用于金屬線的CMP漿料組合物及使用其的拋光方法技術(shù)

本申請公開了一種用于金屬線的CMP漿料組合物及使用其的拋光方法，具體涉及用于拋光金屬線的CMP漿料組合物及使用其的拋光方法。該CMP漿料組合物包含拋光顆粒、氧化劑、絡(luò)合劑、腐蝕抑制劑和去離子水，其中，腐蝕抑制劑包含選自由亞硝酸鹽和硝酸銨組成的組中的至少一種無機腐蝕抑制劑。

CMP slurry composition for metal wire and polishing method using the same

The present invention discloses a CMP slurry composition for metal wires and a polishing method using the same, in particular to a CMP slurry composition for polishing metal wires and a polishing method using the same. The CMP slurry composition comprises polishing particles, oxidizing agent, complexing agent, corrosion inhibitor and deionized water, the corrosion inhibitor comprising at least one inorganic corrosion inhibitor selected from the group consisting of ammonium nitrate and nitrite.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于金屬線的CMP漿料組合物及使用其的拋光方法相關(guān)申請的引證本申請要求于2015年12月11日提交的韓國專利申請10-2015-0177498的優(yōu)先權(quán)，通過引證將其全部公開內(nèi)容結(jié)合于本文中。
本專利技術(shù)涉及一種用于金屬線的化學(xué)機械拋光(CMP)漿料組合物，并且更具體地涉及可以最小化另外形成在銅線上的輔助金屬層的化學(xué)損失的CMP漿料組合物。
技術(shù)介紹
在半導(dǎo)體裝置的制造中，CMP過程是用于用拋光墊片和漿料組合物平面化晶圓的表面的過程，并且在其中，在使拋光墊片與晶圓接觸之后，在包括平移運動分量和旋轉(zhuǎn)運動分量的拋光墊片和晶圓的軌道運動過程中使用包含拋光劑的漿料組合物拋光晶圓的表面。用于CMP過程的漿料組合物主要由用于物理作用的拋光顆粒和用于化學(xué)作用的化合物(如蝕刻劑)組成。因此，漿料組合物通過物理作用和化學(xué)作用選擇性蝕刻晶圓的暴露表面，從而允許進一步優(yōu)化的大面積的平面化。在金屬線的拋光中，重要的是降低蝕刻速率，同時增加拋光速率。具體地，由于銅線可以容易地被如蝕刻劑的化學(xué)品腐蝕，所以拋光速率可以容易地增加并且蝕刻速率也隨拋光速率一起升高，從而引起銅線的腐蝕。在銅CMP過程中，由于沒有形成或沒有充分形成天然的鈍化氧化物膜(CuO或Cu2O)來保護金屬不受外部的化學(xué)蝕刻，所以金屬線可能被腐蝕。因此，必須將鈍化劑或防腐蝕劑添加到CMP漿料組合物中。如以上所描述的，在銅線的CMP中，化學(xué)蝕刻體系的作用和防腐蝕劑的作用之間的平衡是非常重要的。在涉及用于銅線的CMP的文獻中已經(jīng)公開了各種用于銅的防腐蝕劑。這種防腐蝕劑的實例包括苯并三唑、甲基苯并三唑、咪唑、天冬氨酸和甲苯基三唑。這些防腐蝕劑是與銅形成較強的結(jié)合以抑制銅的腐蝕的有機防腐蝕劑。然而，這樣的有機防腐蝕劑在CMP之后會殘留在銅線的表面上以形成有機殘留，從而引起裝置的失效。為了克服這種問題，已經(jīng)提供了使用無機防腐蝕劑代替有機防腐蝕劑的CMP漿料組合物。韓國專利第1178719號公開了包含硝酸鈰、硝酸鎳和硝酸鋅作為無機防腐蝕劑的用于銅線的CMP漿料組合物。近來，隨著半導(dǎo)體裝置尺寸的減小和裝置性能的改善，越來越多地將如鈷(Co)或釕(Ru)的具有高電導(dǎo)率的金屬用于輔助金屬層，其用作用于銅線的鍍層的晶種材料或用于增加電導(dǎo)率。如韓國專利第1178719號中公開的，包含無機防腐蝕劑的CMP漿料組合物在將銅線的腐蝕抑制到一定程度中是有效的，但是在這種輔助金屬層的腐蝕抑制方面表現(xiàn)出不足的性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個方面是提供一種有效抑制銅線和由如鈷的金屬形成的輔助金屬層的腐蝕、可以最小化化學(xué)損失并且改善拋光之后的平整度的CMP漿料組合物。本專利技術(shù)的另一個方面是提供使用以上闡述的CMP漿料組合物的拋光方法。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，用于拋光金屬線的CMP漿料組合物包含：拋光顆粒；氧化劑；絡(luò)合劑；腐蝕抑制劑；和去離子水，其中，腐蝕抑制劑包含選自由亞硝酸鹽和硝酸銨組成的組中的至少一種無機腐蝕抑制劑。亞硝酸鹽可以包含亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硝酸銨和它們的組合中的至少一種，并且無機腐蝕抑制劑可以以0.001wt％至10wt％的量存在于CMP漿料組合物中。CMP漿料組合物可以進一步包含：表面活性劑、聚合化合物、分散劑、pH調(diào)節(jié)劑或它們的組合。在一個實施方式中，CMP漿料組合物可以包含：0.01wt％至20wt％的拋光顆粒；0.01wt％至10wt％的氧化劑；0.01wt％至20wt％的絡(luò)合劑；0.001wt％至10wt％的腐蝕抑制劑；和余量的去離子水。CMP漿料組合物可以具有如對鈷膜測量的或更低、具體地或更低的靜態(tài)蝕刻速率(SER)，并具有如對銅膜測量的或更低、具體地至的SER。CMP漿料組合物可以具有20％或更低、具體地10％或更低的去除率不均勻度。CMP漿料組合物可以具有600ea或更少的缺陷、具體地400ea或更少、更具體地300ea或更少的缺陷。