MXPA05005852A - Composicion y metodo para planarizacion mecanica quimica del cobre. - Google Patents

Composicion y metodo para planarizacion mecanica quimica del cobre.

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Abstract

Se proporciona una familia de suspensiones, las cuales son utiles en la modificacion de superficies expuestas de discos para la fabricacion de semiconductores, junto con metodos de modificacion de superficies expuestas de discos para la fabricacion de semiconductores utilizando tal familia de suspensiones de trabajo y discos semiconductores. Las suspensiones de la invencion estan comprendidas de un liquido portador; compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre; opcionalmente, particulas abrasivas (agente de pulido; opcionalmente un agente quelante; opcionalmente un agente amortiguador; opcionalmente un compuesto de detencion; opcionalmente, otros aditivos; y opcionalmente, un co-solvente. El metodo de la invencion comprende las etapas de: a) proporcionar un disco que comprende un primer material que tiene una superficie grabada para formar un patron y un segundo material depositado sobre la superficie del primer material; b) poner en contacto el segundo material del disco con un abrasivo en la presencia de la suspension de trabajo; y c) mover de forma relativa el disco o almohadilla de pulido o ambos mientras el segundo material esta en contacto con la suspension y particulas abrasivas hasta que una superficie expuesta del disco es plana y comprende al menos, un area expuesta del primer material y un area expuesta del segundo material.

Description

COMPOSICIÓN Y MÉTODO PARA PLANARIZACION MECÁNICA QUÍMICA DEL COBRE Campo de la Invención Esta invención se refiere a una composición mejorada de suspensiones y un proceso para el pulido mecánico quimico o planarización de discos semiconductores. Más específicamente, se refiere a composiciones de suspensiones que contienen compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, que son empleados en el pulido de discos de silicio usados para producir chips semiconductores .
Discusión de la Técnica Anterior Durante la manufactura de circuitos integrados, los discos semiconductores útiles en la fabricación de semiconductores, típicamente se someten a numerosas etapas de procesamiento, que incluyen etapas de deposición, decoración y grabado quimico Detalles de estas etapas de manufacturación de discos semiconductores se reportan por Tonshoff et al., n&brasive Maching of Silicon", publicado en los Annals of the International Institution fox Production Engineering Research, (Volumen 39/2/1990), pp. 621-535. En cada etapa de manufacturación, es a menudo necesario o deseable modificar o refinar una superficie expuesta del disco para preparar el disco para subsecuente fabricación o etapas de manufacturación. En esquemas de fabricación de dispositivos semiconductores convencionales, un disco de silicio es sometido a numerosas etapas de proceso que depositan capas uniformes de dos o más materiales discretos los cuales en conjunto, forman una capa única de aquella que llegará a ser una estructura de capas múltiples. En este proceso, es común aplicar una capa uniforme de un primer material al disco mismo o a una capa existente de un intermediario construido por cualquiera de los medios comúnmente empleados en la técnica, para picar los grabados químicos en o a través de tal capa, y después llenar las picaduras con un segundo material. Alternativamente, características de espesor aproximadamente uniforme que comprenden un primer material, pueden ser depositadas sobre el disco, o en una capa previamente fabricada del disco, usual ente a través de una máscara, y después las regiones adyacentes a aquellas características, pueden ser llenadas con un segundo material para completar la capa. Después de la etapa de deposición, el material o la capa depositada en una superficie del disco, de manera general necesitan procesamiento adicional antes de que ocurra deposición adicional o procesamiento subsecuente. Cuando se completa, la superficie externa es substancxalmente globalmente plana y paralela a la superficie de disco a base de silicio, ün ejemplo de tal proceso es el proceso Damascene de metal. En el proceso Damascene, un patrón es grabado en una capa de óxido dieléctrico (por ejemplo, SÍO2) . Después del grabado, la adhesión opcional y/o capas de barrera, se depositan sobre la superficie de óxido. Típicamente, las capas de barrea pueden incluir tántalo, nitruro de tántalo, nitruro de titanio o titanio, o tungsteno. Después, un metal (por ejemplo, cobre) , es depositado sobre o en la parte superior de las capas de adhesión y/o barreras. La capa de metal de cobre es entonces modificada, refinada o acabada removiendo el metal de cobre y regiones de la capa de adhesión y/o barrera en la superficie del dieléctrico subyacente. Típicamente, se remueve suficiente material de manera de que la superficie expuesta externa del disco comprende tanto metal como un material de óxido dieléctrico. Una vista superior de la superficie de disco expuesta podria revelar una superficie plana con metal de cobre que corresponde con el patrón grabado y. el material dieléctrico adyacente al metal de cobre. El cobre (u otro metal) y material (es) de óxido dieléctrico ubicados en la superficie modificada del disco, inherentemente tienen diferentes valores de dureza y susceptiblemente corrosión controlada. El método para modificar la superficxe del semiconductor puede ser una combinación de un proceso físico y químico. Tal proceso es llamado planarización mecánica química (PMQ) . Un proceso PMQ abrasivo usado para modificar un disco producido por el proceso Damascene, debe ser diseñado por ingeniería para modificar simultáneamente el metal (por ejemplo, cobre) y materiales dieléctricos sin rayar la superficie de cualquier material. El proceso abrasivo debe crear una superficie expuesta externa plana en un disco que tiene un área expuesta de un metal y un área expuesta de un material dieléctrico. El pulido mecánico químico (o planarización) (PMQ) , es un área en un procesamiento semiconductor sometido a cambios rápidos. El PMQ proporciona planarización global (dimensiones clasificadas a milímetros) y locales (clasificadas de micrón a nanoescala) , de la superficie del disco. Esta planaridad mejora la cobertura del disco con materiales y metales dieléctricos (por ejemplo, cobre) e incrementa las latitudes del proceso de litografía, grabado y deposición. Varias compañías de equipos están avanzando en tecnología PMQ a través de mejoramientos en los aspectos de ingeniería del PMQ, mientras compañías químicas están enfocadas en consumibles tales como suspensiones y almohadillas de pulido. Por ejemplo, métodos de PMQ convencionales para modificar o refinar las superficies expuestas de discos estructurados usan técnicas que pulen una superficie del disco con una suspensión que contiene una pluralidad de partículas abrasivas sueltas dispersas en un medio acuoso. Tipicamente, esta suspensión es aplicada a una almohadilla de pulido y la superficie del disco es entonces molida o movida contra la almohadilla para remover el material deseado a partir de la superficie del disco. De manera general, la suspensión puede también contener agentes químicos que reaccionan con la superficie del disco. Una alternativa relativamente nueva a los métodos de suspensión de PMQ, usa una almohadilla abrasiva para planarizar una superficie de semiconductor y con ello, eliminar la necesidad de las suspensiones mencionadas anteriormente que contienen partículas pulidas . Este proceso PMQ alternativo, se reporta en la Publicación Internacional No. WO 97/11484, publicada el 27 de Marzo de 1997. La almohadilla abrasiva tiene una superficie abrasiva texturizada que incluye partículas abrasivas dispersas en un aglutinante. Durante el pulido, la almohadilla abrasiva es puesta en contacto con una superficie de disco semiconductor, a menudo en la presencia de una suspensión de trabajo que no contiene partículas abrasivas adicionales, con un movimiento adaptado para modificar una capa única de material en el disco y de este modo, proporciona una superficie plana, uniforme del disco. la suspensión de trabajo es aplicada a la superficie del disco para modificar químicamente o de otro modo, facilitar la remoción de un material a partir de la superficie del disco bajo la acción del artículo abrasivo. Las suspensiones de trabajo de la técnica anterior empleadas en el proceso descrito anteriormente, ya sea en conjunto con las suspensiones mencionadas anteriormente o la almohadilla abrasiva, son típicamente suspensiones acuosas de una variedad de