse, 0,01 à 25 d'agent oxydant, 0,1 à 50 de particules abrasives, 0,001 à 3 de polyvinylpyrrolidone, 0,01 à 10 d'inhibiteur pour diminuer la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,001 à 5 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,001 à 10 d'agent complexant formé pendant le polissage et le complément d'eau ; et la suspension aqueuse a un pH d'au moins 8.
Description
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Tandis que la technologie des circuits intégrés à ultra grande échelle (ULSI) évolue dans la direction des plus petites largeurs de lignes, il existe de nouveaux défis pour l'intégration de procédés de polissage mécano-chimique (CMP) conventionnels. De plus, l'introduction de films diélectriques à faible k et à ultra-faible k nécessite l'utilisation d'un procédé CMP plus doux du fait de la faible résistance mécanique des films et de la faible adhérence aux couches adjacentes. De plus, des spécifications de défauts encore plus sévères ont imposé des exigences supplémentaire aux suspensions de polissage pour films à faible k.
L'intégration des différents films à faible k dans des USLI peut aussi nécessiter de nombreuses étapes supplémentaires et l'incorporation de nouvelles technologies comme le nettoyage supercritique, les couvertures diélectriques et métalliques, le dépôt conforme de barrières et du cuivre, la planarisation mécano-chimique avec une faible force dirigée vers le bas et des suspensions sans abrasif. En plus de ces options techniques, les fabricants de ULSI doivent prendre en compte et traiter la complexité des procédés pour le rendement, la fiabilité, la résistance mécanique et les performances, à savoir la dissipation d'énergie due au retard de résistance-capacité (RC).
Les complexités liées à la mise en oeuvre de matériaux à faible k ont introduit de plus grands défis pour le procédé CMP pour les barrières, ce qui nécessitera l'aptitude à contrôler les variables d'entrée compliquées et à obtenir un haut rendement constant. L'ajustement des variables du procédé peut contribuer à réduire les variations de polissage sur un film à faible k. Cependant, la suspension CMP pour barrière la plus souhaitable incorporera un agent tensioactif spécifique de diélectrique à faible k qui peut être ajusté pour les performances de procédé ajustables. Par exemple, Ye et al. dans le brevet US n 6 916 742 décrivent une suspension qui ajuste la quantité de polyvinylpyrrolidone pour réguler les vitesses de retrait du nitrure de tantale et de l'oxyde dopé au carbone (CDO). L'ajustement des quantités de polyvinylpyrrolidone et de silice régule le rapport des vitesses de retrait du nitrure de tantale (barrière) au CDO (diélectrique à ultra faible k) obtenues avec la suspension.
Malheureusement, ces suspensions ont une vitesse de retrait du cuivre inadéquate pour certaines applications.
Il existe une demande concernant une suspension de polissage permettant d'obtenir le retrait modulaire de barrières pour des diélectriques à ultra faible k avec des vitesses de retrait du cuivre accrues. De plus, il existe une demande pour une suspension capable de retirer une barrière avec une érosion des diélectriques régulée et un retrait excessif du cuivre régulé.
EXPOSE DE L'INVENTION Dans un aspect de l'invention, l'invention inclut une suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre comprenant, en pourcentage en masse, 0,01 à 25 d'agent oxydant, 0,1 à 50 de particules abrasives, 0,001 à 3 de polyvinylpyrrolidone, 0,01 à 10 d'inhibiteur pour réduire la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,001 à 5 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,001 à 10 d'agent complexant formé pendant le polissage et le complément d'eau; et la suspension aqueuse ayant un pH d'au moins 8.
Dans un autre aspect de l'invention, l'invention inclut une suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre comprenant, en pourcentage en masse, 0,05 à 15 d'agent oxydant, 0,1 à 40 de particules abrasives de silice, 0,002 à 2 de polyvinylpyrrolidone, 0,02 à 5 d'inhibiteur azole pour diminuer la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,01 à 3 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,01 à 5 d'agent complexant de type acide organique formé pendant le polissage et le complément d'eau; et la suspension aqueuse ayant un pH de 8 à 12.
