專利名稱：低污染拋光組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片材料的化學(xué)機械拋光(CMP)，更具體來說涉及用來在介電材料或阻擋層材料的存在下對半導(dǎo)體晶片上的金屬互連元件進行拋光的CMP組合物和方法。

背景技術(shù)：
通常半導(dǎo)體晶片是具有介電層的硅晶片，所述介電層包括多個溝槽，這些溝槽在介電層內(nèi)設(shè)置形成用于電路互連的圖案。所述圖案設(shè)置通常具有波紋結(jié)構(gòu)或雙重波紋結(jié)構(gòu)。阻擋層覆蓋著所述圖案化的介電層，金屬層覆蓋著所述阻擋層。所述金屬層的厚度至少足以填充所述圖案化的溝槽，形成電路互連。
CMP工藝經(jīng)常包括多個拋光步驟。例如，第一步以初始高速率除去過量的互連金屬，例如銅。第一步去除之后，可以通過第二步拋光除去殘留在阻擋層之上、金屬互連以外的金屬。隨后的拋光從半導(dǎo)體晶片的下面的介電層除去阻擋層，在介電層和金屬互連上提供平坦的拋光表面。
半導(dǎo)體基片上的溝槽或凹槽中的金屬提供形成金屬電路的金屬線。一個有待克服的問題是，所述拋光操作會從各個溝槽或凹槽除去金屬，導(dǎo)致這些金屬的凹陷。凹陷是不希望出現(xiàn)的，因為這會導(dǎo)致金屬電路臨界尺寸的變化。為了減少凹陷現(xiàn)象，人們在較低的拋光壓力下進行拋光。但是，如果僅僅減小拋光壓力，將會使得拋光需要持續(xù)更長的時間。但是，在整個延長的拋光過程中會持續(xù)產(chǎn)生凹陷，從而對性能的增益極少。
美國專利第7,086,935號(Wang)描述了將包含以下組分的無磨料銅配劑用于圖案化的晶片甲基纖維素，丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物，苯并三唑(BTA)以及可混溶的溶劑。所述配劑能夠除去銅并對銅進行清潔，同時產(chǎn)生很低的銅凹陷，但是在迅速的拋光過程中，會在拋光墊和晶片上沉淀綠色的Cu-BTA化合物。由于這些沉淀物的出現(xiàn)，需要對拋光墊進行拋光后清潔，以免由于這種膠狀沉淀物導(dǎo)致拋光去除速率的降低；需要對晶片進行拋光后清潔以免產(chǎn)生缺陷。這些清潔步驟需要強效而昂貴的清洗溶液，而且會因為延遲了晶片產(chǎn)出而導(dǎo)致“擁有成本”。
人們需要一種能夠清潔銅，同時具有低缺陷率，低的銅凹陷，低腐蝕，而且不會造成Cu-BTA沉淀物的沉淀的拋光組合物。另外，人們需要用低劃傷配劑得到這些拋光特性。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供一種可用來對含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的水性組合物，該組合物包含氧化劑，用于所述銅互連金屬的抑制劑，0.001-15重量％的水溶性改性纖維素，非糖類水溶性聚合物，0-15重量％的用于銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-15重量％的磷化合物，0.05-20重量％的下式所示的酸化合物，以及水
式中R是氫或含碳化合物，所述酸化合物能夠與銅離子絡(luò)合；所述溶液具有酸性的pH值。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種可以用來對包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的水性組合物，所述組合物包含0.5-25重量％的氧化劑，0.01-15重量％的用于銅互連金屬的抑制劑，0.005-5重量％的水溶性改性纖維素，0.005-5重量％的非糖類水溶性聚合物，0.05-10重量％的磷化合物，0.01-15重量％的用于銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-3重量％的磨料，0.1-10重量的下式所示的酸化合物，以及水
式中R是氫或含碳化合物，所述酸化合物能夠與銅離子絡(luò)合；所述溶液具有酸性的pH值。
