專利名稱：研漿組成物及使用該研漿組成物的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組成物及使用該組成物的半導(dǎo)體制程，且特別涉及一種研漿組成 物及使用該研漿組成物的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)制造方法。
背景技術(shù)：
在超大型積體電路(VLSI)制程中，化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanicalpolishing，CMP)制程可提供晶圓表面全面性平坦化(global planarization)， 尤其當(dāng)半導(dǎo)體制程進(jìn)入次微米(sub-micron)領(lǐng)域后，化學(xué)機(jī)械研磨法更是一項(xiàng)不可或缺 的制程技術(shù)。化學(xué)機(jī)械研磨法常見于金屬鑲嵌(damascene)制程中，且是金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造 方法中最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中的化學(xué)機(jī)械研磨制程包含金屬 層的移除步驟以及阻障層(barrier layer)的移除步驟。近來，為了提高半導(dǎo)體元件的產(chǎn)出(throughput)，在金屬鑲嵌制程的阻障層的去 除步驟中，必須能夠加快膜層的移除速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種研漿組成物，能夠快速地移除膜層。本發(fā)明提供一種金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，可以有效地增進(jìn)半導(dǎo)體元件的產(chǎn)出。本發(fā)明提出一種研漿組成物，其組成總量為100%，且包括研磨粒、酸堿調(diào)整 劑、氧化劑及水。研磨粒的含量為10% 40% (重量)，且研磨粒的粒徑多分布指數(shù) (polydisperse index，PDI)大于1. 8。酸堿調(diào)整劑的含量為0. 01 % 10% (重量)。氧 化劑的含量為0.01% 10% (重量)。其中，組成所述研漿組成物的剩余部份為水。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，研磨粒的含量是15% 35% (重量)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，研磨粒的材料是二氧化硅、金 屬氧化物、聚合材料或金屬氧化物與聚合材料的混合物(hybrids)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，二氧化硅是氣相二氧化硅 (fumed silica)或二氧化娃溶膠(silica sols)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，金屬氧化物是氧化鋁 (alumina)或氧化鐵(titania)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，酸堿調(diào)整劑的含量是0. 1 %
5% (重量)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，酸堿調(diào)整劑是酸、堿或其組合。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，酸是檸檬酸(citricacid)、 草酸(oxalic acid)、磷酸(phosphoric acid)、氨基三甲基膦酸(aminotrimethylphosphonic acid)>1-羥基亞乙基-1,1- 二 磷酸(1-hydroxyethylidene-l, 1-diphosphoric acid),2- If 酸 丁 烷 _1，2，4_ 三羧酸(2-phosphonobutane-l，2， ‘—tricarboxylic acid) > 次氣三亞甲基月舞酸(nitrilotrismethyIenetriphosphoni c acid)、己^月安四亞甲基月舞酸(hexamethylene diamine tetra methylene phosphonic acid)、三乙j；希三月安五亞甲基月舞酸(diethylene triamine penta methylene phosphonic acid)、六亞甲基三胺五亞甲基勝酸(hexamethylene triamine penta methylene phosphonic acid)、丙二酸(malonic acid)、乳酸(lactic acid)、醋酸(acetic acid)、 MSt (propanicacid) > X(butanoic acid) > ijtSt (pentanoic acid) > izli@t (hexanoic acid)、琥拍酸(succinic acid)、己二酸(adipic acid)、蘋果酸(malic acid)、順丁 烯二酸(maleic acid)、酒石酸(tartaric acid)、甲磺酸(methane sulfonic acid)、 甲苯石黃酸(to luenesulfoni c acid)、十 二燒基苯石黃酸(dodecy lbenzenesulfonic acid)、乙 二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid)、二 乙三胺五乙酸 (diethy lenetriaminepentaaceti c acid)、氮基三醋酸(nitri lotriacetic acid)、N-(輕 乙基)-乙二胺三乙酸(N-(hydroxyethyl)-ethylenediaminetriacetic acid)及其混合物 中的至少一種。