JP4832819B2 - タングステン系のバリアメタルと一体化された銅を化学機械研磨するためのスラリー組成物及び方法 - Google Patents
タングステン系のバリアメタルと一体化された銅を化学機械研磨するためのスラリー組成物及び方法 Download PDFInfo
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- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description
本出願は、2004年7月15日に出願された米国仮出願第60/588,247号について、米国特許法第119条(e)に係る優先権を主張するものである。上記先行出願は、参照により全面的に本明細書に組み入れられ、これにより本明細書の一部をなすものである。
それゆえ、銅のメタライゼーション計画においてWCNなどのW含有バリア層の良好な一体化は、スラリー中に別の酸化剤を用いることを必要とする。
糖化合物はまた、ピラノシド(pyranoside)であってもよい。
糖又は有機酸は、銅のための腐食防止剤として機能する。
1つの好ましい実施の形態においては、糖は単糖である。
2×2cm2の露出面積を備えた、2×7cm2のCu及びWNC(ブランケットSi−ウエハ上に堆積された)のサンプルが用いられた。下層をなす(underlying)150nmのCuシード層(seed layer)でもって、電気化学メッキ(ECP)によりCuが堆積された。500nmの厚さのSiO2の上に、ALDにより60nmの厚さのWNCが堆積された。銅及びWNCのサンプルは、デジタルマルチメータ(digital multimeter)を介して互いに電気的に接触させられ、それぞれ、H2O2ベースのスラリー、リンゴ酸を含有している9体積%のH2O2溶液、クエン酸を含有している9体積%のH2O2溶液、及び、硝酸ベースのスラリー(さらなる添加物はない)に浸漬された(dipped)。
HNO3ベースの溶液はWNCバリア層の電解腐食を防止したものと推察することができる。
H2O2ベースのスラリー、リンゴ酸を含有している9体積%のH2O2溶液、及び、クエン酸を含有している9体積%のH2O2溶液に対して、それぞれ、Cu/WNCガルバニ結合が(溶液中での浸漬により)接触させられた後(実施例1で説明したように)、WNC減損が測定された。
Cu及びWNCのサンプルが、それぞれ、正電極及び負電極として準備され用いられた。両電極は、デジタルマルチメータを介して接続され、ガルバニ結合の実験時に電圧変化が測定された。これらの実験時に、Cu及びWNCの「両電極」は、それぞれ、H2O2ベースのスラリー、9体積%のリンゴ酸が含有されたH2O2溶液、9体積%のクエン酸が含有されたH2O2溶液、及び、HNO3ベースの溶液と接触させられた。
WNCバリア層又はTa(N)バリア層のいずれかでもって異なるCuダマシン構造物が、異なる研磨スラリーを用いて研磨された。そして、使用された異なる研磨スラリーの効果を観察するために、TEM(透過型電子顕微鏡)画像又はSEM(走査型電子顕微鏡)画像が撮影された。
図4(a)にその結果が示されている。WNCとCuとの界面では、トレンチの頂上角部(top corner)にWNCの減損が認められた。
図4(b)にその結果が示されている。研磨後においてTa(N)の減損は認められず、これはTa(N)含有バリアを備えたCu構造物中に電解腐食効果は存在しないということを意味する。
2×2cm2の露出面積を伴った、実施例1に記載のCu及びWNCのサンプルが用いられた。Cu及びWCNのサンプルは、デジタルマルチメータを介して互いに電気的に接触させられ、それぞれ、H2O2ベースの溶液、HNO3(3重量%であり、H2O2を含有市内)を含有している好ましい実施の形態に係るスラリー組成物、HNO3(3重量%)及びクエン酸(0.05重量%)を含有している好ましい実施の形態に係るスラリー組成物、HNO3(3重量%)及びリンゴ酸(0.05重量%)を含有している好ましい実施の形態に係るスラリー組成物、HNO3(0.75重量%)及び果糖(10重量%)を含有している好ましい実施の形態に係るスラリー組成物、HNO3(0.75重量%)及びガラクトース(1重量%)を含有している好ましい実施の形態に係るスラリー組成物、並びに、HNO3(0.75重量%)及びブドウ糖(0.05重量%)を含有している好ましい実施の形態に係るスラリー組成物に浸漬された。
Claims (15)
- タングステンを含有しているバリア層と一体化された銅を研磨するためのスラリー組成物であって、
銅のための酸化性化合物としてHNO3を含み、かつ、糖化合物、有機酸及び両者の混合物からなるグループから選択された少なくとも1つの付加成分を含んでいて、
HNO 3 の濃度が、該組成物の全重量に対して1.5重量%から5.0重量%までの範囲である組成物。 - 上記糖化合物が単糖又は単糖混合物である、請求項1に記載の組成物。
- 上記単糖が、果糖、ガラクトース及びブドウ糖からなるグループから選択されたものである、請求項2に記載の組成物。
- 上記有機酸が、少なくとも1つのカルボン酸基を有する、請求項1に記載の組成物。
- 上記有機酸が、酢酸、リンゴ酸及びクエン酸からなるグループから選択されたものである、請求項4に記載の組成物。
- 上記有機酸が、酸化された糖化合物である、請求項1に記載の組成物。
- 上記の酸化された糖化合物が、アルダル酸、アルドウロン酸及びアルドン酸からなるグループから選択されたものである、請求項6に記載の組成物。
- 上記糖化合物の濃度が、該組成物の全重量に対して約0.5重量%から約15重量%までの範囲である、請求項1に記載の組成物。
- 上記ガラクトースの濃度が、該組成物の全重量に対して約1重量%である、請求項3に記載の組成物。
- 上記果糖の濃度が、該組成物の全重量に対して約10重量%である、請求項3に記載の組成物。
- 有機酸の濃度が、該組成物の全重量に対して約0.0001重量%から約0.5重量%までの範囲である、請求項1に記載の組成物。
- 酸化された糖化合物の濃度が、該組成物の全重量に対して約0.0001重量%から約0.5重量%までの範囲である、請求項6に記載の組成物。
- 一体化されたタングステンを含有しているバリア層を有する銅ダマシン構造物を研磨するための方法であって、
銅のための酸化性化合物としてHNO3を含有し、かつ、糖化合物、有機酸及び両者の混合物からなるグループから選択された少なくとも1つの付加成分を含有しているスラリー組成物を、銅ダマシン構造物に供給し、これにより銅ダマシン構造物を研磨するステップを含んでいて、
HNO 3 の濃度を、上記組成物の全重量に対して1.5重量%から5.0重量%までの範囲にする方法。 - H2O2を含有しているスラリー組成物を用いて銅ダマシン構造から銅の過剰部分を実質的に除去するステップをさらに含んでいて、
該ステップを、HNO3と少なくとも1つの付加成分とを含有しているスラリー組成物を供給するステップの前に実施するようになっている、請求項13に記載の方法。 - タングステンを含有しているバリア層と一体化されている銅と、タングステンとのうちの少なくとも1つの電解腐食を低減又は防止するための方法であって、
銅のための酸化性化合物としてHNO3を含有し、かつ、糖化合物、有機酸及び両者の混合物からなるグループから選択された少なくとも1つの付加成分を含有しているスラリー組成物を、銅に供給し、これによりタングステン及び銅のうちの少なくとも1つの電解腐食を防止又は低減するステップを含んでいて、
HNO 3 の濃度を、上記組成物の全重量に対して1.5重量%から5.0重量%までの範囲にする方法。
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