aditivos que incluyen agentes formadores de complejos, agentes oxidantes, agentes pasivantes, tensioactivos, agentes humectantes, amortiguadores, modificadores de la viscosidad o combinaciones de estos aditivos. Los aditivos pueden también incluir agentes que son reactivos con el segundo material, por ejemplo, conductores de metal o aleaciones de metal en la superficie del disco, tal como agentes oxidantes, de reducción, pasivantes o formadores de complejos. Ejemplos de tales suspensiones de trabajo se pueden encontrar por ejemplo, en la solicitud de Patente Estadounidense Ser. No. 09/091,932 presentada el 24 de Junio de 1998. Las variables que pueden afectar el procesamiento de PMQ del disco incluyen, la selección de la presión de contacto apropiada entre la superficie del disco y el artículo abrasivo, el tipo de medio de suspensión, velocidad relativa y movimiento relativo entre la superficie del disco y el articulo abrasivo, y la velocidad de flujo del medio de suspensión. Estas variables son interdependientes, y se seleccionan basadas en la superficie de disco individual a ser procesado. Los procesos de PMQ para modificar la capa de metal depositado hasta que la capa de barrera o material de óxido dieléctrico es expuesta en la superficie externa del disco, dejan poco margen de error debido a las dimensiones sub-micrones de las características de metal encontradas en la superficie del disco. La velocidad de remoción el metal depositado debe ser relativamente rápida para minimizar la necesidad de herramientas de PMQ costosas adicionales, y el metal debe ser completamente removido de las áreas que no fueron grabadas. El metal que permanece en las áreas grabadas debe ser limitado a áreas discretas mientras es continuo dentro de aquellas áreas o zonas para asegurar la conductividad apropiada. En breve, el proceso de modificación de metal debe ser uniforme, controlado y reproducible en una dimensión sub-micrón a nano-escala. En el proceso PMQ mencionado anteriormente, el funcionamiento de embutición, rayado o defectos y velocidad de remoción del metal, son mediciones del funcionamiento de PMQ. Estas mediciones de funcionamiento pueden depender del uso de las suspensiones de trabajo mencionadas anteriormente. La embutición es una medida de como cuanto metal, tal como el cobre, es removido de una almohadilla de unión o restos de alambres por debajo del plano de la superficie del disco intermediario como se define por la diferencia en altura entre el cobre y las cimas de la barrera o capas dieléctricas después de la remoción del manto de cobre o cobre más la capa de barrera. La velocidad de remoción se refiere a la cantidad de material removido por unidad de tiempo. Las velocidades de remoción mayores de aproximadamente 1000 X 10-10 m/min (1000 A por minuto) , son preferidas. Velocidades de remoción inferiores, tales como algunos cientos de angstroms por minuto (A/min) , o menos, son menos deseables, debido a que tienden a crear incrementos en los costos de manufacturación totales (costos del propietario) , asociados con la manufactura del disco. Para minimizar la embutición e incrementar las velocidades de remoción de los materiales de superficies en capas en dispositivos semiconductores, es importante diseñar por ingenieria suspensiones con componentes en intervalos de concentración y valores de pH estrechos. El pH de las suspensiones usado en el pulido de dispositivos semiconductores, es dependiente de la composición de la capa de superficie a ser pulida. En muchos casos, es necesario diseñar por ingeniería una suspensión con un pH apropiado para producir efectivamente una superficie en capas de óxido a la misma velocidad que la acción mecánica de la abrasión remueve este óxido en capas. Para suspensiones de pulido de cobre, el documento US 6,177,783, muestra la importancia del pH de aproximadamente 6.0 para formar un óxido de cobre (I), Cu20. El óxido cuproso se puede formar solamente en medio cercano al neutral a ligeramente básico. En suspensiones de pH bajo, un óxido protector no puede formarse en la superficie del cobre, de este modo, incrementando la propensidad para ataque agresivo por el agente oxidante en el metal de cobre. En suspensiones de pH alto, el cobre removido puede precipitarse de la solución que resulta en una materia particulada indeseada que se adhiere a la superficie del disco. Por lo tanto, deben ser formuladas suspensiones para pulido de cobre dentro de una ventana de pH estrecho para asegurar un alto rendimiento después del PMQ. La técnica anterior relacionada a PMQ incluye lo siguiente: El Documento US4233112 (Industrias Dart) , en la cual Valayil y Elias describen el uso de polisulfuros como catalizadores para peróxido de hidrógeno, útiles en la aceleración de la disolución de cobre a partir de tableros de circuitos. Esta descripción anterior permite la extrapolación para remoción del cobre a partir de discos, las bases de muchas de las técnicas anteriores. La aceleración de la velocidad de remoción por compuestos de azufre, ha sido un enfogue principal de muchas presentaciones de patentes . En el documento WO0144396 (Rodel Holdings), Sachen et al., describe suspensiones que contienen mercaptanos, disulf ros y glicolatos, los cuales demuestran velocidades de remoción de cobre aceleradas. En el documento WO0112740 (Cabot Microelectronxcs), Wang et al., también describe compuestos de organosulfuro como mejoradores de la velocidad de remoción. En el documento WO0112741 (Cabot), Wang et al., nuevamente describe acelerantes de la corrosión de organosulfuros en composiciones que también contienen "detenedores" de la corrosión. El documento ÜS6117795 (LSI Logic) , en el cual los compuestos de organosulf ros son discutidos por Pasch como inhibidores de la corrosión para composiciones que remueven metal. En el documento US 6068879, Pasch describe la utilidad de compuestos similares en limpiadores postgrabado. El documento ÜS5073577 (Morton International) en el cual Anderson describe emulsiones estables de polisulfuros de alto peso molecular, las cuales pueden ser curadas para producir sellantes.
En Production of Sulfide Hiñerais by Sulfate-Reducing Bacteria During Microbiologically Influenced Corrosión of Copper, McNeil, Jones and ittle, muestran que capas no adherentes de chalcocita (CU2S), son formadas en las superficies del cobre bajo algunas condiciones. Un diagrama Purbaix es publicado, el cual detalla condiciones bajo las cuales los sulfuros y óxidos de cobre son estables . Podrá ser deseable proporciona mejoramientos en la planarización mecánica quimica proporcionando suspensiones de trabajo empleadas en la modificación de superficies expuestas de cobre intermediarias de discos estructurados para la fabricación de semiconductores y a métodos de modificación de las superficies expuestas intermediarias de cobre de tales discos para fabricación de semiconductores, preferiblemente con velocidades de remoción de cobre sostenibles, mejoradas y utilizando la familia mencionada anteriormente para suspensiones de trabajo. Podrá ser especialmente deseable proporcionar suspensiones de trabajo que son más estables que las suspensiones comercialmente estables. Podrá también ser deseable proporcionar suspensiones de trabajo que son útiles en los métodos mencionados anteriormente y que resultan en la fabricación de discos estructurados que contienen cobre con mejor planaridad y menos defectos.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención es una suspensión empleada para modificar superficies expuestas de discos estructurados para fabricación de semiconductores, un método para modificar superficies expuestas intermediarias de discos estructurados para fabricación de semiconductores, que utilizan tal familia de suspensiones de trabajo, y discos de semiconductores elaborados de conformidad con los procesos mencionados anteriormente. El término suspensión es usado debido a que es familiar a uno experto en la técnica. Sin embargo, para la presente invención, la suspensión puede o no puede contener partículas de pulido abrasivas o cualquier otro sólido no disuelto totalmente. Además, el término suspensión puede solamente referirse a compuestos que portan azufre, capaces de convertir el cobre en sulfuro de cobr . Esta invención es una composición mejorada de suspensiones y procesos para el pulido mecánico o planarización de discos semiconductores, en los cuales, la suspensión es una composición que contiene compuestos que portan azufre, capaces de convertir el cobre en sulfuro de cobre para uso en la modificación o refinación de superficies intermediarias de discos estructurados adecuados para la fabricación de semiconductores.