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，堿是有機(jī)堿類或無機(jī)堿類。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，無機(jī)堿類是氫氧化鉀(KOH) 或氫氧化鈉(NaOH)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，研漿組成物的酸堿值是9至 12。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，研漿組成物的酸堿值是10. 5 至 11. 5。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，氧化劑是過氧化氫(H2O2)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，水是去離子水。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，還包括錯(cuò)合劑(complexing agent)，其含量范圍為IOppm至500ppm。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，錯(cuò)合劑的含量是70ppm至 500ppm。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，錯(cuò)合劑的含量是70ppm至 300ppmo依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，在使用研漿組成物時(shí)，阻障材 料對(duì)金屬材料的研磨選擇比小于或等于1. 2。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，在使用研漿組成物時(shí)，介電材 料對(duì)金屬材料的研磨選擇比小于2。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，錯(cuò)合劑是檸檬酸、草酸、草 酸銨(ammonium oxalate)、酒石酸、組胺酸(histidine)、丙胺酸(alanine)及甘胺酸 (glycine)中的至少一種。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述研漿組成物中，研漿組成物對(duì)介電材料的移 除率大于1000埃/分。本發(fā)明提出一種金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基底，基底上已形成有介電層，且介電層中具有暴露出基底的開口。接著，于介電層及基底上形成共形 的阻障層。然后，于阻障層上形成填滿開口的金屬層。接下來，以阻障層作為研磨終止層， 對(duì)金屬層進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨制程。之后，使用如前述的研漿組成物，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械 研磨制程，以移除位于開口以外的阻障層。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，開口是單重金 屬鑲嵌開口或雙重金屬鑲嵌開口。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，單重金屬鑲嵌 開口是接觸窗開口、介層窗開口或溝渠。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，雙重金屬鑲嵌 開口是由接觸窗開口及溝渠所組成或是由介層窗開口及溝渠所組成。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，介電層的材料
是氧化硅。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，氧化硅是四乙 氧基硅烷(tetraethosiloxane，TE0S)氧化硅。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，阻障層的材料是 鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉭/氮化鉭(Ta/TaN)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)或鈦/氮化鈦(Ti/TiN)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在所述金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，金屬層的材料 是銅或鎢?；谏鲜?，在本發(fā)明所提出的研漿組成物中，由于所使用的研磨粒的粒徑多分布 指數(shù)(polydisperse index)大于1. 8，因此可加快膜層的移除速度。此外，當(dāng)本發(fā)明所提出的研漿組成物具有錯(cuò)合劑時(shí)，能進(jìn)一步地提升膜層的移除 速度。當(dāng)研漿組成物具有錯(cuò)合劑時(shí)，可降低阻障材料對(duì)金屬材料的研磨膜選擇比及介電材 料對(duì)金屬材料的研磨膜選擇比。另一方面，在本發(fā)明所提出的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法中，由于使用前述研漿組 成物進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨制程，因此可以快速地移除部份阻障層、部份介電層及部份金 屬層，進(jìn)而增進(jìn)半導(dǎo)體元件的產(chǎn)出。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式 作詳細(xì)說明如下。


