研磨组成物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种化学机械研磨液,特别是一种用于娃错合金基材的研磨组成物。
【背景技术】
[0002] 目前半导体的制程已进入至16/14奈米的阶段,即将进入10奈米W下节点,采用立 体结构的晶体管,例如:搭配III-V族及错(Ge)做为通道材料的罐式场效晶体管(FinFET)。 由于111 - V族半导体晶圆材料可提供较娃高出十到Ξ十倍的电子迁移率化1 e C t r 0 η Mobility),错可提供较娃高出四倍W上的电桐迁移率,因此便可有效控管晶体管闽极漏电 流问题,提高电子移动率,可大幅提升忍片运算效能并同时降低功耗。故,III-V族材料化合 物,尤其是娃错与错等的应用备受期待。
[000引在次微米半导体制程中,通常藉由化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)来达到晶圆表面的平坦化(global planarization)。然而,在金属化学机 械研磨的技术中,在金属层表面仍然常常发生金属碟陷(Dishing)、磨蚀化rosion)及腐蚀 (corrosion)等研磨缺陷。若要对上述W娃错为罐式场效晶体管主材料进行化学机械抛光, 例如:在美国专利US 2011/0291188A1和US 2012/0168913 A1所描述的Fin阳T结构,则会同 时研磨到娃、娃错、与二氧化娃基材,因此会对上述Ξ种基材的移除比有所限制。
[0004]在美国专利US 2012/0190210 A1中掲示目前用于含娃基材的研磨液多半使用带 有强烈异味的乙二胺或其他胺类化合物或是对人体接触有高危险性的氨氣酸。鉴此,有必 要开发一种不具异味及氨氣酸,并且可有效提升含娃基材的移除速率且不对研磨对象造成 严重腐蚀的研磨组成物。
[000引请参考表一,表一为一比较表,采用双氧水(过氧化氨)与乙二胺调制而成的研磨 组成物对娃错基材(所述娃错基材中错的含量为10%至80%)、娃基材与二氧化娃基材等进 行化学机械抛光,所述双氧水作为氧化剂使用,而乙二胺则具有催化剂的功能。一般研磨应 用时,氧化剂是用于使金属产生易于被移除的金属氧化物、抑制剂是用于阻挡氧化反应、催 化剂是用于促进金属移除、界面活性剂是用于避免研磨颗粒聚集并产生润滑效果W减少刮 伤缺陷的产生、W及缓冲剂是用于保持pH稳定。
[0006] 使用上述研磨组成物的抛光条件如下:
[0007] 抛光机:Mirra 8叩olish;
[000引 抛光垫:IC1010;
[0009] 清洗液:去离子水;
[0010] 晶圆:娃错控片、TE0S(Te化aeth^ortho silicate,娃酸乙醋)控片、裸娃控片;抛 光时间:1分钟;
[0011] 研磨头下压压力:1.5 psi;
[0012] 研磨头转速:73/67巧m。
[0013] 表一
[0014]
[0016] 上表一中,娃错基材的静态蚀刻率(Static化ching Rate,沈R)是W将3 cm X 3 cm的娃错基材置入研磨组成物中静置5分钟,采用重量差的方式计算而得。由表一比较例Ι? α 的数据显示,采用双氧水作为氧化剂可得到大于 2000 埃/min 的娃错移除速率 (Removal Rate,R.R.),但是静态蚀刻速率却将近500埃/min,因为会对上述基材的表面造成腐蚀。此 夕h加入乙二胺催化剂对娃的移除速率的提升也有限。可见W双氧水为氧化剂的系统并无 法有效控制各基材的移除比W及静态蚀刻率。

【发明内容】

[0017] 为达上掲目的,本发明提供一种研磨组成物,适用于娃错合金基材的研磨,包含: 研磨颗粒;具有六价钢或五价饥的化合物,用于直接对所述娃错合金基材进行催化和氧化 反应;W及载剂,其中所述研磨颗粒的含量为0.0 lwt %至5wt%,所述具有六价钢或五价饥 的化合物的含量为0.01 Wt %至1. Owt %。
[0018] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中还可包含有一阴离子添加物, 其中所述阴离子添加物的含量为o.olwt%至l.Owt%。
[0019] 根据本发明的另一实施例所述,在上述研磨组成物中还可包含有一含面素氧化物 的化合物或其盐类,其中所述面素氧化物的化合物或其盐类的含量为〇.〇5wt%至5wt%。
[0020] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中,所述研磨颗粒为选自胶体二 氧化娃或熏制二氧化娃。
