TW539735B - Polishing composition and polishing method employing it - Google Patents

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539735 A7 ___ B7_ 五、發明説明（1 ) 發明內容： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於半導體，光罩及不同記憶硬碟之磨光基 材用的磨光組成物，特別地係關於有用於磨光如於半導體 工業中之裝置晶片表面以將其平面化的磨光組成物，及使 用彼之磨光方法。 更特別地，本發明係關於一種磨光組成物，其在裝置 晶片加工中在應用所謂之化學機械磨光技術之半導體裝置 的磨光步驟中高度有效且有用於形成優越之經磨光的表面 ，及使用此一組成物之磨光方法。 所謂高科技產品，包括電腦之進展近年來是顯注的且 用於此種產品之零件，如U S L I之裝置，已逐年發展以 有高整合及高速度。伴隨著此種進展，半導體裝置之設計 規則已逐年逐漸地精製，在產製裝置用之方法中焦深度傾 向於變淺且圖形形成表面所需之平面化愈來愈嚴格。 再者，爲了抗衡由接線之精製所致之接線電阻的增加 ’已硏究利用銅來代替鎢或鋁以作爲接線材料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因其本質，銅是極易於蝕刻，且因此，需要以下方法 。換言之，在形成接線槽和經道（v i a s )在絕緣層上後，銅 接線藉濺射或電鍍而形成，而後，沈積在絕緣層上之不需 要的銅層藉化學機械磨光（下文稱爲C Μ P )來除去，化 學機械磨光是機械磨光和化學磨光之結合。 然而，在此一方法中，可能發生銅離子擴散入絕緣層 以致破壞裝置之性質。因此，爲了防止銅離子之擴散，已 硏究要提供障壁層在具有所形成之接線槽或經道的絕緣層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210 X 297公釐） 539735 A7 _ B7_ 五、發明説明（2 ) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 上。至於此種障壁層之材料，鉅金屬，氮化鉅或鉬化合物 (下文通稱爲含鉅之化合物）亦由裝置之可信度觀點而論 是最合適的且預期在未來會最常被使用。 因此，在此種用於含此一銅層及含鉅化合物之半導體 裝置的C Μ P方法中，首先作爲最外層之銅層，而後作爲 障壁層之含鉅化合物層分別被磨光且當它已達到如二氧化 矽或單氟矽氧化物（S i 〇 F )之絕緣層時即完成磨光。 作爲一理想的方法，想要藉使用僅一種型式之磨光組成物 ，銅層和含鉬化合物層在一單一磨光步驟中均勻地被除去 ，且當然當其已達到絕緣層時磨光會完成。然而，銅和含 鉬化合物在其硬度，化學安定性和其它機械性方面及因此 加工方面是不同的，因此，在加工時，難以採用此種理想 的磨光方法，亦即分成二步驟之磨光方法正被硏究。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，在第一步驟磨光中（下文稱爲第一磨光），使 用能以高效率磨光銅層之磨光組成物，使用含鉅化合物層 作爲停止劑以磨光銅層直至達到此一含鉅化合物層。在此 ，爲了不形成不同的表面缺陷如凹陷，腐蝕，盤狀等在銅 層表面上，在要達到含鉅化合物層前磨光須立即終止，亦 即，銅層仍稍有存留。而後，在第二步驟磨光中（下文稱 爲第二磨光），使用一種主要能以高效率磨光含鉅化合物 層之磨光組成物，使用絕緣層作爲終止劑以連續磨光殘留 之薄銅層和含鉅化合物層，且當已達到絕緣層時完成磨光 〇 在第一磨光中所用之磨光組成物需要具有一種性質， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 539735 A7 ______B7_ 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 使其能以局的原料除去速率磨光銅層，卻不形成上述不同 的表面缺陷（如凹陷）在銅層表面，此表面缺陷無法藉第 二磨光來除去。 至於此種供磨光銅層之磨光組成物，例如，J P 一 A 一 7 - 2 3 3 4 8 5 (先前技藝1 )揭示一種供銅型金屬 層用之磨光液，其包括由胺基乙酸（下文稱爲甘氨酸）及 醯胺硫酸組成之群中所選之至少一有機酸，氧化劑和水， 及一種使用此種磨光液產製半導體裝置之方法。