圖IA至圖IC為本發(fā)明一實(shí)施例的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造流程剖面圖。圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例三中過氧化氫含量與膜層移除率的關(guān)系圖。主要附圖標(biāo)記說明100-基底；102、102，-介電層；104-開口；106、106，-阻障層；108、108，、108”-金屬層。
具體實(shí)施例方式首先，說明本發(fā)明的研漿組成物，其適用于化學(xué)機(jī)械研磨制程中。
本發(fā)明的一實(shí)施例的研漿組成物其組成總量為100%，且包括研磨粒、酸堿調(diào)整 劑、氧化劑及水。研磨粒的粒徑多分布指數(shù)大于1. 8，因此可有效地提升研漿組成物對(duì)膜層的移除 速度，例如研漿組成物對(duì)介電材料的移除率可提升為大于1000埃/分。研磨粒的粒徑可以 是20奈米至100奈米。多分布指數(shù)的定義，如下累積量分析實(shí)際上是符合Gl相關(guān)函數(shù)(G1 correlation function)的對(duì)數(shù)的多 項(xiàng)式，如下式所示。Ln [Gl] = a+bt+ct2+dt3+et4+...將多分布指數(shù)定義為2c/b2。其中，b為第二級(jí)累積量(second ordercumulant)或 稱作ζ-平均擴(kuò)散系數(shù)(z-average diffusion coefficient), c為平方項(xiàng)的系數(shù)。上述參 數(shù)的計(jì)算在ISO standard document 13321 1996 E中有明確的定義。研磨粒的含量為10% 40% (重量)。在另一實(shí)施例中，研磨粒的含量可為 15% 35% (重量)。研磨粒的材料可以是二氧化硅、金屬氧化物、聚合材料或金屬氧化 物與聚合材料的混合物。二氧化硅可以是氣相二氧化硅或二氧化硅溶膠。二氧化硅溶膠 可從硅酸鈉(sodium silicate)或硅酸鉀(potassium silicate)水解而得，或是從硅烷 (silanes)水解或濃縮而得。金屬氧化物可以是沉淀型氧化鋁(precipitated alumina), 鍛燒型氧化鋁(calcinedalumina)、沉淀型氧化鈦(precipitated titania)或鍛燒型氧化 鐵(calcinedtitania)。酸堿調(diào)整劑的含量為0. 01% 10% (重量)。在另一實(shí)施例中，酸堿調(diào)整劑的含 量可為0. 5% (重量)。酸堿調(diào)整劑將研漿組成物的酸堿值調(diào)整為9至12。在另一 實(shí)施例中，酸堿調(diào)整劑可將研漿組成物的酸堿值調(diào)整為10. 5至11. 5。酸堿調(diào)整劑可以是酸、堿或其組合。酸可以是檸檬酸、草酸、磷酸、氨基三甲基膦 酸、1-羥基亞乙基-1，1- 二磷酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、次氮三亞甲基膦酸、己二 胺四亞甲基膦酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸、六亞甲基三胺五亞甲基膦酸、丙二酸、乳酸、醋 酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、琥珀酸、己二酸、蘋果酸、順丁烯二酸、酒石酸、甲磺酸、甲苯磺 酸、十二烷基苯磺酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、氮基三醋酸、N-(羥乙基)-乙二胺三 乙酸及其混合物中的至少一種。堿可以是有機(jī)堿類或無機(jī)堿類。無機(jī)堿類可以是氫氧化鉀 或氫氧化鈉。氧化劑的含量為0. 01% 10% (重量)。氧化劑可以是過氧化氫。組成研漿組成物的剩余部份為水。水可以是去離子水。此外，研漿組成物還可包括錯(cuò)合劑，可以進(jìn)一步地加快膜層的移除速度。當(dāng)研漿組 成物具有錯(cuò)合劑時(shí)，能降低阻障材料對(duì)金屬材料的研磨膜選擇比至小于或等于1. 2，以及能 降低介電材料對(duì)金屬材料的研磨膜選擇比至小于2。錯(cuò)合劑的含量為IOppm至500ppm。此外，錯(cuò)合劑的含量可為70ppm至500ppm。在 另一實(shí)施例中，錯(cuò)合劑的含量可為70ppm至300ppm。錯(cuò)合劑可以是檸檬酸、草酸、草酸銨、酒石酸、組胺酸、丙胺酸及甘胺酸中的至少一 種?；谏鲜隹芍?，在研漿組成物中，由于所使用的研磨粒的粒徑多分布指數(shù)(polydisperse index)為大于1. 8，因此可提升膜層的移除速度。此外，當(dāng)研漿組成物具有錯(cuò)合劑時(shí)，能進(jìn)一步地加快膜層的移除速度。另外，當(dāng)研 漿組成物具有錯(cuò)合劑時(shí)，可降低阻障材料對(duì)金屬材料的研磨膜選擇比及介電材料對(duì)金屬材 料的研磨膜選擇比。圖IA至圖IC為本發(fā)明一實(shí)施例的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造流程剖面圖。首先，提供基底100，基底100上已形成有介電層102，且介電層102中具有暴露出 基底100的開口 104?；?00中已形成有用以和金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)連接的電極(未繪示)。介 電層102的材料可以是氧化硅，如TEOS氧化硅。開口 104可以是單重金屬鑲嵌開口或雙重金屬鑲嵌開口。單重金屬鑲嵌開口可以 是接觸窗開口、介層窗開口或溝渠。雙重金屬鑲嵌開口可以是由接觸窗開口及溝渠所組成 或是由介層窗開口及溝渠所組成。在本實(shí)施例中，開口 104是以單重金屬鑲嵌開口為例進(jìn) 行說明。