En un aspecto, la invención proporciona una suspensión de trabajo útil en la modificación de una superficie de cobre de un disco adecuado para fabricación de un dispositivo semiconductor, la suspensión está comprendida de: a) compuestos que portan azufre capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre b) opcionalmente, un portador liquido, c) opcionalmente, un agente oxidante, d) opcionalmente, partículas de pulido inorgánicas , e) opcionalmente un agente quelante, f) opcionalmente un agente amortiguador, g) opcionalmente un agente pasavante, h) opcionalmente tensioactivos , agentes emulsificantes, modificadores de la viscosidad, agentes humectantes, lubricantes, jabones y similares. i) opcionalmente, un compuesto de detención para incrementar selectivamente el pulido del metal, y j) opcionalmente, un co-solvente. Otra modalidad de la invención es un método para modificar una superficie de un disco adecuado para la fabricación de un dispositivo semiconductor que comprende las etapas de: a) proporcionar un disco que comprende un primer material que tiene una superficie grabada para formar un patrón y un segundo material depositado sobre la superficie del primer material; b) poner en contacto el segundo material del disco con una almohadilla de pulido en la presencia de la suspensión de trabajo que contiene un compuesto que porta azufre capaz de convertir cobre en sulfuro de cobre; y c) mover relativamente el disco o almohadilla de pulido mientras el segundo material está en contacto con una almohadilla de pulido hasta que una superficie expuesta del disco es plana y comprende al menos, un área expuesta del primer material y un área expuesta del segundo material. La invención también incluye artículos de manufactura que contienen superficies de metal producidas a partir de suspensiones de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención muestra composiciones útiles para remoción de cobre y sus aleaciones a partir de superficies tales como aquellas usadas en la fabricación de discos. También, parte de la invención es el uso de dichas composiciones en el proceso de la Planarización Mecánica Química para manufacturación de discos semiconductores. Las suspensiones de PMQ de la invención, están caracterizadas en parte significante por contener un compuesto que porta azufre capaz de convertir cobre en sulfuro de cobre. Sin ser ligado por la teoría, se cree que los compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, pueden modular la velocidad de remoción del cobre en el intervalo deseado para promover efectivamente la capa de sulfuro de cobre (I) o cobre (II) que es subsecuentemente abrasión de la superficie del dispositivo electrónico. Además, los compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre de esta invención, son caracterizados por producir un complejo de sulfuro de cobre insoluble, el cual minimiza la propensidad para depósitos de cobre en la parte posterior del dispositivo de silicio. Las composiciones de la invención contienen compuestos que portan azufre capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre y opcionalmente, un portador líquido orgánico acuoso mezclado u orgánico, acuoso, opcionalmente un agente oxidante, opcionalmente partículas de pulido inorgánicas, opcionalmente un agente quelante, opcionalmente un agente amortiguador, opcionalmente un agente pasivante, opcionalmente tensioactivos, opcionalmente modificadores de la viscosidad, opcionalmente agentes humectantes, opcionalmente lubricantes, opcionalmente jabones y similares. Como se discutió anteriormente, las soluciones de la invención que contienen compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, son particularmente efectivas en varias suspensiones de PMQ para remover efectivamente capas de cobre y aleaciones de cobre, las capas de barrera y dieléctricas encontradas en dispositivos electrónicos. En particular, suspensiones de está invención que contienen compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, son empleadas para remoción de cobre en circuitos integrados tales como aquellos producidos en estructuras Damascene. Los compuestos que portan azufre capaz de convertir cobre en sulfuro de cobre, son vehículos para suministrar azufre a la superficie de cobre y cualquier material el cual logra este propósito, cae dentro del ámbito de la invención. Algunos ejemplos para describir mejor la invención pero no en forma de limitar la invención, son mono y ditiocarbamatos , tioácidos cenizas y ditiofosfatos sin cenizas, mientras tanto como una variedad de otros materiales fosforosos que portan azufre, sulfuros inorgánicos, sulfuros orgánicos y sulfuros organometálicos. El término sulfuro abarca la clase de sulfuros y pueden ser un mono, di o polisulfuro. Preferiblemente, las suspensiones P Q de esta invención comprenden de manera general, al menos un disulfuro o polisulfuro soluble o parcialmente. Una variedad de disulfuros o polisulfuros puede ser introducida como : RiS-Sx-S-R2 en donde ¾. y Rz son independientemente un grupo funcional orgánico o inorgánico. Las porciones orgánicas pueden incluir hidrocarburos o grupos funcionales tales como hidrógeno, aminas, hidroxilo, carboxilo, halógeno, sulfonilo, alquilo, arilo, aralquilo o combinaciones de los mismos. Los grupos funcionales inorgánicos pueden incluir sales de metal álcali o alcalinotérreo o sales de amonio o combinaciones de las mismas. El rango de polisulfuro, el promedio x en la estructura anterior, pueden variar desde cero a veinticuatro. El polisulfuro preferido es hidroetilpolis lfuro. Los compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre pueden estar adecuadamente presentes en un intervalo de concentración amplio. Preferiblemente, los compuestos que portan azufre, capaces de convertir la concentración de cobre en sulfuro de cobre, se mantienen en tales concentraciones para mantener efectivamente el sulfuro activo en la concentración deseada de promoción de sulfuro de cobre y asistir en la precipitación de cobre removido. Preferiblemente, los compuestos que portan azufre capaces de convertir composiciones de cobre en sulfuro de cobre, tienen un intervalo de concentración desde aproximadamente 0.0010% hasta aproximadamente 100%, más preferiblemente desde aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 75% y todavía más preferiblemente desde aproximadamente 1.0% hasta aproximadamente 50%. Además de los compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, la suspensión de PMQ puede contener un agente oxidante para promover la remoción de cobre. los agentes oxidantes químicos adecuados, si se usan, incluyen peróxido de hidrógeno, cloruro cúprico; persulfatos de amonio, sodio y potasio, cloruro férrico; ferrocianuro de potasio; ácido nítrico, nitrato de potasio, yodato de potasio de molibdato de amonio, hidroxilamina, dietilhidroxilamina, OXONA, complejos de metales de transición tales como ferrocianuro, EDTA férrico de amonio, citrato férrico de amonio, citrato férrico, oxalato férrico de amonio y combinaciones de los mismos.