若此磨光 液用來磨光銅層，則可得到相當高之原料除去速率。據信 :在銅層表面之銅原子藉氧化劑之作用轉化成銅離子，且 銅離子被吸入螯合化合物中，藉此可以得到高的原料除去 速率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，由本發明人所進行之實驗發現當僅含磨料，甘 氨酸和過氧化氫之磨光液（類似於上述先前技藝1之磨光 液）被用來磨光具有形成圖形之銅層時，會在銅接線中形 成很多坑（凹痕）。此現象特別常在0 · 3 // m以下之細 接線時觀察到。這可解釋在細接線處之銅層形成期間存在 缺陷或雜質，且此種弱層部分在磨光期間受化學或機械作 用之攻擊，藉此坑會形成。因此，想要在半導體裝置之製 備中藉層形成條件之最適化以進一步改良層形成之均句性 。另一方面，強烈想要發展一種磨光組成物，其在磨光期 間不形成坑。

本發明已用來解決此種問題，且本發明之一目的是要 提供一種磨光組成物，其能在半導體裝置產製中之C Μ P I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 539735 A7 B7 五、發明説明（4 ) 方法中防止坑形成在銅接線中，該半導體裝置包括至少一 銅層和含鉬化合物層，及使用彼之磨光方法。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提供一種磨光組成物，其包括： (a ) —磨料， (b )與銅離子形成螯合物之化合物， (c)對銅層提供保護性層形成功能的化合物， (d )過氧化氫，及 (e )水， 其中成份（a )之磨料具有在5 0至1 2 0 nm範圍 間之主要粒子尺寸。 本發明提供磨光組成物，其中成份（a )之磨料是二 氧化砍。 本發明提供磨光組成物，其中成份（a )之磨料是烟 製之矽石或膠態矽石。 本發明提供磨光組成物，其中成份（a )之磨料的含 量基於組成物是在5至5 0克/升範圍間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明提供磨光組成物，其中與成份（b )之銅離子 形成螯合物之化合物是由甘氨酸，α -氨基丙酸，絲氨酸 ，口奎哪啶酸，hystidine及其衍生物組成之群中之至少一員， 且其含量基於組成物在5至5 0克/升範圍中。 本發明提供磨光組成物，其中對銅層提供保護性層形 成功能的化合物（成份（c ))是由苯並三唑及其衍生物 組成之群中之至少一員且其含量基於組成物是在 0.0002至0.002範圍中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 539735 A7 B7 五、發明説明（5 ) 本發明提供磨光組成物，其中成份（d )之過氧化氫 含量基於組成物是0.03至1莫耳/升範圍中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提供磨光方法，其包括用磨光組成物磨光一半 導體裝置，其具有至少一銅層和一含钽化合物層形成在基 材上。 現在，本發明將更詳細描述。然而，應了解以下描述’ 企圖促進對本發明之了解，且絕不用來限制本發明。 磨料 作爲本發明磨光組成物之一成份的磨料要用來在 C Μ P加工中實施機械磨光且具有一種機械性除去在欲被 磨光之表面上形成之脆性層的功能。至於此種磨料，一般 已知使用二氧化矽，氧化鋁，氧化鈽，氧化鈦，氧化鍩， 碳化矽，氮化矽等。在這些磨料中，可使用一或多種。在 本發明中，有利地使用二氧化矽。再者，烟製之矽石和膠 態矽石或其任一者可被使用，且膠態矽石最有利。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，磨料具有在5 0至1 2 0 n m，有利地7 0至 1 0 0 n m之範圍間之主要粒子尺寸。在本發明中重要的 一點是當磨料之主要粒子尺寸在以上範圍中時，這對銅接 線上之坑之壓制是有效的。5 0至1 2 0 n m之主要粒子 尺寸是一種粒子尺寸，其意指在膠態和非膠態間之中間物 。依本發明人之觀察，在完全膠態中，亦即當磨料之主要 粒子尺寸小於5 0 n m時，磨料之表面會是極活性狀態， 且此種活性表面據信會在銅接線上引起坑。隨著主要粒子 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 539735 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 尺寸增加，膠態本質減低，且粒子表面之活性變小。