專利名稱：：化學(xué)機(jī)械研磨的組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明有關(guān)一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，目的在提供一種用于化學(xué)機(jī)械研磨組成物的抑制劑組成物，可提高加工對(duì)象的平坦化效果。
背景技術(shù)：
：隨著電子組件的關(guān)鍵尺寸(CriticalDimension)愈來愈小及導(dǎo)線層數(shù)的急遽增加，電阻/電容時(shí)間延遲(RCTimeDelay)將嚴(yán)重影響整體電路的操作速度。為了改善隨著金屬聯(lián)機(jī)線寬縮小所造成的時(shí)間延遲以及電子遷移可靠性問題，所以選擇電阻率低與抗電子遷移破壞能力高的銅導(dǎo)線材料，取代鋁合金金屬。然而，由于銅金屬具有不易蝕刻的特性，必須改采另一種鑲嵌(Damascene)方式來形成銅金屬導(dǎo)線。鑲嵌(Damascene)方式制程有別于傳統(tǒng)先定義金屬圖案再以介電層填溝的金屬化制程，其方法是先在一平坦的介電上蝕刻出金屬線的溝槽后，再將金屬層填入，最后將多余的金屬移去，而得到一具有金屬鑲嵌于介電層中的平坦結(jié)構(gòu)。鑲嵌式制程比起傳統(tǒng)的金屬化制程具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可使基底表面隨時(shí)保持平坦；(2)可排除傳統(tǒng)制程中介電材料不易填入金屬導(dǎo)線間隙的缺點(diǎn)(3)可解決金屬材料蝕刻不易的問題，特別是銅金屬的蝕刻。另外，為克服傳統(tǒng)內(nèi)聯(lián)機(jī)的制程中接觸窗構(gòu)造與導(dǎo)線圖案需分別制作，使得整個(gè)制程步驟極其繁復(fù)的缺點(diǎn)，目前另發(fā)展出一種雙鑲嵌(dualdamascene)制程，其制作過程是進(jìn)行兩次選擇性蝕刻，分別將導(dǎo)線介電質(zhì)(linedielectric)與介層介電質(zhì)(viadielectric)蝕開后，一次做完金屬層與插塞的阻障層，并一次將導(dǎo)電金屬填入介層窗和內(nèi)聯(lián)機(jī)溝槽，達(dá)到簡(jiǎn)化制程步驟的效果。近年來，為配合組件尺寸縮小化的發(fā)展以及提高組件操作速度的需求，具有低電阻常數(shù)和高電子遷移5阻抗的銅金屬，已逐漸被應(yīng)用來作為金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的材質(zhì)，取代以往的鋁金屬制程技術(shù)。銅金屬的鑲嵌式內(nèi)聯(lián)機(jī)技術(shù)，不僅可達(dá)到內(nèi)聯(lián)機(jī)的縮小化并且可減少RC時(shí)間延遲，同時(shí)也解決了金屬銅蝕刻不易的問題，因此已成為現(xiàn)今多重內(nèi)聯(lián)機(jī)主要的發(fā)展趨勢(shì)。無論是單鑲嵌或雙鑲嵌的銅制程，在完成銅金屬的填充后都需要進(jìn)行平坦化制程，以將介電層上多余的金屬去除。目前，通常藉由化學(xué)機(jī)械研磨制程來達(dá)到此一目的。然而，在金屬化學(xué)機(jī)械研磨的技術(shù)中，在金屬層表面仍然常常發(fā)生金屬碟陷(Dishing)及磨蝕(Erosion)等研磨缺陷。金屬碟陷及磨蝕現(xiàn)象與研磨速率及蝕刻比(RR/DER)有極大的關(guān)系，較低的蝕刻速率可確保圖案凹陷處去除率低，藉此有效抑制碟陷缺陷，但在考慮單位時(shí)間的產(chǎn)出量下，研磨速率亦需維持于可接受范圍；此外，研磨均勻度也對(duì)平坦結(jié)果有一定影響，較差的均勻度則需更多的研磨時(shí)間將銅完全磨除，因而造成更嚴(yán)重的金屬碟陷及磨蝕現(xiàn)象。為兼顧單位產(chǎn)出量及抑制金屬碟陷及磨蝕現(xiàn)象，通常將銅-化學(xué)機(jī)械研磨制程，分為二個(gè)步驟。第一階段以較快的研磨速率將大部分的銅移除，以增加單位產(chǎn)出量。第二階段則以較慢的研磨速率磨除剩下的少量銅，藉以避免對(duì)凹槽內(nèi)的銅造成過度磨蝕的現(xiàn)象。通常，二階段的銅研磨制程，需要更換不同組成的研磨組成物，以符合不同階段的銅研磨需求。然而，更換研磨組成物非但不利于簡(jiǎn)化制程，亦可能造成廢料的增加。美國(guó)第6,679，929號(hào)專利揭示一種研磨組成物，包括至少一種磨粒、具有至少10個(gè)碳原子的脂肪族羧酸、堿性成分、加速劑、抗蝕劑(anticorrosive)、過氧化氫、及水，該研磨組成物雖然能夠降低銅金屬的蝕刻速率，但對(duì)于大部分銅層(bulkcopper)的移除率亦產(chǎn)生不利的影響。