La concentración de agente oxidante en el agua desionizada puede variar desde aproximadamente 0.1% hasta 50% en peso, preferiblemente 0.02% hasta 40% en peso. En donde el peróxido de hidrógeno se usa como el agente oxidante, está típicamente presente en una solución acuosa a una concentración (porcentaje en peso) dentro del intervalo desde aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 15%, preferiblemente desde ap o imadamente 0.5% hasta aproximadamente 7.5% y más preferiblemente desde aproximadamente 1.0% hasta aproximadamente 5.0%. La suspensión PMQ puede también contener aditivos tales como partículas de pulido, un amortiguador primario y secundario, agentes quelantes, agentes pasivantes, tensioactivos, agentes emulsificantes, modificadores de la viscosidad, agentes humectantes, lubricantes, jabones, un cosolvente orgánico o inorgánico y similares. Las partículas de pulido opcionales, pueden ser partículas abrasivas inorgánicas u orgánicas. Estos particulados abrasivos pueden ser usados para incrementar la velocidad de remoción del metal de cobre y/o el dieléctrico. Ejemplos de tales particulados inorgánicos incluyen: Si(¾, A1203, Ce02, zirconia, carbonato de calcio, sales de cerio, granate, silicatos y dióxido de titano. El tamaño de partícula promedio de estos particulados inorgánicos debe ser menos de aproximadamente 1000 X 10~10 m (1,000 Angstroms), preferiblemente menos de aproximadamente 500 X 10-10 m (500 Angstroms) y más preferiblemente menos de aproximadamente 250 X 10"10 m (250 Angstroms) . Preferiblemente, la suspensión de trabajo contiene menos de 10% en peso, preferiblemente menos de 1% en peso y más preferiblemente menos de 0.5% en peso de particulados inorgánicos. Aunque las partículas abrasivas pueden ser agregadas a la suspensión PMQ, el proceso PMQ que utiliza partículas abrasivas tri-dimensionales puede ser fijado a una almohadilla de pulido abrasiva, preferiblemente para proporcionar suspensión libre sustancialmente abrasiva. Sin embargo, el pulido de discos en esta invención, puede proporcionar partículas no pulidas, ya sea en la suspensión de esta invención o fijas en la almohadilla de pulido . La suspensión de esta invención puede también contener un agente amortiguador. Los amortiguadores pueden ser agregados a la suspensión de trabajo de polisulfuro para asistir en el control de pH. Como se mencionó anteriormente, el pH puede tener un efecto significante en la naturaleza de la superficie de cobre, y la velocidad de remoción del cobre. Los amortiguadores más preferidos son compatibles con semiconductores, la limpieza post-EMQ necesita también haber reducido impurezas potenciales tales como metales álcalis. Además, los amortiguadores más preferidos podrían ser ajustados al trayecto del intervalo de pH de acídico a casi neutral a básico. Los ácidos mono, di y polipróticos pueden actuar como amortiguadores, y cuando son completamente o parcialmente desprotonados, con bases tales como hidróxido de amonio. Las sales de amonio de los ácidos son preferidas, pero otras sales de metal álcali y alcalino térreo de los ácidos carboxílicos pueden ser usadas. Ejemplos representativos incluyen sales de ácidos carboxílicos que incluyen por ejemplo, ácidos mono-carboxílicos, ácidos di-carboxílicos, ácidos tri-carboxílicos y ácidos poli-carboxílicos . Compuestos preferidos que contienen incluyen por ejemplo, ácido malónico, ácido oxálico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido succínico, ácido málico, ácido adípico, sales de los mismos y mezclas de los mismos. Los compuestos que contienen nitrógeno que pueden amortiguar la suspensión incluyen; ácido aspártico, ácido glutámico, histidina, lisina, arginina, ornitina, cisterna, tirosina y carnosina, bis (2-hidroxietil) iminotris (hidroximetil) metano, tris ( idroximetil) aminometano, ácido N- (2- (acetamido) -2-iminodiacético, 1,3-bis [tris (hidroximetil) metilamino]propano, trietanolamina, N-tris (hidroximetil) metilglicina, N,N-bis (2-hidroxietil) glicina y glicina. Puede también ser usado fosfato hidrógeno de amonio en la suspensión de la invención . El intervalo de pH puede variar desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 13, preferiblemente desde aproximadamente 3 hasta 12 y más preferiblemente desde aproximadamente 4 a 11. La suspensión de esta invención puede también comprender un agente quelante de cobre. La remoción de cobre de la superficie del disco puede ser mejorada con el uso de un agente formador de complejos o quelante en la suspensión PMQ de la invención. La oxidación y disolución de cobre es mejorada por la adición de agentes que forman completos que se unen al cobre e incrementan la solubilidad del metal de cobre u óxidos de cobre disueltos en el medio orgánico o acuoso. En las suspensiones de trabajo de la presente invención, el agente que forma complejos está siempre presente a una concentración desde aproximadamente 0.01 a 50% en peso. Durante la planarización de cobre, los agentes formadores de complejos preferidos ácidos o sales de: ácido cítrico, iminodiacético, 2-aminoetilfosfónico, 1-hidroxietilíden-1 de aminotri (ácido metilenfosfónico) , ácido 1-di-fosfónico y dietilentri-arninepenta (ácido metilenfosfónico) y glicina. La concentración de los agentes quelantes en la suspensión puede variar desde aproximadamente 0.001% hasta aproximadamente 50% en peso, preferiblemente desde 0.5% hasta aproximadamente 10% en peso y más preferiblemente desde 1% hasta aproximadamente 10% en peso. La suspensión de esta invención puede también comprender un agente pasivante (es decir, inhibidor de la corrosión) . Los inhibidores de la corrosión o agentes pasivantes son bien conocidos para el cobre. El cobre se sabe que algunas veces es pasivo por óxido cuproso, especialmente a pH neutral o medianamente alcalino. La adición del agente pasivante a la suspensión de trabajo puede proteger áreas de una superficie de cobre aún no en contacto con el articulo abrasivo de remoción prematura, excesiva por el agente de oxidación o control de la concentración del agente de oxidación haciendo que reacciona con la superficie expuesta de metal. Los mejores inhibidores y más ampliamente usados para cobre son toliltriazol, mercaptobenzotiazol y benzotriazol y sus derivados conocidos como derivados de azol. La cantidad y tipo de agente pasivante dependerá en parte, del criterio de planarización deseado (velocidad de remoción, acabado de superficie y planaridad) . La concentración preferida en la suspensión de trabajo (porcentaje en peso) , está dentro del intervalo entre aproximadamente 0.025% y aproximadamente 0.20%, preferiblemente entre aproximadamente 0.050% y aproximadamente 0.15%, y más preferiblemente entre aproximadamente 0.050% y aproximadamente 0.10%. La suspensión de la invención puede también comprender modificadores de la viscosidad para lograr una viscosidad deseada de aproximadamente 5 centipoises hasta aproximadamente 25 centipoises. Ejemplos de modificadores de la viscosidad incluyen, Polyox™ disponible de Union Carbide y Carpool™ disponible de B.F. Goodrich. Aquellos expertos en la técnica apreciarán que tensioactivos, modificadores de la viscosidad y otros aditivos conocidos , pueden ser agregados a la suspensión de trabajo como se puede requerir en una aplicación particular. La suspensión de la invención que contiene, puede comprender un compuesto de detención que inhibe la capacidad del sistema para pulir al menos, una porción de una o más capas de un sustrato de capas múltiples. Los