本發(fā)明的另一個方面提供一種用來對含金屬的半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的方法，所述方法包括a)使所述晶片與拋光組合物接觸，該拋光組合物包含氧化劑，用于銅互連金屬的抑制劑，0.001-15重量％的水溶性改性纖維素，非糖類水溶性聚合物，0-15重量％的用于銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-15重量％的磷化合物，0.05-10重量％的下式所示的酸化合物，以及水
式中R是氫或含碳化合物，所述酸化合物能夠與銅離子絡(luò)合；所述溶液具有酸性的pH值；以及b)用拋光墊對所述晶片進行拋光。
發(fā)明詳述 所述組合物和方法提供了良好的金屬去除速率，進行金屬清潔，同時金屬互連的凹陷程度很低，其中使用拋光組合物對半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光，所述拋光組合物包含酸化合物，以及結(jié)合使用的水溶性改性纖維素，非糖類(non-saccaride)水溶性聚合物，氧化劑，抑制劑，以及余量的水。通過添加所述酸化合物，提供了額外的優(yōu)點，即減少由Cu-BTA(Cu+1)沉淀造成的綠色污染。出于本說明書的目的，Cu-BTA沉淀包括非液態(tài)物質(zhì)，例如固體、凝膠和聚合物，可以包括Cu+2離子，尖晶石沉淀、類尖晶石沉淀和雜質(zhì)。從拋光經(jīng)驗可以得知，當(dāng)銅離子(+1)和BTA的產(chǎn)物的濃度超過其操作溫度下的Ksp的時候，會形成不溶性Cu-BTA沉淀。Cu-BTA的沉淀會在酸性拋光溶液中，根據(jù)以下平衡表達式(1)發(fā)生
盡管一些胺能夠有效地從晶片和拋光墊上溶解掉綠色的“污泥狀”沉淀物，但是特殊的酸化合物能夠減少或消除有害量的所述Cu-BTA沉淀。具體來說，所述酸化合物具有以下所示的結(jié)構(gòu)
式中R是氫或含碳化合物。這些酸化合物能夠與包括一價(+1)和二價(+2)銅離子在內(nèi)的銅離子絡(luò)合。在拋光過程中，絡(luò)合劑似乎能夠絡(luò)合足夠的銅離子，減少Cu-BTA沉淀的生成，控制下式(2)所示Cu+2離子的生成速率 (2)2Cu+→Cu0+Cu+2 濃度為0.05-20重量％的酸化合物能夠減少Cu-BTA沉淀的生成。例如，濃度為0.1-10重量％的酸化合物可以減少Cu-BTA沉淀。較佳的是，所述配劑的酸化合物濃度至少為0.4重量％，例如0.4-5重量％，以控制Cu-BTA沉淀。當(dāng)絡(luò)合化合物濃度約高于0.4重量％的時候，隨著絡(luò)合化合物濃度的增大，可以提高或加快銅除去速率；當(dāng)絡(luò)合化合物的濃度為0-0.4重量％的時候，增大絡(luò)合化合物的濃度會減小銅除去速率。具體來說，亞氨基二乙酸(“IDA”或二甘氨酸(diglycine))和乙二胺四乙酸(“EDTA”)中的至少一種能夠有效地減少Cu-BTA沉淀。IDA似乎代表了能夠減少Cu-BTA沉淀的最有效的絡(luò)合劑。
本發(fā)明的組合物使用0.001-15重量％的用羧酸官能團改性的水溶性纖維素以及醇和酮之類的水混溶性有機溶劑。較佳的是，所述組合物包含0.005-5重量％的水溶性纖維素。最佳的是，所述組合物包含0.01-3重量％的水溶性纖維素。示例性的改性的纖維素是陰離子性樹膠，例如以下的至少一種瓊脂膠，阿拉伯膠，茄替膠，刺梧桐樹膠，瓜耳膠，果膠，刺槐豆膠，黃蓍膠，羅望子膠，鹿角菜膠以及黃原膠(xantham gum)；改性淀粉；褐藻酸；甘露糖醛酸；古洛糖醛酸(guluronic acid)，以及它們的衍生物和共聚物。優(yōu)選的水溶性纖維素，羧甲基纖維素(CMC)的取代度為0.1-3.0，重均分子量為1K至1000K。出于本說明書的目的，分子量表示纖維素的重均分子量。更優(yōu)選地，CMC的取代度為0.7-1.2，重均分子量為40-250K。CMC的取代度是纖維素分子中每個葡萄糖殘基上的乙酸酯醚化羥基的平均數(shù)?？梢钥醋魇荂MC中羧酸基團的“密度”的度量。