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，一種拋光方法包括：使用以上闡述的CMP漿料組合物拋光金屬線。根據(jù)本專利技術(shù)，可以提供一種CMP漿料組合物，其可以提供銅線和由如鈷的金屬形成的輔助金屬層二者的改善的腐蝕抑制、最小化銅線和輔助金屬層的化學(xué)損失并且改善拋光之后的平整度。具體實施方式在下文中，將詳細描述本專利技術(shù)的實施方式。通過針對開發(fā)能夠抑制銅線和由如鈷(Co)或釕(Rb)的金屬形成的輔助金屬層二者的腐蝕的CMP漿料組合物的反復(fù)研究，本專利技術(shù)的專利技術(shù)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以將選自由亞硝酸鹽和硝酸銨組成的組中的至少一種無機腐蝕抑制劑用作腐蝕抑制劑來實現(xiàn)以上目的。結(jié)果，本專利技術(shù)人完成了本專利技術(shù)。具體地，根據(jù)本專利技術(shù)的CMP漿料組合物用于拋光用作半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電層的金屬線并包含(A)拋光顆粒、(B)氧化劑、(C)絡(luò)合劑、(D)腐蝕抑制劑和(E)去離子水，其中，腐蝕抑制劑包含選自由亞硝酸鹽和硝酸銨組成的組中的至少一種無機腐蝕抑制劑。現(xiàn)在，將詳細地描述每種組分。(A)拋光顆粒可以將本領(lǐng)域通常使用的任何拋光顆粒用作拋光顆粒，而沒有限制。例如，拋光顆粒可以是無機顆粒、有機顆粒或它們的組合。無機顆粒的實例可以包括金屬氧化物如二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈰(CeO2)、二氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)和氧化鉬(MoO3)的細顆粒，但不限于此。具體地，在漿料組合物的分散穩(wěn)定性和耐刮擦性方面，二氧化硅是有利的。有機顆粒的實例可以包括聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氯乙烯、聚縮醛、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺和它們的共聚物的顆粒，但不限于此。可以單獨或作為它們的混合物使用無機顆粒和/或有機顆粒。無機顆粒或有機顆粒可以具有10nm至500nm的平均粒徑(D50)。在此平均粒徑范圍內(nèi)，拋光顆粒可以在拋光速率和拋光均勻性方面提供優(yōu)異的性能。基于漿料組合物的總重量，拋光顆粒可以以0.01wt％至20wt％的量存在。具體地，拋光顆粒可以以0.05wt％至20wt％、更具體地0.1wt％至20wt％、例如1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％的量存在于漿料組合物中。在此范圍內(nèi)，漿料組合物可以表現(xiàn)出優(yōu)異的分散穩(wěn)定性和去除率。(B)氧化劑氧化劑用于通過氧化拋光對象的金屬層(例如銅層)的表面來促進化學(xué)拋光。根據(jù)本專利技術(shù)，氧化劑可以包括無機或有機高化合物(per-compound)、溴酸及其鹽、硝酸及其鹽、氯酸及其鹽、鉻酸及其鹽、碘酸及其鹽、鐵及其鹽、銅及其鹽、稀土金屬氧化物、過渡金屬氧化物、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀等。優(yōu)選地，將過氧化氫用作氧化劑。為了獲得適當(dāng)?shù)膾伖馑俾剩瑫r減少拋光時的腐蝕或點蝕，氧化劑可以以0.01wt％至10wt％、具體地0.1wt％至5wt％的量存在于漿料組合物中。例如，氧化劑可以以0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％的量存在于漿料組合物中。在此范圍內(nèi)，可以減少拋光時的腐蝕或點蝕并且進一步改善拋光速率和拋光均勻性。(C)絡(luò)合劑絡(luò)合劑用于螯合被氧化劑氧化的氧化銅。即，抑制通過與氧化銅的螯合氧化的氧化銅再吸附到本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于拋光金屬線的化學(xué)機械拋光漿料組合物，包含：拋光顆粒；氧化劑；絡(luò)合劑；腐蝕抑制劑；和去離子水，其中，所述腐蝕抑制劑包含選自由亞硝酸鹽和硝酸銨組成的組中的至少一種無機腐蝕抑制劑。

【技術(shù)特征摘要】
2015.12.11 KR 10-2015-01774981.一種用于拋光金屬線的化學(xué)機械拋光漿料組合物，包含：拋光顆粒；氧化劑；絡(luò)合劑；腐蝕抑制劑；和去離子水，其中，所述腐蝕抑制劑包含選自由亞硝酸鹽和硝酸銨組成的組中的至少一種無機腐蝕抑制劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光漿料組合物，其中，所述亞硝酸鹽包含亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、亞硝酸銨和它們的組合中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光漿料組合物，其中，所述無機腐蝕抑制劑以0.001wt％至10wt％的量存在于所述化學(xué)機械拋光漿料組合物中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機械拋光漿料組合物，進一步包含：表面活性劑、聚合化合物、分散劑、pH調(diào)節(jié)劑或它們的組合。5.根...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李昭瀅，都均奉，金東珍，安江洙，鄭榮哲，
申請(專利權(quán))人：三星SDI株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：韓國,KR