因此 ，坑變得難以發展。另一方面，若主要粒子太大，亦即， 當磨料之主要粒子尺寸超過1 2 0 n m，磨料之分散度變 差，因此，可能導致刮痕，且在供應漿液時之處置變難。 依本發明之磨料的主要粒子尺寸是藉氮吸附法（ B E T法）所測量之比表面積之値再計算而得的主要粒子 尺寸。爲了藉B E T法所測量之比表面積之値得到主要粒 子尺寸，此種主要粒子尺寸由數學式（A )所計算。 D = 6 / p · s ( A ) 其中D是主要粒子尺寸（nm) ，p是磨料比重（g /cm3)，且s是B E T法所測量之比表面積’（m 2 / g )° 再者，在磨光組成物中磨料之含量常是5至5 0 g/ 1 ，有利地1 0至3 0 g / 1 ，更有利地1 5至2 5 g / 1 。若磨料含量太小，機械磨光效力減低，因此銅層之原 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 料除去速率可能減低。另一方面，若磨料含量太大，則機 械磨光效力增加，且含鉅化合物層之磨光速率變得太高且 難以控制。 與銅離子形成螯合物之化合物 與銅離子形成螯合物之化合物作爲本發明之磨光組成 物之一成份，特徵在於它含有至少一羧基和一氮原子’其 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 539735 A7 _____B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 位於α -位上。位於α -位上之羧基和氮原子會與銅形成 螯合物，藉此加速銅層之磨光。在本發明中，它是由甘氨 酸，α —氨基丙酸，絲氨酸，_哪啶酸，丨”…心㈣及其衍生 物組成之群中所選之至少一成份。 在磨光組成物中，與銅離子形成繁合物之化合物的含 量基於組成物常是0 . 0 4至0 · 2莫耳/升，有利地 〇 . 06至0 . 12莫耳/升。若含量少於〇 · 〇4莫耳 /升，銅層的原料除去速率易於變低，這是不想要。另一 方面，若超過0 · 2莫耳/升，銅層的原料除去速率變得 太高且難以控制，這是不想要的。 對銅層提供保護性層形成功能的化合物 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作爲本發明之磨光組成物之一成份，對銅層提供保護 性層形成功能的化合物在磨光期間及/或之後具有保護銅 層的角色，它抑制銅接線中盤狀或凹陷之形成且具有作爲 腐蝕防止劑之功能以抑制銅之腐蝕。對銅層提供保護性層 形成功能之此種化合物是由苯並三唑及其衍生物組成之群 中所選之至少一成份。衍生物可以是例如苯並咪唑，三唑 ，咪唑及甲苯基三唑。 在磨光組成物中對銅層提供保護性層形成功能之化合 物的含量，基於組成物常是0 . 0002至0 · 〇〇2莫 耳/升，有利地〇·〇〇〇3至0.001莫耳/升。若 含量少於0 · 0 0 0 2莫耳/升，在磨光後銅層表面易於 受到腐蝕，這是不想要的。另一方面，若它超過 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 539735 A7 ______B7 五、發明説明（8 ) 〇· 0 0 2莫耳/升，銅之保護性層形成功能變強，而可 能會導致磨光不均勻，或銅層之原料除去速率變得過低， 這是不想要的。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 過氧化氫 作爲本發明之磨光組成物之一成份，過氧化氫是作爲 氧化劑者。並且，過氧化氫具有一特徵，就是具有充份氧 化力以氧化銅層且不含有金屬灕子作爲雜質者可易於取得 ’因此，它特別適於本發明之磨光組成物。 在磨光組成物中之過氧化氫的含量基於組成物常是 〇·03至1莫耳/升，有利地〇·1至0·5莫耳/升 。若過氧化氫含量太小，或太大，銅層之原料除去速率會 減低。 水 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作爲本發明之磨光組成物之一成份，水是有利地一種 具有已盡可能減低雜質者，以致上述各別成份可精確地發 揮其角色。亦即，水有利地是蒸餾水，或已藉離子交換樹 脂除去雜質離子且已藉濾紙除去懸浮物質者。 磨光組成物. 