TWI393771B - 加強氧化物移除速率之鎵與鉻離子 - Google Patents
加強氧化物移除速率之鎵與鉻離子 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI393771B TWI393771B TW096121659A TW96121659A TWI393771B TW I393771 B TWI393771 B TW I393771B TW 096121659 A TW096121659 A TW 096121659A TW 96121659 A TW96121659 A TW 96121659A TW I393771 B TWI393771 B TW I393771B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- cerium oxide
- abrasive composition
- substrate
- iii
- chromium
- Prior art date
Links
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 28
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims description 28
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 101
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 69
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 50
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 39
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 26
- UZEDIBTVIIJELN-UHFFFAOYSA-N chromium(2+) Chemical compound [Cr+2] UZEDIBTVIIJELN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N chromium(3+) Chemical compound [Cr+3] BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- CHPZKNULDCNCBW-UHFFFAOYSA-N gallium nitrate Chemical compound [Ga+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O CHPZKNULDCNCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 14
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 14
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 12
- 229940044658 gallium nitrate Drugs 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical group [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 claims 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 13
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 9
- -1 cerium ions Chemical class 0.000 description 8
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 5
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- VZXTWGWHSMCWGA-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical group NC1=NC=NC(N)=N1 VZXTWGWHSMCWGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNCSCQSQSGDGES-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[bis(carboxymethyl)amino]propyl-(carboxymethyl)amino]acetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)C(C)CN(CC(O)=O)CC(O)=O XNCSCQSQSGDGES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000000703 Cerium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021554 Chromium(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021556 Chromium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- VBWZBVILWFLXTF-UHFFFAOYSA-M [O-2].O[Er+2] Chemical compound [O-2].O[Er+2] VBWZBVILWFLXTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WDNIVTZNAPEMHF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;chromium Chemical compound [Cr].CC(O)=O.CC(O)=O WDNIVTZNAPEMHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 1
