发明名称 用于铜基材之化学机械磨光淤浆
摘要 一种化学机械磨光淤浆,包含一种薄膜形成剂,一种氧化剂,如尿素过氧化氢,一种错合剂,如草酸铵或酒石酸,一种磨蚀剂,及一种选用界面活性剂。也揭示一种使用该化学机械磨光淤浆组合物以自基材上移除含铜合金、钛、及氮化钛层之方法。
申请公布号 TW419714 申请公布日期 2001.01.21
申请号 TW086118539 申请日期 1997.12.09
申请人 卡博特微电子公司 发明人 法拉斯塔布息克考夫曼;罗德尼C.吉司特;王树鸣
分类号 H01L21/00 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种CMP淤浆先质组合物,其包含尿素及至少一种金属氧化物磨蚀剂。2.如申请专利范围第1项的组合物,其进一步包含一种薄膜形成剂。3.如申请专利范围第1项的组合物,其进一步包含一种错合剂。4.如申请专利范围第1,2或3项的组合物,其中该组合物包含2.0重量百分比至约24.0重量百分比的尿素,及约1.0至约15.0重量百分比的氧化铝磨蚀剂。5.如申请专利范围第4项的组合物,其中该组合物进一步包含约0.5百分比至约3.0重量百分比的草酸铵;及约0.01至约0.2重量百分比的苯并三唑;及约0.001至约0.1重量百分比的一种界面活性剂。6.如申请专利范围第4 项的组合物,其中该组合物进一步包含约0.5百分比至约5.0重量百分比的酒石酸及约0.1至约0.2重量百分比的苯并三唑。7.如申请专利范围第1,2或3项的组合物,其中该组合物具有pH约5至8。8.如申请专利范围第1,2或3项的组合物,其中该组合物进一步包含约0.001至0.1重量百分比的一种界面活性剂。9.一种化学机械磨光淤浆组合物,其包含:一种磨蚀剂;至少一种氧化剂;一种错合剂;及一种薄膜形成剂。10.一种化学机械磨光淤浆组合物,其包含:一种磨蚀剂;尿素过氧化氢;一种错合剂;及一种薄膜形成剂。11.如申请专利范围第3,9或10项的组合物,其中错合剂系选自包括柠檬酸、乳酸、酒石酸、丁二酸、草酸、胺基酸及其盐类。12.如申请专利范围第3,9或10项的组合物,其中错合剂是草酸铵。13.如申请专利范围第12项的组合物,其中草酸铵的存在量是在约0.5至约3.0重量百分比之范围内。14.一种化学机械磨光淤浆组合物,其包含:一种磨蚀剂;尿素过氧化氢;酒石酸;及一种薄膜形成剂。15.如申请专利范围第14项的组合物,其中酒石酸的存在量是在约0.5至约5.0重量百分比之范围内。16.如申请专利范围第2,9,10或14项中任一项的组合物,其中薄膜形成剂是苯并三唑。17.如申请专利范围第16项的组合物,其中苯并三唑的存在量是在约0.01至0.1重量百分比之间。18.如申请专利范围第9项的组合物,其中氧化剂是一种在还原时会形成羟基的化合物。19.如申请专利范围第9或18项的组合物,其中氧化剂系选自包括过氧化氢、尿素过氧化氢及其组合。20.如申请专利范围第9或18项的组合物,其中氧化剂是过氧化氢或尿素过氧化氢,其存在量是在约0.3至约12重量百分比之范围内。21.如申请专利范围第1,9,10或14项中任一项的组合物,其中磨蚀剂是至少一种金属氧化物磨蚀剂。22.如申请专利范围第21项的组合物,其中金属氧化物磨蚀剂系选自包含氧化铝、氧化铈、氧化锗、氮化矽、氧化钛、氧化锆、及其混合物。23.如申请专利范围第21项的组合物,其中磨蚀剂是一种金属氧化物磨蚀剂的水性分散液。24.如申请专利范围第21项的组合物,其中金属氧化物磨蚀剂是由金属氧化物聚集体所组成,其具有大小分布小于约1.0微米,且平均聚集体直径小于0.4微米。25.如申请专利范围第21项的组合物,其中金属氧化物磨蚀剂是由分立且个别的金属氧化物球状颗粒所组成,其具有主要颗粒直径小于0.400微米及表面积的范围是从每克约10平方公尺至每克约250平方公尺。26.如申请专利范围第21项的组合物,其中磨蚀剂具有表面积的范围是从每克约5平方公尺至每克约430平方公尺。27.如申请专利范围第26项的组合物,其中磨蚀剂具有表面积为每克约30平方公尺至每克约170平方公尺。28.如申请专利范围第1,9,10或14项中任一项的组合物,其中磨蚀剂系选自包括沉淀磨蚀剂或烟雾状磨蚀剂。29.如申请专利范围第1,9,10或14项中任一项的组合物,其中该组合物具有pH从约2至约12。