專利名稱：漿料、使用該漿料的化學(xué)機械拋光方法以及使用該漿料形成金屬布線的方法
優(yōu)先權(quán)聲明本申請根據(jù)35U.S.C.§119(a)要求2004年8月3日申請的韓國專利申請?zhí)?004-0061226的權(quán)益，在此將其內(nèi)容全部引入作為參考。
背景技術(shù)：
包括鋁合金的鋁是用于形成半導(dǎo)體器件的布線或栓塞的導(dǎo)電材料之一。鋁合金可以定義為鋁是主要成分的任意組合物。
通常，可以使用濺射方法或CVD方法淀積鋁膜，以及可以通過使用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)方法刻蝕鋁膜形成鋁圖形。常規(guī)RIE方法的缺點可以包括由于熱應(yīng)力在鋁布線圖形中的橋接問題和/或空隙。
最近，金屬鑲嵌工藝已經(jīng)廣泛地用于形成鋁布線。常規(guī)的金屬鑲嵌工藝是其中可以通過化學(xué)機械平整或化學(xué)機械拋光(CMP)在使互連金屬線互相分離的電介質(zhì)中描繪互連金屬線的工藝。在常規(guī)金屬鑲嵌工藝中，互連圖形可以被光刻地限定在介質(zhì)層中，金屬被淀積，以填充所得的溝槽，以及通過CMP除去過量的金屬。在圖1-5中示出了用于形成金屬布線如鋁布線或銅布線的常規(guī)金屬鑲嵌工藝。
如圖1所示，常規(guī)金屬鑲嵌工藝可以包括在襯底10上淀積內(nèi)部金屬介質(zhì)層(IMD)12，以及通過構(gòu)圖IMD 12限定用于形成金屬布線的區(qū)域14，如圖2所示。
如圖3所示，常規(guī)金屬鑲嵌工藝還可以包括形成阻擋金屬層16，在阻擋金屬層16上淀積厚鋁膜18，如圖4所示，以及使用CMP工藝除去IMD 12的上表面上的鋁膜18和阻擋金屬層16，如圖5所示。
在如上所述的用于形成鋁布線的常規(guī)金屬鑲嵌工藝中，CMP工藝可能影響鋁布線的一種或多種電性能。更具體，CMP漿料的去除速率選擇能力可以是可能影響鋁布線的電性能的因數(shù)。
當(dāng)鋁膜相對于氧化硅膜的去除速率選擇能力，如鋁膜16相對于圖1-5的內(nèi)部金屬介質(zhì)(IMD)層12的去除速率選擇能力較低時，在CMP工序過程中，鋁膜16可能被過刻蝕。過刻蝕可能導(dǎo)致金屬鑲嵌鋁布線的表面區(qū)域，這可能增加鋁布線的電阻。由此，通過半導(dǎo)體器件的鋁布線傳送信號的速度可能變得更慢，以及最終可能降低半導(dǎo)體器件的整體性能。
如上所述，金屬膜如鋁膜相對于氧化硅膜的低去除速率選擇能力可能引起鋁膜的過刻蝕，減小鋁布線的表面面積，增加鋁布線的電阻，減小通過半導(dǎo)體器件的鋁布線傳送的信號速度，和/或降低半導(dǎo)體器件的整體性能。
反之，金屬膜相對于氧化硅膜的高去除速率選擇能力可能導(dǎo)致缺陷，如劃痕、腐蝕和/或下凹。圖6所示的劃痕缺陷可能是由鋁膜表面上的拋光劑引起的損壞所導(dǎo)致的表面粗糙。當(dāng)劃痕缺陷更嚴(yán)重時在鋁膜的表面上可能發(fā)生圖7所示的下凹缺陷。當(dāng)由于鋁離子與其他材料化學(xué)反應(yīng)脫離鋁膜時可能發(fā)生圖8所示的腐蝕缺陷。
上述缺陷可能是由金屬例如鋁的軟性能引起的，該金屬具有相對低的硬度和對應(yīng)力的抵抗性。鋁膜上的劃痕、腐蝕或下凹不僅可以減小金屬的反射指數(shù)，而且也可以減小金屬布線的可靠性，在最壞情況可能導(dǎo)致金屬布線斷開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的例子實施例涉及一種用于拋光金屬膜如鋁膜的化學(xué)機械拋光(CMP)方法的漿料，該漿料提供金屬膜相對于其它薄膜如氧化硅膜的高去除速率選擇能力，涉及一種使用該漿料的CMP方法以及一種使用該CMP方法形成鋁布線的方法。
本發(fā)明的例子實施例涉及一種用于鋁膜的CMP漿料，該CMP漿料可以減小或防止金屬膜如鋁膜的表面上的劃痕、下凹、腐蝕和/或缺陷，涉及一種使用該漿料的CMP方法，以及一種使用該CMP方法形成鋁布線的方法。
本發(fā)明的例子實施例涉及一種用于鋁膜的CMP漿料，該CMP漿料可以減小或防止金屬膜如鋁膜的表面上的凹陷和/或侵蝕缺陷，涉及一種使用該漿料的CMP方法，以及一種使用該CMP方法形成鋁布線的方法。
本發(fā)明的例子實施例涉及一種金屬膜如鋁膜相對于其它薄膜如氧化硅膜的高去除速率選擇能力，減小或防止金屬層的表面形成劃痕、下凹和/或腐蝕缺陷和/或減小或防止金屬層的表面形成凹陷和/或侵蝕缺陷。
本發(fā)明的例子實施例涉及漿料、使用該漿料的化學(xué)機械拋光(CMP)方法以及使用該漿料形成金屬布線的方法。在例子實施例中，漿料可以包括拋光劑、氧化劑和保護金屬膜得到至少一種缺陷抑制劑。在例子實施例中，CMP方法和形成金屬布線的方法可以采用具有包括至少一種缺陷抑制劑的至少一種漿料的一種或兩種漿料。
在例子實施例中，本發(fā)明涉及一種漿料，可以包括拋光劑、氧化劑、和保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑。
在例子實施例中，本發(fā)明涉及一種用于在半導(dǎo)體襯底上形成的金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)方法，該方法包括制備一種包括拋光劑、氧化劑以及保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑的漿料，以及使用該漿料執(zhí)行金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)。
在例子實施例中，本發(fā)明涉及一種用于在半導(dǎo)體襯底上形成的金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)方法，該方法包括制備包括拋光劑和氧化劑的第一漿料，使用第一漿料執(zhí)行金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)，制備一種包括拋光劑、氧化劑以及保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑的第二漿料，以及使用第二漿料執(zhí)行金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)。