- 229920001448 anionic polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- VLOHGDRGWPIRIH-UHFFFAOYSA-N chromium(2+);dinitrate Chemical compound [Cr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VLOHGDRGWPIRIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYPRIXSYXLDSOA-UHFFFAOYSA-L chromium(2+);sulfate Chemical compound [Cr+2].[O-]S([O-])(=O)=O RYPRIXSYXLDSOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WYYQVWLEPYFFLP-UHFFFAOYSA-K chromium(3+);triacetate Chemical compound [Cr+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O WYYQVWLEPYFFLP-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000334 chromium(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011636 chromium(III) chloride Substances 0.000 description 1
- 235000007831 chromium(III) chloride Nutrition 0.000 description 1
- GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H chromium(III) sulfate Chemical compound [Cr+3].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000356 chromium(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011696 chromium(III) sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000015217 chromium(III) sulphate Nutrition 0.000 description 1
- XBWRJSSJWDOUSJ-UHFFFAOYSA-L chromium(ii) chloride Chemical compound Cl[Cr]Cl XBWRJSSJWDOUSJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940001468 citrate Drugs 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- FYWVTSQYJIPZLW-UHFFFAOYSA-K diacetyloxygallanyl acetate Chemical compound [Ga+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O FYWVTSQYJIPZLW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- BLCTWBJQROOONQ-UHFFFAOYSA-N ethenyl prop-2-enoate Chemical class C=COC(=O)C=C BLCTWBJQROOONQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229940044170 formate Drugs 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002258 gallium Chemical class 0.000 description 1
- 229910000373 gallium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- SBDRYJMIQMDXRH-UHFFFAOYSA-N gallium;sulfuric acid Chemical compound [Ga].OS(O)(=O)=O SBDRYJMIQMDXRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940119177 germanium dioxide Drugs 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N iminodiacetic acid Chemical compound OC(=O)CNCC(O)=O NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- MGIYRDNGCNKGJU-UHFFFAOYSA-N isothiazolinone Chemical compound O=C1C=CSN1 MGIYRDNGCNKGJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940049920 malate Drugs 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N malic acid Chemical compound OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L phthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- CHKVPAROMQMJNQ-UHFFFAOYSA-M potassium bisulfate Chemical compound [K+].OS([O-])(=O)=O CHKVPAROMQMJNQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000343 potassium bisulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- HXHCOXPZCUFAJI-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoic acid;styrene Chemical class OC(=O)C=C.C=CC1=CC=CC=C1 HXHCOXPZCUFAJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229940086735 succinate Drugs 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229940095064 tartrate Drugs 0.000 description 1
