[发明专利]用于有机膜的化学机械研磨浆料组合物及使用其的研磨方法

说明书

本发明揭示一种用于有机膜的化学机械研磨浆料组合物及使用其的研磨方法。化学机械研磨浆料组合物包含超纯水、磨料、含四价铈离子的铈盐及氧化剂，其中氧化剂在酸性区中具有1.72电子伏特或高于1.72电子伏特的氧化电位，且化学机械研磨浆料组合物的pH值为1至7。化学机械研磨浆料组合物可在pH值为1或高于1下使四价铈离子(Ce⁴⁺)稳定且因此可展现出对有机膜的高研磨速率。因此，可通过使用化学机械研磨浆料组合物的研磨方法来简单地移除有机膜，尤其是通过自对准双重图案化技术而形成的有机膜。

技术领域

本发明涉及一种用于有机膜的化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)浆料组合物及使用其的研磨方法。

背景技术

近来，随着半导体装置的集成化程度及效能的提高，互连图案的线宽变得更窄且互连图案变成多层的。为了提高用于制造半导体装置的光刻(photolithography)的准确度，每一工艺中各层之间的平坦度至关重要。当前，化学机械研磨(CMP)工艺为一种备受瞩目的平坦化技术。CMP工艺可依据欲研磨的材料而被分类成氧化物(oxide)膜CMP、金属(metal)CMP、多晶硅(poly-Si)CMP、有机膜CMP等。

在CMP中，已知研磨速率及平坦度受欲研磨的膜的表面改质反应的影响极大。为增强表面改质反应，除了研磨颗粒外，CMP浆料可还包含氧化剂、聚合物化合物、抑制剂、螯合剂及例如酸或碱等pH调整剂。鉴于研磨速率及平坦度，当欲研磨金属膜或有机膜时，适合使用包含例如Fe、Mn、Cr及Ce等过渡金属的强氧化剂。然而，在浅沟槽隔离(shallow trenchisolation，STI)工艺或栅极(gate)掩埋工艺中，Fe、Mn及Cr可能造成漏电流(leakagecurrent)。此外，纵使不会造成漏电流，铈(Ce)仍具有以下问题：四价铈离子(Ce⁴⁺)在pH值为1或高于1下变成三价铈离子(Ce³⁺)，导致难以保证氧化剂的稳定性，且例如研磨速率等研磨特性因四价氧化铈离子的浓度改变而为可变的。尽管浆料溶液的pH值降低可防止四价铈离子(Ce⁴⁺)变成三价铈离子(Ce³⁺)，但此可导致用于调节研磨垫或CMP设备的金刚石盘被腐蚀。此外，存在以下问题：一旦四价铈离子(Ce⁴⁺)变成三价铈离子(Ce³⁺)，此三价铈离子便无法通过简单地降低浆料溶液的pH值而返回至四价铈离子(Ce⁴⁺)。因此，需要一种即使在pH值为1或高于1下仍可使四价铈离子(Ce⁴⁺)稳定的CMP浆料组合物。

发明内容

技术问题

本发明的一个实施例是提供一种即使在pH值为1或高于1下仍可使四价铈离子(Ce⁴⁺)稳定的CMP浆料组合物。

本发明的另一实施例是提供一种可对有机膜提供优异研磨效果的CMP浆料组合物。

本发明的再一实施例是提供一种使用对有机膜具有优异研磨效果的CMP浆料组合物来研磨有机膜的方法。

技术解决方案

本发明的一个实施例是有关于一种用于有机膜的CMP浆料组合物，此CMP浆料组合物包含：超纯水、磨料、含四价铈离子的铈盐及氧化剂，其中此氧化剂在酸性区中具有1.72电子伏特或高于1.72电子伏特的氧化电位，且此CMP浆料组合物的pH值为1至7。

上述含四价铈离子的铈盐存在三价铈离子及四价铈离子，且四价铈离子的浓度可为三价铈离子浓度的十倍或十倍以上。

上述氧化剂可包含过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的至少一者。

上述磨料可以0.1重量％(wt％)至20重量％的量存在于CMP浆料组合物中，且可具有平均粒径为10纳米至100纳米的胶体氧化硅。