接著，于介電層102及基底100上形成共形的阻障層106。阻障層106的材料可以 是鉭、氮化鉭、鉭/氮化鉭、鈦、氮化鈦或鈦/氮化鈦。阻障層106的形成方法可以是物理氣 相沉積法或化學(xué)氣相沉積法。然后，于阻障層106上形成填滿開口 104的金屬層108。金屬層108的材料可以是 銅或鎢。金屬層108的形成方法可以是物理氣相沉積法。接下來，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，以阻障層106作為研磨終止層，對(duì)金屬層108進(jìn)行第一化學(xué) 機(jī)械研磨制程，而形成金屬層108’。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨制程，以移除位于開口 104以外的阻障 層106。在進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨制程的過程中，會(huì)同時(shí)移除部份介電層102、部份金屬層 108，及位于開口 104內(nèi)的部份阻障層106，而形成介電層102，、阻障層106，及金屬層108”。 其中，金屬層108”即為金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)。第二化學(xué)機(jī)械研磨制程所使用的研漿組成物包括研磨粒、酸堿調(diào)整劑、氧化劑及 水，且還可包括錯(cuò)合劑。其中，對(duì)于研漿組成物的組成成分、含量及功效已于前文中的實(shí)施 例進(jìn)行詳盡地描述，故在此不再贅述。在上述實(shí)施例中，由于使用前述研漿組成物進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨制程，因此可 以快速地移除位于開口 104以外的阻障層106，進(jìn)而增進(jìn)半導(dǎo)體元件的產(chǎn)出。以下，進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，試片上的膜層結(jié)構(gòu)如圖IB所示，在實(shí)驗(yàn)例中是對(duì)試 片進(jìn)行上述實(shí)施例中的第二化學(xué)機(jī)械研磨制程，以得到如圖IC的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)。其中，所 使用的化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)及其設(shè)定如下。化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺(tái)型號(hào)Applied Material Mirra 8”ffjgg； (pad) :Polytex (/feRnn^, Rohm and Hass Electronic Materials ^Wjfjjlj)膜壓(membrane pressure) 1. 5psi平臺(tái)速度(platen speed) :73rpm研磨頭速度(head speed) :67rpm內(nèi)管壓力(inner tube pressure) :4psi護(hù)環(huán)壓力(retaining ring) :4psi研漿流速(slurryflow rate) :230 毫升 / 分
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實(shí)驗(yàn)例一利用研磨組成物對(duì)試片上的阻障層及介電層進(jìn)行研磨。在此實(shí)驗(yàn)例一中，形成阻 障層的阻障材料是使用鉭/氮化鉭，而形成介電層的介電材料是使用TEOS氧化硅，且形成 金屬層的金屬材料是使用銅。實(shí)驗(yàn)例1-1、實(shí)驗(yàn)例1-2、比較例1-1及比較例1-2所使用的研磨組成物的組成成 分及比例如下表1所示。在表1中，研磨粒1的粒徑多分布指數(shù)為2、粒徑為20奈米至100 奈米且粒徑的平均值為87奈米。研磨粒2的粒徑多分布指數(shù)為1. 02、粒徑為20奈米至130 奈米且粒徑的平均值為80奈米。在實(shí)驗(yàn)例1-1、實(shí)驗(yàn)例1-2、比較例1-1及比較例1-2中， 組成研磨組成物的剩余部份為水。表 1
研磨粒酸堿調(diào)整劑氧化劑酸堿值研磨粒1 (%)研磨粒2 (%)曱磺酸 (%)氫氧化鉀 (%)過氧化氫 (%)實(shí)驗(yàn)例1-12000.150.121.0010.59實(shí)驗(yàn)例1-22000.150.241.0011.4比較例1-10200.150.121.0010.5比較例1-20200.150.241.0011.33實(shí)驗(yàn)例一的結(jié)果如下表2所示。表 2
阻障材料移除率 (埃/分)介電材料移除率 (埃/分)鉭氮化鉭TEOS氧化硅實(shí)驗(yàn)例1-17729801089實(shí)驗(yàn)例1-281110111230比較例1-1735952969比較例1-27389611082 請(qǐng)參照表2。實(shí)驗(yàn)例1-1與比較例1-1之間以及實(shí)驗(yàn)例1-2與比較例1_2之間的 差異在于，實(shí)驗(yàn)例1-1與實(shí)驗(yàn)例1-2使用粒徑多分布指數(shù)較高的研磨粒1。由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可 知，實(shí)驗(yàn)例1-1與實(shí)驗(yàn)例1-2的TEOS氧化硅的移除率均大于1000埃/分，而實(shí)驗(yàn)例1_1相 較于比較例1-1具有較高的TEOS氧化硅的移除率，且實(shí)驗(yàn)例1-2相較于比較例1-2具有較 高的TEOS氧化硅的移除率。