另外美國(guó)第2004/0020135號(hào)公開專利文獻(xiàn)揭示包括二氧化硅、氧化劑、胺基酸、三唑化合物、及水的銅金屬研磨組成物。然而，該專利并未揭示使用共同抑制劑，可以在維持高研磨去除率的條件下，減緩研磨組成物對(duì)于金屬的蝕刻速率，而同時(shí)適用于第一與第二階段的銅金屬研磨。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的即在提供一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，可提高加工對(duì)象的抑制蝕刻速率。本發(fā)明的又一目的在于提供一種同時(shí)適用于二階段金屬研磨的化學(xué)機(jī)械研磨組成物。為達(dá)上揭目的，本發(fā)明中作為抑制劑組成物至少包含有咪唑啉類化合物或三唑類化合物或其組合物，以及肌胺酸及其鹽類化合物或其組合物，其中，該咪唑啉類化合物或三唑類化合物或其組合物可以為l-H-苯并三唑，而該肌胺酸及其鹽類化合物可以為N-醯基肌胺酸(N-acylsarcosine),該抑制劑組成物用于化學(xué)機(jī)械研磨組成物中，可于化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)于加工對(duì)象的表面形成一層保護(hù)膜，在維持金屬層的高研磨去除率的同時(shí)，兼具有效抑制蝕刻速率的特性，能夠減少碟陷與磨蝕等研磨缺陷。具體實(shí)施方式本發(fā)明的特點(diǎn)，可參閱本案圖式及實(shí)施例的詳細(xì)說明而獲得清楚地了解。本發(fā)明化學(xué)才幾械研磨的組成物，該抑制劑組成物至少包含有咪唑啉類化合物或三唑類化合物或其組合物，以及肌胺酸及其鹽類化合物或其組合物，而該抑制劑組成物用于化學(xué)機(jī)械研磨組成物中，可于化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)于加工對(duì)象的表面形成一層保護(hù)膜，以避免加工對(duì)象受到過度腐蝕，可提高加工對(duì)象的抑制腐蝕能力，該化學(xué)機(jī)械研磨組成物除了腐蝕抑制劑，還進(jìn)一步包含有磨粒、氧化劑、加速劑以及溶劑。該磨粒的實(shí)例包括，但非限于鍛燒的二氧化硅；自硅酸鈉或硅酸鉀水解、或硅烷水解及縮合而成的二氧化硅溶膠；沉淀或鍛燒的二氧化鋁；沉淀或鍛燒的二氧化鈦；高分子材料；及金屬氧化物及高分子材料混合體(hybrid)。較佳者二氧化硅溶膠。若磨粒用量過低，不利于機(jī)械研磨，無法達(dá)到所期望的研磨去除率；另一方面，若磨粒用量過高則會(huì)加速機(jī)械研磨的效應(yīng)，增加阻障層及絕緣氧化層的去除率，也容易產(chǎn)生表面磨蝕的研磨缺陷。于一具體實(shí)例中，該硅溶膠占組成物總重O.Ol至30重量％，較佳占0.1至15重量％。就研磨銅層的化學(xué)機(jī)械研磨組成物而言，較佳使用過氧化氬作為氧化劑。通常，該氧化劑占組成物總重的0.25至5重量％，較佳占0.5至3重量％。用于該化學(xué)機(jī)械研磨組成物的加速劑的實(shí)例包括，但非限于檸檬酸、草酸、酒石酸、組胺酸、丙胺酸、或甘胺酸。該加速劑用于促進(jìn)待研磨金屬，例如銅的溶解。提高研磨組成物中的加速劑添加量，有助于提升金屬層的研磨去除率，適用于第一階段的金屬層研磨。然而，提高研磨組成物中的加速劑添加量，也會(huì)同時(shí)增加靜態(tài)蝕刻的速率，不利于第二階段的細(xì)微拋光。于一具體實(shí)例中，該加速劑占組成物總重的0.01至10重量％，較佳占0.1至5重量％，更佳占0.3至3重量%。該抑制劑組成物在高研磨去除率的條件下，有效抑制靜態(tài)蝕刻速率，以適用于第一階段與第二階段的研磨拋光制程，本發(fā)明的咪唑啉類化合物或三唑類化合物或其組合物可以為l-H-苯并三唑(lH-benzotriazole;BTA)，且其占組成物總重的0.001至1%，較佳占組成物總重的0.005至0.8%,更佳占組成物總重的0.01至0.5%，而該肌胺酸及其鹽類化合物或其組合物則占組成物總重的0.0005至1°/。，較佳占組成物總重的0.001至0.5%,更佳占組成物總重的0.005至0.1%。