Dans un autre aspect de l'invention, l'invention inclut une suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre comprenant, en pourcentage en masse, 0,1 à 10 d'agent oxydant, 0,25 à 35 de particules abrasives de silice, 0,01 à 1,5 de polyvinylpyrrolidone, 0,05 à 2 d'inhibiteur de type benzotriazole pour diminuer la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,02 à 2 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,01 à 5 d'agent complexant de type acide organique formé pendant le polissage et le complément d'eau; et la suspension aqueuse ayant un pH de 9 à 11,5.
DESCRIPTION DETAILLEE
Il a été découvert que l'addition de composés contenant du phosphate à une suspension contenant de la polyvinylpyrrolidone peut augmenter la vitesse de retrait du cuivre sans impact néfaste sur les vitesses de retrait de barrière, de faible k et d'ultra faible k de substrats semiconducteurs. Aux fins de cette description, les substrats semiconducteurs incluent des plaquettes ayant des interconnexions en conducteur métallique et des matériaux diélectriques séparés par des couches isolantes d'une manière pouvant produire des signaux électriques spécifiques. De plus, ces suspensions améliorent de manière inattendue la rugosité de surface de la plaquette. Finalement, ces suspensions fournissent un film stable après le procédé CMP qui facilite le nettoyage avec des agents de nettoyage agressifs sans impact néfaste sur la rugosité de surface de la plaquette.
La suspension contient aussi 0,001 à 3 % en masse de polyvinylpyrrolidone pour le retrait des barrières avec des vitesses de retrait sélectives de films diélectriques à faible k. Cette description exprime toutes les concentrations en pourcentage en masse, sauf indication contraire. De préférence, la suspension contient 0,002 à 2 % en masse de polyvinylpyrrolidone. De manière particulièrement préférable, la suspension contient 0,01 à 1,5 % en masse de polyvinylpyrrolidone. Pour les applications exigeant un retrait des barrières avec une modeste vitesse de retrait de faible k, la suspension contient de préférence moins de 0,4 % en masse de polyvinylpyrrolidone. Pour les applications exigeant un retrait des barrières avec une faible vitesse de retrait de faible k, la suspension contient de préférence au moins 0,4 % en masse de polyvinylpyrrolidone. Ce polymère non ionique facilite le polissage des films diélectriques à faible k et à ultra-faible k (typiquement hydrophobes) et des films de couche de couverture de masque dur.
La polyvinylpyrrolidone a de préférence une masse moléculaire moyenne en poids de 1000 à 1 000 000. Pour les besoins de cette description, la masse moléculaire moyenne en poids désigne la masse moléculaire mesurée par chromatographie par perméation de gel. De préférence encore, la polyvinylpyrrolidone a une masse moléculaire de 1000 à 500 000 et de manière particulièrement préférable une masse moléculaire de 2500 à 50 000. Par exemple, une polyvinylpyrrolidone ayant une masse moléculaire allant de 12 000 à 15 000 s'est révélée particulièrement efficace.
La suspension contient 0,001 à 5 de composé contenant du phosphore. Pour les besoins de cette description, un composé "contenant du phosphore" est tout composé contenant un atome de phosphore.
De préférence, la suspension contient 0,01 à 3 de composé contenant du phosphore. De manière particulièrement préférable, la suspension contient 0,02 à 2 de composé contenant du phosphore. Par exemple, les composés contenant du phosphore incluent les phosphates, les pyrophosphates, les polyphosphates, les phosphanates, les oxydes de phosphine, les sulfures de phosphine, les phosphorinanes, les phosphonates, les phosphites et les phosphinates y compris leurs acides, sels, sels d'acide mixtes, esters, esters partiels, esters mixtes et leurs mélanges, comme l'acide phosphorique. En particulier, la suspension de polissage peut inclure des composés contenant du phosphore spécifiques comme suit: phosphate de zinc, pyrophosphate de zinc, polyphosphate de zinc, phosphonate de zinc, phosphate d'ammonium, pyrophosphate d'ammonium, polyphosphate d'ammonium, phosphonate d'ammonium, phosphate de diammonium, pyrophosphate de diammonium, polyphosphate de diammonium, phosphonate de diammonium, phosphate de potassium, phosphate de dipotassium, phosphate de guanidine, pyrophosphate de guanidine, polyphosphate de guanidine, phosphonate de guanidine, phosphate de fer, pyrophosphate de fer, polyphosphate de fer, phosphonate de fer, phosphate de cérium, pyrophosphate de cérium, polyphosphate de cérium, phosphonate de cérium, phosphate d'éthylènediamine, phosphate de pipérazine, pyrophosphate de pipérazine, phosphonate de pipérazine, phosphate de mélamine, phosphate de dimélamine, pyrophosphate de mélamine, polyphosphate de mélamine, phosphonate de mélamine, phosphate de mélam, pyrophosphate de mélam, polyphosphate de mélam, phosphonate de mélam, phosphate de mélem, pyrophosphate de mélam, polyphosphate de mélem, phosphonate de mélem, phosphate de dicyanodiamide, phosphate d'urée, y compris leurs acides, leurs sels, leurs sels d'acide mixtes, leurs esters, leurs esters partiels, leurs esters mixtes et leurs mélanges.