- TUNFSRHWOTWDNC-UHFFFAOYSA-N tetradecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCC(O)=O TUNFSRHWOTWDNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
本發明係關於化學機械研磨組合物及化學機械研磨方法。
積體電路係由數百萬個形成於諸如矽晶圓之基板中或諸如矽晶圓之基板上的主動元件組成。該等主動元件係化學及物理連接至一基板中且經由使用多級互連而相互連接以形成功能電路。典型的多級互連包含一第一金屬層、一層間介電層及(有時)一第三金屬層及後續金屬層。使用諸如經摻雜或未摻雜的二氧化矽(SiO2
)及/或低介電質之層間介電質來電絕緣不同金屬層。隨著每一層得以形成，通常層經平坦化以使後續層能形成於新形成之層之上。
一種在介電基板上製造平面金屬電路跡線的方法稱為金屬鑲嵌製程。根據此製程，藉由習知乾式蝕刻製程使介電表面圖案化以形成用於垂直及水平互連之孔及溝槽。將圖案化之表面用黏著促進層(諸如鈦或鉭)及/或擴散障壁層(諸如氮化鈦或氮化鉭)塗佈。接著使黏著促進層及/或擴散障壁層上覆有銅層或鎢層。使用化學－機械研磨以減小銅層或鎢塗覆層之厚度以及任意黏著促進層及/或擴散障壁層之厚度，直至獲得暴露二氧化矽表面之升高部分之平坦表面。該等通道及溝槽保持用導電銅或鎢來填充從而形成電路互連。
在某些應用中，需要在研磨金屬層及/或障壁層之後使用其他研磨步驟以充分平坦化介電表面。通常，適用於金屬及/或障壁層之化學－機械研磨之研磨組合物及方法並不適用於包含二氧化矽之介電層的研磨。
需要研磨二氧化矽層之另一半導體製造方法為淺溝槽隔離(STI)製程。根據STI製程，氮化矽層形成於矽基板上，淺溝槽經由蝕刻或光微影而形成，且介電層(通常為二氧化矽)經沈積以填充溝槽。由於以此方式形成之溝槽深度之變化，通常必需沈積過量介電材料於基板之上以確保完全填充所有溝槽。
介電材料符合基板之下伏構形。因此，基板之表面藉由溝槽之間的上覆氧化物之凸起區域而特徵化。接著位於溝槽外部之過量介電質通常藉由化學－機械平坦化製程來移除，該化學－機械平坦化製程又提供用於進一步處理之平坦表面。
當前，存在兩種用於二氧化矽之化學－機械平坦化中之主要方法。第一方法包含使用具有大於10之pH值之高固體含量(10－20 wt.%)之基於二氧化矽之研磨組合物。高固體含量導致此研磨組合物之高成本。第二方法包含在研磨組合物中使用氧化鈰研磨劑。雖然當用以研磨二氧化矽層時基於氧化鈰之研磨組合物顯現高移除速率，但源自氧化鈰研磨劑之鈰離子可污染基板結構，從而需要侵蝕性後CMP清潔處理。此等研磨組合物之缺點包括當減小二氧化矽含量時研磨速率降低，當增加二氧化矽含量以提高研磨速率時成本提高，及相對於諸如鉭之基板表面之其他組份而言通常顯現低的研磨速率。
因此，在此項技術中需要用於化學－機械平坦化含二氧化矽之基板的組合物及方法，其將提供二氧化矽之有用移除速率。
本發明提供一種化學－機械研磨組合物，其包含以下各物，大體上由以下各物組成或由以下各物組成：(a)二氧化矽，(b)足以提供0.2 mM至10 mM選自由鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)組成之群之金屬陽離子之量的化合物，及(c)水，其中該研磨組合物具有1至6之pH值。本發明亦提供一種化學－機械研磨一基板之方法，該方法包含：(i)提供一基板；(ii)使該基板與一研磨墊及化學－機械研磨組合物接觸，該化學－機械研磨組合物包含以下各物，大體上由以下各物組成或由以下各物組成：(a)二氧化矽，(b)足以提供0.2 mM至10 mM選自由鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)組成之群之金屬陽離子之量的化合物，及(c)水，其中該研磨組合物具有1至6之pH值；(iii)相對於該基板移動該研磨墊，化學－機械研磨組合物係在該研磨墊與該基板之間；及(iv)磨擦該基板之至少一部分以研磨該基板。
本發明提供一種化學－機械研磨組合物，其包含以下各物，大體上由以下各物組成或由以下各物組成：(a)二氧化矽，(b)足以提供0.2 mM至10 mM選自由鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)組成之群之金屬陽離子之量的化合物，及(c)水，其中研磨組合物具有1至6之pH值。當用以研磨包含介電材料(特定而言基於二氧化矽之介電材料)之基板時，研磨組合物合意地提供加強的移除速率。
研磨組合物包含二氧化矽。二氧化矽可為任何適當形式之二氧化矽。二氧化矽之有用形式包括(但不限於)煙霧狀二氧化矽、沈澱二氧化矽及經縮合聚合之二氧化矽。最佳地，二氧化矽為經縮合聚合之二氧化矽。經縮合聚合之二氧化矽顆粒通常藉由縮合Si(OH)4
以形成膠狀顆粒而製備。前驅體Si(OH)4
可(例如)藉由水解高純度烷氧矽烷或藉由酸化矽酸鹽水溶液而獲得。經縮合聚合之二氧化矽亦被稱為溶膠－凝膠二氧化矽。此等研磨劑顆粒可根據美國專利第5,230,833號製備或可作為各種市售產品之任一者而獲得，諸如Fuso PL－1、PL－2及PL－3產品，及Nalco 1034 A、1050、2327及2329產品以及可自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical及Clariant購得之其他類似產品。
二氧化矽可呈初始顆粒及/或初始顆粒的集合體之形式。如在此項技術中所熟知，研磨劑顆粒在結構之最低層處包含初始顆粒。包含顆粒之初始顆粒藉由在原子之間的共價鍵接而形成且對於幾乎最嚴厲條件為穩定的。在下一層結構處，初始顆粒被聯合為通常稱為集合體之二次顆粒。集合體顆粒包含初始顆粒且藉由共價鍵及靜電相互作用而鍵接在一起，且通常藉由(例如)諸如高剪切混合之機械能量輸入而抵抗降解。在下一層結構處，集合體更鬆散地聯合為凝聚物。通常，凝聚物可經由機械能量輸入而分離為組成集合體。視特定組合物及製備方法而定，初始顆粒及二次顆粒(例如，集合體)可具有自球形至橢圓形之形狀，且某些集合體可具有經延伸的類鏈結構。舉例而言，熱解或煙霧狀二氧化矽通常以具有類鏈結構之集合體形式存在。沈澱二氧化矽(例如，藉由中和矽酸鈉製備之二氧化矽)具有集合體結構，其中大致球形的初始顆粒被聯合為類似"葡萄串"之集合體。初始研磨劑顆粒與經集合之初始顆粒(例如，二次顆粒)之特徵可為具有平均粒度。在此點上，粒度係指封閉顆粒之最小球體之直徑。
合意地，二氧化矽基本上未聚結。二氧化矽通常具有5 nm或更大(例如，10 nm或更大，或15 nm或更大，或20 nm或更大)之平均粒度。較佳地，二氧化矽具有150 nm或更小(例如，100 nm或更小，或80 nm或更小，或50 nm或更小)之平均粒度。更佳地，二氧化矽具有5 nm至150 nm，或10 nm至1000 nm或20 nm至80 nm之平均粒度。在此點上，平均粒度係指存在於研磨組合物中而不限制顆粒為具有任何特定結構(例如，為初始顆粒或初始顆粒之集合體)之二氧化矽顆粒的平均大小。