本發明之磨光組成物藉以下方式製備：混合，溶解或 分散上述個別物質，亦即具有在5 0至1 2 0 N Μ範圍間 之主要粒子尺寸的磨料，與銅離子形成螯合物的化合物， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _ 11 _ 539735 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 對銅層提供保護層形成功能之化合物及過氧化氫於水中。 在此’混合’溶解或分散方法是任選的。例如，藉葉片型 攪拌器之攪拌或超音波分散液可被利用。藉此一方法，可 溶的成份會溶解且不溶成份會分散，藉此組成物會是均句 的分散液。 再者’在製備以上磨光組成物時，視情況需要可以倂 入調卽p Η用之ρ Η調節劑，不同的表面活性劑和其它添 加劑，以確保產物品質之安全牲或維持性，或依欲磨光之 目的的形式，磨光條件及其它之要求。 Ρ Η調節劑用來改良磨光組成物之安定性，改良使用 時之安全性或符合不同規定之要求。作爲用來降低本發明 之磨光組成物之ρ Η的ρ Η調節劑，可以利用氫氯酸，硝 酸，硫酸，氯乙酸，酒石酸，丁二酸，檸檬酸/蘋果酸， 丙二酸’不同的脂肪酸，不同的聚羧酸等。另一方面，提 升ρ Η用之ρ Η調節劑，可利用氫氧化鉀，氫氧化鈉，氨 ，乙二胺，哌嗪，聚乙二亞胺等。本發明之磨光組成物在 ρ Η方面並未特別限制，但常調節至ρ Η 3至1〇。 使用表面活性劑以增加磨料之分散性或調節磨光組成 物之黏度或表面張力。在本發明中可使用之表面活性劑包 括例如一分散劑，一潤濕劑，一增稠劑，一去沬劑，一發 泡劑，一退水劑等。作爲分散劑之表面活性劑常是磺酸鹽 ，磷酸鹽，羧酸鹽或非離子性表面活性劑。 爲了本發明之磨光組成物之製備，對於混合各種添加 劑之次序或混合方法並無特別限制。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） I---------批衣—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539735 Α7 Β7 五、發明説明（10) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之磨光組成物可以用具有相當高濃度之原料溶 ^夜形成來製備，儲存或運輸，以致它可在真實磨光操作時 被稀釋。上述濃度範圍是供真實操作時用的。不用說，在 真實使用時採用此種稀釋方法之情況中，在貯存或輸送期 間之原料溶液是具有較高濃度之溶液。由處置效率觀之， 製備此種高濃縮形之組成物是有利的。 再者，過氧化氫特徵在於它在鐵離子，銨離子或胺之 存在下分解。因此，推薦在正要真實用來磨光操作前，可 以添加且混合它至磨光組成物中。過氧化氫之此種分解可 以藉合倂羧酸或醇類而抑制。亦即，藉上述p Η調節劑可 能得到此一效果。然而，此.種分解也受儲存環境影響，且 有可能部分的過氧化氫因輸送期間溫度改變或因應力形成 而進行分解。因此，在正要磨光前實施過氧化氫之混合是 有利的。 磨光方法 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之磨光方法包括用包括上述各別成份，亦即， 具有5 0至1 2 0 Ν Μ範圍間之粒子尺寸的磨料，與銅離 子形成螯合物之化合物，對銅層提供保護層形成功能之化 合物，過氧化氫及水之磨光組成物將具有至少一銅層和一 含鉅化合物層形成在基材上之半導體裝置磨光。 這磨光方法提供高的銅層原料除去速率及低的含钽化 合物層原料除去速率，藉此它提供高的選擇率（銅層原料 除去速率對含組化合物層原料除去速率稱爲、、選擇率〃） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -13- 539735 A7 B7 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ’且經磨光之表面具有優越之平滑度。再者，藉嚴格規定 磨料之主要粒子尺寸，可能得到標準之經磨光表面，卻不 形成基材上之銅接線上的坑。 此種磨光機轉可解釋如下。首先，藉過氧化氫之作用 ’銅層會被氧化。而後，與銅離子形成螯合物之化合物藉 著與磨料之結合作用會以銅螯合物形式溶在磨光組成物中 。再者，爲了抑制基材上之銅接線上之坑，藉著規定磨料 之粒子尺寸成非膠態之較大粒子尺寸，磨料之表面活性會 降低，且對銅層表面之過度的化學反應會被抑制。據信藉 這些作用，可能實現高的銅層原料除去速率，卻不形成坑 在銅接線上。 