Les composés contenant du phosphore qui sont préférables incluent le phosphate d'ammonium et l'acide phosphorique. Cependant, le phosphate d'ammonium en excès peut introduire des quantités excessives d'ammonium libre en solution. En outre, l'ammonium libre en excès peut attaquer le cuivre pour produire une surface métallique rugueuse. L'acide phosphorique ajouté réagit avec les métaux alcalins libres in situ, comme le potassium, pour former du phosphate de potassium et du phosphate de dipotassium qui sont particulièrement efficaces.
Le composé de potassium procure aussi l'avantage de former un film protecteur qui protège le cuivre dans les solutions de nettoyage post-CMP agressives. Par exemple, le film de plaquette post-CMP a une intégrité suffisante pour protéger la plaquette dans des solutions à pH 12 ayant des agents complexant le cuivre agressifs comme l'hydroxyde de tétraméthylammonium, I'éthanolamine et l'acide ascorbique.
Un agent oxydant en une quantité de 0,01 à 25 % en masse facilite aussi le retrait des couches de barrière, comme le tantale, le nitrure de tantale, le titane et le nitrure de titane. De préférence, la suspension contient 0,05 à 15 % en masse d'oxydant. De manière particulièrement préférable, la suspension contient 0,1 à 10 % en masse d'oxydant. Les oxydants appropriés incluent par exemple le peroxyde d'hydrogène, les monopersulfates, les iodates, le perphtalate de magnésium, l'acide peracétique et d'autres peracides, les persulfates, les bromates, les periodates, les nitrates, les sels de fer, les sels de cérium, les sels de manganèse (Mn) (III), Mn (IV) et Mn (VI), les sels d'argent, les sels de cuivre, les sels de chrome, les sels de cobalt, les halogènes, les hypochlorites ou les combinaisons comprenant au moins l'un des oxydants précédents. L'oxydant préféré est le peroxyde d'hydrogène. Il convient de noter que l'oxydant est ajouté typiquement à la composition de polissage juste avant l'utilisation et, dans ces cas, l'oxydant est contenu dans un emballage séparé et est mélangé au site d'utilisation. Ceci est particulièrement utile pour les oxydants instables comme le peroxyde d'hydrogène.
L'ajustement de la quantité d'oxydant, comme un peroxyde, peut aussi réguler la vitesse de retrait des interconnexions métalliques.
Par exemple, l'augmentation de la concentration de peroxyde augmente la vitesse de retrait du cuivre. Cependant, des augmentations excessives d'oxydant ont un impact néfaste sur la vitesse de polissage.