本發(fā)明的非糖類水溶性聚合物包括丙烯酸聚合物、甲基丙烯酸聚合物、以及使用丙烯酸單體或甲基丙烯酸單體合成的共聚物。出于本說明書的目的，所述非糖類水溶性聚合物還包括各種分子量的聚合物和低分子量低聚物。共聚物包括由丙烯酸和甲基丙烯酸組合形成的那些；具體來說，包括由丙烯酸和甲基丙烯酸以以下摩爾比形成的共聚物1∶30至30∶1；優(yōu)選1∶9至9∶1；最優(yōu)選約2∶3。所述共聚物的重均分子量優(yōu)選為1-1000K；更優(yōu)選為10-500K。
或者，所述非糖類水溶性聚合物是兩親聚合物，例如由丙烯酸或甲基丙烯酸形成的共聚物。在此說明書中，兩親聚合物是由疏水性鏈段和親水性鏈段組成的嵌段共聚物。所述疏水性鏈段可以是碳原子數(shù)為2-250的聚合物鏈。出于本說明書的目的，碳數(shù)表示親水性鏈段中的碳原子數(shù)。較佳的是，碳數(shù)為5-100，最優(yōu)選為5-50。所述親水性鏈段是離子性的。所述親水性鏈段的單體單元數(shù)優(yōu)選為1-100。較佳的是，所述組合物包含0.005-5重量％的非糖類水溶性聚合物。更佳的是，所述組合物包含0.01-3重量％的非糖類水溶性聚合物。最佳的是，所述組合物包含0.02-2重量％的非糖類水溶性聚合物。
所述兩親聚合物優(yōu)選的數(shù)均分子量是50-5,000，在本說明書中，兩親聚合物的數(shù)均分子量具體表示通過水性凝膠滲透色譜法，使用串聯(lián)的TSK-GEL pn/08025 GMPWx和TSK-GEL pn/08020 G2500PWx柱、折射率檢測器和磷酸鈉緩沖洗脫劑測得的分子量。更佳的是，所述數(shù)均分子量為50-4,000，最優(yōu)選數(shù)均分子量為100-3,000。離子性鏈段包括陽離子性、陰離子性和兩性離子性(聚兩性電解質(zhì)和聚甜菜堿)。較佳的是，所述親水性鏈段是陰離子性的，例如聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。所述親水性鏈段優(yōu)選包含聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物。這些鏈段組合成共聚物，制得了性質(zhì)不同于它們各自的均聚物的分子，這有助于在不對金屬互連產(chǎn)生過多凹陷的情況下進行清潔。所述聚合物的疏水性端可包括烴鏈或烷基硫醇。最佳的是，所述疏水性鏈段和親水性鏈段結(jié)合成嵌段共聚物的形式。
所述溶液包含氧化劑。較佳的是，所述溶液包含0.5-25重量％的氧化劑。最佳的是，所述氧化劑的含量為1-10重量％。所述氧化劑能夠特別有效地促進溶液在低pH值范圍內(nèi)除去銅。所述氧化劑可以是許多種氧化性化合物中的至少一種，例如過氧化氫(H2O2)，單過硫酸鹽，碘酸鹽，過鄰苯二甲酸鎂，過乙酸和其它過酸，過硫酸鹽，溴酸鹽，高碘酸鹽，硝酸鹽，鐵鹽，鈰鹽，Mn(III)，Mn(IV)和Mn(VI)鹽，銀鹽，銅鹽，鉻鹽，鈷鹽，鹵素，次氯酸鹽以及它們的混合物。另外，經(jīng)常優(yōu)選使用氧化劑化合物的混合物。當(dāng)拋光漿液包含不穩(wěn)定的氧化劑(例如過氧化氫)的時候，經(jīng)常最優(yōu)選在使用的時候?qū)⒀趸瘎┗烊胨鼋M合物中。
另外，所述溶液包含抑制劑，以控制通過靜態(tài)蝕刻或其它去除機理去除銅互連的速率。通過調(diào)解抑制劑的濃度，可以通過保護金屬免于靜態(tài)蝕刻而調(diào)節(jié)互連金屬的去除速率。較佳的是，所述溶液包含0.01-15重量％的抑制劑。最優(yōu)選的是，所述溶液包含0.2-1.0重量％的抑制劑。所述抑制劑可以由抑制劑的混合物組成。吡咯抑制劑能夠特別有效地用于銅互連金屬，例如純銅和銅合金。試驗測試表明，通過增大抑制劑的濃度可以加快拋光過程中的去除速率。但是增大吡咯濃度的不利之處在于，會提高拋光溶液沉淀出銅-BTA化合物的傾向。常規(guī)的吡咯抑制劑包括苯并三唑(BTA)，巰基苯并噻唑(MBT)，甲苯基三唑(TTA)和咪唑。吡咯抑制劑的混合物能夠加快或減慢銅去除速率。BTA是特別有效的用于銅的抑制劑。
