拋光漿料以及使用所述拋光漿料的襯底拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拋光漿料，且更明確地說(shuō)，涉及用于在半導(dǎo)體制造工藝中通過(guò)化學(xué)機(jī) 械拋光工藝對(duì)鎢進(jìn)行平坦化的拋光漿料且涉及使用所述拋光漿料的襯底拋光方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于每一層的表面不平整性會(huì)轉(zhuǎn)移給下一層，因此隨著半導(dǎo)體裝置的尺寸逐漸減 小，且金屬布線的層的數(shù)目逐漸增大，最底層的波狀起伏程度變得很重要。波狀起伏的影響 程度可能會(huì)嚴(yán)重到使下一步中的光刻工藝變得難以進(jìn)行。因此，為了提高半導(dǎo)體裝置的良 率，例如，為了在半導(dǎo)體制造工藝中容易地進(jìn)行光刻工藝以及為了減小布線的電阻的偏差， 用于移除在進(jìn)行各種工藝期間產(chǎn)生的不平整表面的波狀起伏的平坦化工藝是必需的。平坦 化方法包含在形成薄膜之后使用回流法（reflow)、回蝕法、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)法等等。
[0003] CMP工藝是通過(guò)將半導(dǎo)體晶片的表面與拋光墊接觸、進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及提供包含 磨料和各種化合物的漿料來(lái)進(jìn)行均勻拋光的工藝。就是說(shuō)，通過(guò)漿料和拋光墊用化學(xué)和機(jī) 械方式對(duì)襯底或其上的層的表面進(jìn)行拋光并進(jìn)行平坦化。一般來(lái)說(shuō)，金屬的拋光工藝已知 是通過(guò)重復(fù)以下兩個(gè)過(guò)程來(lái)進(jìn)行：通過(guò)氧化劑形成金屬氧化物（MOx)的形成過(guò)程和通過(guò)磨 料移除如此獲得的金屬氧化物的移除過(guò)程。
[0004] 廣泛用作半導(dǎo)體裝置的布線的鎢的拋光工藝也是通過(guò)以下兩個(gè)過(guò)程的重復(fù)機(jī)制 來(lái)進(jìn)行：通過(guò)氧化劑和電位調(diào)節(jié)劑形成氧化鎢（wo3)的形成過(guò)程和通過(guò)磨料移除氧化鎢的 移除過(guò)程。因此，為了提高拋光效率，需要有效地通過(guò)添加氧化劑和電位調(diào)節(jié)劑來(lái)進(jìn)行形成 氧化鎢和通過(guò)磨料移除氧化鎢這兩個(gè)過(guò)程。然而，因?yàn)檠趸u的移除很大程度上取決于氧 化劑的濃度，所以常用的磨料，即，膠質(zhì)氧化硅（colloidal silica)，不是有效的。另外，在 對(duì)包含例如溝槽等圖案的襯底進(jìn)行拋光的情況下，常常會(huì)產(chǎn)生例如碟形坑（dishing)或腐 蝕（erosion)等缺陷。當(dāng)產(chǎn)生碟形坑或腐蝕時(shí)，裝置的操作性質(zhì)可能會(huì)受到負(fù)面影響，包含 如此制造的裝置的故障。因此，需要減少例如碟形坑或腐蝕等缺陷，并且因此，對(duì)化學(xué)因素 和機(jī)械因素的控制是必要的。
[0005] 對(duì)化學(xué)因素的控制可以包含通過(guò)控制氧化劑和電位調(diào)節(jié)劑的濃度來(lái)控制漿料性 質(zhì)，且對(duì)機(jī)械因素的控制可以包含控制常用磨料顆粒的改變。同時(shí)，第10-0948814號(hào)韓國(guó) 專利公開揭露用以減少碟形坑和腐蝕的兩步拋光方法。然而，在這種情況下，要制備多種漿 料，且要進(jìn)行多個(gè)工藝。因此，所述方法變得復(fù)雜，且使生產(chǎn)力降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種用于鎢的拋光漿料和一種使用所述拋光漿料的襯底拋光方法。
[0007] 本發(fā)明還提供一種用于減少在拋光工藝期間產(chǎn)生的碟形坑和腐蝕的用于鎢的拋 光楽料和一種使用所述拋光楽料的襯底拋光方法。
[0008] 本發(fā)明還提供一種用于鎢的拋光漿料和一種使用所述拋光漿料的襯底拋光方法， 在所述拋光漿料中，可以通過(guò)控制磨料顆粒的動(dòng)電位（（電位）來(lái)控制鎢和絕緣層的拋光 速率從而控制拋光選擇性。
[0009] 本發(fā)明還提供一種用于鎢的拋光漿料和一種使用所述拋光漿料的襯底拋光方法， 所述拋光漿料可以具有鎢對(duì)絕緣層的高拋光選擇性、低拋光選擇性和反拋光選擇性。
[0010] 根據(jù)示范性實(shí)施例，一種用于鎢的拋光漿料包含用于進(jìn)行拋光且具有正（電位 的磨料以及用于控制所述磨料的（電位的電位調(diào)節(jié)劑，所述電位調(diào)節(jié)劑包括三種或三種 以上含鐵的組份的化合物。
[0011] 所述磨料可以包含二氧化锫顆粒（zirconia particle)，且以所述楽料的總量計(jì)， 所述磨料所占的量可以是大于約〇. 2重量％到小于或等于約10重量％。