在例子實施例中，本發(fā)明涉及一種用于形成金屬布線的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成內(nèi)部金屬介質(zhì)層，構(gòu)圖內(nèi)部金屬介質(zhì)層，以限定用于布線的區(qū)域，在構(gòu)圖的內(nèi)部金屬介質(zhì)層上形成阻擋金屬層，通過在阻擋金屬層上淀積金屬從而形成金屬膜，以及使用包括拋光劑、氧化劑以及保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑的漿料拋光金屬膜，以形成金屬布線。
在例子實施例中，本發(fā)明涉及一種用于形成金屬布線的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成內(nèi)部金屬介質(zhì)層，構(gòu)圖內(nèi)部金屬介質(zhì)層，以限定用于布線的區(qū)域，在構(gòu)圖的內(nèi)部金屬介質(zhì)層上形成阻擋金屬層，通過在阻擋金屬層上淀積金屬從而形成金屬膜，使用包括拋光劑和氧化劑的第一漿料拋光金屬膜，以及使用包括拋光劑、氧化劑和保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑的第二漿料拋光金屬膜，以形成金屬布線。


從下面給出的詳細(xì)描述和附圖將更全面地理解本發(fā)明，下面給出的詳細(xì)描述和附圖僅僅用于說明的目的，因此不限制本發(fā)明。
圖1-5說明常規(guī)的金屬鑲嵌工藝。
圖6說明通過常規(guī)漿料拋光的鋁膜上的劃痕，該常規(guī)漿料具有鋁膜相對于氧化硅的高去除速率選擇能力。
圖7說明通過常規(guī)漿料拋光的鋁膜上的下凹，該常規(guī)漿料具有鋁膜相對于氧化硅的高去除速率選擇能力。
圖8說明通過常規(guī)漿料拋光的鋁膜上的腐蝕，該常規(guī)漿料具有鋁膜相對于氧化硅的高去除速率選擇能力。
圖9說明例子的ζ電位，帶負(fù)電微粒。
圖10說明作為用于鋁晶片、硅晶片和四乙基原硅酸酯(TEOS)晶片的pH函數(shù)的ζ電位。
圖11說明聚合物的分解可以變?yōu)殛庪x子和變?yōu)殛栯x子，陰離子通過吸附在金屬層的表面上形成鈍化層，陽離子酸化CMP漿料溶液。
圖12A和12B分別說明在使用常規(guī)漿料和使用根據(jù)本發(fā)明的例子實施例的漿料的CMP之后第一器件的鋁表面。
圖13A和13B分別說明在使用常規(guī)漿料和使用根據(jù)本發(fā)明的例子實施例的漿料的CMP之后第一器件的鋁表面。
圖14-16分別說明使用一種常規(guī)漿料和使用根據(jù)本發(fā)明的例子實施例的兩種漿料形成的金屬膜。
圖17說明根據(jù)本發(fā)明使用包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的漿料執(zhí)行CMP的例子方法。
圖18說明根據(jù)本發(fā)明使用包括研磨劑和氧化劑的第一漿料和包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的第二漿料執(zhí)行CMP的另一例子方法。
圖19-21說明根據(jù)本發(fā)明的例子實施例通過用兩種CMP漿料拋光從而形成金屬膜，如鋁膜。
圖22說明根據(jù)本發(fā)明使用包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的漿料形成金屬布線的例子方法。
圖23說明根據(jù)本發(fā)明使用包括研磨劑和氧化劑的第一漿料和包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的第二漿料形成金屬布線的另一例子方法。
應(yīng)當(dāng)注意這些圖是用來說明本發(fā)明的例子實施例的方法和器件的一般性能，用于在此這種例子實施例的描述。但是這些附圖不按比例以及不可能精確地反映任意給定實施例的性能，以及不應(yīng)該解釋為限定或限制例子實施例的數(shù)值范圍或性能在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
具體地，為了清楚可以減小或放大層或區(qū)域的相對厚度和位置。此外，當(dāng)一個層直接形成在參考層或襯底上或形成在其他層上或覆蓋參考層的圖形上時，該層被認(rèn)為是形成在另一層或襯底上。
具體實施例方式
本發(fā)明的例子實施例提供一種供CMP工藝和/或形成金屬布線的方法使用的漿料組合物，具有高去除速率選擇能力，該漿料組分包括通過吸附在金屬層的表面上，提供對金屬層如鋁層保護層-形成功能的化合物，由此減小或防止在金屬的表面上形成缺陷，如劃痕、下凹、腐蝕、凹陷和/或侵蝕。
該化合物通過產(chǎn)生具有負(fù)電荷(-)的陰離子可以為金屬層提供保護層-形成功能，陰離子吸附在具有正(+)電荷的陽離子的金屬層表面上，以形成保護層?；衔镆部梢援a(chǎn)生陽離子，例如H+離子，增加CMP漿料溶液的酸性。
在CMP漿料溶液中的化合物與金屬層的吸附性可以隨著pH減小而增加，因為金屬層和CMP漿料溶液之間的ζ電位(zeta potential)隨pH減小而增加。
圖9說明例子的ζ電位，帶負(fù)電微粒。帶負(fù)電荷的微粒具有帶負(fù)電荷表面。在接近微粒的溶液(例如，水)中，是大部分正離子的第一層然后大部分負(fù)離子的第二層。第一和第二層是不能移動的離子。隨著與微粒距離進一步增加，正和負(fù)離子的混合物接近體流體中的正和負(fù)離子的混合物。如圖9所示，外圓圈是其周圍正和負(fù)離子的混合物相等地分布的地方。