現在，本發明之實體將參考實例來詳述。然而，應了 解本發明絕不限於此種特定實例。 實例1至9及比較實例1至6 磨光組成物之內容及製備 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如表1中所示之具有不同主要粒子尺寸而作爲磨料之 膠態矽石，作爲與銅離子形成螯合物之化合物的甘氨酸， hystidine或α —氨基丙酸（添加物（b ))，作爲對銅層提 供保護性層形成功能之化合物的苯並三唑（下文稱爲、、 BTA〃）（添加物（c))，及過氧化氫與水混合，以 致它們以表1中所示之比例摻合，得到實例1至9及比較 實例1至6中之磨光組成物。在此，在實例1至9中，磨 料之主要粒子尺寸是在5 0至1 2 Omm範圍中，且在比 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） 539735 A7 ___B7 五、發明説明（12) 。 液 外溶 之水 圍% 範 1 上 3 以之 在到 寸得 尺可 子上 粒業 要商 主用 之使 料， 磨氫 ，化 中氧 過磨 至爲要 1作在 例，它 實者且 較再， 合 混 被 才 前 光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 15- 539735 A7 B7 五、發明説明（13) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I撇 經磨光表 面之評估 I I_ . 〇 ◎ ◎ ◎ 〇 ◎ ◎ ◎ ◎ C/Q Ph 00 OQ 過氧化氫 (莫耳/升） CO CO CO CO CO CO CO cn CO CO CO CO cn CO CO 添加劑(C) 量 (莫耳/升） 0.0005 | 0.0005 1 0.0005 1 0.0005 I 0.0005 1 0.0005 1 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 型式 I BTA I | BTA I BTA BTA [BTA | 1 BTA 1 1 BTA 1 1 BTA 1 ΒΤΑ | ΒΤΑ | | BTA | BTA | BTA 1 | ΒΤΑ | | ΒΤΑ ·| 添加劑(b) 量 (莫耳/升) S 〇 s § S § | 0.09 | s o 0.12 [0.12 1 Ι—〇·15 1 「⑽1 S c5 S c5 1 0.12 1 1 0.12 1 〇 〇 型式 I 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 i甘氨酸 組胺酸 組胺酸 α-氨基丙酸 α-氨基丙酸 甘氨酸 甘氨酸 組胺酸 組胺酸 氨基丙酸 氨基丙酸 磨料 量 (克/升） 粒子尺寸 (nm) o 8 r-H τ—Η ο 〇 8 r-H T—Η g 實例1 實例2 實例3 實例4 實例5 實例6 實例7 實例8 實例9 比較實例1 比較實例2 |比較實例3 1 |比較實例4 I 比較實例5 VO 挈: IK u 蜮届丽赕鼸·Go 泯面職gTd ^lllw ^vlPQ 擊啪^^雜吞哆辁Mtiil雄筚鹧_疆諒：0)『歓呂滕 % Φ^Ν奪 Φ綱银辁屮ΙΪ銶·· (q)s口-R騰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -16- 539735 A7 _ —_B7_ _ 五、發明説明（14) 磨光測試 使用實例1至9及比較實例1至6之磨光組成物的每 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一者，在以下條件下進行欲磨光之物體之層形成側的磨光 〇 欲磨光之物體： 具有藉電鍍形成之銅接線（具有0 . 2 // m之最小接 線寬）之圖形化的晶片 ^ 磨光機： 單側 C Μ P 磨光機（AVANTI 472，由 Speedfam-Ipec Co. 製） 磨光墊： 由聚氨基甲酸乙酯作成之層合磨光墊（I C -1 0 0 0 / S u b a 4 0 0，由尺〇(161111(：.，11.3.八製） 磨光壓力：4 p s i 表轉速：5〇r p m 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 磨光組成物之送料速率·· 2 5 0 c c /分鐘 對於磨光終點：由載體之轉矩電流偵測終點，而後， 以時間而言，相當於1 0 %之過度磨光被實施，在此之後 ，磨光終止。 