此外，實(shí)驗(yàn)例1-2中氫氧化鉀的含量大于實(shí)驗(yàn)例1-1中氫氧化鉀的含量，使得實(shí)驗(yàn) 例1-2酸堿值大于實(shí)驗(yàn)例1-1的酸堿值。由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)例1-2相較于實(shí)驗(yàn)例1-1 具有較高的TEOS氧化硅的移除率。由實(shí)驗(yàn)例一可知，研磨組成物使用粒徑多分布指數(shù)較高(大于1. 8)的研磨粒，可 以有效地提升對(duì)介電材料(TE0S氧化硅)的移除率。此外，適當(dāng)提高研磨組成物的酸堿值， 有助于提升對(duì)介電材料(TE0S氧化硅)的移除率。實(shí)驗(yàn)例二利用研磨組成物對(duì)試片上的阻障層及介電層進(jìn)行研磨。在此實(shí)驗(yàn)例二中，形成阻 障層的阻障材料是使用鉭/氮化鉭，而形成介電層的介電材料是使用TEOS氧化硅，且形成 金屬層的金屬材料是使用銅。實(shí)驗(yàn)例2-1至實(shí)驗(yàn)例2-2及比較例2-1所使用的研磨組成物的組成成分及比例如 下表3所示。在表3中，研磨粒1的粒徑多分布指數(shù)為2、粒徑為20奈米至100奈米且粒徑 的平均值為87奈米。在實(shí)驗(yàn)例2-1至實(shí)驗(yàn)例2-2及比較例2-1中，組成研磨組成物的剩余 部份為水。表3 實(shí)驗(yàn)例二的結(jié)果如下表4所示。表 4 請(qǐng)參照表4。實(shí)驗(yàn)例2-1至實(shí)驗(yàn)例2-2與比較例2_1之間的差異在于，實(shí)驗(yàn)例2_1 至實(shí)驗(yàn)例2-2的研磨組成物具有錯(cuò)合劑，而比較例2-1則不具有錯(cuò)合劑。由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可 知，研磨組成物中具有錯(cuò)合劑的實(shí)驗(yàn)例2-1至實(shí)驗(yàn)例2-2相較于比較例2-1，具有較低的 TEOS氧化硅對(duì)銅的研磨選擇比以及較低的鉭、氮化鉭對(duì)銅的研磨選擇比。在含有錯(cuò)合劑的實(shí)驗(yàn)例2-1至實(shí)驗(yàn)例2-2中，TEOS氧化硅對(duì)銅的研磨選擇比小于 2。此外，在錯(cuò)合劑的含量等于70ppm的實(shí)驗(yàn)例2-2中，鉭、氮化鉭對(duì)銅的研磨選擇比小于 1. 2。由實(shí)驗(yàn)例2-1與實(shí)驗(yàn)例2-2可知，增加研磨組成物中錯(cuò)合劑的含量，可提升對(duì)TEOS 氧化硅的移除率。由實(shí)驗(yàn)例二可知，具有錯(cuò)合劑的研磨組成物可降低介電材料(TE0S氧化硅)對(duì)金 屬材料(銅)的研磨選擇比以及降低阻障材料(鉭、氮化鉭)對(duì)金屬材料(銅)的研磨選擇 比。此外，增加研磨組成物中錯(cuò)合劑的含量，可提升對(duì)介電材料(TE0S氧化硅)的移除率。實(shí)驗(yàn)例三利用研磨組成物對(duì)試片上的阻障層及介電層進(jìn)行研磨。在此實(shí)驗(yàn)例三中，形成阻 障層的阻障材料是使用氮化鉭，而形成介電層的介電材料是使用TEOS氧化硅，且形成金屬 層的金屬材料是使用銅。實(shí)驗(yàn)例3-1至實(shí)驗(yàn)例3-7所使用的研磨組成物的組成成分及比例如下表5所示。 在表5中，研磨粒1的粒徑多分布指數(shù)為2、粒徑為20奈米至100奈米且粒徑的平均值為 87奈米。在實(shí)驗(yàn)例3-1至實(shí)驗(yàn)例3-7中，組成研磨組成物的剩余部份為水。表 5
實(shí)驗(yàn)例三的結(jié)果如下表6所示。表6 圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例三中過氧化氫含量與膜層移除率的關(guān)系圖。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2及表6，由實(shí)驗(yàn)例3-1至實(shí)驗(yàn)例3-7可知，在過氧化氫濃度為0. 2%至1. 5%時(shí)，膜層的移除率相當(dāng)固定。由實(shí)驗(yàn)例三可知，本發(fā)明可提供非常寬廣的氧化劑(過氧化氫)劑量操作范圍，因 為在過氧化氫濃度為0. 2%至1. 5%時(shí)，阻障材料及介電材料移除率相當(dāng)固定。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
權(quán)利要求
一種研漿組成物，其特征在于，其組成總量為100％，包括研磨粒，含量為10％～40％(重量)且所述研磨粒的粒徑多分布指數(shù)大于1.8；酸堿調(diào)整劑，含量為0.01％～10％(重量)；氧化劑，含量為0.01％～10％(重量)；以及水，組成所述研漿組成物的剩余部份為所述水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述研磨粒的含量為15% 35% (重量)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述研磨粒的材料包括二氧 化硅、金屬氧化物、聚合材料或金屬氧化物與聚合材料的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述二氧化硅包括氣相二氧 化硅或二氧化硅溶膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述金屬氧化物包括氧化鋁 或氧化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述酸堿調(diào)整劑的含量為 0. 