研磨液制造技术

本发明专利技术涉及一种研磨液，该研磨液在半导体器件的化学机械平坦化方法中主要用于阻挡金属材料的研磨，所述化学机械平坦化方法中，将研磨液供给于研磨盘上的研磨垫，并且通过使该研磨垫与晶片的被研磨面接触并相对运动而进行研磨，该研磨液含有：（ａ）具有羧基和含有氧的烃部分结构的羧酸化合物、（ｂ）胶态二氧化硅粒子、和（ｃ）杂环化合物，所述研磨液的ｐＨ在２．５－４．５的范围。根据本发明专利技术可以提供在利用化学机械研磨的被研磨面的平坦化工序中能够以充分的研磨速度进行研磨、可以有效地抑制侵蚀的适于研磨半导体器件的阻挡金属材料的研磨液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体器件的制造的研磨液，详细地讲，涉及在半 导体器件的布线工序的平坦化中主要用于研磨阻挡金属材料的研磨液。
技术介绍
在以半导体集成电路(以下记为LSI)为代表的半导体器件的开发中， 为了实现高集成化、高速化，对基于布线的微细化和层叠化的高密度化、 高集成化的需要从未间断过。作为达到该目的的技术，以往采用的是化学 机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,以下记为CMP)等各种技术。该CMP是实施层间绝缘膜等被加工膜的表面平坦化、插头(plug) 的形成、埋入式金属布线的形成等时的必要技术，通过该技术可以对基板 实施平滑化，具体地讲，除去形成布线时多余的金属薄膜、除去绝缘膜上 多余的阻挡层等。CMP的常规方法是，在圆形的研磨盘(压板，platen)上粘贴研磨垫， 用研磨液浸渍研磨垫表面，向研磨垫按压底座(晶圆，wafer)表面，并在 其背面施加规定的压力(研磨压力)，在此状态下使研磨盘和底座进行旋 转，通过产生的机械摩擦使底座表面达到平坦化。当制造LSI等半导体器件时，在多个层上形成微细的布线，在各层上 形成Cu等金属布线之前，形成Ta或TaN、 Ti、 TiN等阻挡金属层，以便 防止布线材料扩散至层间绝缘膜、或者提高布线材料与基板的密合性等。器件的平坦化通常通过两个工序或者三个工序进行，在第1工序中， 在经镀覆法形成的布线中，进行除去堆在基板上的多余的布线形成用金属 材料的、金属膜的CMP (以下记为CMP)，该工序可用一个阶段进行或者 分为多个阶段进行。然后，作为接下来的工序，通常主要是通过金属膜 CMP除去露出于表面的阻挡金属材料(阻挡金属)，进行以基板或者层间 绝缘膜为表面的平坦化(以下记为阻挡金属CMP)。由于阻挡金属材料通常是质地比铜布线等布线形成用金属材料还硬 的材料，有可能出现如下的问题如软质的布线金属膜被过度研磨，研磨金属面被磨成非平面状，只有中心部位得到较深入的研磨而形成皿状凹处 的现象(dishing);金属布线间的绝缘体被过分研磨，多个布线金属表面 形成皿状凹部的现象(erosion)等。因此，在金属膜CMP之后进行的阻挡金属CMP中，需要调整金属布 线部分的研磨速度和阻挡金属部分的研磨速度，最终形成表面凹陷或侵蚀 等高差少的布线层。艮P，在阻挡金属CMP中，当阻挡金属或层间绝缘膜的研磨速度与金 属布线材料相比相对较小时，由于容易产生布线部分被快速研磨等表面凹 陷以及作为其结果的侵蚀，所以阻挡金属和层间绝缘膜的研磨速度较大为 宜。如果使阻挡金属和层间绝缘膜的研磨速度相对金属膜CMP的研磨速 度较高，除了上述的优点以外，还具有可以提高阻挡金属CMP的处理量 的优点。之前有人公开了一种边抑制表面凹陷边研磨阻挡层和金属膜的方法。 作为这样的技术，可列举例如在阻挡层CMP用的研磨液中加入咪唑衍生 物形成的阻挡膜研磨组合物(参考专利文献1)、利用了苯环化合物的阻挡 膜研磨组合物(参考专利文献2)。然而，近年来对更高的平坦化的需求日 益迫切，而应用以往的研磨液，很难说在应用方面能够获得充分的效果。特开2004—123930号公报特开2005 — 285944号公报
技术实现思路
鉴于上述问题而提出的本专利技术的目的如下。即，本专利技术的目的在于提供一种适于半导体器件的阻挡金属材料的研 磨的研磨液。当制造半导体器件时，在实施金属布线材料的整体研磨之后 进行的阻挡金属材料的研磨中，可以用该研磨液以充分的研磨速度进行研 磨的同时抑制侵蚀的产生。本专利技术人进行了专心研究，结果发现通过在阻挡金属材料用研磨液中 使用具有特定部分结构的有机酸，可以解决上述问题，从而完成了本专利技术。本专利技术的构成如下。<1〉一种研磨液，该研磨液在半导体器件的化学机械平坦化方法中 主要用于阻挡金属材料的研磨，所述化学机械平坦化方法中， 将研磨液供给于研磨盘上的研磨垫，并且通过使该研磨垫与晶 片的被研磨面接触并相对运动而进行研磨， 该研磨液含有(a) 具有羧基和含有氧的烃部分结构的羧酸化合物、(b) 胶态二氧化硅粒子、和 (C)杂环化合物，pH在2.5—4.5的范围。 <2〉<1>中记载的研磨液，其中上述(a)具有羧基和含有氧的烃 部分结构的羧酸化合物是下述通式(I)所示的化合物。R1 — 0—R2—COOH 通式(I)上述通式(I)中，R'表示烃基或者乙酰基。W表示烃基或者羰基。 但是，当R'是乙酰基时，W不是羰基，当W是羰基时，Ri不是乙酰基。 R'和W可以互相结合形成环状结构，另外，这些烃基可以具有选自羧基、 羟基、氨基以及烃基的一个以上的取代基。<3><2>中记载的研磨液，其中上述通式(I)表示的(a)具有羧 基和含有氧的烃部分结构的羧酸化合物是选自2 —呋喃羧酸、2， 5 —呋喃二羧酸、3 —呋喃羧酸、2—四氢呋喃羧酸、二甘醇酸、 甲氧基乙酸、甲氧基苯基乙酸、苯氧基乙酸、乙酸甲酯基羧酸 (乙酰氧基乙酸)、乙二酸乙酯的化合物。 <4〉<1〉一<3>任何一项中记载的研磨液，其特征在于含有0.5质量％ — 15质量％的上述(b)胶态二氧化硅粒子。 <5><1〉一<3>任何一项中记载的研磨液，其特征在上述(b)胶 态二氧化硅粒子含有粒径或者形状不同的二种以上的胶态粒 子。<6〉<1〉一<3>任何一项中记载的研磨液，其特征在上述(b)胶 态二氧化硅粒子的平均粒径是20—50nm的范围。<7><1〉一<6>任何一项中记载的研磨液，其中上述(c)杂环化 合物是选自1， 2， 3 —苯并三唑、5， 6 — 二甲基一1， 2， 3 —苯 并三唑、1— (1， 2 — 二羧基乙基)苯并三唑、1一[N,N—双(羟 乙基)氨基甲基]苯并三唑和l一 (羟甲基)苯并三唑的一种以 上的化合物。<8><1〉一<7>任何一项中记载的研磨液，其中还含有(d)阴离 子表面活性剂。<9><1〉 —<8〉任何一项中记载的研磨液，其中还含有(e)烷基 季铵化合物。<10> <1>中记载的研磨液，其中上述(a)具有羧基和含有氧的 烃部分结构的羧酸化合物是下述通式(I)表示的化合物。R1—O—R2—COOH 通式(I)上述通式(I)中，R1、 W分别独立地表示烃基。W和W可以互相结 合形成环状结构，另外，这些烃基可以具有选自羧基、羟基、氨基以及烃 基的一个以上的取代基。<11〉 <1>中记载的研磨液，其中上述(a)具有羧基和含有氧的 烃部分结构的羧酸化合物是乙酸甲酯基羧酸、乙二酸乙酯。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种适于研磨半导体器件的阻挡金属材料的 研磨液，制造半导体器件时在实施金属布线材料的整体研磨之后进行的阻 挡金属材料的研磨中，可以用该研磨液以充分的研磨速度进行研磨，同时 抑制侵蚀的产生。具体实施例方式下面，对本专利技术的具体方式进行说明。 [阻挡材料用研磨液]本专利技术的研磨液主要是用于研磨阻挡金属材料的研磨液(以下有时也 简称为研磨液)，其特征在于含有(a)具有羧基和含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨液，该研磨液在半导体器件的化学机械平坦化方法中主要用于阻挡金属材料的研磨，所述化学机械平坦化方法中，将研磨液供给于研磨盘上的研磨垫，通过使该研磨垫与晶片的被研磨面接触并相对运动而进行研磨，该研磨液含有：（ａ）具有羧基和含有氧的烃部分结构的羧酸化合物、（ｂ）胶态二氧化硅粒子、和（ｃ）杂环化合物，所述研磨液的ｐＨ在２．５－４．５的范围内。