其中，該肌胺酸及其鹽類的實(shí)例包括，但非限于肌胺酸(sarcosine)、(CH3NHCH2COOH，CAS=107-97-1)月桂醯肌胺酸(lauroylsarcosine)、<image>imageseeoriginaldocumentpage9</image>式二(C15H29N03,CAS97-78-9)N-醯基肌胺酸(N-acylsarcosine)、4耶油醯基月幾胺酸(cocoylsarcosine)、油醯月幾胺酉菱(oleoylsarcosine)、石更月旨醯月幾胺酸(stearoylsarcosine)、及肉昔蔻醯肌胺酸(myristoylsarcosine)或其鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、或胺鹽等或其混合物；例如月桂醯肌胺酸鈉鹽(Sodiumn-LauroylSarcosinate)，<image>imageseeoriginaldocumentpage9</image>式三CH3(CH2)10CON(CH3)CH2COONa,CAS137-16-6或者，椰油醯基月幾胺酸鈉(SodiumCocoylSarcosinate)<image>imageseeoriginaldocumentpage9</image>式四(RCON(CH3)CH2COONa,CAS61791-59-1)本發(fā)明組成物可使用水作為溶劑，較佳使用去離子水作為該研磨組成物的溶劑。以下藉由特定的具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)與功效，但非用于限制本發(fā)明的范疇。實(shí)施例一根據(jù)表1所列，使用包括二氧化硅溶膠磨粒、丙胺酸、過氧化氫、<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表l研磨試驗(yàn)根據(jù)下列條件進(jìn)行。研磨才幾臺(tái)Mirrapolisher(AppliedMaterials)晶圓類型8吋的覆銅薄膜晶圓(RamcoCo)研磨下壓力1.5psig以及0psig平臺(tái)4爭(zhēng)速93rpm載具轉(zhuǎn)速87rpm研磨墊IC1010(RodelInc)研漿流速150ml/min。該晶圓使用4點(diǎn)探針測(cè)量研磨的速率，其結(jié)果如表2:RR@1.5psig(A/min)WIWNU(%)DER@0psig(A/min)RR/DER對(duì)照例133495.110583.2對(duì)照例2474710.423020.6對(duì)照例350303.126219.2表2其中，該RR指研磨去除率(RemovalRateWIWNU指晶圓表面均勻度(With-in-wafer-non-uniformity),而DER指動(dòng)態(tài)蝕刻速率(Dynamicetchingrate)。根據(jù)表2結(jié)果可知，對(duì)照例1具低研磨去除率及高蝕刻速率，RR/DER比值偏低；對(duì)照例2雖然具較高RR/DER值，但是晶圓表面均勻度不佳，由此結(jié)果可知，若使用本發(fā)明的抑制劑組成物(對(duì)照例3),可以維持銅的高研磨去除率，亦可有效降低銅的蝕刻速率，提高RR/DER值。實(shí)施例二根據(jù)表3所列，使用包括二氧化硅溶膠磨粒、丙胺酸、過氧化氫、l-H-苯并三唑、椰油醯基肌胺酸鈉以及溶劑為水的研磨漿料組成物對(duì)照樣品進(jìn)行測(cè)試。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表3研磨試驗(yàn)根據(jù)下列條件進(jìn)行，其結(jié)果紀(jì)錄于表4。研磨才幾臺(tái)Mirrapolisher(AppliedMaterials)研磨下壓力3psig、1.5psig以及Opsig平臺(tái)4令速93rpm載具轉(zhuǎn)速87rpm研磨墊IC1010(RodelInc)研漿流速150ml/min。RR@3psig(A/min)RR@1.5psig(A/min)DER(A/min)RR/DER對(duì)照例49618500523538.02<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表4根據(jù)表4結(jié)果可知，固定肌胺酸濃度下，研磨去除率隨著苯并三唑濃度增加而降低，可獲得一較佳的組成(對(duì)照例6),具有銅的高研磨去除率，及低蝕刻速率，具有較高的RR/DER值。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)巳揭示如上，然而熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人士仍可能基于本發(fā)明的揭示而作各種不背離本案發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為以下的申請(qǐng)專利范圍所涵蓋。權(quán)利要求1、一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，該抑制劑組成物至少包含有咪唑啉類化合物或三唑類化合物或其組合物；以及肌胺酸及其鹽類化合物或其組合物。