浆料组合物、制备浆料组合物的方法以及使用浆料组合物抛光物体的方法技术

一种包括酸性水溶液，以及两性表面活性剂和乙二醇化合物的一种或两种的浆料组合物。两性表面活性剂的例子包括甜菜碱化合物和氨基酸化合物，以及氨基酸化合物的例子包括赖氨酸、脯氨酸和精氨酸。乙二醇化合物的例子包括二甘醇、乙二醇以及聚乙二醇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。该浆料组合物及方法可以用于半导体器件的制造。
技术介绍
在半导体器件的制造过程中，通常使用化学机械抛光(CMP)来平整层，如金属层。CMP工艺通常以相对于晶片表面旋转衬垫为特征，其间具有插入的浆料组合物。浆料组合物和晶片材料之间的化学反应与机械抛光结合，导致晶片上的一个或多个层的平滑(平整)表面特点。但是，常规浆料组合物通常遭受大量缺点。例如，由于晶片的各个层如金属层、阻挡层、绝缘层等之间不同的抛光速率，氧化层可能被不希望地腐蚀。此外，为了增加抛光速率将氧化剂添加到浆料组合物是公知的。令人遗憾地，氧化剂可能腐蚀被抛光的金属层，导致与之后形成的金属层电断开。该结果经常是被制造半导体器件的操作故障。Grumbine等出版的美国专利号5,980,775，Mueller等出版的美国号5,958,288中提出CMP浆料组合物的例子。通常，这些浆料组合物包括作为氧化剂的过氧化物，以及在努力增加抛光速率的过程中用于增加氧化剂的氧化活性的金属催化剂。Cadien等出版的美国专利号5,340,370和Neville等出版的美国专利号5,527,423中提出了其他例子。在努力获得高抛光速度的过程中，这些CMP浆料组合物通常包括出奇地高数量的氧化剂。但是，如先前暗示，氧化剂的高浓度可能引起问题。具体在金属层的情况下是正确的，该金属层可以被常规浆料组合物刻蚀和损坏。此外，由常规浆料组合物的氧化剂，可能在金属栓塞中不利地形成空隙。附图说明图1和2示出可以由使用常规浆料组合物的CMP工艺导致的对金属层损坏例子的SEM图像。具体，图1示出在使用常规SS W2000浆料(由美国的Microelectronics公司制造的商品名)的金属CMP工艺中可能产生的金属层损坏的SEM图像，以及图2是在使用常规W浆料(由韩国Ceil Industries公司制造的商品名)的金属CMP工艺中可能产生的金属层损坏的SEM图片。参考图1，当使用SS W2000浆料抛光金属层，以形成金属栓塞时，在金属层的上部观察到具有约900直径的空隙。参考图2，当使用W浆料抛光金属层，以形成金属栓塞时，在金属层的上部观察到具有约600直径的空隙。这种空隙的存在增加金属栓塞的电阻，因此潜在地引起操作故障。此外，为了用恒定的抛光速率抛光金属层，保持氧化剂的恒定浓度是合符需要的。但是，常规浆料组合物中通常包括的氧化剂(如过氧化物化合物)在水中容易分解，导致氧化剂的浓度改变。因此，金属层不被恒定的抛光速率抛光，以及此外，随着抛光工艺进行抛光速率减小。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种浆料组合物，包括酸性水溶液、两性表面活性剂以及乙二醇化合物。根据本本专利技术的另一方面，提供另一种浆料组合物，包括氧化剂、研磨剂、羧酸、两性表面活性剂、乙二醇化合物以及纯水。根据本专利技术的再一方面，提供另一种浆料组合物，包括氧化剂、研磨剂、羧酸、两性表面活性剂、乙二醇化合物、pH-控制剂以及纯水。根据本专利技术的又一方面，提供一种浆料组合物，包括酸性水溶液和两性表面活性剂。根据本专利技术的又一方面，提供一种浆料组合物，包括酸性水溶液和乙二醇化合物。根据本专利技术的又一方面，提供一种制备浆料组合物的方法，包括使酸、研磨剂、羧酸和纯水混合，以制备第一混合物，将乙二醇化合物和两性表面活性剂添加到第一混合物，以制备第二混合物，以及将过氧化物化合物添加到第二混合物。