除了抑制劑以外，所述組合物任選包含用于銅互連金屬的絡(luò)合劑。所述絡(luò)合劑，例如含量為0-15重量％的絡(luò)合劑能夠促進金屬膜(例如銅)的去除速率。較佳的是，所述組合物包含0.01-15重量％的銅絡(luò)合劑。最佳的是，所述組合物包含0.1-1重量％的銅絡(luò)合劑。絡(luò)合劑的例子包括乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、羥基乙酸、乳酸、蘋果酸、草酸、水楊酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、琥珀酸、酒石酸、巰基乙酸、甘氨酸、丙氨酸、天門冬氨酸、乙二胺、三甲基二胺、丙二酸、戊二酸(gluteric acid)、3-羥基丁酸、丙酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、3-羥基水楊酸、3，5-二羥基水楊酸、五倍子酸、葡糖酸、鄰苯二酚、鄰苯三酚、丹寧酸、包括它們的鹽和混合物。較佳的是，所述絡(luò)合劑選自乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、乙醇酸、乳酸、蘋果酸、草酸以及它們的混合物。最佳的是，所述銅絡(luò)合劑是蘋果酸。蘋果酸能夠提供改進平整化效率的額外優(yōu)點。
任選地，所述組合物包含0-15重量％的含磷化合物。出于本發(fā)明的目的，“含磷”化合物是任意含有磷原子的化合物。一種優(yōu)選的含磷化合物是例如磷酸類、焦磷酸類、多磷酸類、膦酸類化合物，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酯、偏酯、混合酯、以及它們的混合物，例如磷酸。具體來說，優(yōu)選的水性拋光組合物可以使用例如以下含磷化合物配制磷酸鋅、焦磷酸鋅、多磷酸鋅、膦酸鋅、磷酸銨、焦磷酸銨、多磷酸銨、膦酸銨、磷酸氫二銨、焦磷酸氫二銨、多磷酸氫二銨、膦酸氫二銨、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸鐵、焦磷酸鐵、多磷酸鐵、膦酸鐵、磷酸鈰、焦磷酸鈰、多磷酸鈰、膦酸鈰、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸氫二(三聚氰胺)、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、膦酸三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、多磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸蜜勒胺、焦磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜勒胺、膦酸蜜勒胺、磷酸二氰基二酰胺、磷酸脲，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酯、偏酯、混合酯、以及它們的混合物。另外還可以使用氧化膦，硫化膦和磷雜環(huán)己烷(phosphorinane)，以及膦酸類，亞磷酸類，亞膦酸類，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酯、偏酯和混合酯。一種優(yōu)選的含磷化合物是磷酸銨。
較佳的是，本發(fā)明的拋光組合物的含磷化合物的含量足以在低的向下作用力壓力下提高拋光速率。認(rèn)為拋光組合物中即使包含痕量的含磷化合物，也能有效地進行銅的拋光。通過在組合物中使用約0.05-10重量％的含磷化合物含量，在可以接受的拋光向下作用力壓力之下得到令人滿意的拋光速率。優(yōu)選含磷化合物含量約占組合物的0.1-5重量％。最佳的是，所述含磷化合物含量約占組合物的0.3-2重量％。