La composition de polissage de métaux de barrière inclut un abrasif pour le retrait "mécanique" du matériau de barrière. L'abrasif est de préférence un abrasif colloïdal. Des exemples d'abrasifs incluent les suivants: oxyde inorganique, borure métallique, carbure métallique, hydroxyde métallique, nitrure métallique ou une combinaison comprenant au moins l'un des abrasifs précédents. Les oxydes inorganiques appropriés incluent par exemple la silice (SiO2), l'alumine (AI203), la zircone (ZrO2), l'oxyde de cérium (CeO2), l'oxyde de manganèse (MnO2) et leurs mélanges. L'alumine est disponible sous de nombreuses formes comme l'alumine-alpha, l'alumine-gamma, l'alumine-delta et l'alumine amorphe (non cristalline). D'autres exemples appropriés d'alumine sont les particules de boehmite (A10(OH)) et leurs mélanges. Des formes modifiées de ces oxydes inorganiques comme des particules d'oxyde inorganique recouvertes de polymère peuvent aussi être utilisées si on le souhaite. Les carbures, borures et nitrures métalliques appropriés incluent par exemple le carbure de silicium, le nitrure de silicium, le carbonitrure de silicium (SiCN), le carbure de bore, le carbure de tungstène, le carbure de zirconium, le borure d'aluminium, le carbure de tantale, le carbure de titane et les mélanges comprenant au moins l'un des carbures, borures et nitrures métalliques précédents. Le diamant peut aussi être utilisé comme abrasif si on le souhaite. D'autres abrasifs incluent aussi des particules polymères et des particules polymères revêtues. L'abrasif préféré est la silice.
L'abrasif a une concentration dans la phase aqueuse de la composition de polissage de 0,1 6 50 % en masse. Pour les solutions sans abrasif, un tampon abrasif fixé contribue au retrait de la couche de barrière. De préférence, la concentration d'abrasif est 0,1 à 40 % en masse. Et de manière particulièrement préférable, la concentration d'abrasif est 0,25 à 35 % en masse. Typiquement, l'augmentation de la concentration d'abrasif augmente la vitesse de retrait des matériaux diélectriques; et en particulier elle augmente la vitesse de retrait des matériaux diélectriques à faible k, comme un oxyde dopé au carbone. Par exemple, si un fabricant de semiconducteurs souhaite une vitesse de retrait des diélectriques à faible k accrue, l'augmentation de la teneur en abrasif peut augmenter la vitesse de retrait des diélectriques jusqu'au niveau souhaité.
De préférence, l'abrasif a une taille de particules moyenne inférieure à 250 nm pour empêcher un retrait excessif des métaux et une érosion des diélectriques. Aux fins de cette description, la taille de particules désigne la taille de particules moyenne de la silice colloïdale. De manière particulièrement préférable, la silice a une taille de particules moyenne inférieure à 150 nm pour réduire encore le retrait excessif des métaux et l'érosion des diélectriques. En particulier, une taille de particules abrasive moyenne inférieure à 100 nm et de préférence encore inférieure à 75 nm retire le métal de barrière à une vitesse acceptable sans retrait excessif du matériau diélectrique. Par exemple, la plus faible érosion des diélectriques et le plus faible retrait excessif des métaux surviennent avec une silice colloïdale ayant une taille de particules moyenne de 20 à 75 nm. La diminution de la taille de la silice colloïdale a tendance à améliorer la sélectivité de la solution; cependant, elle a tendance aussi à abaisser la vitesse de retrait des barrières. De plus, la silice colloïdale préférée peut inclure des additifs, comme des dispersants pour améliorer la stabilité de la silice dans les domaines de pH acides. Un tel abrasif est la silice colloïdale qui est disponible chez AZ Electronic Materials France S.A.S., de Puteaux, France.
En plus de l'inhibiteur, 0,001 à 10 % en masse d'agent complexant empêche la précipitation des métaux non ferreux. De manière particulièrement préférable, la suspension contient 0,01 5 % en masse d'agent complexant. De préférence, l'agent complexant est un acide organique. Des exemples d'agents complexants incluent les suivants: acide acétique, acide citrique, acétoacétate d'éthyle, acide glycolique, acide lactique, acide malique, acide oxalique, acide salicylique, diéthyldithiocarbamate de sodium, acide succinique, acide tartrique, acide thioglycolique, glycine, alanine, acide aspartique, éthylènediamine, triméthyldiamine, acide malonique, acide glutarique, acide 3-hydroxybutyrique, acide propionique, acide phtalique, acide isophtalique, acide 3-hydroxysalicylique, acide 3, 5-dihydroxysalicylique, acide gallique, acide gluconique, pyrocatéchol, pyrogallol, acide tannique et leurs sels. De préférence, l'agent complexant est choisi dans le groupe consistant en l'acide acétique, l'acide citrique, I'acétoacétate d'éthyle, l'acide glycolique, l'acide lactique, l'acide malique, l'acide oxalique. De manière particulièrement préférable, l'agent complexant est l'acide citrique.