[0021] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中,所述具有六价钢或五价饥的 化合物为选自Ξ氧化钢、钢酸、憐钢酸、五氧化二饥、偏饥酸钢与饥酸钢等所组成的族群中 的至少一者。
[0022] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中,所述阴离子添加物为选自氣 化钟、氣化钢、氣化锭、Ξ氣醋酸、Ξ氣醋酸钟、Ξ氣醋酸钢等所组成的族群中的至少一者。
[0023] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中,所述含面素氧化物的化合物 或其盐类为选自过舰酸钟、舰酸钟、过氯酸钟、过氯酸钢、氯酸钟、氯酸钢、次氯酸钢等所组 成的族群中的至少一者。
[0024] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中,所述载剂包括水。
[0025] 根据本发明的一实施例所述,在上述研磨组成物中,所述研磨组成物的抑值范围 为7至12。
[0026] 根据本发明的一实施例,所述研磨组成物系用于对娃错基材,娃基材与二氧化娃 基材进行化学机械抛光。且在所述娃错基材中错的含量为10%至80%。
[0027] 根据本发明的上述实施例,其中所述娃错基材的静态蚀刻速率为0埃/分钟。
【附图说明】
【具体实施方式】
[0028] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例作详细说明如下。 本发明的权利要求范围并不局限于所述实施例,应由权利要求所定义。
[0029] 本发明提供一种研磨组成物,其特征在于,包括:研磨颗粒;具有六价钢或五价饥 的化合物;W及载剂。上述所述研磨颗粒是研磨液组成的一个主要成分,其对于材料移除率 及其表面质量有较直接的影响。在半导体制程中,常见的研磨颗粒为二氧化娃(Si02)W及 氧化侣(A1203)等,其中二氧化娃研磨颗粒又可区分为胶体二氧化娃山〇11〇1(131)^及熏制 二氧化娃(化med),由于氧化侣研磨颗粒通常具有较高的硬度,容易在平坦化制程后造成金 属导线的缺陷及刮伤。因此,在本发明的实施例中所述研磨颗粒选自为胶体二氧化娃或熏 制二氧化娃。另一方面,研磨颗粒的浓度也是影响晶圆抛光的重要因素,若研磨颗粒浓度过 高会加速机械研磨的效应,容易产生表面磨蚀的研磨缺陷W及过高的二氧化娃移除率导致 选择比降低;若浓度过低,则无法达到所期望的研磨去除率。因此在本发明一实例中,所述 研磨颗粒可WO.Olwt%至5wt%的浓度存在于所述载剂中,所述载剂可为去离子水或其他 包含水的溶液。
[0030] 上述具有六价钢或五价饥的化合物(M)具有氧化能力,其会插入娃基材中的Si-Si 键进行化学反应(insertion),形成Si-M-Si的型态,将Si-Si键打断,之后,再藉由其本身的 氧化能力使Si-M-Si型态氧化成Si02,达到移除的目的。由于上述将Si-Si键打断的反应为 速率决定步骤(rate determine step)因此所述具有六价钢或五价饥的化合物亦可称为金 属催化剂用W提升基材间的移除率与选择性。其可选自为,但非限于Ξ氧化钢、钢酸、憐钢 酸、五氧化二饥、偏饥酸钢与饥酸钢等所组成的族群中的至少一者,且其含量相对于所述载 剂的重量百分比浓度可优选为0.0 lwt %至1. Owt %。
[0031] 请参考下表二,表二为本发明利用上述研磨组成物对娃错基材(错的含量为10% 至80%)、娃基材与二氧化娃基材进行化学机械抛光的具体实施例。其抛光条件与上述比较 例相同,在此不再寶述。
[0032] 表二
[0033]
[0034]
[0035] 由表二实施例1-9的数据显示,在碱性环境下,将作为催化剂的五氧化二饥(五价 饥)调配于100~10000 P pm的浓度范围下可W提升娃的移除速率,并且少量提升娃错的移 除速率,但是随着剂量的提高,娃错和娃的移除速率增加的幅度会变缓,而对于二氧化娃的 移除速率无显着影响。从实施例10-17的数据显示,在碱性环境下,将作为催化剂的Ξ氧化 钢(六价钢)调配于100~l〇〇(K)ppm的浓度范围下可W提升娃的移除速率,并且少量提升娃 错
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