compuestos de detención adecuados adsorben la primera capa de material; la segunda capa y/o una o más capas adicionales de un sustrato de capas múltiples y al menos, inhiben parcialmente la remoción de la capa(s) por la suspensión de la presente invención. Preferiblemente, el compuesto de detención al menos, inhibe parcialmente la remoción de la segunda capa por la suspensión. El término "al menos inhibe parcialmente", como se usa en este documento, significa que el sistema tiene una selectividad de pulido de la primera capa de metal: la segunda capa de al menos aproximadamente 10:1, preferiblemente al menos aproximadamente 30:1, más preferiblemente al menos, aproximadamente 50:1, y más preferiblemente al menos aproximadamente 100:1. El compuesto de detención puede ser cualquier compuesto que contiene nitrógeno catiónicamente cargado adecuado, seleccionado del grupo de compuestos que comprenden aminas, iminas, amidas, imidas, polímeros del mismo y mezclas de los mismos. Compuestos de detención adecuados también incluyen por ejemplo, compuestos que contienen nitrógeno catiónicamente cargados, seleccionados del grupo de compuestos que comprenden aminas, iminas, amidas, imidas, polímeros del mismo y mezclas de los mismos, en donde el compuesto de detención no es un compuesto que contiene azufre o un compuesto azol. Catiónicamente cargado como se usa en este documento, significa que una fracción (por ejemplo >1%) del compuesto de detención, es protonada en la operación de pH del sistema de la presente invención. Compuestos de detención preferidos también son contrariamente cargados de la superficie de carga de la capa metálica que no es pulida. La suspensión de la invención puede contener varios co-solventes para asistir en la solubilización de compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre. El solvente pude ser completamente agua o completamente orgánico dependiente de la composición de los compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre. Mezclas de agua y un solvente orgánico apropiado pueden también ser usadas dentro del ámbito de la invención. Los solventes orgánicos adecuados incluyen metanol, etanol, isopropanol, tetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, acetronitrilo, dimetilformamida, n-metilpirrolidin-2-ona entre otros. La suspensión de la invención puede contener varios agentes emulsificantes . La suspensión de la invención puede ser usada desde aproximadamente 10 °C hasta aproximadamente 70°C, más preferiblemente desde aproximadamente 15 °C hasta aproximadamente 60°C, y más preferiblemente desde aproximadamente 20°C hasta aproximadamente 50°C. El método de la presente invención para modificar una superficie de un disco adecuado para fabricación de un dispositivo semiconductor comprende las etapas de: a. proporcionar un disco que comprende un primer material que tiene una superficie grabada para formar un patrón y un segundo material depositado sobre la superficie del primer material; b. poner en contacto el segundo material del disco con la suspensión de la invención usada en conjunto con una almohadilla de pulido, la suspensión comprende una pluralidad de partículas abrasivas sueltas dispersas en la suspensión ; y c. mover relativamente el disco mientras la suspensión y almohadilla de pulido están en contacto con la superficie expuesta del disco hasta que el disco es plano y comprende al menos, un área expuesta del primer material y un área expuesta del segundo material. El método es preferiblemente dirigido para modificar las superficies intermediarias de un disco estructurado. El primer material es típicamente un material dieléctrico con un material intermediario o capa de adhesión/barrera aplicado sobre este. Algunos materiales intermediarios adecuados o capas de barrera de adhesión incluyen tántalo, titanio, nitruro de tántalo, nitruro de titanio. Otros materiales intermediarios adecuados o capas de adhesión/barrera, incluyen áreas decoradas, áreas ranuradas, y vías, así como también otras estructuras que hacen un dispositivo semiconductor completo. El segundo material es típicamente un material conductivo seleccionado de titanio, plata, aluminio, tungsteno, cobre o aleaciones de los mismos. El presente método es particularmente adaptado para modificar superficies conductivas de materiales que tienen valores de resisitividad típicamente menos de aproximadamente 0.1 ohm-cm. En general, los materiales dieléctricos preferidos tendrán constantes dieléctricas de menos de aproximadamente 5. En este aspecto, la suspensión de trabajo que contiene compuestos que portan azufre capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre y opcionalmente las partículas inorgánica, se describe como anteriormente. El movimiento entre el disco y la almohadilla de pulido ocurre bajo presión en el intervalo general desde aproximadamente 70.3 kg/m2 (0.1 psi) hasta aproximadamente 17575 kg/m2 (25 psi) , preferiblemente bajo un intervalo desde aproximadamente 140.6 kg/m2 (0.2 psi) hasta aproximadamente 10545 kg/m2 (15 psi) , y más preferiblemente en un intervalo desde aproximadamente 703 kg/m2 (1 psi) hasta aproximadamente 4218 kg/m2 (6 psi) . El disco y almohadilla de pulido pueden ser rotados y/o movidos entre sí en una forma circular, forma en espira, en una manera no uniforme, forma elíptica como una figura de ocho o una forma de movimiento aleatorio. El soporte de disco o la base, pueden también oscilar o vibrar, tal como transmitiendo vibraciones ultrasónicas a través del soporte o base. Por ejemplo, ya sea la almohadilla de pulido o el disco o tanto el disco de pulido como la almohadilla, son rotados relativamente entre si, asi como también son movidos linealmente a lo largo de centros relativos del disco y la almohadilla. El movimiento rotacional o velocidad de rotación entre el disco y la almohadilla de pulido puede ser entre 1 rpm hasta 10,000 rpm. Las velocidades rotacionales preferidas para la almohadilla están a una velocidad entre 10 rpm a 1, 000 rpm, y más preferiblemente entre 10 rpm hasta 250 rpm y más preferiblemente entre 10 rpm hasta 60 rpm. Las velocidades rotacionales preferidas para el disco están entre 2 rpm hasta 1,000 rpm, más preferiblemente entre 5 rpm, hasta 500 rpm, y todavía más preferiblemente entre 10 rpm, hasta 100 rpm. Las suspensiones P Q de la invención pueden ser usadas sin las partículas de pulido inorgánicas mezcladas en el medio acuoso. Preferentemente, se usa una almohadilla abrasiva fija con ello una almohadilla abrasiva tridimensional que tiene numerosas partículas abrasivas, se extiende a través de al menos una porción de su espesor, de manera tal que alguna remoción de las partículas durante la planarización expone partículas abrasivas adicionales capaces de realizar la función de planarización. Una almohadilla de pulido abrasiva preferida, comprende una pluralidad de partículas abrasivas fijas y dispersas en un aglutinante . En este método de pulido abrasivo fijo, el contacto y movimiento se mantiene entre la almohadilla abrasiva fija y el disco hasta que una superficie expuestas del disco es plana y comprende al menos, un área del segundo material expuesto o conductivo y al menos un área del primer material expuesto o dieléctrico y el área expuesta del material conductivo y el área expuesta del material dieléctrico, caen en un plano único. El material dieléctrico puede ser cubierto por uno o más materiales intermediarios tales como una capa de adhesión o barrera. Usualmente, la superficie de material