所述化合物在包含余量的水的溶液中，在很寬的pH范圍內(nèi)都能夠提供功效。較佳的是，所述溶液具有酸性的pH值。該溶液可用的pH范圍為至少2至大約為7，例如低于7。另外，溶液優(yōu)選依賴于余量的去離子水來限制伴隨的雜質(zhì)。本發(fā)明的拋光流體的pH值優(yōu)選為2-6，更優(yōu)選pH值為2.5-5.5。用來調(diào)節(jié)本發(fā)明的組合物的pH值的酸是例如硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸等。用來調(diào)節(jié)本發(fā)明組合物的pH值的示例性的堿為例如氫氧化銨和氫氧化鉀。
任選地，在存在改性纖維素化合物的情況下，醇或銅提供了可接受的金屬去除速率和銅金屬的清潔，同時具有很低的凹陷程度。所述組合物可以包含非糖類水溶性聚合物，任選包含磷化合物。通常，這些水混溶性有機溶劑是醇或酮，例如以下的至少一種甲醇，乙醇，1-丙醇，2-丙醇，乙二醇，1，2-丙二醇，甘油，丙酮，以及甲乙酮。較佳的是，所述組合物包含0.005-10重量％的這些有機溶劑，在本說明書中，所有的組成范圍都是以重量百分?jǐn)?shù)計。較佳的是，所述組合物包含0.01-7.5重量％的這些有機溶劑。最佳的是，所述組合物包含0.02-5重量％的這些有機溶劑。
另外，所述拋光組合物可以任選地包含磨料，例如0-3重量％的磨料，以促進金屬層去除。在此范圍內(nèi)，需要磨料含量小于或等于1重量％。最佳的是，所述拋光組合物不含磨料。
所述磨料的平均粒度小于或等于500納米(nm)，以防發(fā)生過度的金屬凹陷、電介質(zhì)腐蝕和提高平整化作用。出于本說明書的目的，粒度表示磨料的平均粒度。更佳的是，需要使用平均粒度小于或等于100納米的膠體磨料。另外，使用平均粒度小于或等于70納米的硅膠能夠減少電介質(zhì)腐蝕和金屬凹陷。另外，優(yōu)選的膠體磨料可以包括添加劑，例如分散劑、表面活性劑、緩沖劑和生物殺滅劑，以提高膠體磨料的穩(wěn)定性。一種這樣的膠體磨料是購白法國普提亞科斯的克萊瑞特S.A公司(Clariant S.A.，of Puteaux，F(xiàn)rance)的硅膠。另外，還可以使用其他的磨料，包括烘制的、沉淀的、團聚的磨料等。
所述拋光組合物可以包含磨料以“機械法”去除金屬互連層。示例性的磨料包括無機氧化物、無機氫氧化物、無機氫氧根氧化物、金屬硼化物、金屬碳化物、金屬氮化物、聚合物顆粒、以及包含至少一種上述物質(zhì)的混合物。合適的無機氧化物包括例如二氧化硅(SiO2)，氧化鋁(Al2O3)，氧化鋯(ZrO2)，氧化鈰(CeO2)，氧化錳(MnO2)，氧化鈦(TiO2)，或者包含至少一種上述氧化物的組合。合適的無機氫氧根氧化物包括例如羥基氧化鋁(“勃姆石”)。如果需要，也可使用這些無機氧化物的改良形式，例如有機聚合物涂覆的無機氧化物顆粒和無機涂覆的顆粒。合適的金屬碳化物、硼化物和氮化物包括例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅(SiCN)、碳化硼、碳化鎢、碳化鋯、硼化鋁、碳化鉭、碳化鈦、或包含上述金屬碳化物、硼化物和氮化物中的至少一種的組合。如果需要，還可使用金剛石作為磨料。替代性的磨料還包括聚合物顆粒、涂覆的聚合物顆粒、以及表面活性劑穩(wěn)定化的顆粒。如果使用磨料，則優(yōu)選的磨料是二氧化硅。
本發(fā)明的組合物可以用于任意包含銅互連金屬的半導(dǎo)體晶片，所述銅互連金屬例如純銅或銅合金。出于本說明書的目的，術(shù)語電介質(zhì)表示具有介電常數(shù)k的半導(dǎo)體材料，包括低k和超低k介電材料。所述組合物和方法能夠極好地防止多種晶片構(gòu)件的腐蝕，例如多孔和非多孔低k電介質(zhì)，有機和無機低k電介質(zhì)，有機硅酸鹽玻璃(OSG)，氟硅酸鹽玻璃(FSG)，碳摻雜氧化物(CDO)，原硅酸四乙酯(TEOS)，以及源自TEOS的二氧化硅。本發(fā)明的組合物還可用于ECMP(電化學(xué)機械拋光)。
實施例 在此實施例中，全部組成包括0.32重量％的羧甲基纖維素(CMC)，0.1重量％的丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物(比例2∶3，分子量23K)，以及9.00重量％的用硝酸調(diào)節(jié)pH值的過氧化氫，以及余量的蒸餾水。
