[发明专利]化学机械抛光用含水浆液组合物及化学机械抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光(CMP)用含水浆液组合物，及一 种化学机械抛光方法。更具体地，本发明涉及一种化学机械抛光用含 水浆液组合物，该组合物可展示出对目标层的良好抛光速率，还具有 较高的抛光选择性，并可保持抛光后目标层的优良表面状态，本发明 还涉及一种化学机械抛光方法。

背景技术

半导体装置的高集成性及高性能是一直以来所需要的。特别是为 了实现半导体装置的高集成性，必需形成一种多层布线结构，并且为 形成所述多层布线结构，需使每个布线层平坦化以形成另一布线层。

迄今，回流法、旋涂式玻璃法(spin-on-glass)(SOG)或回蚀 法(etchback)等多种方法被用于使布线层平坦化，但是，这些方法 对于形成多层布线结构均未展示出令人满意的结果。为此，化学机械 抛光(CMP)法近来被广泛应用于布线层的平坦化。

CMP方法是指这样一种方法，即，在抛光装置的抛光垫和其上 形成有布线层的基质之间供给含磨料和多种化学组分的浆液组合物 的同时，使抛光垫与布线层接触并使它们相对运动(例如，使其上形 成有布线层的基质旋转)，从而在用磨料机械抛光布线层的同时，通 过化学组分的作用对布线层进行化学抛光。

一般而言，CMP方法中使用的浆液组合物包含二氧化硅或氧化 铝作为磨料。但是，由于磨料的较高的硬度，存在产生刮伤、凹陷或 腐蚀的问题，这使得布线层的可靠性变差。

此外，近来正在尝试用铜形成布线层。铜是一种易与浆液组合物 中的化学组分发生化学反应的金属，因此抛光及平坦化主要通过化学 抛光而不是机械抛光来实现。为此，在对铜布线层进行抛光及平坦化 过程中，甚至不应该化学抛光的部位亦被该化学组分侵蚀而造成凹陷 的问题。

由于所述问题，一直需要开发一种能够通过抑制刮伤、凹陷、腐 蚀等而保持经抛光的目标层例如铜布线层的优良表面的浆液组合物 或抛光方法。

例如，曾尝试通过使用缓蚀剂例如苯并三唑来抑制凹陷(日本专 利公布文本平8-83780)。即在铜布线层抛光过程中出现凹陷的原因 在于，由于抛光垫无法到达洼陷部分(dug part)并且无法给予洼陷 部分以抛光机械力，因此在待抛光铜布线层的不平坦部分中的洼陷部 分处，该铜布线层被有机酸等化学组分化学侵蚀；并且还尝试通过使 用所述缓蚀剂抑制所述化学侵蚀而减少凹陷等。

但是，所述缓蚀剂的使用甚至影响机械抛光，并可降低整个铜布 线层的整体抛光速率和抛光速度。即，为减少铜布线层中产生的凹陷， 需使用过量的缓蚀剂，而这较为不利，因为在此情况下整体抛光速率 和抛光速度显著降低，相反，在使用较少量缓蚀剂的情况下，无法抑 制凹陷或腐蚀的产生。

为此，一直需要开发一种能够保持对铜布线层的足够的抛光速率 和抛光速度，同时能够通过充分抑制铜布线层中产生的凹陷或腐蚀而 保持抛光后铜布线层的优良表面状态的浆液组合物。

此外，通常根据下述方法对铜布线层进行抛光。即，相继在基质 上形成一个含有钽或钛的抛光停止层及一个铜布线层后，将过量沉积 的铜布线层通过CMP方法进行抛光，然后在抛光停止层的表面暴露 出来时停止抛光，从而完成铜布线层的抛光。因此，为优选通过CMP 方法对铜布线层抛光和使其平坦，需要使用于该方法的浆液组合物对 铜布线层具有较高的抛光速率和抛光速度，并对抛光停止层具有较低 的抛光速率和抛光速度(即，需要在铜布线层和抛光停止层之间具有 较高的抛光选择性)。

但是，迄今为止所开发的浆液组合物不能满足所述较高的抛光选 择性，并且一直需要开发具有更高的抛光选择性的浆液组合物。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种化学机械抛光(CMP)用浆液组合 物，该组合物可保持对目标层的良好抛光速率和抛光速度，且具有较 高的目标层相对于其他层的抛光选择性，并可保持抛光后目标层的优 良表面状态。

本发明的另一方面提供一种使用该浆液组合物的化学机械抛光 法(CMP方法)。

本发明提供一种用于CMP的含水浆液组合物，该组合物包含磨 料；一种氧化剂；一种络合剂；及一种聚合添加剂，该聚合添加剂包 括选自下列的至少一种：聚环氧丙烷、环氧丙烷-环氧乙烷共聚物和 由以下化学式1表示的化合物：

[化学式1]