JP2000351957A - 低誘電率を有するポリマーに基づいた絶縁材料における層の機械化学的研磨のための組成物 - Google Patents
低誘電率を有するポリマーに基づいた絶縁材料における層の機械化学的研磨のための組成物Info
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Abstract
絶縁材料における層の機械化学的研磨のための組成物を
提供する。 【解決手段】 低誘電率を有するポリマーに基づいた絶
縁材料における層の機械化学的研磨のための組成物にお
いて、前記研磨組成物がシロキサン結合によって互いに
連結しない個別化されたコロイドシリカ粒子及び懸濁媒
体として水を含有するカチオン化されたコロイドシリカ
の酸性水性懸濁液を含有することを特徴とする機械化学
的研磨のための組成物。
Description
いた絶縁材料における層の機械化学的研磨のための組成
物に関する。
スは所望の電子回路を構成するために相互連結金属トラ
ックによって互いに連結されなければならない。各金属
相互連結レベルは電気的に絶縁されなければならない。
この目的のために、各レベルは誘電層内に封じ込められ
る。
序による金属の反応性イオンエッチングによって作られ
ることが最も多い:約10−12m厚のアルミニウム又
はアルミニウム合金フィルムが電子ビーム又はイオンビ
ームによって堆積され(スパッタリング);次いで、相
互連結回路のデザインがフォトリソグラフィによって、
それから反応性イオンエッチング(RIE)によってそ
こに転写される。次いで、かくして規定されたトラック
は誘電層(通常は酸化ケイ素に基づき、最も多くはテト
ラエチルオルソシリケート(TEOS)の蒸気相の分解
によって得られる)でカバーされる。次いで、この層は
機械化学的研磨によって平坦化される。
減少するための一つの方法は低誘電率を有する材料を使
用することからなる。最良の候補はN.H. Hendricks著、
Mat.Res. Soc. Symp. Proc., vol.443,1997 p 3-14, 及
びL. Peters-Semi Conductor International-Sept. 199
8,p.64-74 に挙げられている。
ルエーテル)、 − PAE−2のようなポリ(アリールエーテル)、 − フッ素化ポリアミド、 − ヒドリドシルセスキオキサン及びアルキルシルセス
キオキサン、 − Cyclotene (登録商標)のようなビスベンゾシクロ
ブテン、 − Parylene(登録商標)N のようなポリ(p−キシリ
レン)及びParylene(登録商標)F のようなポリ(α,
α,α′,α′−テトラフルオロ−p−キシリレン)、 − パーフルオロシクロブタンの芳香族エーテルポリマ
ー、 − SiLK(登録商標)のような芳香族炭化水素。
集積化されるためには、低誘電率を有するこれらのポリ
マーは主に次の基準を満たさなければならない: − 0.35pmより大きい幅の堀を満たす、 − 400℃より高いガラス転移温度、 − 低吸湿性(<1%)、 − 高熱安定性(450℃で<1%/h)、及び − 金属層及び他の誘電層への優れた接着性。
化学的研磨によって平坦化されることができなければな
らない。
0-554 においてY.L. Wang らはアルキルシロキサン層を
塩基性媒体中(pH=10.2)のヒュームドシリカ粒
子または酸性媒体中(pH=3.3−4.6)の酸化ジ
ルコニウム粒子を含む研磨溶液によって研磨した。
o.8,1997年,p.935-940 においてG.R. Yang らは酸性
またはアルカリ性媒体中のアルミナ粒子を含む種々の研
磨溶液で研磨した後に得られたParylene(登録商標)N
の層の表面品質を研究した。得られた研磨速度はどの研
磨溶液が用いられても低かった。
Vol.381,p.229-235においてJ.M. Neirynck らは低誘電
率を有する三つのタイプのポリマー(Parylene(登録商
標)、ベンゾシクロブテン(BCB)及びフッ素化ポリ
イミド)を塩基性または酸性媒体中のアルミナ粒子を含
む研磨溶液を使用して研磨する試みをした。
工程への低誘電率を有するポリマー層の集積化は機械化
学的研磨による平坦化中にこのタイプの材料で得られる
不十分な性能により主として困難に陥っている。この段
階はまだ完全に征服されていない。特に研磨速度及び研
磨した表面の表面状態に関してそうである。
コロイドシリカ粒子を含むカチオン化されたコロイドシ
リカの酸性水性懸濁液の使用が、低誘電率を有するポリ
マーに基づいた絶縁材料(特にSiLK(登録商標)タ
イプ)の層を研磨するとき研磨速度、研磨均一性及び研
磨された表面の表面状態に極めて良好な妥協をもたらす
ことを可能とすることが驚くべきかつ予想できない態様
で結論された。
基づいた絶縁材料における層の機械化学的研磨のための
組成物において、前記研磨組成物がシロキサン結合によ
って互いに連結しない個別化されたコロイドシリカ粒子
び懸濁媒体として水を含有するカチオン化されたコロイ
ドシリカの酸性水性懸濁液及を含有することを特徴とす
る機械化学的研磨のための組成物である。
水性懸濁液”はアルミニウム、クロム、ガリウム、チタ
ンまたはジルコニウムのような三価または四価金属酸化
物により表面変性されたコロイドシリカの酸性水性懸濁
液を意味する。それらは特に書籍“The Chemistry of S
ilica − R.K. Iler-Wiley Interscience(1979年),p.