使用應(yīng)用材料有限公司(Applied Materials，Inc.)的Mirra 200mm拋光機，該拋光機裝有ISRM檢測器系統(tǒng)，使用IC1010TM聚氨酯拋光墊(羅門哈斯電子材料CMP有限公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.))，在大約1.5psi(10.3千帕)的向下作用力下對銅晶片進行平整化，其中拋光溶液的流速為200cc/min，臺板轉(zhuǎn)速為93RPM，支架轉(zhuǎn)速為87RPM。使用Kinik金剛石砂輪對拋光墊進行修整。實施例1-6中測試的具體拋光漿液和溶液包含以下的基本配方 0.5重量％的苯并三唑(BTA) 0.22重量％的蘋果酸 0.32重量％的羧甲基纖維素(分子量200K) 0.1重量％的丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物(比例2∶3，分子量23K) 9重量％的H2O2(在拋光的時候加入) 用硝酸將pH值調(diào)節(jié)到3.5(在加入H2O2之前) 余量的去離子水 注在實施例中，數(shù)字表示本發(fā)明的實施例，字母表示比較例。
實施例1 該實施例篩選了可能用來減少在存在大量BTA的情況下進行高速銅拋光時形成的綠色沉淀的銅絡(luò)合劑。該實施例在測試的時候，對基本配方進行了改良，使得其中包含1重量％的磷酸鹽和0.5重量％的多種絡(luò)合劑。
表1 檸檬酸，EDTA，次氮基三乙酸和亞氨基二乙酸都消除了拋光墊的污染。但是僅有亞氨基二乙酸和EDTA能夠防止污染的形成，同時具有足夠的銅去除速率。
實施例2 該實施例說明了亞氨基二乙酸對包含0.44重量％磷酸鹽的基本配方的去除速率以及形成綠色污染的影響。
表2 實施例3-10都與銅絡(luò)合以減少銅-BTA沉淀的形成。但是，拋光溶液6-10提供了銅去除速率和消除綠色污染的最佳組合。通過加快拋光溶液流速或者調(diào)節(jié)拋光溶液的pH值，可以將拋光溶液3-5從會形成綠色沉淀的拋光溶液轉(zhuǎn)化為不會形成綠色銅-BTA沉淀的拋光溶液。
實施例3 該實施例說明磷酸銨和pH值對銅凹陷和去除速率性能的影響。
表3
通過增大磷酸銨濃度，可以增大銅去除速率。另外，升高pH值可以減少銅凹陷，但是會減慢銅去除速率。
實施例4 用來評價的漿液對基本配方進行改良，在其中包含磨粒和0.44重量％的磷酸銨。
表4
該實施例說明了該配方適于接收磨粒。具體來說，二氧化硅顆粒和氧化鋁顆粒都會加快銅去除速率。
實施例5 該實施例說明了蘋果酸對包含和不含亞氨基二乙酸的基本配方的影響。
表5 該實施例說明蘋果酸、亞氨基二乙酸、以及蘋果酸和亞氨基二乙酸的組合都能夠提高銅去除速率。另外，進一步的測試表明，蘋果酸可以改進拋光溶液的平整化能力。
實施例6 以下測試改變亞氨基二乙酸的濃度，同時使用1.5重量％的磷酸銨。
表6
表6說明在pH值＝4.1條件下，在很寬的亞氨基二乙酸范圍內(nèi)，拋光溶液能夠提供有效的污染控制，同時具有很低的凹陷。
實施例7 該實施例說明了工藝因素可能造成的其它優(yōu)點。
表7 *減少，在數(shù)個晶片后出現(xiàn) 表8 這些數(shù)據(jù)說明，原位修整可以進一步降低拋光墊保留有害的銅-BTA沉淀的能力。這些工藝因素可以減少有效控制銅-BTA沉淀所需的亞氨基二乙酸的量。有效的配方的一個具體例子如下0.3重量％的BTA，0.22重量％的蘋果酸，0.32重量％的CMC，0.1重量％的丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物(比例2∶3，分子量23K)，1重量％的亞氨基二乙酸，1.5重量％的磷酸二氫銨NH4H2PO4以及9重量％的H2O2(即將拋光之前加入)，加入H2O2之前，測得pH值為4.1。
權(quán)利要求