在磨光後，晶片順序地被淸洗且乾燥，且藉光學顯微 鏡觀察0 . 2 // m之銅接線，藉此，在磨光後經磨光表面 狀況的評估依以下標準來實施。所得結果示於表1中。 ◎:優越，實質沒有形成坑。 〇：少量之小而淺之坑被觀察到，但在可接受之範圍 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 539735 A7 ___B7_ 五、發明説明（15) 內。 P :觀察到坑。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) S :觀察到刮痕。 如表1所顯明的，在比較實例1 ，3或5中（其中磨 料之主要粒子尺寸在5 0至1 2 0 n. m範圍之外，亦即小 於5 0 n m )，磨料表面是在極活性狀態，藉此坑形成在 經磨光之表面上，且在比較實例2，4或6中（其中磨料 之主要粒子尺寸大於1 2 0 n m )，磨料分散性是差的， 且刮痕形成在經磨光之表面上，在任一情況中，不能達到 高效率之磨光。然而，在實例1至9中（其中磨料之主要 粒子尺寸是在5 0至1 2 0 n m範圍中），特別是在實例 1至5以外之實例中（其中磨料之主要粒子尺寸是在有利 範圍（7 0至1 OOnm)中，證明：在每一情況中，可 以得到不具有坑或刮痕之正常的經磨光表面，且可以達成 具有高效率之磨光。 實例1 0至2 7及比較實例7至1 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 磨光組成物之內容和製備 作爲磨料之具有9 0 n m主要粒子尺寸的膠態矽石， 作爲與銅離子形成螯合物之化合物的甘氨酸，作爲對銅層 提供保護性層形成功能的化合物的B T A，及過氧化氫與 混合以致它們以表2中所示之比例摻合.，以得到實例1 〇 至2 7及比較實例7至1 4之磨光組成物。在此，在比較 實例7或8中，磨料之含量基於組成物在5至5 0克/升 -18- 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 539735 A7 B7 五、發明説明（16) 範圍之外，在比較實例9或1 0中，甘氨酸之含量（與銅 離子形成螯合物之化合物）基於組成物是在0 . 0 4至 0 · 2莫耳/升範圍之外，在比較實例1 1或1 2中，苯 並三唑（對銅層形成保護性層形成功能之化合物）的含量 基於組成物是在0·0002至0·002莫耳/升範圍 之外，且在比較實例1 3或1 4中，過氧化氫含量基於組 成物是在0·03至1莫耳/升範圍之外。再者，作爲過 氧化氫，使用商業可得到之3 1 %水溶液，且它在正要磨 光前被混合。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 539735

B 五、發明説明（17) 表2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 磨料 (克/升） 甘氨酸 (莫耳/升） 苯並三唑 (莫耳/升） 過氧化氫 (莫耳/升） 銅之原料 除去速率 鉬之原料 除去速率 實例10 5 0.09 0.0005 0.3 2405 7 實例11 10 0.09 0.0005 0.3 3774 8 實例12 15 0.09 0.0005 0.3 4194 8 實例13 25 0.09 0.0005 0.3 5082 10 實例14 30 0.09 0.0005 0.3 5546 10 實例15 50 0.09 0.0005 0.3 6485 50 實例16 20 0.04 0.0005 0.3 4331 11 實例17 20 0.06 0.0005 0.3 5457 11 實例18 20 0.12 0.0005 0.3 7432 10 實例19 20 0.2 0.0005 0.3 9012 10 實例20 20 0.09 0.0002 0.3 6457 10 實例21 20 0.09 0.0003 0.3 5909 11 實例22 20 0.09 0.001 0.3 2445 10 實例23 20 0.09 0.002 03 2188 11 實例24 20 0.09 0.0005 0.03 5495 11 實例25 20 0.09 0.0005 0.1 8141 11 實例26 20 0.09 0.0005 0.3 5407 11 實例27 20 