410-411”に記載されている。
ロキサン結合によって互いに連結しないコロイドシリカ
粒子を含むカチオン化されたコロイドシリカの酸性水性
懸濁液は約50重量%のアルミニウムヒドロキシクロラ
イドの溶液から得られ、その場合ナトリウムで安定化さ
れたアルカリ性シリカゾルが攪拌下に約9のpHで導入
される。このようにして3.5と4の間のpHのカチオ
ン化されたコロイドシリカ粒子の安定な懸濁液が得られ
る。
イプの低誘電率を有するポリマーに基づいた絶縁材料”
はPH. TowsendらによりMat. Res. Soc. Symp. Proc.,1
997年,476 ,p.9-17に記述された材料を意味する。こ
の材料は30センチポアズの粘度のオリゴマー溶液によ
って構成され、その重合は触媒を必要とせず、水の形成
を誘発しない。重合した網目はフッ素を含まない芳香族
炭化水素である。その誘電率は2.65であり、そのガ
ラス転移温度は490℃より高く、その屈折率は1.6
3である。
は、前記コロイドシリカの水性懸濁液はアルミニウム、
クロム、ガリウム、チタン又はジルコニウムの如き三価
または四価金属酸化物、特にアルミニウムによってカチ
オン化される。
下では、上記機械化学的研磨のための組成物は1〜6、
好ましくは2〜4のpHを有するだろう。
い条件下では、上記研磨組成物は3〜250ナノメータ
ー、好ましくは10〜50ナノメーターの直径を有す
る、シロキサン結合によって互いに連結しないカチオン
化されたコロイドシリカ粒子を含有する。
マーに基づいた絶縁材料の層の機械化学的研磨のための
方法であって、前記絶縁材料の層の研磨が研磨剤を含有
する布を使用して前記層をこすることによって実施され
る方法において、研磨剤がシロキサン結合によって互い
に連結されていない個別化されたコロイドシリカ粒子及
び懸濁媒体として水を含有するカチオン化されたコロイ
ドシリカの酸性水性懸濁液を含有することを特徴とする
機械化学的研磨のための方法である。
ーの直径、1〜6のpHを有する、シロキサン結合によ
って互いに連結されない個別化されたコロイドシリカ粒
子及び懸濁媒体として水を含有するカチオン化されたコ
ロイドシリカの酸性水性懸濁液を含浸された布を含む、
低誘電率を有するポリマーに基づいた絶縁材料の層の機
械化学的研磨のための研磨剤である。
条件は上述の本願の主題以外の主題にも適用できる。
することによってより良好に理解することができ、その
実施例の目的は本発明の利点を説明することである。
ヒドロキシクロライドによってカチオン化され、シロキ
サン結合によって互いに連結されないコロイドシリカ粒
子を含有する、コロイドシリカの酸性水性懸濁液によっ
て構成される: − 水性懸濁液のpH:3.5 − コロイドシリカの粒子の平均直径:50nm − コロイドシリカの重量濃度:30%
的研磨の例 10000Å厚のSiLK(登録商標)の堆積が200
mm直径のシリコンウェハー上の遠心分離によって実施
される。次いで層は450℃での後硬化中に重合され
る。
SI 2000研磨機上で研磨される: − 適用圧力 0.5daN/cm2 − ターンテーブル速度 30rpm − ヘッド速度 42rpm − 研磨剤温度 10℃ − 研磨速度 100cm3/min − 布 Rodel ProductsからIC 1400 Al
での研磨前後で楕円偏光測定器を使用してSiLK(登
録商標)の厚さを測定することによって決定される。
可能にする: − 4000Å/minのSiLK(登録商標)研磨速
度、 − 光学顕微鏡下で観察される掻き傷が全くない。
コロイドシリカの重量濃度である。
的研磨の例 実施例2と同じ研磨パラメーターを使用することによっ
て、この研磨組成物2は下記結果を得ることを可能にす
る: − 6000Å/minのSiLK(登録商標)研磨速
度、 − 光学顕微鏡下で観察される掻き傷が全くない。
度にかかわらずSiLK(登録商標)研磨速度の改良が
認められる。
ヒドロキシクロライドによってカチオン化され、シロキ
サン結合によって互いに連結されないコロイドシリカ粒
子を含有する、コロイドシリカの酸性水性懸濁液によっ
て構成される: − 水性懸濁液のpH:3.5 − コロイドシリカの粒子の平均直径:25nm − コロイドシリカの重量濃度:4.4%
的研磨の例 実施例2と同じ研磨パラメーターを使用することによっ