[0012] 所述電位調(diào)節(jié)劑可以通過(guò)產(chǎn)生陰離子來(lái)控制所述磨料的（電位且可以包含至少 三種含鐵的組份。
[0013] 所述電位調(diào)節(jié)劑可以包含選自由以下各者組成的群組中的至少一 者：硫酸鐵銨（ferric ammonium sulfate)、草酸鐵鉀、乙二胺四乙酸鐵鈉 (ethylenediaminetetraacetic acid ferric sodium)、鐵氰化鉀、乙醜丙酮鐵（III)、朽1 樣 酸鐵銨（ammonium ferric citrate)和草酸鐵銨（ammonium ferric oxalate) 〇
[0014] 以所述漿料的總量計(jì)，所述電位調(diào)節(jié)劑所占的量可以是約0.001重量％到1重 量％?？梢詫⑺瞿チ系模娢豢刂圃诩s+5毫伏到約-5毫伏之內(nèi)，且可以根據(jù)所述電位 調(diào)節(jié)劑的濃度來(lái)控制鎢對(duì)絕緣層的拋光選擇性。
[0015] 所述磨料的4電位可以是約5毫伏到3. 5毫伏，且鎢對(duì)絕緣層的拋光選擇性可以 是約1 : 1到1 : 8。另外，所述磨料的（電位可以是約-2毫伏到約2毫伏，且鎢對(duì)絕緣 層的拋光選擇性可以大于或等于約6 : 1。另外，所述磨料的（電位可以是約2毫伏到3. 5 毫伏且小于或等于約-2毫伏，且鎢對(duì)絕緣層的拋光選擇性可以是約1 : 1到2 : 1。
[0016] 可以還包含用于使所述磨料分散且用于將所述磨料的（電位控制到比所述電位 調(diào)節(jié)劑的（電位小的量的分散劑，且所述分散劑可以包含陰離子聚合材料、陽(yáng)離子聚合材 料和非離子聚合材料。
[0017] 陰離子聚合物分散劑可以包含選自由以下各者組成的群組中的至少一者：聚丙烯 酸、多羧酸、十二烷基苯磺酸鈉（sodium dodecyl benzenesulfonate)、十二烷基硫酸鈉和 聚苯乙烯橫酸鈉（sodium polystyrene sulfonate)。
[0018] 陽(yáng)離子聚合物分散劑可以包含選自由以下各者組成的群組中的至少 一者：聚賴氨酸（polylysine)、聚乙烯亞胺（polyethyleneimine)、氯化本索 寧（benzethonium chloride)、5_ 溴-5-硝基 _1，3_ 二惡燒（bronidox)、西曲溴 銨（cetrimonium bromide)、西曲氯銨（cetrimonium chloride)、雙十八烷基二甲 基氯化銨（dimethyldioctadecylammonium chloride)、四甲基氫氧化銨、二硬脂基 二甲基氯化銨（distearyl dimethyl ammonium chloride)、聚輕丙基二甲基氯化 銨（poly dimethylamine-co-epichlorohydrin)、1，2_ 二油醜基-3-三甲胺丙烷（1, 2-dioleoyl-3-trimethylammonium propane)和聚丙烯胺（poly allyl amine) 〇 [0019] 非離子分散劑可以包含選自由以下各者組成的群組中的至少一者：聚乙烯吡咯 燒酮（polyvinyl pyrrolidone)、聚環(huán)氧乙燒、聚乙烯醇、輕乙基纖維素、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇、環(huán)糊精、果糖、葡萄糖和半乳糖。
[0020] 以所述漿料的總量計(jì)，所述分散劑所占的量可以是大于約0. 001重量％到小于或 等于1重量％。
[0021] 可以還包含用于使所述鎢的表面氧化的氧化劑，且以所述漿料的總量計(jì)，所述氧 化劑所占的量可以是約0. 5重量％到5重量％。
[0022] 所述氧化劑可以包含選自由以下各者組成的群組中的至少一者：過(guò)氧化氫、過(guò)氧 化脲（carbamide peroxide)、過(guò)硫酸銨、硫代硫酸銨、次氯酸鈉、過(guò)碘酸鈉、過(guò)硫酸鈉、碘酸 鉀、過(guò)氯酸鉀和過(guò)硫酸鉀。
[0023] 可以還包含用于控制所述漿料的pH值的pH控制劑，且所述漿料的pH值可以小于 或等于4。
[0024] 根據(jù)另一示范性實(shí)施例，一種用于鎢的拋光漿料包含用于進(jìn)行拋光且具有結(jié)晶性 的磨料、用于促進(jìn)所述鎢的氧化的電位調(diào)節(jié)劑、以及用于使具有約5毫伏到約-5毫伏的4 電位的磨料分散的分散劑。
[0025] 所述磨料可以包含具有約10納米到100納米的初級(jí)顆粒的平均粒徑（average particle size)的二氧化锫顆粒。
[0026] 以所述漿料的總量計(jì)，所述電位調(diào)節(jié)劑所占的量可以是約0.001重量％到1重 量％。
[0027] 所述鶴對(duì)絕緣層的拋光選擇性（polishing selectivity)可以是約1 : 8到 10 : 1〇
[0028] 根據(jù)又一不范性實(shí)施例，