在微粒的表面處(赫姆霍茲電偶層(Helmholtz double layer))的兩個外殼中離子的移動被大大地限制。它們伴隨微粒和損耗一些其電荷。在這些兩個外殼之后，存在“滑動(slip)平面”。在體流體和其保持吸引的離子的微粒之間的電荷中ζ電位是不同的。ζ電位取決于被分析的溶液的離子濃度、pH、粘滯度以及介電常數(shù)。
圖10說明作為鋁晶片、硅晶片以及四乙基原硅酸酯(TEOS)晶片的pH函數(shù)的ζ電位。
具有羧基的聚合物是適合的化合物，可以產(chǎn)生在金屬層的表面上吸附的陰離子和使CMP漿料溶液酸化的氫離子。如圖11所示，在CMP漿料溶液中聚合物可以分裂為羧酸根陰離子(COO-)，以通過吸附在鋁層18的表面上形成鈍化層，以及酸化CMP漿料溶液的氫離子(H+)。
在例子實施例中，漿料包括研磨劑、氧化劑pH控制器和/或一種或多種缺陷抑制劑。在一個例子實施例中，研磨劑可以是0.5至20重量％(包含)的硅石，例如膠狀的硅石和/或烘制的硅石。
在例子實施例中，氧化劑可以是0.5至5重量％(包含)的過氧化氫(H2O2)和/或過硫酸銨(NH4)2S2O8。
在一個例子實施例中，pH控制器是H3PO4、HNO3和H2SO4的一種或多種。在一個例子實施例中，pH處于酸區(qū)域，因為在酸區(qū)域中ζ電位是正性的。在一個例子實施例中，pH小于7。在例子實施例中，pH是2-4(包含)。
在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以是具有羧基的聚合物。例子包括聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸共馬來酸(PAMA)、其鹽以及其混合物。在一個例子實施例中，另一種缺陷抑制劑可以包括0.01至20重量％(包含)的螯合劑。例子包括乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨三乙酸(NTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)、羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、甲基甘氨酸雙乙酸(MGDA)、其鹽以及其混合物。
在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以在金屬膜上形成保護層。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以吸附在金屬膜上。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以包括聚合物，進一步包括羧基。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以包括共聚合物，進一步包括丙烯酸。
在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-10％重量(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的10-20％重量(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-5重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的5-10重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的10-15％重量(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的15-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-3重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料的總重量的0.01-1重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-0.5重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-0.1重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.01-0.05重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料的總重量的0.1-0.5重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一的含量可以在漿料總重量的0.2-0.3重量％(包含)的范圍內(nèi)。
在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以包括選自由PAA、PAMA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以包括PAA鹽或PAMA鹽。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以包括PAA或PAMA。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一降低漿料的pH。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一可以包括H+離子。在一個例子實施例中，缺陷抑制劑之一減少劃痕、腐蝕、下凹、凹陷和/或侵蝕的至少一種。
