[发明专利]研磨用组合物、研磨方法及半导体集成电路用铜配线的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及研磨用组合物及以该研磨用组合物研磨半导体集成电路表面的技术。

背景技术

近年来，为了适应对于半导体集成电路的高集成化的需求的提高，开发了半导体元件的细线化、配线的多层化等各种精细加工技术。

配线的多层化是在形成电路后使用平版印刷术等形成新的电路的技术，但如果作为下层的电路的表面存在凹凸，则位于其上的形成新的电路的表面也出现凹凸，偏离平版印刷术中的焦点深度，无法形成符合设计的配线，所以近年来的半导体集成电路的设计中，要求将形成了电路的表面以极高的精度平坦化，而使其不会影响其上的层的表面的平坦性。

例如，在电路形成表面的平坦化的同时形成电路配线的镶嵌法(Damascene method)中，在半导体集成电路装置的对象表面形成配线用的沟图案，在该沟中埋入用于形成配线的铝或金属铜等电阻率低的金属而形成。金属首先通过镀覆法或溅射法在表面上形成膜，大多数情况下，将该膜通过化学机械研磨法(Chemical Mechanical Polishing：以下称为CMP)进行研磨，除去出配线部以外的金属，形成对应于沟的配线。这时，相应地进行研磨面的平坦化。

为了不影响上层的表面的平坦性，该研磨面的平坦性是很重要的，CMP技术是在制造高集成化的半导体集成电路方面不可或缺的重要技术。

然而，已知CMP在基于研磨的平坦化中存在被称为凹陷(dishing)的将配线部分磨得比平坦面低的现象和随着金属配线的精细密集化而将接近的多条配线与绝缘材料等周边材料一起磨去的被称为侵蚀(erosion)的现象等有待解决的课题。对于凹陷和侵蚀，目前已经提出了大量的解决方法，但这些方法还不尽如人意。

例如，专利文献1中记载了通过含有水溶性聚合物来抑制侵蚀的研磨液的发明，而专利文献2中则通过含有具有杂环的化合物来抑制侵蚀。另外，专利文献3中记载了使用含磷酸酯的研磨液来抑制凹陷和侵蚀的技术方案，专利文献4中记载了使用含脂肪酸的研磨液来调整对于铜的研磨作用的技术方案。

专利文献1：日本专利特开2002-176015号公报

专利文献2：日本专利特开2002-12854号公报

专利文献3：日本专利特开2005-167231号公报

专利文献4：日本专利特开2002-231666号公报

发明的揭示

本发明的目的在于解决上述课题，提供在将铜用作配线用金属时实现高精度的表面平坦化的技术。本发明的其它目的和优点由以下的记载可知。

本发明具有以下面的内容为特征的技术内容。

1.研磨用组合物，其特征在于，包含被中和的羧酸、氧化剂和水，所述羧酸的一部分为脂环族树脂酸(A)，pH值在7.5～12的范围内。

2.如上述1所述的研磨用组合物，其中，所述脂环族树脂酸(A)为选自枞酸、枞酸的异构体、海松酸、海松酸的异构体、松香及它们的衍生物的至少1种羧酸。

3.如上述1或2所述的研磨用组合物，其中，所述脂环族树脂酸(A)被以碱性钾化合物、氨或有机胺中和。

4.如上述1～3中的任一项所述的研磨用组合物，其中，所述羧酸的其它部分包含选自具有2个以上的羧基的多元羧酸以及具有选自含氮杂环基、氨基、羟基和巯基的至少1种基团及1个以上的羧基的羧酸的至少1种羧酸(B-1a)。

5.如上述4所述的研磨用组合物，其中，包含至少1种所述羧酸(B-1a)的同时，还包含具有碳数10以上的长链烃基和1个以上的羧基的总碳数在11以上的脂肪族羧酸(B-2)。

6.如上述5所述的研磨用组合物，其中，所述脂肪族羧酸(B-2)是在长链烃基部分具有1个以上的不饱和基团的总碳数12～23的不饱和脂肪族羧酸。

7.如上述5所述的研磨用组合物，其中，所述脂肪族羧酸(B-2)是长链烃基部分的总碳数为11～17的饱和脂肪族羧酸。

8.如上述1～7中的任一项所述的研磨用组合物，其中，脂环族树脂酸(A)相对于羧酸总量的比例为0.1～70质量％。

9.如上述5～7中的任一项所述的研磨用组合物，其中，所述脂肪族羧酸(B-2)的含量相对于研磨用组合物的总量为0.001～0.5质量％。

10.如上述1～9中的任一项所述的研磨用组合物，其中，所述氧化剂为选自过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钾的至少1种氧化剂。

11.如上述1～10中的任一项所述的研磨用组合物，其中，还包含磨粒。

12.如上述1～11中的任一项所述的研磨用组合物，其中，包含0.11～8质量％羧酸、0.1～5质量％氧化剂、90质量％以上水。