dieléctrico expuesta está esencialmente libre del material intermediario después de la remoción o£ del exceso de material conductivo. Alternativamente, la remoción de la capa de metal puede exponer solamente las superficies de material intermediario. La modificación continuada puede entonces exponerse en la superficie del disco del material dieléctrico y la capa de metal. La almohadilla abrasiva usada con las suspensiones de esta invención, puede ser circular en forma por ejemplo, en la forma de un disco abrasivo. Los bordes externos del disco abrasivo circular son preferiblemente lisas, o alternativamente, pueden ser onduladas. El articulo abrasivo puede también estar en la forma de un óvalo o de cualquier forma poligonal tal como triangular, cuadrada, rectangular y similares. Alternativamente, la almohadilla abrasiva fija puede estar en la forma de una cinta o en la forma de un rollo, típicamente referida en la industria de pulido de PMQ como rollos de cinta abrasiva, los rollos de cinta abrasiva pueden ser indexados durante el proceso de modificación. El artículo abrasivo puede ser perforado para proporcionar aperturas a través del revestimiento abrasivo y/o el respaldo, para permitir el paso del medio de suspensión antes, durante o después del uso . La presión de interfaz entre el artículo abrasivo y la superficie del disco (es decir, la presión de contacto) , es típicamente menos de aproximadamente 21090 kg/m2 (30 libras por pie cuadrado (psi) ) , preferiblemente menos de aproximadamente 10545 kg/m2 [15 psi) , más preferiblemente menos de 4218 kg/m2 (6 psi) . También, dos o más condiciones de procesamiento dentro de un proceso de planarización pueden ser usadas. Por ejemplo, un primer segmento de procesamiento puede comprender una presión de interfaz superior que un segundo segmento de procesamiento. Las velocidades de rotación y traslación del disco y/o la almohadilla abrasiva, pueden también ser variadas durante el proceso de planarización. Las porciones ahuecadas de la almohadilla abrasiva pueden actuar como canales para ayudar a distribuir la suspensión de trabajo sobre la superficie del disco completa. Las porciones ahuecadas pueden también actuar como canales para ayudar a remover las partículas de sulfuro metálicas abrasivas y otros desechos del disco e interfaz del articulo abrasivo. Las porciones ahuecadas pueden también prevenir el fenómeno conocido en la técnica como "adherencia estática", en donde el articulo abrasivo tiende a pegarse a, o llegar a cargarse contra la superficie del disco. Se discuten métodos dirigidos hacia la producción de velocidades de uso uniformes a través de la superficie en el objeto a ser pulido y/o a través de la superficie de la almohadilla de pulido en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,177,908; 5,234,867; 5,297,364; 5,486,129; 5,230,184; 5,245,790 y 5,562,530. Estos métodos pueden ser adaptados para uso en la presente invención. Variaciones del proceso de planarización del disco el cual puede ser empleado ya sea en cinta continúa o a un suministro de rollo del material de almohadilla en lámina en conjunto con una suspensión, pueden ser empleadas también por sustitución de una cinta o rollo del compuesto abrasivo tridimensional texturizado y suspensión de trabajo en esta invención. La cantidad de la suspensión de trabajo de la invención aplicada a la superficie del disco es preferiblemente suficiente para ayudar en la remoción de la capa de cobre u óxido de cobre de la superficie. En muchos casos, existe suficiente suspensión de la suspensión de trabajo de la invención. También se apreciará que algunas aplicaciones de planarización pueden requerir que una segunda suspensión está presente en la interfaz de planarización en adición a la suspensión de esta invención. Esta segunda suspensión puede ser la misma como la primera suspensión, o puede ser diferente. La velocidad de flujo para dispersar la suspensión de trabajo, típicamente varía desde aproximadamente 10 hasta 1,000 mililitros/minuto, preferiblemente desde 10 hasta 500 mililitros/minuto, y más preferiblemente entre aproximadamente 25 hasta 250 mililitros/minuto . La superficie terminada del disco puede ser evaluada por métodos conocidos. Un método preferido es medir el valor Rt de la superficie del disco que proporciona una medida de "aspereza" y puede indicar rayas u otros defectos de la superficie. La superficie del disco es preferiblemente modificada para producir un valor Rt de no mayor que aproximadamente 1000 X 10"10 m (1000 Angstroms) , más preferiblemente no mayor que aproximadamente 100 X 10~10 m (100 Angstroms) , y aún más preferible no mayor que aproximadamente 50 X 10~10 m (50 Angstroms) .
Pueden existir numerosas etapas del proceso para un disco semiconductor único. Por lo tanto, se desea una velocidad de remoción relativamente alta de la capa de metal. Con la suspensión de PMQ de la invención descrita en este documento, la velocidad de remoción será típicamente al menos 1000 X 10-10 m/min (1000 Angstroms por minuto) , preferiblemente al menos 2000 X 10-10 m/min (2000 Angstroms por minuto) , más preferiblemente al menos 3000 X 10"10 m (3000 Angstroms por minuto) , y más preferiblemente al menos 4000 X 10~10 m/min (4000 Angstroms por minuto) . La velocidad de remoción del metal puede variar dependiendo en la herramienta de PMQ y el tipo de superficie de disco a ser procesado. Aunque es generalmente deseable tener una velocidad de remoción alta, la velocidad de remoción preferiblemente no será tan alta como para comprometer el terminado de superficie deseada y/o topografía de la superficie del disco o hacer difícil el control del proceso de planarización.
EJEMPLOS La invención es ilustrada además en los ejemplos no limitantes mostrados a continuación.
Ejemplo 1 Este ejemplo muestra la efectividad de una solución de polisulfuro orgánico para promover la remoción de cobre de discos semiconductores. Los discos de cobre son pulidos usando una solución de hidroxietilpolisulfuro (HEPES) con un rango de azufre de 4.5 nominal. El HEPES se disolvió en etanol. Una parte de la solución HEPES se agregó a tres partes de una mezcla 1:1 de etanol: agua. Se sometió a rotación un disco de cobre de 10.16 cm (4 pulgadas) a 80 RPM (o velocidad de 0.62 metros por segundo con relación a la almohadilla-disco) usando una presión de disco de 2109 kg/m2 (3 PSI (o 20684 Pa) ) . La almohadilla de pulido fue una almohadilla perforada Rodel IC-1000. La velocidad de flujo de la suspensión HEPES fue de 80 ce por minuto en el centro de la almohadilla . La velocidad de remoción de cobre fue de 114.4 nanómetros/minuto.
E emplo 2 La lámina de cobre puro se cortó en muestras de material de aproximadamente 4 cm por 4 cm. El cobre se limpió catódicamente a 4.0 V en una solución que contiene 50 g/1 de hidróxido de sodio a 60°C por 30 segundos. Después del limpiado, la lámina se enjuagó en agua destilada después se sumergió en ácido sulfúrico al 5% por 5 segundos. El cobre se enjuagó nuevamente en agua destilada . El cobre se sumergió en una solución de hidroxietilpolisulfuro (HEPES) (50:50 en etanol) con un nivel de azufre nominal de 4.7, pH 7 de 5 a 30 minutos. Los cambios en peso debido a la formación de la película de polisulfuro se muestran en la siguiente tabla.
El peso de cobre ganado y todas las muestras fueron oscuros después de removerlas de la solución de polisulfuro. El incremento en peso después de la inmersión fue debido a la formación de un revestimiento de sulfuro de cobre (II) .