二氧化矽合意地懸浮於研磨組合物中，更具體而言懸浮於研磨組合物之水中。當二氧化矽懸浮於研磨組合物中時，二氧化矽較佳具膠體穩定性。術語膠體係指二氧化矽顆粒在水中之懸浮液。膠體穩定性係指懸浮液隨時間而保持。在本發明之內容中，當將二氧化矽在水中之懸浮液置於100 ml量筒中且允許保持不擾動歷時2小時之時間，若在量筒底部50 ml中之顆粒濃度(以g/ml為單位之[B])及在量筒頂部50 ml中之顆粒濃度(以g/ml為單位之[T])之差除以二氧化矽組合物中顆粒的初始濃度(以g/ml為單位之[C])小於或等於0.5(意即，{[B]－[T]}/[C]0.5)，則認為二氧化矽具膠體穩定性。[B]－[T]/[C]之值合意地小於或等於0.3，且較佳小於或等於0.1。
研磨組合物中可存在任何合適量之二氧化矽。通常，研磨組合物中可存在0.01 wt.%或以上之二氧化矽(例如，0.05 wt.%或以上，或0.1 wt.%或以上，或1 wt.%或以上)。研磨組合物中之二氧化矽之量較佳將不超過10 wt.%且更佳將不超過8 wt.%(例如，將不超過6 wt.%)。甚至更佳地，二氧化矽將構成研磨組合物之0.5 wt.%至10 wt.%(例如，1 wt.%至6 wt.%)。
研磨組合物包含化合物，該化合物包含選自由鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)組成之群之金屬陽離子。該化合物可為包含鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)之任何合適的化合物。較佳地，化合物為包含與任何合適陰離子組合之鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)之鹽。陰離子宜選自由有機羧酸根、氯離子、硝酸根及硫酸根組成之群。合適鹽之實例包括(但不限於)醋酸鎵、氯化鎵、硝酸鎵、硫酸鎵、醋酸鉻(II)、氯化鉻(II)、硝酸鉻(II)、硫酸鉻(II)、醋酸鉻(III)、氯化鉻(III)、硝酸鉻(III)及硫酸鉻(III)。更佳地，鹽為硝酸鎵。鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)鹽可為無水的或可為其任何水合物。另外，鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)鹽亦可為鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)之陽離子錯合物。舉例而言，合適的鎵(III)化合物包括鎵(III)之水、吡啶、聯吡啶及啡啉(phenthroline)錯合物。鉻(II)及鉻(III)之合適錯合物包括(但不限於)其水及六銨基錯合物。陽離子錯合物可具有如本文中所述之任何合適的抗衡陰離子。
鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)在研磨組合物中之濃度宜為0.2 mM或以上(例如，1 mM或以上，或2 mM或以上)。鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)在研磨組合物中之濃度較佳為10 mM或以下(例如，9 mM或以下，或8 mM或以下，或甚至7 mM或以下)。就此而言，不管鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)係以簡單的溶劑合物陽離子、其錯合物形式存在或以其螯合物形式存在，鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)之濃度係指以研磨組合物中之解離離子種形式溶解或存在於溶液中之鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)的克式量濃度。若鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)在研磨組合物中之濃度過低，則將不能觀察到介電質研磨速率之加強。若鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)在研磨組合物中之濃度過高，則二氧化矽顆粒可能顯現形成大的凝聚物之傾向。二氧化矽顆粒之大的凝聚物形成易於因大凝聚物研磨在基板表面上產生擦傷，又使得研磨組合物具有膠體不穩定性。
研磨組合物可包含提供兩種或兩種以上選自由鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)組成之群之不同金屬陽離子的兩種或兩種以上化合物。當研磨組合物包含兩種或兩種以上此等化合物時，各化合物可以足以提供0.2 mM至10 mM各金屬陽離子之量存在。較佳地，當研磨組合物包含兩種或兩種以上此等化合物時，該等化合物可以足以提供0.2 mM至10 mM之總計組合濃度的金屬陽離子之量而存在。
研磨組合物視情況包含螯合劑(例如，錯合劑)。在本發明之內容中，螯合劑為與金屬陽離子螯合(亦即，與鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)錯合)之分子。螯合劑在McGraw－Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms(第3版，1984)中定義為其中原子在溶液中與金屬形成一個以上配位鍵之有機化合物。螯合劑可作為單獨組份添加至研磨組合物中，或化合物可包含螯合劑作為化合物自身之一部分。螯合劑可為與鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)形成螯合劑之任何分子。或者，化合物可為包含鎵(III)、鉻(II)或鉻(III)之任何合適的螯合劑化合物。
螯合劑通常包含一或多個選自由如下各基組成之群之官能基：胺基、醯胺基、羧酸基、羥基、酚基及其鹽。合適螯合劑之非限制性實例包括：乙二胺、乙二胺四乙酸(亦即，EDTA)、亞胺基二乙酸、丙二胺四乙酸、羧酸(例如，草酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、酒石酸鹽、蘋果酸鹽、β－酮羧酸)、β－二酮、鄰苯二酚、其鹽及其組合。鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)之合適螯合劑化合物之非限制性實例包括在Advanced Inorganic Chemistry,F.A.Cotton及G.Wilkinson編，第四版，John Wiley and Sons,New York(1980)及其引用的參考文獻中描述之彼等化合物。
研磨組合物包含水。水用以促進將研磨劑顆粒、鹽及任何其他添加劑施加至待研磨或平坦化之合適基板之表面。較佳地，水為去離子水。