2、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該肌胺酸及其鹽類化合物包括，但非限于肌胺酸、N-醯基肌胺酸、月桂醯肌胺酸、椰油醯基肌胺酸、油醯肌胺酸、硬脂醯肌胺酸、及肉宣蔻醯肌胺酸或其鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、或胺鹽或其組合物。3、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該肌胺酸及其鹽類化合物可以為肌胺酸，該肌胺酸的化學(xué)式如式一<image>imageseeoriginaldocumentpage2</image>4、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該肌胺酸及其鹽類化合物可以為月桂醯肌胺酸，該月桂醯肌胺酸的化學(xué)式如式二<image>imageseeoriginaldocumentpage2</image>5、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該肌胺酸及其鹽類化合物可以為月桂醯肌胺酸鈉鹽，該月桂醯肌胺酸鈉鹽的化學(xué)式如式三CH3(CH2)10CON(CH3)CH2COONa，CAS137-16-6。6、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該月幾胺酸及其鹽類化合物可以為椰油醯基肌胺酸鈉，該椰油醯基肌胺酸鈉的化學(xué)式如式四7、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑的組成物，其特征在于，其中該三唑類化合物選自1,2，4-三唑、3-胺基-l，2，4-三唑、3-硝基-l,2，4-三唑、3-胺基-lH-l，2，4-三唑-5-羧酸、l-H-苯并三唑、及5-曱基-l,2，3-苯并三唑所構(gòu)成的組群。8、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該三唑類化合物可以為l-H-苯并三唑。9、如權(quán)利要求1所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該化學(xué)機(jī)械研磨組成物進(jìn)一步包含有磨粒、氧化劑、加速劑以及溶劑。式三式四。10、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該磨粒選自鍛燒的二氧化硅；自硅酸鈉或硅酸鉀水解、或硅烷水解及縮合而成的二氧化硅溶膠；沉淀或鍛燒的二氧化鋁；沉淀或鍛燒的二氧化鈦；高分子材料；金屬氧化物及高分子材料混合體所組成的組群。11、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該磨粒可以為二氧化硅溶膠。12、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該磨粒占組成物總重的0.01至30%。13、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該氧化劑可以為過氧化氫。14、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該加速劑選自檸檬酸、草酸、酒石酸、組胺酸、丙胺酸、及甘胺酸所構(gòu)成的組群。15、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該加速劑占組成物總重的0.01至5%。16、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該咪哇啉類化合物或三哇類化合物或其組合物占組成物總重的0.001至1%。17、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該肌胺酸及其鹽類化合物或其組合物占組成物總重的0.001至1%。18、如權(quán)利要求9所述用于化學(xué)機(jī)械研磨的抑制劑組成物，其特征在于，其中該溶劑可以為水。全文摘要本發(fā)明化學(xué)機(jī)械研磨的組成物，該抑制劑組成物至少包含有咪唑啉類化合物或三唑類化合物或其組合物，以及肌胺酸及其鹽類化合物或其組合物，該抑制劑組成物應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨中，可以在維持金屬層的高研磨去除率的同時(shí)，兼具抑制金屬蝕刻的特性，能夠減少碟陷與磨蝕等研磨缺陷。文檔編號(hào)C07D249/00GK101580700SQ20081009783公開日2009年11月18日申請(qǐng)日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日發(fā)明者何明徹,張松源,陸明輝申請(qǐng)人:盟智科技股份有限公司