抛光液体制造技术

根据本发明专利技术的一个方面，提供一种用于抛光在夹层绝缘材料上的阻挡层金属材料的抛光液体，所述抛光液体具有２．０到６．０的ｐＨ值，并且包含含有下式（１）所示化合物的水溶液，以及含有氧化硅并且被分散在所述水溶液中的抛光粒子：Ｒ↑［１］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］－（ＣＨＲ↑［２］）↓［ｎ］－ＣＯＯＨ（１）其中ｍ＋ｎ≤４；Ｒ↑［１］表示氢原子、甲基、乙基或羟基；Ｒ↑［２］表示甲基、乙基、苯环或羟基；并且当式（１）中存在多个Ｒ↑［２］时，它们可以彼此相同或不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制备半导体器件的抛光液体，具体地，涉及一种抛光液体，其在半导体器件的布线工艺中有利地用于抛光阻挡层金属材料以使其平坦化。
技术介绍
在半导体器件比如半导体集成电路(下文中称作LSI)的发展中，在最近几年为了器件的小型化和高速处理，已经要求通过使布线线路精密和层叠形成更高的密度和更高的集成。用于这种目的的各种技术之一是化学机械抛光(下文中称作CMP)。为形成插头以及为形成嵌入式金属布线，CMP是使被处理的膜比如夹层绝缘膜的表面变平的必要技术，而且为了在形成布线线路时除去过量的金属薄膜以及为了除去在绝缘膜上的过量阻挡层，要进行CMP，以使衬底变得光滑。在通常的CMP方法中，抛光垫片附着在圆形抛光台板上，该抛光垫片的表面用抛光液体浸渍，衬底(晶片)的表面按压到抛光垫片的表面上，抛光台板和衬底都可以旋转，同时在衬底背表面上施加预定压力，衬底表面因所产生的机械摩擦而变平。当以多层形式形成精密布线线路以制备半导体器件比如LSI时，为防止布线材料扩散进入夹层绝缘膜以及为了在每层中都形成金属布线线路比如Cu线路时改善布线材料的附着性，预先形成阻挡层金属比如Ta、TaN、Ti和TiN。在用于形成每个布线层的常规工艺中，为了除去由于电镀堆积的过量布线材料，金属膜的CMP(下文中称作金属膜CMP)要进行一次或几次，并且随后要进行为除去由此暴露在表面上的阻挡层金属材料(阻挡层金属)的CMP(下文中称作阻挡层金属CMP)。然而，存在的问题是布线部分被金属膜CMP过度抛光，这种情况称作表面凹陷，并且引起进一步的腐蚀。为了减少这种表面凹陷，在随后进行的阻挡层金属CMP中，需要调节金属布线部分的抛光速度以及阻挡层金属部分的抛光速度，由此最终形成具有更少因表面凹陷和腐蚀所产生的凹面的布线层。换言之，由于当在阻挡层金属CMP中阻挡层金属和夹层绝缘膜的抛光速度比金属布线材料的抛光速度小时，布线部分被快速抛光，导致表面凹陷和腐蚀，因此理想的是阻挡层金属和绝缘膜层具有适当更高的抛光速度。这不仅是因为存在提高阻挡层金属CMP的处理量的优点，而且是因为大量的表面凹陷通常是由金属膜CMP引起的，并且由此需要较大地提高如上所述的阻挡层金属和绝缘层的抛光速度。抛光液体的各种研究进行如下。尽管已经有人提议用于高速抛光并产生较少滑痕的CMP抛光试剂及抛光方法(例如，日本专利申请公开(JP-A)2003-17446)、为改善CMP中可洁净性的抛光组合物及抛光方法(JP-A 2003-142435)以及为防止抛光粒子聚集的抛光组合物(JP-A 2000-84832)，但是在上述抛光液体中需要适当控制阻挡金属层和绝缘膜层的抛光速度与金属布线材料的抛光速度的比率，从而使得最终因表面凹陷和腐蚀产生的凹面尽可能小。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情形完成的，并且提供一种抛光液体。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于抛光在夹层绝缘材料上的阻挡层金属材料的抛光液体，所述抛光液体具有2.0到6.0的pH值，并且包含水溶液，其含有下式(1)表示的化合物，以及抛光粒子，其含有氧化硅并且被分散在所述水溶液中R1-(CH2)m-(CHR2)n-COOH(1)其中m+n≤4；R1表示氢原子、甲基、乙基或羟基；R2表示甲基、乙基、苯环或羟基；并且当式(1)中存在多个R2时，它们可以彼此相同或不同。具体实施例方式本专利技术的目的是提供一种具有优异稳定性的抛光液体，其在长时期储存后不会形成凝胶，其中可以适当控制金属布线材料、阻挡层材料和绝缘材料的抛光速度和抛光选择比，以减少在阻挡层金属材料的CMP中的表面凹陷，所述阻挡层金属材料的CMP是在半导体器件的制备过程中大量抛光金属布线之后进行的。本专利技术可以提供在抛光粒子的分散稳定性上优异的抛光液体，其中可以适当控制阻挡层金属层、绝缘膜层和金属布线材料的抛光速度，以减少因表面凹陷和腐蚀导致的最终凹面。下面将描述本专利技术的具体实施方案。本专利技术的抛光液体是一种抛光浆状物，所述抛光浆状物至少包括具有特定化学式的一元羧酸以及作为抛光粒子的氧化硅，并且所述抛光浆状物具有2.0到6.0的pH值。通过将抛光液体的pH值保持在上述范围内以及通过将电导率优选调节到10mS/cm或以下，可以防止包含在抛光液体中的固体物质在短时期内聚集以及由于大量聚集而导致的抛光液体凝胶，因而抛光液体中的固体物质可以长时期保持稳定分散。