研磨組合物具有6或以下(例如，5或以下，或4或以下)之pH值。較佳地，研磨組合物具有1或以上(例如，2或以上)之pH值。更佳地，研磨組合物具有1至6(例如，2至5，或2至4)之pH值。若pH值過高，則鎵、鉻(II)及鉻(III)陽離子傾向於形成對應的金屬氫氧化物，其可減小研磨效率，此可能歸因於金屬氫氧化物與正研磨之基板表面之間的相互作用。研磨組合物視情況包含pH調整劑，例如，硝酸、硫酸、磷酸、氫氧化銨或氫氧化鉀。研磨組合物視情況包含pH緩衝系統，例如，磷酸二氫鉀或硫酸氫鉀。許多此等pH緩衝系統在本技術中已知者。若研磨組合物包含pH調整劑及/或緩衝系統，則研磨組合物將含有足量的pH調整劑及/或緩衝系統以維持pH值於本文提出之範圍內。
研磨組合物視情況進一步包含一或多種其他添加劑。此等添加劑包括任何合適的界面活性劑及/或包括黏度加強劑及凝結劑之流變控制劑(例如，諸如胺基甲酸酯聚合物之聚合流變控制劑)、包含一或多個丙烯酸次單位之丙烯酸酯(例如，乙烯基丙烯酸酯及苯乙烯丙烯酸酯)及聚合物、共聚物及其寡聚物及其鹽。合適的界面活性劑包括(例如)陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陰離子聚電解質、非離子界面活性劑、兩性界面活性劑、氟化界面活性劑、其混合物及其類似物。
研磨組合物視情況進一步包含殺生物劑。該殺生物劑可為任何合適殺生物劑，舉例而言，異噻唑啉酮殺生物劑。用於研磨組合物中之殺生物劑之量通常為1 ppm至500 ppm，且較佳為10 ppm至200 ppm。
研磨組合物合意地基本上不含具有大於(亦即，正於)鎵(III)化合物、鉻(II)化合物或鉻(III)化合物之標準還原電位的標準還原電位之組份。詳言之，研磨組合物合意地基本上不含或不含具有大於(亦即，正於)與標準氫電極相對之約－0.3 V之標準還原電位之組份。
可藉由任何合適之技術來製備本發明之研磨組合物，其中許多技術為熟習此項技術者已知。可以分批法或連續法製備研磨組合物。一般而言，研磨組合物可藉由將其組份以任何次序組合來製備。如本文所使用之術語"組份"包括個別成份(例如，二氧化矽、化合物等)以及成份之任何組合(例如，二氧化矽、化合物、可選之螯合劑等)。
舉例而言，二氧化矽可分散於水中。接著，可添加化合物，且研磨組合物可藉由能夠將組份併入研磨組合物中之任何方法而混合。該研磨組合物可在使用之前以一或多種組份來製備，諸如剛好在使用之前(例如，在使用前1分鐘內，或在使用前1小時內，或在使用前7天內)將化合物添加至研磨組合物中。pH值可在任何合適之時間調整。研磨組合物亦可藉由在研磨操作期間於基板表面處混合組份而製備。
研磨組合物亦可以意欲在使用之前由適當量的水進行稀釋之濃縮物形式而提供。在此實施例中，研磨組合物濃縮物可包含一定量之二氧化矽、化合物及水，使得在用適當量之水稀釋濃縮物之後，研磨組合物之每一組份將以在上文對於每一組份所列舉之適當範圍內的量存在於研磨組合物中。舉例而言，二氧化矽及化合物可各以較上文對於每一組份所列舉之濃度大2倍(例如3倍、4倍或5倍)之量存在於濃縮物中，使得當以等體積水(例如分別2倍體積水、3倍體積水或4倍體積水)稀釋濃縮物時，各組份將以上文對於每一組份所列出之範圍內的量存在於研磨組合物中。此外，如一般熟習此項技術者將瞭解，濃縮物可含有存在於最終研磨組合物中之適當分數的水以確保化合物及其他合適添加劑至少部分地或完全溶解於濃縮物中。
本發明進一步提供一種研磨基板之方法，該方法包含：(i)提供一基板，(ii)使該基板與一研磨墊及本文所述之研磨組合物接觸，(iii)相對於基板移動研磨墊，研磨組合物係在研磨墊與基板之間，及(iv)磨擦基板之至少一部分從而研磨基板。
本發明之方法可用以研磨任何合適基板，且尤其可用於研磨包含至少一介電層之基板。合適的基板包括用於半導體工業中之晶圓。本發明之方法非常適於平坦化或研磨除至少一介電層之外進一步包含至少一金屬層之基板。基板可為任何合適之含金屬基板(例如，積體電路)，且可進一步包含任何合適之障壁層。
該至少一介電層可包含任何合適的介電材料。較佳地，該至少一介電層包含選自由如下各物組成之群之材料：二氧化矽、摻雜碳之二氧化矽及經有機改質之矽玻璃。合適二氧化矽材料之非限制性實例為使用四正矽酸酯(TEOS)為原料經由化學氣相沈積(CVD)產生之二氧化矽。
該至少一金屬層可為任何合適的金屬層。較佳地，該至少一金屬層係選自由鋁、銅、鎢及其組合組成之群。該至少一障壁層可包含任何合適的障壁材料。較佳地，該至少一障壁層包含選自由鉭、鈦、其氮化物及其組合組成之群的障壁材料。
在一實施例中，基板包含至少一金屬層、至少一障壁層及至少一介電層，其中基板已經受金屬鑲嵌製程或雙金屬鑲嵌製程。在金屬鑲嵌製程或雙金屬鑲嵌製程中，在已藉由化學－機械平坦化移除基板之至少一金屬層及/或至少一障壁層以暴露至少一下伏介電層之後，該至少一介電層可能需要使用適於研磨該至少一介電層的研磨組合物之化學－機械平坦化，以提供用於後續裝置製造步驟的足夠平坦之基板表面。本發明方法非常適於平坦化該至少一介電層。
研磨組合物亦可用於平坦化或研磨已經受淺溝槽隔離(STI)處理之基板。STI處理通常涉及提供上面沈積有氮化矽層之矽基板。溝槽得以蝕刻於包含一上覆氮化矽層之基板上，接著進行光微影，且過量二氧化矽沈積於溝槽上。接著，基板經受平坦化直到氧化矽之額外表面層得以大體上移除，使得保留於溝槽中之氧化矽大致與溝槽的邊緣平齊。
本發明之研磨方法尤其適於與化學－機械研磨(CMP)設備結合使用。通常，該設備包含一壓板，其在使用時處於運轉中並具有由軌道、線性或圓形運轉產生之速度；一與該壓板接觸並在運轉時與該壓板一起移動之研磨墊；及一載體，其藉由接觸並相對於研磨墊表面移動而固持待研磨之基板。基板之研磨係藉由以下方式進行：置放基板使其與研磨墊及本發明之研磨組合物接觸且接著使研磨墊相對於基板移動，以致磨擦基板之至少一部分從而研磨基板。
基板可使用化學－機械研磨組合物以任何合適研磨墊(例如，研磨表面)來平坦化或研磨。合適之研磨墊包括(例如)編織及非編織研磨墊。此外，合適之研磨墊可包含具不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮時之回跳能力及壓縮模數之任何合適聚合物。合適聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共成形之產物及其混合物。
CMP設備合意地進一步包含一原位研磨終點偵測系統，其中許多在此項技術中係已知的。藉由分析自工件表面反射之光或其他輻射來檢測及監控研磨過程之技術在此項技術中係已知的。該等方法例如描述於美國專利第5,196,353號、美國專利第5,433,651號、美國專利第5,609,511號、美國專利第5,643,046號、美國專利第5,658,183號、美國專利第5,730,642號、美國專利第5,838,447號、美國專利第5,872,633號、美國專利第5,893,796號、美國專利第5,949,927號及美國專利第5,964,643號中。合意地，檢測或監控關於正在研磨之工件的研磨過程之進展使得能夠判定研磨終點，亦即，判定何時終止對特定工件之研磨過程。
以下實例進一步說明本發明，但當然不應解釋為以任何方式限制本發明之範疇。