Une addition de 0,01 à 10 % en masse d'inhibiteur au total diminue la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre et protège le cuivre contre la gravure statique. Aux fins de cette demande, les interconnexions en cuivre désignent des interconnexions formées avec du cuivre ayant des impuretés éventuelles ou des alliages à base de cuivre. L'ajustement de la concentration d'un inhibiteur ajuste la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre en protégeant le métal contre la gravure statique. De préférence, la suspension contient 0,02 à 5 d'inhibiteur. De manière particulièrement préférable, la solution contient 0,05 à 2 % en masse d'inhibiteur L'inhibiteur peut consister en un mélange d'inhibiteurs. Les inhibiteurs de type azole sont particulièrement efficaces pour les interconnexions en cuivre. Les inhibiteurs de type azole typiques incluent le benzotriazole (BTA), le mercaptobenzothiazole (MBT), le tolyltriazole et l'imidazole. Le BTA est un inhibiteur particulièrement efficace pour les interconnexions en cuivre et I'imidazole peut augmenter la vitesse de retrait du cuivre.
La composition de polissage a un pH d'au moins 8 et un complément d'eau. De préférence, le pH est entre 8 et 12 et de manière particulièrement préférable entre 9 et 11,5. De plus, la solution est basée de manière particulièrement préférable sur un complément d'eau désionisée pour limiter les impuretés éventuelles. Une source d'ions hydroxy, comme l'ammoniac, l'hydroxyde de sodium ou l'hydroxyde de potassium ajuste le pH dans la région basique. De manière particulièrement préférable, la source d'ions hydroxy est l'hydroxyde de potassium.
Eventuellement, la suspension peut contenir des agents nivelants comme des chlorures, en particulier le chlorure d'ammonium, des tampons, des agents dispersants et des tensioactifs. Par exemple, la suspension contient éventuellement 0,0001 à 0,1 % en masse de chlorure d'ammonium. Le chlorure d'ammonium procure une amélioration de l'aspect de la surface et peut aussi faciliter le retrait du cuivre en augmentant la vitesse de retrait du cuivre.
La composition de polissage peut aussi inclure éventuellement des agents tampons comme différentes bases organiques ou inorganiques ou leurs sels ayant un pKa dans le domaine de pH de plus de 8 à 12. La composition de polissage peut éventuellement inclure en outre des agents antimousse, comme des tensioactifs non ioniques incluant des esters, des oxydes d'éthylène, des alcools, un éthoxylat, des composés du silicium, des composés du fluor, des éthers, des glycosides et leurs dérivés, et analogues. L'agent antimousse peut aussi être un tensioactif amphotère. La composition de polissage peut éventuellement contenir des biocides, comme KordekTM MLX (9,5 - 9,9 % de méthyl-4-isothiazolin-3-one, 89,1 - 89, 5 % d'eau et 1,0 % de produit réactionnel apparenté) ou des ingrédients actifs contenant KathonTM ICP III de 2-méthyl-4-isothiazolin-3-one et 5chloro-2-méthyl-4-isothiazolin-3-one, fabriqués chacun par Rohm and Haas Company, (Kathon et Kordek sont des marques déposées de Rohm and Haas Company).
De préférence, la suspension polit un substrat semiconducteur par application de la suspension à un substrat semiconducteur par application d'une force dirigée vers le bas de 21 kPa ou moins sur un tampon de polissage. La force dirigée vers le bas représente la force du tampon de polissage contre le substrat semiconducteur. Le tampon de polissage peut avoir une forme circulaire, une forme de bande ou une configuration de nappe. Cette faible force dirigée vers le bas est particulièrement utile pour planariser le substrat semiconducteur pour retirer un matériau de barrière du substrat semiconducteur. De manière particulièrement préférable, le polissage se déroule avec une force dirigée vers le bas inférieure à 15 kPa.
Exemples
Une série de trois suspensions comparatives (A à C) et de trois 30 exemples (1 à 3) mélangés avec un complément d'eau désionisée sont présentés ci-dessous dans le tableau 1.
