研磨組成物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種化學機械研磨液，特別是一種用于娃錯合金基材的研磨組成物。
【背景技術】
[0002] 目前半導體的制程已進入至16/14奈米的階段，即將進入10奈米W下節(jié)點，采用立 體結構的晶體管，例如:搭配III-V族及錯(Ge)做為通道材料的罐式場效晶體管(FinFET)。 由于111 - V族半導體晶圓材料可提供較娃高出十到Ξ十倍的電子遷移率化1 e C t r 0 η Mobility),錯可提供較娃高出四倍W上的電桐遷移率，因此便可有效控管晶體管閩極漏電 流問題，提高電子移動率，可大幅提升忍片運算效能并同時降低功耗。故，III-V族材料化合 物，尤其是娃錯與錯等的應用備受期待。
[000引在次微米半導體制程中，通常藉由化學機械拋光（chemical mechanical polishing,CMP)來達到晶圓表面的平坦化(global planarization)。然而，在金屬化學機 械研磨的技術中，在金屬層表面仍然常常發(fā)生金屬碟陷（Dishing)、磨蝕化rosion)及腐蝕 (corrosion)等研磨缺陷。若要對上述W娃錯為罐式場效晶體管主材料進行化學機械拋光， 例如:在美國專利US 2011/0291188A1和US 2012/0168913 A1所描述的Fin陽T結構，則會同 時研磨到娃、娃錯、與二氧化娃基材，因此會對上述Ξ種基材的移除比有所限制。
[0004]在美國專利US 2012/0190210 A1中掲示目前用于含娃基材的研磨液多半使用帶 有強烈異味的乙二胺或其他胺類化合物或是對人體接觸有高危險性的氨氣酸。鑒此，有必 要開發(fā)一種不具異味及氨氣酸，并且可有效提升含娃基材的移除速率且不對研磨對象造成 嚴重腐蝕的研磨組成物。
[000引請參考表一，表一為一比較表，采用雙氧水(過氧化氨）與乙二胺調制而成的研磨 組成物對娃錯基材(所述娃錯基材中錯的含量為10%至80%)、娃基材與二氧化娃基材等進 行化學機械拋光，所述雙氧水作為氧化劑使用，而乙二胺則具有催化劑的功能。一般研磨應 用時，氧化劑是用于使金屬產(chǎn)生易于被移除的金屬氧化物、抑制劑是用于阻擋氧化反應、催 化劑是用于促進金屬移除、界面活性劑是用于避免研磨顆粒聚集并產(chǎn)生潤滑效果W減少刮 傷缺陷的產(chǎn)生、W及緩沖劑是用于保持pH穩(wěn)定。
[0006] 使用上述研磨組成物的拋光條件如下：
[0007] 拋光機:Mirra 8叩olish;
[000引 拋光墊：IC1010;
[0009] 清洗液:去離子水；
[0010] 晶圓：娃錯控片、TE0S(Te化aeth^ortho silicate,娃酸乙醋)控片、裸娃控片；拋 光時間：1分鐘；
[0011] 研磨頭下壓壓力：1.5 psi;
[0012] 研磨頭轉速:73/67巧m。
[0013] 表一
[0014]
[0016] 上表一中，娃錯基材的靜態(tài)蝕刻率(Static化ching Rate,沈R)是W將3 cm X 3 cm的娃錯基材置入研磨組成物中靜置5分鐘，采用重量差的方式計算而得。由表一比較例Ι? α 的數(shù)據(jù)顯示，采用雙氧水作為氧化劑可得到大于 2000 埃/min 的娃錯移除速率 (Removal Rate，R.R.)，但是靜態(tài)蝕刻速率卻將近500埃/min,因為會對上述基材的表面造成腐蝕。此 夕h加入乙二胺催化劑對娃的移除速率的提升也有限?？梢奧雙氧水為氧化劑的系統(tǒng)并無 法有效控制各基材的移除比W及靜態(tài)蝕刻率。

【發(fā)明內容】

[0017] 為達上掲目的，本發(fā)明提供一種研磨組成物，適用于娃錯合金基材的研磨，包含： 研磨顆粒;具有六價鋼或五價饑的化合物，用于直接對所述娃錯合金基材進行催化和氧化 反應；W及載劑，其中所述研磨顆粒的含量為0.0 lwt %至5wt%，所述具有六價鋼或五價饑 的化合物的含量為0.01 Wt %至1. Owt %。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中還可包含有一陰離子添加物， 其中所述陰離子添加物的含量為o.olwt%至l.Owt%。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例所述，在上述研磨組成物中還可包含有一含面素氧化物 的化合物或其鹽類，其中所述面素氧化物的化合物或其鹽類的含量為〇.〇5wt%至5wt%。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中，所述研磨顆粒為選自膠體二 氧化娃或熏制二氧化娃。