0.09 0.0005 0.5 5069 10 比較實例7 3 0.09 0.0005 1.0 2150 6 比較實例8 7 0.09 0.0005 0.3 7559 81 比較實例9 20 0.02 0.0005 0.3 2415 10 比較實例10 20 0.3 0.0005 0.3 12067 9 比較實例11 20 0.09 0.0001 0.3 6954 10 比較實例12 20 0.09 0.003 0.3 1402 10 比較實例13 20 0.09 0.0005 0.02 2803 10 比較實例14 20 0.09 0.0005 2.0 3911 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） 539735 A7 __ B7 五、發明説明（18) 磨光測試 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用實例1 0至3 5之每一磨光組成物，在以下條件 下實施欲磨光之物體之層形成側之磨光： 欲磨光之物體： 具有藉濺射所形成之銅層的矽晶片及具有藉濺射所形 成之鉅層的矽晶片 磨光機： 單側 C Μ P 磨光機（AVANTI 472，由 Speedfam-Ipec Co. 製） 磨光墊： 由聚氨基甲酸乙酯製之層合磨光墊（I C 一 1 000 /Suba 4〇◦，由 Rodel Inc.，U.S.A製） 磨光壓力·· 4 p s i (約2 7 . 5 k P a ) 板轉速：5 0 r p m 磨光組成物之送料速率：2 5 0 c c /分鐘 載體轉速：50 r pm 磨光時間： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成銅層之晶片被安置且磨光1分鐘，而後改成形成 組層之晶片’其同樣地磨光1分鐘。 在磨光後，晶片順序地被淸洗及乾燥，藉片電阻偵測 方法測量層厚度，由磨光前後層厚度之差異得到原料除去 速率。所得結果示於表2中。 如表2中所證明的，若磨料之含量小於以上範圍，如 在比較實例7中者，銅層的原料除去速率變低，且磨光處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · _ 539735 A7 B7 五、發明説明（19) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 埋不能在短時間內實施，變得難以增加產率。再者，若磨 料的含量大於以上範圍，如在比較實例8中者，不僅銅層 ’含鉅化合物層之原料除去速率變高，因此難以控制含鉬 化合物層之磨光。 再者，若甘氨酸含量小於以上範圍，如比較實例9中 者，銅層之原料除去速率會如比較實例7中者一般地變低 ，且若超過以上範圍，如比較實例9中者，銅層之原料除 去速率會變得太大，且變得難以控制磨光。 再者，若苯並三唑含量小於以上範圍，如比較實例 1 1中者，銅層之原料除去速率變高，但磨光後經磨光表 面會易於被腐蝕，因此平滑性變差，亦即，此表面超出所 需地被磨光，因此沒有達到品質的改良，雖然這並未顯示 於表2中。再者，若苯並三唑含量大於以上範圍，如在比 較實例1 2中者，對銅層之蝕刻作用變得太受控制，且原 料除去速率變低。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，若過氧化氫含量小於或大於以上範圍，如比較 貫例1 3或1 4者’銅層之原料除去速率變小，且難在短 時間內實施磨光處理，因此變得難以增加產率。 然而，在實例1 0至2 7中（其中在各情況中磨料， 甘氨酸，苯並三唑及過氧化氫是在以上範圍內），銅層的 原料除去速率是高的，且含組化合物層之原料除去速率是 低的。亦即，實例1 0至2 7代表會提供高的選擇率之磨 光組成物，因此在磨光後可以達到經磨光表面之平滑性優 越的磨光。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） 539735 A7 B7 五、發明説明（20) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，藉使用實例1 0至2 7之每一磨光組成物，具 有藉電鍍所形成之0 . 2 // m最小線寬之銅接線的圖形化 的晶片被磨光，在每一情況中在銅層表面上並沒有觀察到 坑或刮痕。因此證明實例1 0至2 7之每一磨光組成物能 防止坑在銅接線中之形成，因此可以達成高效率磨光。 