Tableau 1
Suspension NH4CI (% CA (% en PVP (% Imidazole BTA (% Biocide H3PO4 pH Silice H202 (% en masse) masse) en (% en en (% en (% en (% en en masse) masse) masse) masse) masse) masse) masse) A 0,01 0,3 0,4 0,8 0,05 0,005 10,50 14 0,8 B 0,01 0,3 0,4 0,03 0,005 9,50 16 0,4 C 0,01 0,3 0,7 0,03 0, 005 9,50 18 0,4 1 0,01 0,3 0,4 0,02 0,005 0,1 10,50 14 0,4 2 0,01 0,3 0,4 0,05 0,005 0,1 10,50 14 0,8 3 0,01 0,3 0,4 0,05 0,005 0,2 10,50 14 0,8 CA = acide citrique, PVP = polyvinylpyrrolidone, BTA = benzotriazole, biocide = KordekTM MLX produit par Rohm and Haas Company (9,5 - 9,9 % de méthyl-4-isothiazolin-3-one, 89,1 - 89,5 % d'eau et 1,0 % de produit réactionnel apparenté), silice = 1501-50, une silice de 50 nm de AZ Electronic Materials France S.A.S, de Puteaux, France.
Exemple 1
Les tests de polissage employaient des plaquettes en feuille de 200 mm d'oxyde dopé au carbone CoraITM de Novellus Systems, Inc., un diélectrique TEOS, du nitrure de tantale et du cuivre électroplaqué. Les données topographiques proviennent du polissage de plaquettes en feuilles avec les tampons de polissage IC101OTM et PolitexTM gaufré de Rohm and Haas Electronic Materials CMP Technologies.
Une plate-forme de polissage de type rotative MIRRATM a poli les plaquettes en feuilles. Le polissage du cuivre de la première étape utilisait une suspension Eternal EPL2360 avec un tampon de polissage IC101OTM sur les plateaux 1 et 2 utilisant un disque de conditionnement à diamant en grille Kinik AD3CG-181060. Les conditions de polissage pour les plateaux 1 étaient une vitesse du plateau de 93 tr/min, une vitesse du support de 21 tr/min et une force dirigée vers le bas de 4 psi (27,6 kPa) et pour le plateau 2 une vitesse du plateau de 33 tr/min, une vitesse du support de 61 tr/min et une force dirigée vers le bas de 3 psi (20,7 kPa). Les conditions de polissage pour le plateau 3 étaient une force dirigée vers le bas de 1,5 psi (10,3 kPa), une vitesse du plateau de 93 tr/min, une vitesse du support de 87 tr/min avec un débit de suspension de 200 ml/min, avec des tampons de polissage PolitexTM gaufrés Hi.
Les vitesses de retrait ont été calculées d'après l'épaisseur avant et après le polissage du film. Tous les films optiquement transparents ont été mesurés avec un dispositif de mesure ellipsométrique Tencor SM300 configuré à 170 x 10-6 fl pour le cuivre et 28 000 x 10-6 Q pour le nitrure de tantale. Les données de topographie des plaquettes ont été recueillies au moyen d'un profilomètre à stylet Dektak Veeco V200SL. Toutes les vitesses de retrait indiquées sont en unités de 10-10 m (A) /min.
Tableau 2
Suspension Silice (% en pH H202 (% en TEOS moyen Cu TaN MO masse) masse) (1040 m/min) (1040 mimin) (10-Y0 m/min) (10 1 m/min) A 14 10,5 0,8 701 356 591 361 B 16 9,5 0,4 626 281 451 350 C 18 9,5 0,4 637 321 462 312 1 14 10,5 0,4 840 380 760 450 2 14 10,5 0,8 804 329 705 382 3 14 10,5 0,8 842 447 769 419 Le tableau 2 indique que l'imidazole et l'acide phosphorique favorisent la vitesse de retrait du cuivre avec une certaine augmentation dans TEOS. Aux niveaux de pH testés, cependant, l'acide phosphorique se combine avec le potassium pour former du phosphate de potassium et du phosphate de dipotassium. En comparant la suspension B dans le tableau 2 avec la suspension C; toutes les vitesses de retrait augmentent du fait de la plus haute teneur en abrasif sauf la vitesse de retrait de CDO du fait de la polyvinylpyrrolidone accrue dans la suspension C. En comparant la suspension B (pas d'accélérateur de cuivre) à la suspension A (accélérateur imidazole) et aux suspensions 1, 2 et 3 dans le tableau 2 (accélérateur phosphate), on voit que la vitesse de retrait du cuivre augmente du fait de ces accélérateurs.