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中，所述具有六價鋼或五價饑的 化合物為選自Ξ氧化鋼、鋼酸、憐鋼酸、五氧化二饑、偏饑酸鋼與饑酸鋼等所組成的族群中 的至少一者。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中，所述陰離子添加物為選自氣 化鐘、氣化鋼、氣化錠、Ξ氣醋酸、Ξ氣醋酸鐘、Ξ氣醋酸鋼等所組成的族群中的至少一者。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中，所述含面素氧化物的化合物 或其鹽類為選自過艦酸鐘、艦酸鐘、過氯酸鐘、過氯酸鋼、氯酸鐘、氯酸鋼、次氯酸鋼等所組 成的族群中的至少一者。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中，所述載劑包括水。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例所述，在上述研磨組成物中，所述研磨組成物的抑值范圍 為7至12。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述研磨組成物系用于對娃錯基材，娃基材與二氧化娃 基材進行化學機械拋光。且在所述娃錯基材中錯的含量為10%至80%。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，其中所述娃錯基材的靜態(tài)蝕刻速率為0埃/分鐘。
【附圖說明】
【具體實施方式】
[0028] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例作詳細說明如下。 本發(fā)明的權利要求范圍并不局限于所述實施例，應由權利要求所定義。
[0029] 本發(fā)明提供一種研磨組成物，其特征在于，包括:研磨顆粒;具有六價鋼或五價饑 的化合物；W及載劑。上述所述研磨顆粒是研磨液組成的一個主要成分，其對于材料移除率 及其表面質量有較直接的影響。在半導體制程中，常見的研磨顆粒為二氧化娃(Si02)W及 氧化侶(A1203)等，其中二氧化娃研磨顆粒又可區(qū)分為膠體二氧化娃山〇11〇1(131)^及熏制 二氧化娃(化med)，由于氧化侶研磨顆粒通常具有較高的硬度，容易在平坦化制程后造成金 屬導線的缺陷及刮傷。因此，在本發(fā)明的實施例中所述研磨顆粒選自為膠體二氧化娃或熏 制二氧化娃。另一方面，研磨顆粒的濃度也是影響晶圓拋光的重要因素，若研磨顆粒濃度過 高會加速機械研磨的效應，容易產(chǎn)生表面磨蝕的研磨缺陷W及過高的二氧化娃移除率導致 選擇比降低;若濃度過低，則無法達到所期望的研磨去除率。因此在本發(fā)明一實例中，所述 研磨顆粒可WO.Olwt%至5wt%的濃度存在于所述載劑中，所述載劑可為去離子水或其他 包含水的溶液。
[0030] 上述具有六價鋼或五價饑的化合物(M)具有氧化能力，其會插入娃基材中的Si-Si 鍵進行化學反應（insertion)，形成Si-M-Si的型態(tài)，將Si-Si鍵打斷，之后，再藉由其本身的 氧化能力使Si-M-Si型態(tài)氧化成Si02,達到移除的目的。由于上述將Si-Si鍵打斷的反應為 速率決定步驟(rate determine step)因此所述具有六價鋼或五價饑的化合物亦可稱為金 屬催化劑用W提升基材間的移除率與選擇性。其可選自為，但非限于Ξ氧化鋼、鋼酸、憐鋼 酸、五氧化二饑、偏饑酸鋼與饑酸鋼等所組成的族群中的至少一者，且其含量相對于所述載 劑的重量百分比濃度可優(yōu)選為0.0 lwt %至1. Owt %。
[0031] 請參考下表二，表二為本發(fā)明利用上述研磨組成物對娃錯基材(錯的含量為10% 至80%)、娃基材與二氧化娃基材進行化學機械拋光的具體實施例。其拋光條件與上述比較 例相同，在此不再寶述。
[0032] 表二
[0033]
[0034]
[0035] 由表二實施例1-9的數(shù)據(jù)顯示，在堿性環(huán)境下，將作為催化劑的五氧化二饑(五價 饑)調配于100~10000 P pm的濃度范圍下可W提升娃的移除速率，并且少量提升娃錯的移 除速率，但是隨著劑量的提高，娃錯和娃的移除速率增加的幅度會變緩，而對于二氧化娃的 移除速率無顯著影響。從實施例10-17的數(shù)據(jù)顯示，在堿性環(huán)境下，將作為催化劑的Ξ氧化 鋼(六價鋼）調配于100~l〇〇(K)ppm的濃度范圍下可W提升娃的移除速率，并且少量提升娃 錯