在另一個例子實施例中，另一種缺陷抑制劑可以是螯合劑。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-10重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的10-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-5重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的5-10重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的10-15重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的15-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-3重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-1重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-0.5重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-0.3重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.01-0.2重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.05-0.15重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，螯合劑的含量可以在漿料總重量的0.2-0.3重量％(包含)的范圍內(nèi)。
在一個例子實施例中，螯合劑可以包括選自由EDTA、NTA、DTPA、HEDTA、MGDA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。在另一個例子實施例中，另一種缺陷抑制劑減少劃痕、腐蝕、下凹、凹陷和/或侵蝕的至少一種。
在一個例子實施例中，研磨劑(或拋光劑)的含量可以在漿料總重量的0.5-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，研磨劑(或拋光劑)可以包括選自由膠狀的硅石和烘制的硅石(fumed silica)構(gòu)成的組的至少一種材料。
在一個例子實施例中，氧化劑(oxidizer)(或氧化劑(oxidant))的含量可以在漿料總重量的0.5-5重量％(包含)的范圍內(nèi)。在一個例子實施例中，氧化劑(oxidizer)(或氧化劑(oxidant))可以包括選自由過氧化氫和過硫酸銨構(gòu)成的組的至少一種材料。
在一個例子實施例中，pH控制器控制漿料的pH。在一個例子實施例中，pH控制器可以包括選自由H3PO4、HNO3和H2SO4構(gòu)成的組的至少一種材料。在一個例子實施例中，pH控制器降低漿料的pH和增加金屬膜和漿料之間的金屬膜的ζ電位。
在一個例子實施例中，金屬膜是鋁或鋁合金膜，或銅或銅合金膜。在一個例子實施例中，可以使用金屬膜形成布線或栓塞。
為了測試具有羧基的缺陷抑制劑的效果，在鋁CMP工藝中有選擇地使用根據(jù)本發(fā)明的例子實施例包括10重量％的膠狀硅石、1重量％的過氧化氫、0.1重量％的EDTA和0.25重量％的PAMA(包括羧基的缺陷抑制劑)的漿料和包括10重量％的膠狀硅石、1重量％的過氧化氫、0.1重量％的EDTA和0.25重量％的聚乙烯亞胺(PEI)的常規(guī)CMP漿料。用于第一器件(FN73)的金屬線的圖12A和12B和用于第二器件的金屬線(L13)的圖13A和13B示出了該結(jié)果。
為了測試包括螯合劑的缺陷抑制劑的效果，在鋁CMP工藝中有選擇地使用，根據(jù)本發(fā)明的例子實施例包括10重量％的膠狀硅石、1重量％的過氧化氫、0.25重量％的PAMA的漿料和根據(jù)本發(fā)明的例子實施例包括10重量％的膠狀硅石、1重量％的過氧化氫、0.25重量％的PAMA以及0.1重量％的EDTA的另一種漿料。在圖14，15和16中分別示出了該結(jié)果。
由圖14、15和16表示的測試表明與包括PEI和EDTA的常規(guī)CMP漿料相比，僅僅包括PAMA作為缺陷抑制劑的CMP漿料總體上可以導(dǎo)致更少的缺陷，但是可能導(dǎo)致更多劃痕缺陷。包括PAMA和EDTA的CMP漿料可以進一步降低劃痕缺陷。結(jié)果，通過使用包括第一缺陷抑制劑如PAMA和第二缺陷抑制劑如EDTA的漿料可以進一步減少由CMP拋光在金屬表面產(chǎn)生的缺陷。
本發(fā)明的例子實施例通過形成保護層和/或減小金屬層的去除速率減少或防止在金屬層的表面上形成缺陷，如劃痕、下凹、腐蝕、凹陷和/或侵蝕。
在例子實施例中，根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料通常可以用于拋光金屬層的表面，以便在金屬鑲嵌圖形處保持金屬布線，因此露出內(nèi)部金屬介質(zhì)層的表面。如圖17所示，根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行CMP的例子方法可以包括在1004，制備如上所述包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的漿料，以及在1006，用漿料執(zhí)行CMP。
在例子實施例中，漿料的去除速率選擇能力為20-1∶1。在另一例子實施例中，漿料的去除速率選擇能力為17-1.5∶1。
在另一例子實施例中，根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料通常用作執(zhí)行第一CMP之后拋光金屬層表面的第二CMP漿料，以便在金屬鑲嵌圖形處保持金屬布線，因此露出內(nèi)部金屬介質(zhì)層的表面。如圖18所示，根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行CMP的例子方法可以包括，在1000，制備包括研磨劑和氧化劑的第一漿料，在1002，用第一漿料執(zhí)行CMP，在1004，制備如上所述包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的第二漿料，在1006，用第二漿料執(zhí)行CMP。
在一個例子實施例中，第一漿料的去除速率選擇能力大于第二漿料的去除速率選擇能力。在另一例子實施例中，第一漿料的去除速率選擇能力大于50∶1，以及第二漿料的去除速率選擇能力為20-1∶1。在另一例子實施例中，第二漿料的去除速率選擇能力為17-1.5∶1。
