用于拋光鈷的漿液以及襯底拋光方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種用于拋光鈷的漿液以及襯底拋光方法。所述漿液包含：經(jīng)配置以執(zhí)行拋光的研磨劑，所述研磨劑包括氧化鋯顆粒；經(jīng)配置以分散研磨劑的分散劑；以及經(jīng)配置以加速拋光的拋光加速劑。所述拋光加速劑包含含有胺基和羧基的有機(jī)酸。依據(jù)根據(jù)示范性實(shí)施例的漿液，鈷的拋光速率可增加而無(wú)需使用氧化劑，且可抑制鈷的表面上的局部腐蝕缺陷。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及拋光漿液(polishing slurry)，且更具體地說(shuō)，涉及能夠用于在半導(dǎo)體制造工藝中通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing)來(lái)平面化鈷(cobalt)的拋光漿液以及使用所述拋光漿液的襯底拋光方法。
技術(shù)介紹
工藝隨著半導(dǎo)體裝置的大小逐漸減小，且金屬線的數(shù)量逐漸增加，每一層上的表面不規(guī)則性會(huì)傳遞到下一層上。因此，最下層的表面粗糙度變得越來(lái)越重要。粗糙度會(huì)對(duì)工藝具有嚴(yán)重影響，從而造成例如在隨后的過(guò)程中執(zhí)行光刻(photolithography)工藝的困難。因此，為了改善半導(dǎo)體裝置的良率(yield)，可基本上執(zhí)行用于移除在若干工藝中發(fā)生的不規(guī)則表面上的粗糙度的平坦化工藝。所述平坦化工藝可包含各種工藝，例如在形成薄膜之后的回焊(reflow)工藝、在形成薄膜之后的回蝕(etch-back)工藝以及化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing，CMP)工藝。化學(xué)機(jī)械拋光工藝可表示提供含有各種化合物的研磨劑(abrasive)和漿液以在半導(dǎo)體晶片的表面接觸將旋轉(zhuǎn)的拋光墊(polishing pad)時(shí)對(duì)半導(dǎo)體晶片的所述表面執(zhí)行拋光工藝的工藝，進(jìn)而使半導(dǎo)體晶片的所述表面平面化。即，化學(xué)機(jī)械拋光工藝可表示通過(guò)使用漿液和拋光墊使襯底或所述襯底上的層的表面平面化來(lái)對(duì)所述襯底或所述襯底上的層的表面進(jìn)行化學(xué)和機(jī)械拋光的工藝。一般來(lái)說(shuō)，在拋光金屬的工藝中，重復(fù)執(zhí)行通過(guò)使用氧化劑形成金屬氧化物MOx的工藝以及通過(guò)使用研磨劑移除形成的金屬氧化物的工藝。對(duì)在利用為半導(dǎo)體裝置的線而一直增加的鈷層進(jìn)行拋光的工藝也可以通過(guò)一種機(jī)制來(lái)執(zhí)行，其中重復(fù)執(zhí)行通過(guò)使用氧化劑形成氧化鈷的工藝以及通過(guò)使用研磨劑移除形成的氧化鈷的工藝。并且，絕緣膜或例如溝槽(trench)等圖案可形成于鈷層的下部部分上。
在此情況下，在拋光工藝中需要鈷層與絕緣膜之間的高拋光選擇性。即，可能需要良好拋光鈷層但不良好拋光絕緣膜的漿液。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了拋光鈷，將氧化鋁或二氧化硅粒子用作研磨劑，且將漿液用作氧化劑。然而，如果使用此漿液，那么會(huì)發(fā)生腐蝕缺陷(腐蝕坑(corrosion pit))，其中由于鈷的表面上的局部腐蝕，鈷的表面下陷。腐蝕缺陷會(huì)對(duì)將制造的裝置的質(zhì)量具有不良影響。因此，已提出對(duì)用于拋光鈷的漿液另外添加腐蝕抑制劑(corrosion inhibitor)的方法。然而，根據(jù)此方法，漿液的組成可能為復(fù)雜的，且漿液的組分具有控制的困難。并且，由于仍然使用氧化劑，因此可能難以完全解決腐蝕限制。并且，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于拋光鈷的漿液可能不會(huì)充分實(shí)現(xiàn)鈷對(duì)絕緣膜的拋光選擇性。美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)案No.2013-00186850中揭露用于拋光鈷的漿液，其中添加腐蝕抑制劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提供用于拋光鈷的漿液以及使用所述漿液的襯底拋光方法。