根据本专利技术的再一方面，提供一种抛光物体的方法，包括制备包括酸性水溶液、两性表面活性剂和乙二醇化合物的浆料组合物，把浆料组合物提供到抛光垫，以及通过使具有浆料组合物的抛光垫紧靠物体表面抛光物体的表面。附图简述参考下列详细描述，图时结合附图考虑，本专利技术的上述及其他方面和特点将变得容易明白。图1和2示出了由使用常规浆料组合物的CMP工艺引起的金属层损坏的SEM图片；图3是说明根据本专利技术的实施例制备浆料组合物的方法的流程图；图4是说明使用根据本专利技术的实施例的浆料组合物抛光物体的方法的流程图；图5是说明与各种湿法刻蚀速率有关的金属层中产生的空隙直径的曲线图；以及图6是在制备浆料组合物之后的消逝时间，过氧化氢浓度变化的曲线图。具体实施例方式在下文中参考附图更完全地描述本专利技术，其中示出本专利技术的优选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同形式体现，不应该认为局限于在此阐述的实施例中；相反，提供这些实施例是为了本专利技术将是彻底的和完全的，并将本专利技术的范围完全传递给所属领域的技术人员。浆料组合物本专利技术的示例性实施例的浆料组合物包括酸性水溶液，以及两性表面活性剂和乙二醇化合物的一种或两种。两性表面活性剂可以吸附在金属层的表面，以形成保护层，用作金属层的腐蚀抑制剂。在抛光工序中，保护层可以防止或使氧化剂和金属层之间的接触最小，因此防止或使对金属层的损坏最小，该损坏是由氧化剂以别的方式引起的。两性表面活性剂也可以吸附到浆料的研磨颗粒的表面，因此用作研磨剂的凝聚抑制剂。由此，可以产生增加的分散性能。两性表面活性剂的非限制例子包括甜菜碱化合物和氨基酸化合物。这些化合物可以单独使用或混合使用。氨基酸化合物的非限制例子包括赖氨酸、脯氨酸以及精氨酸。这些化合物可以单独使用，或使用两种或以上的混合物。当包括两性表面活性剂的浆料组合物，基于浆料组合物的总重量，小于约0.0002重量％时，浆料组合物不可能充分地防止金属层的腐蚀。另一方面，当浆料组合物中的两性表面活性剂的浓度大于约0.08重量％时，抛光速率可以减小，由此退化抛光效率。因此，浆料组合物优选包括，基于浆料组合物的总重量，约0.0002至约0.08重量％的两性表面活性剂。浆料组合物更优选包括约0.002至约0.008重量％的两性表面活性剂。乙二醇化合物可以增加氧化剂的稳定性。亦即，例如，浆料的氧化剂(例如，过氧化氢)可以容易地分解在水中，因此减小浆料组合物的氧化能力。乙二醇化合物可以减小过氧化氢的分解，以增加浆料组合物的稳定性和提高抛光效率。乙二醇化合物的非限制例子包括二甘醇、乙二醇以及聚乙二醇。这些化合物可以单独使用或使用两种或以上的混合物使用。当乙二醇化合物是聚乙烯乙二醇以及浆料组合物中的聚聚乙烯乙二醇的分子量约大于100,000时，浆料组合物的粘滞度可能过分地增加，导致不均匀的抛光。因此，当乙二醇化合物是聚聚乙烯乙二醇时，聚聚乙烯乙二醇的分子量优选约小于或基本上等于100,000。当浆料组合物包括约小于0.05重量％的乙二醇化合物时，氧化剂可能不是充分稳定的。另一方面，当乙二醇化合物的浓度约大于10重量％时，浆料组合物的粘滞度可能过分地增加，导致不均匀的抛光。因此，本专利技术的实施例的浆料组合物优选包括，基于浆料组合物的总重量，约0.05至约10重量％的乙二醇化合物。浆料组合物更优选包括约0.5至约1重量％的乙二醇化合物。如上所述，本专利技术的浆料组合物可以包括两性表面活性剂和/或乙二醇化合物，以便可以有效地防止金属层的腐蚀，以及也可以增强氧化剂的稳定性。此外，浆料组合物包括酸性水溶液，以便更有效地抛光物体。酸性水溶液可以包括氧化剂、研磨剂、羧酸和纯水。本专利技术的实施例的浆料组合物也可以包括氧化剂，氧化剂可以化学地氧化金属层，以便可以使用组合物中包括的研磨剂机械地抛光化学氧化的金属层。氧化剂可以包括过氧化物化合物和酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括酸性水溶液、两性表面活性剂和乙二醇化合物的浆料组合物。