【技术特征摘要】
JP 2006-11-10 2006-3059811.一种研磨液，该研磨液在半导体器件的化学机械平坦化方法中主要用于阻挡金属材料的研磨，所述化学机械平坦化方法中，将研磨液供给于研磨盘上的研磨垫，通过使该研磨垫与晶片的被研磨面接触并相对运动而进行研磨，该研磨液含有(a)具有羧基和含有氧的烃部分结构的羧酸化合物、(b)胶态二氧化硅粒子、和(c)杂环化合物，所述研磨液的pH在2.5-4.5的范围内。2. 根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述(a)具有羧基和含有氧的烃 部分结构的羧酸化合物是下述通式(I)所示的化合物，R1—0—R2—COOH 通式(I)所述通式(I)中，W表示烃基或者乙酰基，^表示烃基或者羰基， 但是，当R'是乙酰基时，W不是羰基，当W是羰基时，W不是乙酰基， R'和W可以互相结合形成环状结构，另外，这些烃基可以具有选自羧基、 羟基、氨基以及烃基的一个以上的取代基。3. 根据权利要求2所述的研磨液，其中，所述通式(I)所示的(a)具有 羧基和含有氧的烃部分结构的羧酸化合物是，选自2 —呋喃羧酸、2， 5 一呋喃二羧酸、3 —呋喃羧酸、2—四氢呋喃羧酸、二甘醇酸、甲氧基乙 酸、甲氧基苯基乙酸、苯氧基乙酸、乙酸甲酯基羧酸、乙二酸乙酯的化 合物。4. 根据权利要求1所述的研磨液...

【专利技术属性】
技术研发人员：上村哲也，斋江俊之，稻叶正，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]