Ejemplo 3 Las muestras en el Ejemplo 2 anterior se sumergieron en agua destilada por 5 minutos y la película de polisulfuro después se removió limpiando las láminas de cobre con estopa. Las láminas después se pesaron nuevamente y la pérdida de cobre debido al sulfuro de cobre desgastado se muestra en la siguiente tabla: Minutos Peso Peso final Diferencia Porcentaje inicial de Peso de peso perdido 0.1134 0.1112 -0.0022 -1.94% 10 0.108 0.1021 -0.0059 -5.46% 15 0.133 0.1234 -0.0096 -7.22% 20 0.149 0.1368 -0.0122 -8.19% 25 0.1191 0.106 -0.0141 -11.84% 0.1069 0.0917 -0.01152 -14.22% Ejemplo 4 Este ejemplo muestra los efectos en cambios de pH en la suspensión de polisulfuro. La lámina de cobre se limpió como se discute en el ejemplo 1 anterior. El cobre se sumergió en una solución de hidroxietilpolisulfuro (50:50 en etanol) con un nivel de azufre nominal de 4.7, pH 5.3, de 5 a 30 minutos. Los cambios en peso debido a la transformación de la película de polisulfuro se muestran en la siguiente tabla .
El peso ganado de cobre y todas las muestras son obscuros después de la remoción de la solución de polisulfuro. El incremento en peso después de la inmersión es debido a la formación de un revestimiento de sulfuro de cobre (II) . La capa de sulfuro de cobre se removió como se discute en el Ejemplo 3 y el cobre se pesó nuevamente. La pérdida en peso de cobre es debido a la remoción de la capa de sulfuro de cobre.
La pérdida en cobre es menor a pH bajo.
Ejemplo 5 Este ejemplo muestra los efectos de un co-solvente en velocidades de remoción de cobre. La lámina de cobre se limpió como se discute en el ejemplo 1 anterior. Una solución de hidroxietilpolietilsulfuro (50:50 en etanol) con un nivel de azufre nominal de 4.7, pH 7, se diluyó en agua con la concentración de HEPES al 1%. El cobre se sumergió de 1 a 15 minutos. Los cambios en peso debido a la formación de la película de polisulfuro se muestran en la siguiente tabla.
La capa de sulfuro de cobre se removió y la pérdida de peso debido a la capa de sulfuro se muestra en la siguiente tabla Ejemplo 6 Este es otro ejemplo de uso de un sistema de solvente acuoso orgánico mezclado. La lámina de cobre se limpió como se discute en el ejemplo 1 anterior. Una solución de hidroxietilpolisulfuro (50:50 en etanol) con un nivel de azufre nominal de 4.7, H 1, se diluyó en agua con la concentración de HEPES a 25%. El cobre se sumergió de 1 a 15 minutos. Los cambios en peso debido a la formación de la película de polisulfuro se muestran en la siguiente tabla.
Minutos Peso Peso final Diferencia Porcentaje inicial de Peso de peso Ganado 1 0.1415 0.1463 0.0048 3.39% 5 0.1339 0.1365 0.0026 1.94% 0.1459 0.1498 0.0039 2.67% La capa de sulfuro de cobre se removió como se discutió en el ejemplo 2 y el cobre se pesó nuevamente. La pérdida en peso de cobre es debido a la remoción de la capa de sulfuro de cobre.
Ejemplo 7 Este ejemplo muestra el uso de un polisulfuro en un medio completamente acuoso. La lámina de cobre se limpió como se discute en le ejemplo 1 anterior. El cobre se sumergió en una solución de polisulfuro del ácido tioglicólico, 40% en agua con un nivel de azufre nominal de 4.7, pH 5.3, de 5 a 30 minutos. Los cambios en peso debido a la formación de la película de polisulfuro se muestran en la siguiente tabla. El sulfuro de cobre se enjuagó y se removió como se discutió en el ejemplo 2. El cobre pierde una fracción considerable de su peso original debido a la formación de la capa de polxsulfuro.
Minutos Peso Peso final Diferencia Porcentaje inicial de Peso de peso Perdido 0.1375 0.0858 -0.0517 -37.60% 0.1199 0.0809 -0.039 -32.53% 0.1408 0.0945 -0.0463 -32.88% 0.1276 0.0855 -0.0421 -32.99% 0.1436 0.0873 -0.0563 -39.21% 0.1395 0.0734 -0.0661 -47.38%

Claims (17)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:
  2. REIVINDICACIONES 1. Una suspensión útil en la planarización de una superficie de un disco adecuada para la fabricación de un dispositivo semiconductor, caracterizada porque la suspensión comprende: a) compuestos que portan azufre capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, b) opcionalmente, un portador liquido, c) opcionalmente, un agente oxidante, d) opcionalmente, partículas de pulido inorgánicas, e) opcionalmente, un agente quelante, f) opcionalmente, un agente amortiguador g) opcionalmente, un agente pasivante, h) opcionalmente, tensioactivos, agentes emulsificantes , modificadores de la viscosidad, agente humectantes, lubricantes, jabones y similares, i) opcionalmente un compuesto de detención para incrementar la selectividad de pulido de metal, y j) opcionalmente, un co-solvente. 2. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compuesto que porta azufre es capaz de convertir cobre en sulfuro de cobre es un disulfuro o polisulfuro que tiene la estructura : ¾S-SZ-S-R2 en donde ¾ y R2 son independientemente una porción orgánica o inorgánica y x es un entero de 0 hasta 24.
  3. 3. La suspensión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque Ri y R2 son independientemente una poción orgánica que puede incluir hidrocarburos o grupos funcionales tal como un hidrógeno, aminas, hidroxilo, carboxilo, halógeno, sulfonilo, alquilo, axilo, alcarilo o combinaciones de los mismos.
  4. 4. La suspensión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque Ri y R2 son independientemente un grupo funcional inorgánico seleccionado de sales de metal álcali o alcalino térreo o sales de amonio o combinaciones de las mismas.
  5. 5. La suspensión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el polisulfuro es hidroxietilpolisulfuro.
  6. 6. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porgue los compuestos que portan azufre capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre, -tienen una concentración de 0.0010% hasta 100%.
  7. 7. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de pulido inorgánicas se seleccionan de SÍO2, ??2?3, CeC>2, zirconia, carbonato de calcio, sales de cerio, granate, silicatos y dióxido de titanio.
  8. 8. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el pH es entre 2 a 13.
  9. 9. Un método de modificación de una superficie de un disco adecuado para la fabricación de un dispositivo semiconductor, caracterizado porque que comprende las etapas de : a) proporcionar un disco que comprende un primer material que tiene una superficie grabada para formar un patrón y un segundo material depositado sobre la superficie del primer material; b) poner en contacto el segundo material del disco con la almohadilla de pulido en la presencia de la suspensión de trabajo que contiene un compuesto que porta azufre capaz de convertir cobre en sulfuro de cobre; y c) mover de forma relativa el disco o la almohadilla de pulido mientras el segundo material está en contacto con una almohadilla de pulido hasta que una superficie expuesta del disco es plana y comprende al menos, un área expuesta del primer material y un área expuesta del segundo material.
  10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la suspensión contiene partículas de pulido.
  11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las partículas de pulido son fijadas en la almohadilla de pulido.
  12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la almohadilla de pulido comprende una suspensión y una almohadilla de polímero, la suspensión comprende una pluralidad de partículas abrasivas sueltas dispersas en una suspensión, la suspensión pone en contacto la capa de metal del disco por la aplicación de la almohadilla de pulido.
  13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el primer material es un material dieléctrico y el segundo material es un material conductivo.
  14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el disco además comprende una capa de barrera que cubre el material dieléctrico .