此實例說明在各種pH值下引入鎵鹽對二氧化矽基板之移除速率的重要性。
包含二氧化矽之類似基板係用八種不同的研磨組合物(組合物A至H)來進行研磨。組合物A至D包含2 wt.%經縮合聚合之二氧化矽，其中組合物A至D中之每一者具有不同的pH值。組合物E至H對應於具有5 mM硝酸鎵之另外添加物之組合物A至D。研磨組合物中之每一者之pH值在表中列出。
基板係在13.8 kPa(2.0 psi)之下壓力及100 mL/min之研磨組合物流動速率下使用IC1000研磨墊(Rohm and Haas Electronic Materials,Newark,DE)來進行研磨。在使用研磨組合物之後，判定二氧化矽移除速率(SiO2
RR)，其中所得資料在表中列出。
如自表中所列出之結果顯而易見，含有5 mM硝酸鎵且分別具有2.6、3.1及3.6之pH值之組合物F、G及H顯現比相同pH值之不含有硝酸鎵的比較性組合物B、C及D所觀測到的二氧化矽移除速率大2.2、5.1及4.3倍之二氧化矽移除速率。
Claims (26)
- 一種化學－機械研磨組合物，其包含：(a)二氧化矽，(b)化合物，其量足以提供0.2 mM至10 mM選自由鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)組成之群之金屬陽離子，及(c)水，其中該研磨組合物具有1至6之pH值。
- 如請求項1之研磨組合物，其中該二氧化矽係以0.1 wt.%至10 wt.%之量存在。
- 如請求項1之研磨組合物，其中該二氧化矽為經縮合聚合之二氧化矽。
- 如請求項3之研磨組合物，其中該二氧化矽具有10 nm至80 nm之平均粒度。
- 如請求項1之研磨組合物，其中該化合物包含鹽，該鹽包含選自由醋酸根、氯離子、硝酸根及硫酸根組成之群之陰離子。
- 如請求項1之研磨組合物，其中該化合物為硝酸鎵。
- 如請求項6之研磨組合物，其中該硝酸鎵係以1 mM至8 mM之濃度存在。
- 如請求項1之研磨組合物，其中該研磨組合物進一步包含螯合劑。
- 如請求項1之研磨組合物，其中該pH值為2至5。
- 如請求項9之研磨組合物，其中該pH值為2至4。
- 一種化學－機械研磨一基板之方法，該方法包含：(a)提供一基板；(b)使該基板與一研磨墊及化學－機械研磨組合物接觸，該化學－機械研磨組合物包含：(i)二氧化矽，(ii)化合物，其量足以提供0.2 mM至10 mM選自由鎵(III)、鉻(II)及鉻(III)組成之群之金屬陽離子，及(iii)水，其中該研磨組合物具有1至6之pH值，(c)以該化學－機械研磨組合物在該研磨墊與該基板之間，相對於該基板移動該研磨墊，及(d)磨擦該基板之至少一部分以研磨該基板。
- 如請求項11之方法，其中該二氧化矽係以0.1 wt.%至10 wt.%之量存在。
- 如請求項11之方法，其中該二氧化矽為經縮合聚合之二氧化矽。
- 如請求項13之方法，其中該二氧化矽具有10 nm至80 nm之平均粒度。
- 如請求項11之方法，其中該化合物包含鹽，該鹽包含選自由醋酸根、氯離子、硝酸根及硫酸根組成之群之陰離子。
- 如請求項11之方法，其中該化合物為硝酸鎵。
- 如請求項16之方法，其中該硝酸鎵係以1 mM至8 mM之濃度存在。
- 如請求項11之方法，其中該研磨組合物進一步包含螯合劑。
- 如請求項11之方法，其中該pH值為2至5。
- 如請求項19之方法，其中該pH值為2至4。
- 如請求項11之方法，其中該基板包含一介電層。
- 如請求項21之方法，其中該介電層係選自由二氧化矽、摻雜碳之二氧化矽及經有機改質之矽玻璃組成之群。
- 如請求項22之方法，其中該基板進一步包含至少一金屬層。
- 如請求項23之方法，其中該至少一金屬層係選自由鋁、銅、鎢及其組合組成之群。
- 如請求項24之方法，其中該基板進一步包含至少一障壁層。
- 如請求項25之方法，其中該至少一障壁層係選自由鉭、鈦、其氮化物及其組合組成之群。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/491,055 US7501346B2 (en) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | Gallium and chromium ions for oxide rate enhancement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200808947A TW200808947A (en) | 2008-02-16 |
| TWI393771B true TWI393771B (zh) | 2013-04-21 |
Family
ID=38971976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW096121659A TWI393771B (zh) | 2006-07-21 | 2007-06-15 | 加強氧化物移除速率之鎵與鉻離子 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7501346B2 (zh) |
| EP (1) | EP2069451B1 (zh) |
| JP (1) | JP5357021B2 (zh) |
| KR (1) | KR101265384B1 (zh) |
| CN (1) | CN101490204B (zh) |
| IL (1) | IL196221A (zh) |
| MY (1) | MY145618A (zh) |
| TW (1) | TWI393771B (zh) |
| WO (1) | WO2008013668A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5364959B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2013-12-11 | 国立大学法人大阪大学 | 研磨方法及び研磨装置 |
| CN104371551B (zh) * | 2013-08-14 | 2018-01-12 | 安集微电子（上海）有限公司 | 一种碱性阻挡层化学机械抛光液 |
| CN115851134B (zh) * | 2022-10-27 | 2024-09-10 | 万华化学集团电子材料有限公司 | 一种高精度硅片抛光组合物及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5114437A (en) * | 1990-08-28 | 1992-05-19 | Sumitomo Chemical Co., Ltd. | Polishing composition for metallic material |