圖19-21說明鋁膜18的形成，用可能引起表面缺陷的第一CMP漿料執(zhí)行CMP拋光，以及用第二CMP漿料拋光，如根據(jù)本發(fā)明的例子實施例的漿料，以除去或減少由第一CMP漿料引起的表面缺陷。
在一個例子實施例中，根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料可以用來形成金屬布線。如圖22所示，根據(jù)本發(fā)明形成金屬布線的例子方法可以包括，在1100，形成IMD層如IMD12，在1102，構(gòu)圖IMD層，在1104，在構(gòu)圖的IMD層上形成阻擋金屬層，如阻擋金屬層16，在1106，在阻擋金屬層上形成金屬膜如鋁膜18，以及在1110，用包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的漿料拋光金屬膜。
在一個例子實施例中，內(nèi)部金屬介質(zhì)層是氧化硅層和氮化硅層之一。在另一例子實施例中，通過濺射或化學(xué)氣相淀積(CVD)淀積金屬膜。
在例子實施例中，漿料的去除速率選擇能力為20-1∶1。在另一例子實施例中，漿料的去除速率選擇能力為17-1.5∶1。
在另一例子實施例中，根據(jù)本發(fā)明的CMP漿料通常用作執(zhí)行第一CMP之后拋光金屬層表面的第二CMP漿料，以便在金屬鑲嵌圖形處保持金屬布線，因此露出內(nèi)部金屬介質(zhì)層的表面。如圖23所示，根據(jù)本發(fā)明形成金屬布線的例子方法可以包括，在1100，形成IMD層如IMD12，在1102，構(gòu)圖IMD層，在1104，在構(gòu)圖的IMD層上形成阻擋金屬層，如阻擋金屬層16，在1106，在阻擋金屬層上形成金屬膜如鋁膜18，以及在1108，用包括研磨劑和氧化劑的第一漿料拋光金屬膜，以及在1110，用包括研磨劑、氧化劑和至少一種缺陷抑制劑的第二漿料拋光金屬膜。
在一個例子實施例中，內(nèi)部金屬介質(zhì)層是氧化硅層和氮化硅層之一。在另一例子實施例中，通過濺射或化學(xué)氣相淀積(CVD)淀積金屬膜。
在一個例子實施例中，第一漿料的去除速率選擇能力大于第二漿料的去除速率選擇能力。在另一例子實施例中，第一漿料的去除速率選擇能力大于50∶1，以及第二漿料的去除速率選擇能力為20-1∶1。在另一例子實施例中，第二漿料的去除速率選擇能力為17-1.5∶1。
在一個例子實施例中，可以通過除去第一拋光過程中引起的缺陷如劃痕、腐蝕和下凹在第二拋光過程中精制金屬布線的表面。
盡管上面闡述的本發(fā)明的例子實施例，描述具有羧基的聚合物，但是可以產(chǎn)生在金屬層的表面上吸附的陰離子和/或酸化CMP漿料溶液的氫離子的任意化合物將是適合的。
盡管上面闡述的本發(fā)明的例子實施例，描述聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸共馬來酸(PAMA)、其鹽和其混合物，但是具有可以產(chǎn)生在金屬層的表面上吸附的陰離子和/或酸化CMP漿料溶液氫離子的任意化合物將是適合的。
盡管上面闡述的本發(fā)明的例子實施例，描述研磨劑為硅石，如膠狀的硅石和/或烘制的硅石，但是任意研磨劑將是適合的。
盡管上面闡述的本發(fā)明的例子實施例，描述氧化劑為過氧化氫(H2O2)和/或過硫酸銨(NH4)2S2O8，但是任意氧化劑將是適合的。
盡管上面闡述的本發(fā)明的例子實施例，描述pH控制器為H3PO4、HNO3和H2SO4的一種或多種，但是任意pH控制器將是適合的。
盡管上面闡述本發(fā)明的例子實施例，描述螯合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨三乙酸(NTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)、羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、甲基甘氨酸雙乙酸(MGDA)、其鹽以及其混合物，但是任意螯合劑將是適合的。
在本發(fā)明的例子實施例可以減少各種區(qū)域中的缺陷，如劃痕、下凹、腐蝕、侵蝕和/或凹陷。這些區(qū)域可以包括部件被更致密地封裝的區(qū)域和具有大的開路部件的其他區(qū)域，如鍵合焊盤。更具體地，這些區(qū)域可以包括具有隔離薄線、隔離寬線、致密薄線、致密寬線或其組合的區(qū)域。
對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在此在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下在上述例子實施例中可以進行其他改變和改進是顯而易見的，以及它打算以上描述中包含的所有問題都應(yīng)該解釋說明性而不是限制意義的。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)方法的漿料，包括拋光劑；氧化劑；以及保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種在金屬膜上形成保護層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種吸附在金屬膜的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括聚合物，該聚合物進一步包括羧基。