1.一種可用來對含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的水性組合物，該組合物包含氧化劑，用于所述銅互連金屬的抑制劑，0.001-15重量％的水溶性改性纖維素，非糖類水溶性聚合物，0-15重量％的用于銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-15重量％的磷化合物，0.05-20重量％的下式所示的酸化合物，以及水
式中R是氫或含碳化合物，所述酸化合物能夠與銅離子絡(luò)合；所述溶液具有酸性的pH值。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述酸化合物包括乙二胺四乙酸和二甘氨酸中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述水溶性改性纖維素用羧酸官能團改性，選自以下的至少一種羧甲基纖維素，瓊脂膠，阿拉伯膠，茄替膠，刺梧桐樹膠，瓜耳膠，果膠，刺槐豆膠，黃蓍膠，羅望子膠，鹿角菜膠以及黃原膠，改性淀粉，褐藻酸，甘露糖醛酸，古洛糖醛酸，以及它們的衍生物和共聚物。
4.如權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于，所述水溶性改性纖維素是羧甲基纖維素。
5.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物是不含磨料的。
6.一種可以用來對包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的水性組合物，所述組合物包含0.5-25重量％的氧化劑，0.01-15重量％的用于銅互連金屬的抑制劑，0.005-5重量％的水溶性改性纖維素，0.005-5重量％的非糖類水溶性聚合物，0.05-10重量％的磷化合物，0.01-15重量％的用于銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-3重量％的磨料，0.1-10重量的下式所示的酸化合物，以及水
式中R是氫或含碳化合物，所述酸化合物能夠與銅離子絡(luò)合；所述溶液具有酸性的pH值。
7.如權(quán)利要求6所述的組合物，其特征在于，所述酸化合物包含乙二胺四乙酸和二甘氨酸中的至少一種。
8.如權(quán)利要求6所述的組合物，其特征在于，所述酸化合物包含至少0.4重量％的二甘氨酸。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其特征在于，所述組合物是不含磨料的。
10.一種用來對含金屬的半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的方法，所述方法包括a)使得所述晶片與拋光組合物接觸，該拋光組合物包含氧化劑，用于銅互連金屬的抑制劑，0.001-15重量％的水溶性改性纖維素，非糖類水溶性聚合物，0-15重量％的用于銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-15重量％的磷化合物，0.05-10重量％的下式所示的酸化合物，以及水
式中R是氫或含碳化合物，所述酸化合物能夠與銅離子絡(luò)合，所述溶液具有酸性的pH值；以及b)用拋光墊對所述晶片進行拋光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低污染拋光組合物，具體地，是一種可用來對包含銅互連金屬的圖案化半導(dǎo)體晶片進行化學(xué)機械拋光的水性組合物。所述水性組合物包含氧化劑，用于銅互連金屬的抑制劑，0.001-15重量％的水溶性改性纖維素，非糖類水溶性聚合物，0-15重量％的用于所述銅互連金屬的絡(luò)合劑，0-15重量％的磷化合物，0.05-20重量％的能夠與銅離子絡(luò)合的酸化合物，以及水；所述溶液具有酸性pH值。
文檔編號B24B29/00GK101525522SQ20091000474
公開日2009年9月9日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者T·M·托馬斯, 王紅雨 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司