[发明专利]用于抛光铜的CMP浆料组合物和使用其的抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于抛光铜的CMP浆料组合物和使用其的抛光方法。更具体地，本发明涉及用于抛光半导体制造中的金属线(如铜线)的CMP浆料组合物和使用其的抛光方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，将CMP过程用于晶圆表面或晶圆上的绝缘层或金属层的平坦化。CMP过程是将抛光垫放置在抛光滚筒上，随后在抛光滚筒旋转中，抛光头支撑并旋转晶圆的同时应用流体静压力，从而经由使用抛光浆料组合物的抛光垫和抛光试剂的机械抛光作用或抛光浆料组合物的氧化剂的化学抛光作用抛光来平坦化晶圆表层的过程。用于CMP的抛光浆料组合物可以包含金属氧化物颗粒的抛光试剂、其中悬浮抛光试剂的去离子(DI)水；通过在金属膜的表面上形成钝化层除去金属氧化物的氧化剂；通过钝化防止过度腐蚀的腐蚀抑制剂；以及螯合由氧化剂氧化的金属氧化物的络合剂。

由于与其他金属相比，在使用CMP浆料组合物抛光金属层(特别是铜(Cu)层)的过程中，发生严重的表面缺陷如侵蚀和凹陷，所以引入了腐蚀抑制剂和络合剂。

这样，在抛光金属层，特别是铜层的过程中，有必要确保低水平的表面缺陷与适当的抛光速率。否则，抛光时间变得更长或可能出现表面缺陷。

具体实施方式

【技术问题】

本发明的一个方面是提供用于抛光铜的CMP浆料组合物，其在抛光金属线，特别是铜线时可以显著减少表面缺陷，并提供使用其的抛光方法。

本发明的另一方面是提供用于抛光铜的CMP浆料组合物，其可以改善抛光速率和抛光平坦度，并提供使用其的抛光方法。

【技术方案】

本发明的一个方面涉及用于抛光铜的CMP浆料组合物。该组合物包含抛光颗粒、氧化剂、络合剂、腐蚀抑制剂和去离子水，其中，络合剂包含：选自草酸、苹果酸、丙二酸和甲酸中的至少一种有机酸；以及甘氨酸，且有机酸与甘氨酸的重量比在约1:13至约1:260的范围。

络合剂可以以按重量计(wt％)约0.1％至约15wt％的量存在于总重量的组合物中。

有机酸与甘氨酸的重量比可以在约1:60至约1:200的范围。

在一个实施方式中，组合物可以进一步包含表面活性剂、聚合化合物、分散剂、pH调节剂或它们的组合。

组合物可以包含：约0.01wt％至约20wt％的抛光颗粒；约0.01wt％至约10wt％的氧化剂；约0.1wt％至约15wt％的络合剂；约0.001wt％至约10wt％的腐蚀抑制剂；以及余量的去离子水。

组合物可以具有：在抛光30秒后，使用表面缺陷分析仪对12英寸的铜覆盖晶圆测量的约1200以下的表面缺陷；以及使用宏观颗粒分析仪(Accusizer)测量的约23000以下的LPC值。

本发明的另一方面涉及使用以上阐述的组合物的抛光方法。该方法包括使用组合物抛光铜线。

【有利效果】

本发明提供了用于抛光铜的CMP浆料组合物，其在抛光金属线，特别是铜线时，可以减少表面缺陷并可以改善抛光速率和抛光平坦度。

【最佳方式】

根据本发明的一个实施方式，将CMP浆料组合物用于抛光金属线，例如铜线的过程，铜线用作半导体器件的导电层。该组合物包含抛光颗粒、氧化剂、络合剂、腐蚀抑制剂和去离子水，且可以进一步包含表面活性剂、聚合化合物、分散剂、pH调节剂或它们的组合。

在下文中，将详细描述每种组分。

抛光颗粒

根据本发明，CMP浆料组合物可以使用金属氧化物颗粒作为抛光颗粒。例如，抛光颗粒可以包含二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆、钼、二氧化铈等。这些可以单独或组合使用。在这些抛光颗粒中，二氧化硅(SiO₂)，特别是胶体二氧化硅，对于更有效的抛光可以是有利的。