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括共聚合物，該共聚合物進一步包括丙烯酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種的含量處于漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括選自由PAA、PAMA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的漿料，還包括螯合劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的漿料，其中螯合劑的含量處于漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的漿料，其中螯合劑包括選自由EDTA、NTA、DTPA、HEDTA、MGDA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中拋光劑的含量處于漿料總重量的0.5-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的漿料，其中拋光劑包括選自由膠狀的硅石和烘制的硅石構(gòu)成的組的至少一種材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中氧化劑的含量處于漿料總重量的0.5-5重量％(包含)的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的漿料，其中氧化劑包括選自由過氧化氫和過硫酸銨構(gòu)成的組的至少一種材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的漿料，還包括用于控制漿料的pH的pH控制器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的漿料，其中pH控制器包括選自由H3PO4、HNO3和H2SO4構(gòu)成的組的至少一種材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的漿料，其中pH控制器降低漿料的pH和增加金屬膜和漿料之間的金屬膜的ζ電位。
18.根據(jù)權(quán)利要求7的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種還降低漿料的pH。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的漿料，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種還包括H+離子。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中金屬膜是鋁或鋁合金膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其中金屬膜形成布線或栓塞。
22.一種用于在半導(dǎo)體襯底上形成的金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)方法，該方法包括制備包括拋光劑、氧化劑和保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑的漿料；以及使用該漿料執(zhí)行金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中漿料的去除速率選擇能力是20-1∶1。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中漿料的去除速率選擇能力是17-1.5∶1。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種在金屬膜上形成保護層。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種吸附在金屬膜的表面上。
27.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括聚合物，該聚合物進一步包括羧基。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括共聚合物，該共聚合物進一步包括丙烯酸。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種的含量處于漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括選自由PAA、PAMA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，還包括螯合劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中螯合劑的含量處于漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中螯合劑包括選自由EDTA、NTA、DTPA、HEDTA、MGDA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中拋光劑的含量處于漿料總重量的0.5-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中拋光劑包括選自由膠狀的硅石和烘制的硅石構(gòu)成的組的至少一種材料。
36.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中氧化劑的含量處于漿料總重量的0.5-5重量％(包含)的范圍內(nèi)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中氧化劑包括選自由過氧化氫和過硫酸銨構(gòu)成的組的至少一種材料。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，還包括用于控制漿料的pH的pH控制器。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中pH控制器包括選自由H3PO4、HNO3和H2SO4構(gòu)成的組的至少一種材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中pH控制器降低漿料的pH和增加金屬膜和漿料之間的金屬膜的ζ電位