  15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la capa de metal es un metal conductivo seleccionado del grupo que consiste de titanio, plata, aluminio, tungsteno, tántalo, nitruro de tántalo, nitruro de tungsteno, óxido de tántalo, óxido de tungsteno, sílice, cobre o aleaciones de los mismos.
  16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el agua de alto choque se usa para remover las partículas de sulfuro de cobre abrasivas.
  17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la radiación ultrasónica se usa para ayudar en la remoción de sulfuro de cobre de la superficie del agua. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se proporciona una familia de suspensiones, las cuales son útiles en la modificación de superficies expuestas de discos para la fabricación de semiconductores, junto con métodos de modificación de superficies expuestas de discos para la fabricación de semiconductores utilizando tal familia de suspensiones de trabajo y discos semiconductores. Las suspensiones de la invención están comprendidas de un liquido portador; compuestos que portan azufre, capaces de convertir cobre en sulfuro de cobre; opcionalmente, partículas abrasivas (agente de pulido; opcionalmente un agente quelante; opcionalmente un agente amortiguador; opcionalmente un compuesto de detención; opcionalmente, otros aditivos; y opcionalmente, un co-solvente. El método de la invención comprende las etapas de: a) proporcionar un disco que comprende un primer material que tiene una superficie grabada para formar un patrón y un segundo material depositado sobre la superficie del primer material; b) poner en contacto el segundo material del disco con un abrasivo en la presencia de la suspensión de trabajo; y c) mover de forma relativa el disco o almohadilla de pulido o ambos mientras el segundo material está en contacto con la suspensión y partículas abrasivas hasta que una superficie expuesta del disco es plana y comprende al menos, un área expuesta del primer material y un área expuesta del segundo material.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355323B1 (en) * 1999-01-27 2002-03-12 Matthew L. Iwen Masking barriers
JP2006505132A (ja) * 2002-11-05 2006-02-09 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング 半導体の表面処理およびそれに使用される混合物
US20050076579A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Siddiqui Junaid Ahmed Bicine/tricine containing composition and method for chemical-mechanical planarization
TWI362415B (en) * 2003-10-27 2012-04-21 Wako Pure Chem Ind Ltd Novel detergent and method for cleaning
JP2007088370A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Fujifilm Corp 水系研磨液及び化学機械的研磨方法
TWI452097B (zh) * 2005-12-23 2014-09-11 Anji Microelectronics Co Ltd A chemical mechanical polishing solution is used to reduce the removal rate of aluminum
US20070147551A1 (en) * 2005-12-26 2007-06-28 Katsumi Mabuchi Abrasive-free polishing slurry and CMP process
US8551202B2 (en) * 2006-03-23 2013-10-08 Cabot Microelectronics Corporation Iodate-containing chemical-mechanical polishing compositions and methods
US7776230B2 (en) * 2006-08-30 2010-08-17 Cabot Microelectronics Corporation CMP system utilizing halogen adduct
JP5239156B2 (ja) * 2006-12-20 2013-07-17 富士通株式会社 配線形成方法及び半導体装置
TW200916564A (en) * 2007-01-31 2009-04-16 Advanced Tech Materials Stabilization of polymer-silica dispersions for chemical mechanical polishing slurry applications
KR20100056537A (ko) * 2007-08-20 2010-05-27 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 이온-주입된 포토레지스트를 제거하기 위한 조성물 및 방법
CN101815811A (zh) * 2007-09-06 2010-08-25 Ekc技术公司 用来处理铜表面的组合物和方法
US7955520B2 (en) * 2007-11-27 2011-06-07 Cabot Microelectronics Corporation Copper-passivating CMP compositions and methods
JP2009188059A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Nippon Chem Ind Co Ltd 半導体ウエハ研磨用コロイダルシリカおよびその製造方法
US8518281B2 (en) * 2008-06-03 2013-08-27 Kesheng Feng Acid-resistance promoting composition
WO2010017092A1 (en) * 2008-08-06 2010-02-11 Arkema Inc. Composition and method for copper chemical mechanical planarization
JP2010247079A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Denso Corp 排ガス浄化触媒の製造方法
DE102009048436B4 (de) 2009-10-07 2012-12-20 Siltronic Ag Verfahren zum Schleifen einer Halbleiterscheibe
US8987181B2 (en) * 2011-11-08 2015-03-24 Dynaloy, Llc Photoresist and post etch residue cleaning solution
US10138117B2 (en) * 2013-07-31 2018-11-27 Entegris, Inc. Aqueous formulations for removing metal hard mask and post-etch residue with Cu/W compatibility
KR102431416B1 (ko) * 2017-11-15 2022-08-12 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 재료 제거 작업을 수행하기 위한 조성물 및 이를 형성하기 위한 방법
WO2024129604A1 (en) * 2022-12-12 2024-06-20 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Composition and method for conducting a material removing operation

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1565349A (en) * 1975-10-20 1980-04-16 Albright & Wilson Aluminium polishing compositions
US4233112A (en) 1979-06-25 1980-11-11 Dart Industries Inc. Dissolution of metals utilizing an aqueous H2 SO4 -H2 O2 -polysulfide etchant
US5177908A (en) 1990-01-22 1993-01-12 Micron Technology, Inc. Polishing pad
US5020283A (en) 1990-01-22 1991-06-04 Micron Technology, Inc. Polishing pad with uniform abrasion
US5234867A (en) 1992-05-27 1993-08-10 Micron Technology, Inc. Method for planarizing semiconductor wafers with a non-circular polishing pad
US5073577A (en) 1990-06-11 1991-12-17 Morton International, Inc. Mixed emulsion of a liquid polysulfide and dispension of an oxidative curative therefor
US5230184A (en) 1991-07-05 1993-07-27 Motorola, Inc. Distributed polishing head
US5245790A (en) 1992-02-14 1993-09-21 Lsi Logic Corporation Ultrasonic energy enhanced chemi-mechanical polishing of silicon wafers
US5486129A (en) 1993-08-25 1996-01-23 Micron Technology, Inc. System and method for real-time control of semiconductor a wafer polishing, and a polishing head
US5562530A (en) 1994-08-02 1996-10-08 Sematech, Inc. Pulsed-force chemical mechanical polishing
US5958794A (en) 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
WO1998004646A1 (en) 1996-07-25 1998-02-05 Ekc Technology, Inc. Chemical mechanical polishing composition and process
KR19980070753A (ko) * 1997-01-28 1998-10-26 모리시타 요이치 반도체 소자 및 그 제조 공정
US6068879A (en) 1997-08-26 2000-05-30 Lsi Logic Corporation Use of corrosion inhibiting compounds to inhibit corrosion of metal plugs in chemical-mechanical polishing
US6117795A (en) 1998-02-12 2000-09-12 Lsi Logic Corporation Use of corrosion inhibiting compounds in post-etch cleaning processes of an integrated circuit
JP4188598B2 (ja) * 1999-08-13 2008-11-26 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 停止化合物を伴う研磨系及びその使用方法
JP2004514266A (ja) 1999-12-14 2004-05-13 ロデール ホールディングス インコーポレイテッド 貴金属用研磨組成物
JP3456466B2 (ja) * 2000-04-27 2003-10-14 三菱住友シリコン株式会社 シリコンウェーハ用研磨剤及びその研磨方法
JP2001338926A (ja) * 2000-05-29 2001-12-07 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JP3825246B2 (ja) * 2000-11-24 2006-09-27 Necエレクトロニクス株式会社 化学的機械的研磨用スラリー

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