如以上所述，本發明之磨光組成物包括（a )磨料， (b )與銅離子形成螯合物之化合物，（c )對銅層提供 保護性層形成功能之化合物.，（d )過氧化氫和（e )水 ，其中成份（a )之磨料具有在5 0至1 2 0 nm範圍內 之主要粒子尺寸。 因此可能得到一種磨光組成物，其能在包括至少一銅 層和含鉅化合物層之半導體裝置的C Μ P方法中防止坑形 成在銅接線中。 在本發明之磨光組成物中，成份（a )之磨料的含量 基於組成物是在5至5 0克/升範圍中，藉此可以得到一 種磨光組成物，其能在短時間內實施銅層之機械磨光，同 時抑制含鉅化合物層之機械磨光。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明之磨光組成物中，成份（b )之與銅離子形 成螯合物之化合物是由甘氨酸，α -氨基丙酸，絲氨酸， D奎哪啶酸，hystidine及其衍生物組成之群中所選之至少一者 ，且其含量基於組成物是在0·04至0·2莫耳/升範 圍中，藉此可能得到一種能實施銅層之合適磨光的磨光組 成物。 在本發明之磨光組成物中，成份（c )之對銅層提供 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 539735 A7 B7 五、發明説明（21) 保護性層形成功能的化合物是由苯並三唑及其衍生物組成 之群中所選之至少一員，且其含量基於組成物是在 0 · 0002至0 · 002莫耳/升之範圍中，藉此可能 得到一種磨光組成物，其能藉加速銅層之磨光而提供最恰 當之磨光功能且同時提供保護性層形成功能。 在本發明之磨光組成物中，成份（d )之過氧化氫的 含量基於組成物是在0 · 0 3至1莫耳/升範圍中，藉此 可以得到一種磨光組成物，其能在短時間中磨光且能提供 銅層之最恰當的化學磨光。 本發明之磨光方法是一種用上述磨光組成物將具有至 少一銅層和至少一含鉬化合物層在基材上之半導體裝置磨 光的方法，藉此，在其C Μ P方法中，銅層的原料除去速 率是高的，含鉅化合物層之原料除去速率是低的，藉此可 提供局的選擇率，且可得到具有優越平滑性之經磨光表面 ，同時，藉嚴格地限定磨料之主要粒子尺寸，可能產生具 有正常經磨光表面之半導體裝置，卻不形成坑在基材之銅 接線上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） -24 -

Claims (1)

1. 539735 六、申請專利範圍 1一 -—---- 第90120020號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國92年1月29日修正 1 . 一種磨光組成物，其包括： (a )磨料， (b )與銅離子形成螯合物之化合物， (c )對銅層提供保護性層形成功能之化合物， (d )過氧化氫，及 (e )水， 其中成份（a )之磨料具有5 0至1 2 0 n m範圍間 之主要粒子尺寸， 其中成份（a )之磨料是二氧化矽，而其含量基於組 成物是在5至5 0克/升範圍間， 其中成份（b )之與銅離子形成螯合物之化合物是由 甘胺酸、α -胺基丙酸、絲氨酸、喹哪啶酸、組胺酸及其 衍生物所組成之群中所選之至少一員，且其含量基於組成 物是在5至50克/升範圍中，及 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中成份（c )之對銅層提供保護性層形成功能之化 合物是由苯並三唑及其衍生物組成之群中所選之至少一員 ，且其含量基於組成物是在0 . 0 0 02至〇 . 002莫 耳/升範圍中。 2 .如申請專利範圍第1項之磨光組成物，其中成份 (a )之磨料是烟製矽石或膠態矽石。 ’ 3 .如申請專利範圍第1項之磨光組成物，其中成份 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2l〇X297公嫠） 539735 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (d )之過氧化氫的含量基於組成物是在0 · 0 3至1莫 耳/升範圍中。 4 . 一種磨光方法，其包括用如申請專利範圍第1項 中所定義之磨光組成物將一具有至少一銅層和一含鉅化合 物層之半導體裝置磨光。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）