| US6362108B1 (en) * | 1999-04-22 | 2002-03-26 | Clariant (France) S.A. | Composition for mechanical chemical polishing of layers in an insulating material based on a polymer with a low dielectric constant |
| US20040023492A1 (en) * | 2000-09-20 | 2004-02-05 | Jinru Bian | Method for planarizing metal interconnects |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5230833A (en) | 1989-06-09 | 1993-07-27 | Nalco Chemical Company | Low sodium, low metals silica polishing slurries |
| US4959113C1 (en) * | 1989-07-31 | 2001-03-13 | Rodel Inc | Method and composition for polishing metal surfaces |
| JPH0781132B2 (ja) * | 1990-08-29 | 1995-08-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨剤組成物 |
| US5196353A (en) | 1992-01-03 | 1993-03-23 | Micron Technology, Inc. | Method for controlling a semiconductor (CMP) process by measuring a surface temperature and developing a thermal image of the wafer |
| US6614529B1 (en) | 1992-12-28 | 2003-09-02 | Applied Materials, Inc. | In-situ real-time monitoring technique and apparatus for endpoint detection of thin films during chemical/mechanical polishing planarization |
| US5658183A (en) | 1993-08-25 | 1997-08-19 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing including optical monitoring |
| US5433651A (en) | 1993-12-22 | 1995-07-18 | International Business Machines Corporation | In-situ endpoint detection and process monitoring method and apparatus for chemical-mechanical polishing |
| JP3270282B2 (ja) | 1994-02-21 | 2002-04-02 | 株式会社東芝 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP3313505B2 (ja) | 1994-04-14 | 2002-08-12 | 株式会社日立製作所 | 研磨加工法 |
| US5964643A (en) | 1995-03-28 | 1999-10-12 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for in-situ monitoring of chemical mechanical polishing operations |
| US5893796A (en) | 1995-03-28 | 1999-04-13 | Applied Materials, Inc. | Forming a transparent window in a polishing pad for a chemical mechanical polishing apparatus |
| US5838447A (en) | 1995-07-20 | 1998-11-17 | Ebara Corporation | Polishing apparatus including thickness or flatness detector |
| US5872633A (en) | 1996-07-26 | 1999-02-16 | Speedfam Corporation | Methods and apparatus for detecting removal of thin film layers during planarization |
| TW455626B (en) * | 1998-07-23 | 2001-09-21 | Eternal Chemical Co Ltd | Chemical mechanical abrasive composition for use in semiconductor processing |
| US6293848B1 (en) * | 1999-11-15 | 2001-09-25 | Cabot Microelectronics Corporation | Composition and method for planarizing surfaces |
| US20020039839A1 (en) | 1999-12-14 | 2002-04-04 | Thomas Terence M. | Polishing compositions for noble metals |
| JP2001187876A (ja) | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Nec Corp | 化学的機械的研磨用スラリー |
| US20020025762A1 (en) * | 2000-02-16 | 2002-02-28 | Qiuliang Luo | Biocides for polishing slurries |
| JP2001269859A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-02 | Jsr Corp | 化学機械研磨用水系分散体 |
| JP4954398B2 (ja) * | 2001-08-09 | 2012-06-13 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法 |