30.如申请专利范围第29项的组合物,其中组合物具有pH从约4至约9。31.如申请专利范围第30项的组合物,其中组合物具有pH从约5至约8。32.一种化学机械磨光淤浆组合物,其包含:一种磨蚀剂;至少一种氧化剂,选自包括过氧化氢、尿素过氧化氢及其混合物;草酸铵;及苯并三唑。33.如申请专利范围第32项的组合物,其中组合物包含:约1.0至约15.0重量百分比的一种金属氧化物磨蚀剂;约0.3至约12.0重量百分比的过氧化氢或尿素过氧化氢;约0.5至约3.0重量百分比的草酸铵;及苯并三唑。34.如申请专利范围第32或33项的组合物,其中苯并三唑的存在量是在约0.01至约0.2重量百分比之范围内。35.如申请专利范围第32或33项的组合物,其中磨蚀剂是氧化铝。36.一种化学机械磨光淤浆组合物,其包含:一种磨蚀剂;尿素过氧化氢;约0.5至约3.0重量百分比的草酸铵;及约0.01至约0.2重量百分比的苯并三唑;37.如申请专利范围第36项的组合物,其中该组合物包含约1.0至约15.0重量百分比的氧化铝磨蚀剂,及约0.3至约12.0重量百分比的尿素过氧化氢。38.一种化学机械磨光淤浆组合物,其包含:约1.0至约15.0重量百分比的氧化铝磨蚀剂;约0.3至约12.0重量百分比的尿素过氧化氢;约0.5至约3.0重量百分比的酒石酸;及约0.01至约0.2重量百分比的苯并三唑,该组合物具有pH从约4.0至9.0。39.如申请专利范围第1,9,10,14,32,36或38项中任一项的组合物,其进一步包含至少一种界面活性剂。40.一种磨光包括至少一种金属层的基材的方法,其包括以下步骤:(a)混合如申请专利范围第1,9,10,14,32,36或38项中任一项的组合物及去离子水,以形成一种化学机械磨光淤浆先质组合物;(b)混合步骤(a)的先质组合物及过氧化氢,以形成一种化学机械磨光淤浆组合物;(c)涂敷步骤(b)之化学机械磨光淤浆组合物至基材上;及(d)以磨光垫接触基材,并相对于基材移动磨光垫,以自基材上移除至少一部分金属层。41.如申请专利范围第40项的方法,其中系使步骤(b)的过氧化氢与步骤(a)的先质组合物以约0.75莫耳尿素对1莫耳过氧化氢至约2莫尿素对约1.0莫耳过氧化氢的比率混合。一种磨光基材的方法,其包括以下步骤:(a)涂敷申请专利范围第9-39项的化学机械磨光淤浆组合物至基材上;及(b)以磨光垫接触基材,并相对于基材移动磨光垫,以自基材上移除至少一部分金属层。43.如申请专利范围第40或42项的方法,其中基材包括一个含铜合金层。44.如申请专利范围第40或42项的方法,其中基材进一步包括钛及氧化钛层,其中至少一部分钛及氮化钛层被移除。45.如申请专利范围第40或42项的方法,其中系在磨光垫置于与基材接触之前,将化学机械磨光淤浆组合物涂敷至磨光垫上。46.一种化学机械磨光组合物多包装系统,其包含:(a)第一个容器包含如申请专利范围第1,2或3项的组合物;(b)第二个容器包含过氧化氢。47.一种化学机械磨光组合物多包装系统,其包含:(a)第一个容器包含一种薄膜形成剂及一种错合剂;(b)第二个容器包含一种氧化剂;及(c)一种磨蚀剂被置于一个容器中,此容器系选自包括第一个容器、第二个容器或第三个容器。图式简单说明:第一图显示在溶液中铜上面所测得的电位动力极化曲线,其溶液中含4重百分比的高硫酸铵,及1重量百分比的甘氨酸(曲线1及2)或1重量百分比的草酸铵(曲线3及4)。每一组曲线是在铜表面磨蚀期间测得(曲线1及3),及在磨蚀中止之后再测(曲线2及4)。第二图显示铜上面所测得的电位动力极化曲线,在11重量百分比的H2O2氧化剂溶液(曲线1,在磨蚀之后)中;在有相同氧化剂溶液及1重量百分比的甘氨酸之电解质中(曲线2,在磨蚀之后);及在有相同氧化剂溶液与1重量百分比的草酸铵中(曲线3,也在磨蚀之后)。第三图显示磨光表现的再现性,即:磨光速率及在晶圆内的非均一性,对铜使用本发明的CMP淤浆,其含5.0重量百分比的氧化铝磨蚀剂、11.0重量百分比的H2O2.1.5重量百分比的草酸铵、0.04重量百分比的苯并三唑、及50ppm的湿润剂淬腾(TRITON R DF-16)。
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