【技术特征摘要】
KR 2004-8-18 10-2004-00649771.一种包括酸性水溶液、两性表面活性剂和乙二醇化合物的浆料组合物。2.根据权利要求1的浆料组合物，其中两性表面活性剂包括甜菜碱化合物和氨基酸化合物的至少一种。3.根据权利要求1的浆料组合物，其中两性表面活性剂包括氨基酸化合物，以及其中氨基酸化合物包括由赖氨酸、脯氨酸和精氨酸构成的组的至少一种。4.根据权利要求1的浆料组合物，其中乙二醇化合物包括由二甘醇、乙二醇和聚乙稀乙二醇构成的组的至少一种。5.根据权利要求1的浆料组合物，其中乙二醇化合物包括聚乙稀乙二醇，以及其中聚乙稀乙二醇的分子量基本上等于或约小于100,000。6.根据权利要求1的浆料组合物，其中浆料组合物包括，基于浆料组合物的总重量，约0.0002至约0.08重量％的两性表面活性剂，以及约0.05至约10重量％的乙二醇化合物。7.根据权利要求1的浆料组合物，其中浆料组合物包括，基于浆料组合物的总重量，约0.002至约0.008重量％的两性表面活性剂，以及约0.5至约1重量％的乙二醇化合物。8.根据权利要求1的浆料组合物，其中酸性水溶液包括氧化剂、研磨剂、羧酸和纯水。9.根据权利要求8的浆料组合物，其中氧化剂包括过氧化物化合物和酸。10.根据权利要求9的浆料组合物，其中过氧化物化合物由包括选自过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化钙、过氧化钡以及过氧化钠构成的组的至少一种。11.根据权利要求9的浆料组合物，其中酸包括选自由硝酸、硫酸、盐酸和磷酸构成的组的至少一种。12.根据权利要求8的浆料组合物，其中研磨剂包括选自由硅石、氧化铝、氧化铈、氧化锆以及二氧化钛构成的组的至少一种。13.根据权利要求8的浆料组合物，其中羧酸包括选自由乙酸、柠檬酸、戊二酸、乙醇酸、甲酸、乳酸、苹果酸、马来酸草酸、酞酸、琥珀酸以及酒石酸构成的组的至少一种。14.根据权利要求8的浆料组合物，其中纯水包括超纯水和去离子水的至少一种。15.根据权利要求9的浆料组合物，其中酸性水溶液包括，基于浆料组合物的总重量，约0.1至约10重量％的过氧化物化合物、约0.001约0.1重量％的酸、约0.1至约20重量％的研磨剂以及约0.01至约10重量％的羧酸。16.根据权利要求9的浆料组合物，其中酸性水溶液包括，基于浆料组合物的总重量，约0.5至5重量％的过氧化物化合物、约0.001约0.05重量％的酸、约1至约7重量％的研磨剂以及约0.1至2重量％的羧酸。17.根据权利要求1的浆料组合物，其中酸性水溶液包括氧化剂、研磨剂、羧酸、pH-控制剂和纯水。18.根据权利要求17的浆料组合物，其中氧化剂包括过氧化物化合物和酸。19.根据权利要求17的浆料组合物，其中pH-控制剂包括氢氧化钾和氢氧化四甲铵(TMAH)的至少一种。20.根据权利要求18的浆料组合物，其中酸性水溶液包括，基于浆料组合物的总重量，约0.1至约10重量％的过氧化物化合物、约0.001约0.1重量％的酸、约0.1至约20重量％的研磨剂以及约0.01至约10重量％的羧酸以及约0.001至约1重量％的pH-控制剂。21.根据权利要求17的浆料组合物，其中浆料的pH具有约1至约6的pH。22.一种包括氧化剂、研磨剂、羧酸、两性表面活性剂、乙二醇化...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏在贤，文成泽，李东峻，金男寿，安峰秀，姜景汶，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]