5% (重量)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述酸堿調(diào)整劑包括酸、堿或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述酸包括檸檬酸、草酸、磷 酸、氨基三甲基膦酸、1"羥基亞乙基-1，1- 二磷酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、次氮三亞 甲基膦酸、己二胺四亞甲基膦酸、二乙烯三胺五亞甲基膦酸、六亞甲基三胺五亞甲基膦酸、 丙二酸、乳酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、琥珀酸、己二酸、蘋果酸、順丁烯二酸、酒石酸、 甲磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、氮基三醋酸、N-(羥乙 基)-乙二胺三乙酸及其混合物中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述堿包括有機(jī)堿類或無機(jī) 堿類。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述無機(jī)堿類包括氫氧化鉀 或氫氧化鈉。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述研漿組成物的酸堿值為 9 至 12。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述研漿組成物的酸堿值 為 10. 5 至 11. 5。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述氧化劑包括過氧化氫。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述水包括去離子水。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，還包括錯(cuò)合劑，其含量范圍為 lOppm 至 500ppmo
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述錯(cuò)合劑的含量為70ppm 至 500ppmo
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述錯(cuò)合劑的含量為70ppm 至 300ppm。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的研漿組成物，其特征在于，其中在使用所述研漿組成物時(shí)， 阻障材料對(duì)金屬材料的研磨選擇比小于或等于1. 2。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的研漿組成物，其特征在于，其中在使用所述研漿組成物時(shí)， 介電材料對(duì)金屬材料的研磨選擇比小于2。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述錯(cuò)合劑包括檸檬酸、草 酸、草酸銨、酒石酸、組胺酸、丙胺酸及甘胺酸中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研漿組成物，其特征在于，其中所述研漿組成物對(duì)介電材料 的移除率大于1000埃/分。
22.—種金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括提供基底，所述基底上已形成有介電層，且所述介電層中具有暴露出所述基底的開口 ；在所述介電層及所述基底上形成共形的阻障層；在所述阻障層上形成填滿所述開口的金屬層；以所述阻障層作為研磨終止層，對(duì)所述金屬層進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨制程；以及使用權(quán)利要求1至21任何一項(xiàng)所述的研漿組成物，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨制程，以移 除位于所述開口以外的所述阻障層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述開口包 括單重金屬鑲嵌開口或雙重金屬鑲嵌開口。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述單重金 屬鑲嵌開口包括接觸窗開口、介層窗開口或溝渠。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述雙重金 屬鑲嵌開口是由接觸窗開口及溝渠所組成或是由介層窗開口及溝渠所組成。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述介電層 的材料包括氧化硅。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述氧化硅 包括四乙氧基硅烷氧化硅。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述阻障層 的材料包括鉭、氮化鉭、鉭/氮化鉭、鈦、氮化鈦或鈦/氮化鈦。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中所述金屬層 的材料包括銅或鎢。
全文摘要
本發(fā)明提供一種研漿組成物，其組成總量為100％，且包括研磨粒、酸堿調(diào)整劑、氧化劑及水。研磨粒的含量為10％～40％(重量)，且研磨粒的粒徑多分布指數(shù)為大于1.8。酸堿調(diào)整劑的含量為0.01％～10％(重量)。氧化劑的含量為0.01％～10％(重量)。其中，組成所述研漿組成物的剩余部份為水。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101928521SQ20091014842
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者張松源, 申博元, 蔡文財(cái), 陸明輝 申請(qǐng)人:盟智科技股份有限公司