本專(zhuān)利技術(shù)還提供能夠防止或抑制腐蝕缺陷發(fā)生的用于拋光鈷的漿液，以及使用所述漿液的襯底拋光方法。根據(jù)示范性實(shí)施例，一種用于拋光鈷的漿液包含：研磨劑，其經(jīng)配置以執(zhí)行拋光，所述研磨劑包含氧化鋯顆粒；分散劑，其經(jīng)配置以分散研磨劑；以及拋光加速劑，其經(jīng)配置以加速拋光，其中所述拋光加速劑包含含有胺基和羧基的有機(jī)酸。所述研磨劑可相對(duì)于漿液的總重量以0.1wt％到10wt％的范圍包含，以及可相對(duì)于漿液的總重量以0.4wt％到3wt％的范圍包含。分散劑可相對(duì)于漿液的總重量以0.01wt％到5wt％的范圍包含，以及可相對(duì)于漿液的總重量以0.15wt％到1wt％的范圍包含。拋光加速劑可相對(duì)于漿液的總重量以0.1wt％到2wt％的范圍包含，以及可相對(duì)于漿液的總重量以0.3wt％到1wt％的范圍包含。并且，拋光加速劑可包含胺基酸，且所述胺基酸的側(cè)鏈的官能團(tuán)可具有正電荷。拋光加速劑可具有通過(guò)得出氫離子而具有正電荷的官能團(tuán)以及通過(guò)在pH堿性區(qū)中釋放氫離子而具有負(fù)電荷的官能團(tuán)。并且，拋光加速劑可包含以下各項(xiàng)中的至少一者：
精胺酸(arginine)、組胺酸(histidine)、賴(lài)胺酸(lysine)、天冬胺酸(aspartic acid)、天冬酰胺酸(asparagine)、谷氨酸(glutamic acid)、麩酰胺酸(glutamine)、丙胺酸(alanine)、甘胺酸(glycine)、白胺酸(leucine)、異白氨酸(isoleucine)、纈胺酸(valine)、絲胺酸(serine)以及酪氨酸(tyrosine)。所述漿液可進(jìn)一步包含pH調(diào)節(jié)劑，且將漿液的pH調(diào)節(jié)到8到15，以及將漿液的pH調(diào)節(jié)到9到12.5。根據(jù)另一示范性實(shí)施例，一種用于拋光非氧化鈷的漿液，其拋光鈷而無(wú)需使用氧化劑，所述漿液包含：作為研磨劑的氧化鋯顆粒，其經(jīng)配置以執(zhí)行拋光；以及拋光加速劑，其經(jīng)配置以調(diào)節(jié)鈷以及除鈷外的材料的拋光特性，其中拋光加速劑具有至少兩個(gè)彼此不同的官能團(tuán)，且拋光加速劑具有通過(guò)得出氫離子而具有正電荷的官能團(tuán)以及通過(guò)在pH堿性區(qū)中釋放氫離子而具有負(fù)電荷的官能團(tuán)。除鈷外的材料可包含絕緣材料，且所述官能團(tuán)包括胺基和羧基，且所述胺基可鍵合到絕緣材料以抑制所述絕緣材料的拋光。拋光加速劑可包含胺基酸，且所述官能團(tuán)包括胺基和羧基，且所述胺基和羧基可鍵合到同一碳原子。并且，所述胺基和羧基可具有彼此相同的數(shù)量或不同的數(shù)量。胺基的數(shù)量可大于羧基的數(shù)量。所述漿液可進(jìn)一步包含pH調(diào)節(jié)劑，且可將漿液的pH調(diào)節(jié)到9到11。并且，所述漿液可進(jìn)一步包含分散劑，且所述分散劑可包含陽(yáng)離子、陰離子以及非離子聚合物材料中的至少一者。根據(jù)又一示范性實(shí)施例，一種襯底拋光方法包含：制備襯底，所述襯底上形成有鈷薄膜；制備漿液，所述漿液包括具有氧化鋯顆粒的研磨劑以及含有胺基和羧基的拋光加速劑；以及在將漿液供應(yīng)到所述襯底上的同時(shí)拋光鈷薄膜，其中在鈷薄膜的拋光中，產(chǎn)生兩性離子，其中所述胺基通過(guò)得出氫離子而具有正電荷且所述羧基通過(guò)釋放氫離子而具有負(fù)電荷，且所述胺基抑制除鈷薄膜外的材料的拋光。在上面形成有鈷薄膜的所述襯底的制備可包含：通過(guò)使用除鈷薄膜外的材料在所述襯底上形成絕緣膜；在絕緣膜中形成溝槽；以及在具有溝槽的絕緣膜的整個(gè)表面上形成鈷薄膜。拋光工藝可在pH堿性區(qū)中執(zhí)行且包含：在鈷薄膜的頂部表面上形成鈷
