[发明专利]研磨用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在CMP研磨处理中使用的、尤其是在研磨金属膜时使用的 研磨用组合物。

背景技术

根据半导体加工中使用的金属镶嵌法(Damascene Process)，例如在被 二氧化硅膜被覆的基板表面上形成与预形成的布线图案相对应的槽以及与 预形成的插件(与基板内部的布线电连接的部分)相对应的孔后，在槽和 孔的内壁面形成由钛、氮化钛等构成的壁垒金属膜(绝缘膜)，接着通过镀 敷等在基板表面的整个面上覆盖布线金属例如钨膜，在槽和孔中埋入钨， 然后通过化学机械研磨法(CMP；chemical mechanical polishing)除去槽和 孔以外区域的多余的钨膜，从而在基板表面形成布线和插件。

在钨等金属膜的平坦化工序中，首先通过高研磨速率的1次研磨大幅 度地除去金属膜，然后进行精研磨。在该精研磨中，若使用与1次研磨相 同的研磨用组合物(料浆)，则金属膜会被过度研磨，发生凹陷、腐蚀。因 此，作为精研磨用的料浆，必须使用金属膜研磨速度和氧化膜研磨速度之 比即选择比较小的料浆(非选择性料浆)。若选择比小，则金属膜和氧化膜 几乎以相同的研磨速率被研磨，因而能抑制凹陷和腐蚀的发生。

作为非选择性料浆，例如有含有规定含量的胶体二氧化硅、选自高碘 酸及其盐中的至少1种、氨以及硝酸铵并降低腐蚀量的研磨用组合物(例 如参照日本2004-123880号公报)。

根据日本2004-123880号公报记载的研磨用组合物，为了研磨钛等壁垒 金属，使用选自蚀刻力高的高碘酸及其盐中的至少1种和具有由光散射法 求得的平均粒径为80～300nm的较大粒径的研磨粒，从而能进行精研磨。

但是存在下述问题：壁垒金属被除去后，由于选自高碘酸及其盐中的 至少1种的蚀刻力，会使钨等布线金属溶解，从而无法充分抑制凹陷的进 行以及随之产生的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有非选择性并且能抑制凹陷、腐蚀的研 磨组合物。

本发明为一种研磨用组合物，其特征在于，含有通过采用光散射法的 粒度分布测定求得的平均粒径为20nm以上但不足80nm的胶体二氧化硅和 钝态保持电流值为0mA～0.5mA的氧化剂。

根据本发明，含有通过采用光散射法的粒度分布测定求得的平均粒径 为20nm以上但不足80nm的胶体二氧化硅和钝态保持电流值为 0mA～0.5mA的氧化剂。

通过使用钝态保持电流值为0mA～0.5mA的氧化剂和具有由上述优选 范围规定的较小平均粒径的胶体二氧化硅，能提高壁垒金属(barrier metal) 的研磨速率。此外，壁垒金属的研磨速率与布线金属膜、氧化膜的研磨速 率基本相同，还可以实现非选择性。

钝态保持电流值为0mA～0.5mA的氧化剂由于不具有蚀刻力，因此在壁 垒金属被除去后，钨等布线金属不会被蚀刻，从而能充分抑制凹陷的进行 以及进一步的腐蚀的发生。

另外，本发明的特征还在于，上述氧化剂含有选自氯酸、溴酸、碘酸、 过硫酸及它们的盐、以及4价的铈化合物中的至少1种。

根据本发明，作为上述氧化剂，可以使用选自氯酸、溴酸、碘酸、过 硫酸及它们的盐、以及4价的铈化合物中的至少1种。

另外，本发明的特征还在于，pH为1.0～2.0。

根据本发明，通过使pH为1.0～2.0，能实现足够的研磨速率。另外， 通过使pH为1.0～2.0，能得到与pH在该范围外的研磨组合物相比时经时的 特性变化极少的研磨组合物。

附图说明

通过下述详细的说明和附图来进一步明确本发明的目的、特色和优点。

图1是表示胶体二氧化硅的平均粒径与研磨速率之间的关系的图。

图2是表示胶体二氧化硅的平均粒径与选择比之间的关系的图。

图3A是表示使用了实施例3的情况下的布线宽度为100μm的晶片的 表面轮廓的图。

图3B是表示使用了比较例8的情况下的布线宽度为100μm的晶片的 表面轮廓的图。

图4A是表示使用了实施例3的情况下的布线宽度为10μm的晶片的表 面轮廓的图。

图4B是表示使用了比较例8的情况下的布线宽度为10μm的晶片的表 面轮廓的图。

具体实施方式

以下，参考附图来详细说明本发明的优选实施例。