Le tableau 3 ci-dessous contient des mesures de rugosité de surface AFM après nettoyage avec ESC 784 fourni par ATMI.
Tableau 3
Suspension P.V. (nm) RMS (nm) RA (nm) A 23,15 0,459 0,215 B 3,32 0,312 0, 243 C 3,16 0,226 0,175 1 8,80 0,311 0,229 2 3,49 0,245 0,188 3 4,14 0,246 0,190 Les données du tableau 3 montrent que les composés du potassium polissaient les plaquettes en feuilles avec une rugosité de surface améliorée par rapport aux suspensions contenant de l'imidazole. En comparant la rugosité de surface RMS de la suspension B (pas d'accélérateur) dans le tableau 3 avec la suspension A (accélérateur de type imidazole) ; la formulation A peut être utilisée pour produire une surface plus rugueuse après le nettoyage post-CMP (dans ce cas nettoyé avec ESC 784 fourni pas ATMI). En comparant la suspension B (pas d'accélérateur) avec les suspensions 1, 2 et 3 (accélérateur du type phosphate) ; on voit que la rugosité de surface après le nettoyage postCMP peut être abaissée par le biais de suspensions utilisant cet accélérateur.
2890393 13
Claims (10)
1. Suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre, caractérisée en ce qu'elle comprend, en pourcentage en masse, 0,01 à 25 d'agent oxydant, 0,1 à 50 de particules abrasives, 0,001 à 3 de polyvinylpyrrolidone, 0,01 à 10 d'inhibiteur pour diminuer la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,001 à 5 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,001 à 10 d'agent complexant formé pendant le polissage et le complément d'eau; et la suspension aqueuse a un pH d'au moins 8.
2. Suspension aqueuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la polyvinylpyrrolidone a une masse moléculaire moyenne en poids de 1000 à 1 000 000.
3. Suspension aqueuse selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la suspension inclut des particules abrasives de silice.
4. Suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre, caractérisée en ce qu'elle comprend, en pourcentage en masse, 0,05 à 15 d'agent oxydant, 0,1 à 40 de particules abrasives de silice, 0,002 à 2 de polyvinylpyrrolidone, 0,02 à 5 d'inhibiteur de type azole pour réduire la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,01 à 3 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,01 à 5 d'agent complexant de type acide organique formé pendant le polissage et le complément d'eau; et la suspension aqueuse a un pH de 8 à 12.
5. Suspension aqueuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que la polyvinylpyrrolidone a une masse moléculaire moyenne en poids 30 de 1000 à 500 000.
6. Suspension aqueuse selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que la suspension inclut des particules abrasives de silice ayant une taille de particules moyenne inférieure à 100 nm.
7. Suspension aqueuse selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le composé contenant du phosphore est choisi parmi le phosphate d'ammonium, le phosphate de potassium et le phosphate de dipotassium.
8. Suspension aqueuse utile pour le polissage mécano-chimique d'un substrat semiconducteur ayant des interconnexions en cuivre, caractérisée en ce qu'elle comprend, en pourcentage en masse, 0,1 à 10 d'agent oxydant, 0,25 à 35 de particules abrasives de silice, 0,01 à 1,5 de polyvinylpyrrolidone, 0,05 à 2 d'inhibiteur de type benzotriazole pour réduire la gravure statique des interconnexions en cuivre, 0,02 à 2 de composé contenant du phosphore pour augmenter la vitesse de retrait des interconnexions en cuivre, 0,01 à 5 d'agent complexant de type acide organique formé pendant le polissage et le complément d'eau; et la suspension aqueuse a un pH de 9 à 11,5.
9. Suspension aqueuse selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'agent complexant est l'acide citrique.
10. Suspension aqueuse selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que le composé contenant du phosphore est choisi parmi le phosphate d'ammonium, le phosphate de potassium et le phosphate de dipotassium.
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