氧化物膜；通過(guò)使用研磨劑拋光鈷氧化物膜；以及使拋光加速劑鍵合到鈷。附圖說(shuō)明可以從結(jié)合附圖所作的以下描述中更詳細(xì)地理解示范性實(shí)施例，在附圖中：圖1是用于比較根據(jù)示范性實(shí)施例的電流與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電流的圖。圖2和圖3是通過(guò)使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的漿液和根據(jù)示范性實(shí)施例的漿液拋光的鈷的表面的電子顯微鏡相片。圖4是說(shuō)明根據(jù)示范性實(shí)施例的取決于在漿液中使用的有機(jī)酸的pH的物質(zhì)的分布的曲線圖。圖5是鈷的波爾貝克斯圖(pourbaix diagram)。圖6是說(shuō)明取決于拋光加速劑的濃度的鈷的拋光速率的曲線圖。圖7是說(shuō)明取決于拋光加速劑的濃度的絕緣氧化物膜的拋光速率的曲線圖。圖8到圖11是用于闡釋根據(jù)示范性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法的橫截面圖。具體實(shí)施方式下文中將參看附圖詳細(xì)描述具體實(shí)施例。然而，本專(zhuān)利技術(shù)可以用不同形式實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實(shí)施例。實(shí)際上，提供這些實(shí)施例是為了使得本專(zhuān)利技術(shù)將是透徹并且完整的，并且這本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于拋光鈷的漿液，包括：研磨劑，經(jīng)配置以執(zhí)行拋光，所述研磨劑包括氧化鋯顆粒；分散劑，經(jīng)配置以分散所述研磨劑；以及拋光加速劑，經(jīng)配置以加速所述拋光，其中所述拋光加速劑包括含有胺基和羧基的有機(jī)酸。

【技術(shù)特征摘要】
2015.03.20 KR 10-2015-00389301.一種用于拋光鈷的漿液，包括：研磨劑，經(jīng)配置以執(zhí)行拋光，所述研磨劑包括氧化鋯顆粒；分散劑，經(jīng)配置以分散所述研磨劑；以及拋光加速劑，經(jīng)配置以加速所述拋光，其中所述拋光加速劑包括含有胺基和羧基的有機(jī)酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拋光鈷的漿液，其中所述研磨劑相對(duì)于所述用于拋光鈷的漿液的總重量以0.1wt％到10wt％的范圍包含。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拋光鈷的漿液，其中所述分散劑相對(duì)于所述用于拋光鈷的漿液的總重量以0.01wt％到5wt％的范圍包含。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拋光鈷的漿液，其中所述拋光加速劑相對(duì)于所述用于拋光鈷的漿液的總重量以0.1wt％到2wt％的范圍包含。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拋光鈷的漿液，其中所述拋光加速劑包括胺基酸，且所述胺基酸的側(cè)鏈的官能團(tuán)具有正電荷。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于拋光鈷的漿液，其中所述拋光加速劑具有通過(guò)得出氫離子而具有正電荷的官能團(tuán)以及通過(guò)在pH堿性區(qū)中釋放氫離子而具有負(fù)電荷的官能團(tuán)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拋光鈷的漿液，其中所述拋光加速劑包括以下各項(xiàng)中的至少一者：精胺酸、組胺酸、賴(lài)胺酸、天冬胺酸、天冬酰胺酸、谷氨酸、麩酰胺酸、丙胺酸、甘胺酸、白胺酸、異白氨酸、纈胺酸、絲胺酸以及酪氨酸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于拋光鈷的漿液，進(jìn)一步包括pH調(diào)節(jié)劑，且將所述用于拋光鈷的漿液的pH調(diào)節(jié)到8到15。9.一種用于拋光非氧化鈷的漿液，拋光鈷而無(wú)需使用氧化劑，所述用于拋光非氧化鈷的漿液包括：作為研磨劑的氧化鋯顆粒，經(jīng)配置以執(zhí)行拋光；以及拋光加速劑，經(jīng)配置以調(diào)節(jié)鈷和除鈷外的材料的拋光特性，其中所述拋光加速劑具有至少兩個(gè)彼此不同的官能團(tuán)，且所述拋光加速劑具有通過(guò)得出氫離子而具有正電荷的官能團(tuán)以及通過(guò)在pH堿性區(qū)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樸珍亨，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：優(yōu)備材料有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：韓國(guó);KR