て、この研磨組成物3は下記結果を得ることを可能にす
る: − 3560Å/minのSiLK(登録商標)研磨速
度、 − 光学顕微鏡下で観察される掻き傷が全くない。
て互いに連結されないコロイドシリカ粒子を含有する、
コロイドシリカの酸性水性懸濁液によって構成される: − 水性懸濁液のpH:2.5 − コロイドシリカの粒子の平均直径:50nm − コロイドシリカの重量濃度:30%
ることによって、この研磨組成物は下記結果を生み出し
た: − 14Å/minのSiLK(登録商標)研磨速度。
基づいた層の研磨のためのこの組成物の使用を妨げる。
液を使用することに対してカチオン化されたコロイドシ
リカの酸性水性懸濁液を使用する利益を見い出すことが
できる。
て互いに連結されないコロイドシリカ粒子を含有する、
コロイドシリカの塩基性水性懸濁液によって構成され
る: − 水性懸濁液のpH:10.8 − コロイドシリカの粒子の平均直径:50nm − コロイドシリカの重量濃度:30%
ることによって、この研磨組成物は下記結果を生み出し
た: − 62Å/minのSiLK(登録商標)研磨速度。
基づいた層の研磨のためのこの組成物の使用を妨げる。
濁液を使用することに対してカチオン化されたコロイド
シリカの酸性水性懸濁液を使用する利益を見い出すこと
ができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 低誘電率を有するポリマーに基づいた絶
縁材料における層の機械化学的研磨のための組成物にお
いて、前記研磨組成物がシロキサン結合によって互いに
連結しない個別化されたコロイドシリカ粒子及び懸濁媒
体として水を含有するカチオン化されたコロイドシリカ
の酸性水性懸濁液を含有することを特徴とする機械化学
的研磨のための組成物。 - 【請求項2】 コロイドシリカの酸性水性懸濁液がアル
ミニウム、クロム、ガリウム、チタン、ジルコニウムに
よってカチオン化されている請求項1記載の機械化学的
研磨のための組成物。 - 【請求項3】 コロイドシリカの酸性水性懸濁液がアル
ミニウムヒドロキシクロライドによってカチオン化され
ている請求項2記載の機械化学的研磨のための組成物。 - 【請求項4】 前記組成物が1〜6のpHを有すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の機械化学的
研磨のための組成物。 - 【請求項5】 前記組成物が2〜4のpHを有すること
を特徴とする請求項4記載の機械化学的研磨のための組
成物。 - 【請求項6】 前記組成物が3〜250ナノメーターの
直径を有する、シロキサン結合によって互いに連結され
ていない個別化されたシリカ粒子を含むことを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか記載の機械化学的研磨のため
の組成物。 - 【請求項7】 前記組成物が10〜50ナノメーターの
直径を有する、シロキサン結合によって互いに連結され
ていない個別化されたシリカ粒子を含むことを特徴とす
る請求項6記載の機械化学的研磨のための組成物。 - 【請求項8】 低誘電率を有するポリマーに基づいた絶
縁材料の層の機械化学的研磨のための方法であって、前
記絶縁材料の層の研磨が研磨剤を含有する布を使用して
前記層をこすることによって実施される方法において、
研磨剤がシロキサン結合によって互いに連結されていな
い個別化されたコロイドシリカ粒子及び懸濁媒体として
水を含有するカチオン化されたコロイドシリカの酸性水
性懸濁液を含有することを特徴とする機械化学的研磨の
ための方法。 - 【請求項9】 低誘電率を有するポリマーに基づいた絶
縁材料がSiLK(登録商標)タイプのものであること
を特徴とする請求項8記載の機械化学的研磨のための方
法。 - 【請求項10】 3〜250ナノメーターの直径、1〜
6のpHを有する、シロキサン結合によって互いに連結
されない個別化されたコロイドシリカ粒子及び懸濁媒体
として水を含有するカチオン化されたコロイドシリカの
酸性水性懸濁液を含浸された布を含む、低誘電率を有す
るポリマーに基づいた絶縁材料の層の機械化学的研磨の
ための研磨剤。
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