抛光液体的电导率优选为10mS/cm或以下，更优选为0.2到8.0mS/cm，还更优选为0.2到7.0mS/cm。当电导率高时，可以聚集固体物质。这个原因被认为是由于抛光液体的离子强度增加，包含在抛光液体中的粒子的双电层被压缩，使得粒子易于彼此接触。因此，从抛光液体的稳定性考虑，电导率优选保持在上述范围内。电导率可以通过上述羧酸和pH值控制剂比如酸和碱的加入量进行控制。本专利技术的电导率是固体物质比如粒子经过过滤等被除去的抛光液体的电导率，并且使用商购的电导率测量仪(比如Horiba Co.，Ltd.生产的DS-52)进行测定。下面将描述包含在本专利技术抛光液体中的组分。本专利技术的抛光液体根据目的可以包含除下面列举物质之外的其它组分。在本专利技术中使用的一元羧酸由下式(1)表示R1-(CH2)m-(CHR2)n-COOH(1)在式(1)中，m+n≤4；R1表示氢原子、甲基、乙基或羟基；R2表示甲基、乙基、苯环或羟基；当存在多个R2时，它们可以彼此相同或不同。式(1)所示化合物的优选具体实例包括乳酸、羟基乙酸、乙酸、丙酸、丁酸、甲基戊酸、己酸和扁桃酸。尽管式(1)表示的化合物可以由已知方法合成，但是也可以使用商购的产品。两种不同的式(1)所示化合物可以一起使用。尽管这两种化合物的质量比可以在100/1到1/100的范围内任意选择，但是优选范围为10/1到1/10。在1L用于抛光的抛光液体中，式(1)所示化合物的总加入量优选在0.0005到3摩尔的范围内，更优选在0.01到0.5摩尔的范围内。除上述化合物外，包含在已知CMP抛光液体中的组分也优选包含在本专利技术的抛光液体中。下面描述这些组分。本专利技术的抛光液体可以至少包含一种杂环化合物，该杂环化合物作为用于在被抛光金属的表面上形成钝化膜的化合物。此处所用的杂环化合物是具有含至少一个杂原子的杂环的化合物。所述杂原子表示除碳原子和氢原子之外的原子。所述杂环表示具有至少一个杂原子的环。所述杂原子指的是形成杂环的环状系统的环部分的原子，它并不表示这样的原子其位于环状系统外部，通过至少一个非共轭单键与环状系统隔开，或者是环状系统的其它取代基的一部分。杂原子优选氮原子、硫原子、氧原子、硒原子、碲原子、磷原子、硅原子和硼原子，更优选氮原子、硫原子、氧原子和硒原子，还更优选氮原子、硫原子和氧原子，最优选氮原子和硫原子。对杂环化合物的杂环的成环原子数没有特别限制，该化合物可以是单环化合物或具有稠环的多环化合物。构成单环化合物的环的原子数优选在5到7范围内，特别优选的数是5。当化合物具有稠环时，环的数目优选为2或3。杂环的具体实例包括下列环，但并不限于这些。杂环的实例包括吡咯环、噻吩环、呋喃环、吡喃环、噻喃环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、异噻唑环、噁唑环、异噁唑(isooxyazole)环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、吡咯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光在夹层绝缘材料上的阻挡层金属材料的抛光液体，所述抛光液体具有２．０到６．０的ｐＨ值，并且包含：　　　　水溶液，其含有下式（１）表示的化合物，以及　　　　抛光粒子，其含有氧化硅并且被分散在所述水溶液中：　　　　Ｒ↑［１］－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］－（ＣＨＲ↑［２］）↓［ｎ］－ＣＯＯＨ　　（１）　　　　其中ｍ＋ｎ≤４；Ｒ↑［１］表示氢原子、甲基、乙基或羟基；Ｒ↑［２］表示甲基、乙基、苯环或羟基；并且当式（１）中存在多个Ｒ↑［２］时，它们彼此相同或不同。

【技术特征摘要】
JP 2005-9-29 2005-2854331.一种用于抛光在夹层绝缘材料上的阻挡层金属材料的抛光液体，所述抛光液体具有2.0到6.0的pH值，并且包含水溶液，其含有下式(1)表示的化合物，以及抛光粒子，其含有氧化硅并且被分散在所述水溶液中R1-(CH2)m-(CHR2)n-COOH(1)其中m+n≤4；R1表示氢原子、甲基、乙基或羟基；R2表示甲基、乙基、苯环或羟基；并且当式(1)中存在多个R2时，它们彼此相同或不同。2.根据权利要求1的抛光液体，其中所述抛光液体的电导率为10mS/cm或更低。3.根据权利要求1的抛光液体，其中所述式(1)表示的化合物选自由乳酸、羟基乙酸、乙酸、丙酸、丁酸、甲基戊酸、己酸和扁桃酸组成的组中。4.根据权利要求1的抛光液体，其中所述式(1)表示的化合物的含量为0.0005～3mol/L。5.根据权利要求1的抛光液体，进一步包含杂环化合物。6.根据权利要求5的抛光液体，其中所述杂环化合物的含量为0.01～0.10质量％。7.根据权利要求5的抛光液体，其中所述杂环化合物选自由1，2，3，4-四唑、5-氨基-1，2，3，4-四唑、5...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹之内研二，
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]