41.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種進一步降低漿料的pH。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括H+離子。
43.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中金屬膜是鋁或鋁合金膜。
44.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中金屬膜形成布線或栓塞。
45.一種用于在半導(dǎo)體襯底上形成的金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)方法，該方法包括制備包括拋光劑和氧化劑的第一漿料；使用第一漿料執(zhí)行金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)；制備包括拋光劑、氧化劑和保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑的第二漿料；以及使用第二漿料執(zhí)行金屬膜的化學(xué)機械拋光(CMP)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中第一漿料的去除速率選擇能力大于第二漿料的去除速率選擇能力。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中第一漿料的去除速率選擇能力是＞50∶1，以及第二漿料的去除速率選擇能力是20-1∶1。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中第二漿料的去除速率選擇能力是17-1.5∶1。
49.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種在金屬膜上形成保護層。
50.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種吸附在金屬膜的表面上。
51.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括聚合物，該聚合物進一步包括羧基。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括共聚合物，共聚合物進一步包括丙烯酸。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種的含量處于漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
54.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括選自由PAA、PAMA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，還包括螯合劑。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中螯合劑的含量處于漿料總重量的0.01-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中螯合劑包括選自由EDTA、NTA、DTPA、HEDTA、MGDA、其鹽以及其混合物構(gòu)成的組的至少一種材料。
58.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中拋光劑的含量處于漿料總重量的0.5-20重量％(包含)的范圍內(nèi)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的方法，其中拋光劑包括選自由膠狀的硅石和烘制的硅石構(gòu)成的組的至少一種材料。
60.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中氧化劑的含量處于漿料總重量的0.5-5重量％(包含)的范圍內(nèi)。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中氧化劑包括選自由過氧化氫和過硫酸銨構(gòu)成的組的至少一種材料。
62.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，還包括用于控制漿料的pH的pH控制器。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其中pH控制器包括選自由H3PO4、HNO3和H2SO4構(gòu)成的組的至少一種材料。
64.根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其中pH控制器降低漿料的pH和增加金屬膜和漿料之間的金屬膜的ζ電位。
65.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種進一步降低漿料的pH。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中至少一種缺陷抑制劑的第一種包括H+離子。
67.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中金屬膜是鋁或鋁合金膜。
68.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中金屬膜形成布線或栓塞。
全文摘要
一種漿料、使用該漿料的化學(xué)機械拋光(CMP)方法以及使用該漿料形成金屬布線的方法。該漿料可以包括拋光劑、氧化劑和保護金屬膜的至少一種缺陷抑制劑。CMP方法和形成金屬布線的方法可以采用具有包括至少一種缺陷抑制劑的至少一種漿料的一種或兩種漿料。
文檔編號H01L21/321GK1733856SQ200510084580
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者金成俊, 樸正憲, 洪昌基, 李在東 申請人:三星電子株式會社