| JP2003142435A (ja) | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Fujimi Inc | 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法 |
| JP4083528B2 (ja) | 2002-10-01 | 2008-04-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物 |
| JP2004327952A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-11-18 | Fujimi Inc | 研磨用組成物 |
-
2006
- 2006-07-21 US US11/491,055 patent/US7501346B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-06-15 TW TW096121659A patent/TWI393771B/zh not_active IP Right Cessation
- 2007-07-10 CN CN2007800272644A patent/CN101490204B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-10 KR KR1020097001140A patent/KR101265384B1/ko active IP Right Grant
- 2007-07-10 EP EP07836036.9A patent/EP2069451B1/en not_active Not-in-force
- 2007-07-10 WO PCT/US2007/015714 patent/WO2008013668A1/en active Application Filing
- 2007-07-10 JP JP2009520758A patent/JP5357021B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-10 MY MYPI20090242A patent/MY145618A/en unknown
-
2008
- 2008-12-25 IL IL196221A patent/IL196221A/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5114437A (en) * | 1990-08-28 | 1992-05-19 | Sumitomo Chemical Co., Ltd. | Polishing composition for metallic material |
| US6362108B1 (en) * | 1999-04-22 | 2002-03-26 | Clariant (France) S.A. | Composition for mechanical chemical polishing of layers in an insulating material based on a polymer with a low dielectric constant |
| US20040023492A1 (en) * | 2000-09-20 | 2004-02-05 | Jinru Bian | Method for planarizing metal interconnects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090030316A (ko) | 2009-03-24 |
| JP2009545134A (ja) | 2009-12-17 |
| CN101490204A (zh) | 2009-07-22 |
| IL196221A0 (en) | 2009-09-22 |
| MY145618A (en) | 2012-03-15 |
| CN101490204B (zh) | 2012-12-26 |
| WO2008013668A1 (en) | 2008-01-31 |
| EP2069451A4 (en) | 2011-04-27 |
| US7501346B2 (en) | 2009-03-10 |
| IL196221A (en) | 2011-12-29 |
| TW200808947A (en) | 2008-02-16 |
| US20080020577A1 (en) | 2008-01-24 |
| KR101265384B1 (ko) | 2013-05-20 |
| EP2069451B1 (en) | 2015-06-24 |
| JP5357021B2 (ja) | 2013-12-04 |
| EP2069451A1 (en) | 2009-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2188344B1 (en) | Polishing composition and method utilizing abrasive particles treated with an aminosilane | |
| JP5596344B2 (ja) | コロイダルシリカを利用した酸化ケイ素研磨方法 | |
| KR101371939B1 (ko) | 질화규소의 연마를 위한 조성물 및 방법 | |
| TWI462999B (zh) | 用於介電薄膜之促進速率之化學機械拋光（ｃｍｐ）組合物 | |
| WO2009104517A1 (ja) | 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法 | |
| KR20080108598A (ko) | 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 화학 기계 연마 방법, 및화학 기계 연마용 수계 분산체를 제조하기 위한 키트 | |
| WO2009042072A2 (en) | Polishing composition and method utilizing abrasive particles treated with an aminosilane | |
| JP6423214B2 (ja) | 低欠陥化学機械研磨組成物 | |
| WO2019070793A1 (en) | SURFACE-TREATED ABRASIVE PARTICLES FOR TUNGSTEN POLISHING APPLICATIONS | |
| TWI393771B (zh) | 加強氧化物移除速率之鎵與鉻離子 | |
| TW202305927A (zh) | 研磨液及研磨方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |