发明名称 化学机械研磨用浆液及半导体装置之制造方法
摘要 本发明系提供一种导电性材料膜之CMP处理时,可谋求低腐蚀及低刮伤化之CMP用浆液。此CMP用浆液系包含由一次粒子径为5~30nm,且会合度为5以下之胶体粒子所构成的研磨粒子。
申请公布号 TW527660 申请公布日期 2003.04.11
申请号 TW090120521 申请日期 2001.08.21
申请人 东芝股份有限公司;JSR公司 发明人 南幅学;矢野博之;仓岛延行;川桥信夫;服部雅幸;西元和男
分类号 H01L21/304 主分类号 H01L21/304
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种化学机械研磨用浆液,其特征在于含有一种研磨粒子,其系包含一次粒子径为5~30nm,其经会合之二次粒子径为100nm以下之胶体粒子,该研磨粒子含量为0.5~5重量%。2.一种化学机械研磨用浆液,其特征在于含有一种研磨粒子,其系包含:一次粒子径为5~20nm之第1胶体粒子、及一次粒子径超过20nm之大小且与前述第1胶体粒子相同材料的第2胶体粒子;其中前述第1.第2之胶体粒子之合计量中所占有的前述第1胶体粒子就重量比而言为0.6 ~ 0.9。3.根据申请专利范围第2项之化学机械研磨用浆液,其中前述第1.第2胶体粒子为胶体氧化矽粒子。4.根据申请专利范围第2项之化学机械研磨用浆液,其中前述研磨粒子进一步包含一种与第1.第2胶体粒子相异的材料所构成之第3粒子。5.根据申请专利范围第4项之化学机械研磨用浆液,其中前述第3粒子为胶体氧化铝粒子。6.根据申请专利范围第2项之化学机械研磨用浆液,其中前述研磨粒子于前述浆液中含有0.5~5重量%。7.根据申请专利范围第1至6项中任一项之化学机械研磨用浆液,其中进一步含有氧化剂及氧化抑制剂。8.根据申请专利范围第7项之化学机械研磨用浆液,其中前述氧化抑制剂为至少一种选自哪啶酸、酸及甘氨酸。9.根据申请专利范围第1项或第2项之化学机械研磨用浆液,其中进一步含有界面活性剂。10.根据申请专利范围第9项之化学机械研磨用浆液,其中前述界面活性剂为十二烷基苯磺酸盐。11.一种半导体装置之制造方法,其特征在于包括如下步骤:于半导体基板上所形成之绝缘膜表面形成配线沟;在包含前述配线沟内部之绝缘膜上堆积导电性材料膜;至少使用化学机械研磨用浆液以化学机械研磨前述导电性材料膜,除去埋入于前述配线沟之前述导电性材料膜以外的导电性材料膜;其中该化学机械研磨用浆液包含一种研磨粒子,其系由一次粒子径为5~30nm且会合度为5以下之胶体粒子所构成;或包含一种研磨粒子,其系包含一次粒子径为5~20nm之第1胶体粒子、与一次粒子径超过20nm之大小且与第1胶体粒子相同材料之第2胶体粒子,且前述第1.第2胶体粒子之合计量中所占有之第1胶体粒子就重量比而言为0.6 ~ 0.9。12.根据申请专利范围第11项之半导体装置的制造方法,其中导电性材料膜为配线材料膜。13.根据申请专利范围第12项之半导体装置的制造方法,其中前述配线材料膜为铜膜。14.根据申请专利范围第11项之半导体装置的制造方法,其中前述导电性材料膜系至少一种选自TiN、Ti、Nb、W、WN、TaN、TaSiN、Ta、V、Mo、Zr及ZrN之导电性阻隔膜与积层于此阻隔膜之配线材料膜的2层以上之积层膜,使用前述化学机械研磨用浆液化学机械研磨前述配线材料膜。15.根据申请专利范围第11项之半导体装置的制造方法,其中前述导电性材料膜系至少一种选自TiN、Ti、Nb、W、WN、TaN、TaSiN、Ta、V、Mo、Zr及ZrN之导电性阻隔膜与积层于此阻隔膜之配线材料膜的2层以上之积层膜,使用一种进一步包含由与第1.第2胶体粒子相异之材料所构成的第3粒子之化学机械研磨用浆液,化学机械研磨此导电性材料膜,以除去埋入于前述配线沟之前述导电性材料膜以外的导电性材料膜。16.一种半导体装置之制造方法,其特征在于包括如下步骤:于半导体基板上所形成的绝缘膜表面形成配线沟;于包含前述配线沟内面之绝缘膜上堆积导电性阻隔膜;于前述导电性阻隔膜上以埋入前述配线沟之方式堆积配线材料膜;化学机械研磨前述配线材料膜,以除去前述配线沟内面之绝缘膜上的导电性阻隔膜作为阻挡子,而除去前述配线沟内所埋入之配线材料膜以外的配线材料膜;使用化学机械研磨用浆液而化学机械研磨前述绝缘膜上之导电性阻隔膜部分;该化学机械研磨用浆液系含有一种研磨粒子,该粒子包含一次粒子径为5~30nm且会合度为5以下之胶体粒子,或包含一次粒子径为5~20nm之第1胶体粒子与一次粒子径超过20nm之大小且与第1胶体粒子相同材料之第2胶体粒子,且,前述第1.第2胶体粒子之合计量中所占有的第1胶体粒子就重量比而言为0.6~0.9。17.根据申请专利范围第16项之半导体装置的制造方法,其中前述绝缘膜系比SiO2还低介电常数之多孔质膜或有机膜。18.根据申请专利范围第16项之半导体装置的制造方法,其中前述导电性阻隔膜系从选自TiN、Ti、Nb、W、WN、TaN、TaSiN、Ta、V、Mo、Zr及ZrN之一层或二层以上所制作。图式简单说明:图1系表示于CMP处理所使用之磨光装置的断面图。图2系表示于图1之磨光装置的重要部份斜视图。图3系表示CMP用浆液所含有之胶体粒子与烟雾粒子之参差不齐的图表。图4系表示CMP用浆液所含有的胶体粒子径与Cu研磨速度(CuRR)及腐蚀之关系。图5A~图5C系表示本发明实施例1中之半导体装置的制造步骤断面图。图6系表示实施例1及比较例1之CMP处理,其过度磨光与腐蚀之情形的关系(CMP特性)。图7系表示实施例1之CMP处理中第1.第2胶体氧化矽粒子的调配均衡与Cu研磨速度(CuRR)及腐蚀之关系。图8A~图8C系表示本发明之实施例2中半导体装置之制造步骤断面图。图9系说明实施例2之CMP处理中的胶体粒子径与刮伤数之关系。图10系说明实施例3之CMP用浆液所含有的胶体粒子会合度与Cu研磨速度(CuRR)及腐蚀之关系。图11A、图11B系表示本发明实施例4中之半导体装置的制造步骤断面图。
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