TWI292930B

TWI292930B -

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Publication number: TWI292930B
Application number: TW092104549A
Authority: TW
Inventors: Ohno Koji; Horikawa Chiyo; Kenji Sakai; Tamai Kazusei; Katsuyoshi Ina
Original assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2008-01-21
Also published as: TW200400554A; EP1489650A4; CN1639847A; CN100361277C; KR20040094758A; US20040192049A1; DE60333352D1; EP1489650A1; WO2003075332A1; US7189684B2; EP1489650B1

Description

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五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域用的研磨於—種例如半導體配線構造行程時所使方法研磨用組合物’以及使用該組合物之配線構造的形成先前技術合二Π成Hff置的配線構造時所使用的研磨用組 (eros.on)^^, , = 能力要高，且對於例如二氧化㈣絕緣體的研在形成配線構造時，一般是在表面具有凹部12的絕浐層之上，形成由導體金屬所構成的導體層13(請泉考筮二圖）。接下來，研磨導体層13以暴露凹部12以外的絕緣 11(請參考第3圖）。而所謂的考蝕（er〇si〇n)，如第4 ^二不，係在凹部1 2較密的區域中相鄰的凹部丨2之間的絕緣屑 11因為受到過度研磨，而使上述凹部1 2中較密區域的絕二層11的表面與其他區域的絕緣層11的表面相比較，μ ’ 部1 2較密區域的絕緣層11的表面向絕緣層11的厚度方^ / 退的現象。此時的絕緣層11的表面後退程度，以侵飾^後來表示。上述的侵# ’不但使半導體裝置的配線阻抗姆大，同時也造成了丰坦性的降低。日本國特開平1 〇 _ 2 6 5 7 6 6號公報揭示了含有過氧化氫與石肖酸鐵的第一習知研磨用組合物，第一習知研磨用組合物因

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過氧化氫與硝酸鐵的相乘效果，使得第一習知研磨用組合物對鎢具有南研磨能力。然而，使用第一習知研磨用組合物來研磨的半導體裝置，會有來自硝酸鐵的鐵離子殘留的問題，殘留的鐵離子不但會在上述半導體裝置表面產生缺陷’同日夺也對上述半導體裝置的電性造成不良影響。另一方面’日本國特表2〇〇〇 — 501771號公報揭示了含有過硫酸銨與過碘酸鉀的第二習知研磨用組合物，第二習知研磨用組合物因過硫酸銨與過碘酸鉀的相乘效果，使得第二習知研磨用組合物對鎢具有高研磨能力。但是，第二習知研磨用組合物對二氧化矽亦具有高研磨能力，因此第二習知研磨用組合物無法抑制侵|虫的發生。發明内容有鑑於此，本發明的主要目的係提供一種研磨用纟且人物，可以對半導體裝置提供良好的研磨能力。、口為達成本發明之上述目的，本發明係提供一種研磨組合物，包含：二氧化矽；擇自過碘酸、過碘酸鹽、述之組合的物質；擇自氫氧化四烷基銨 /上 (tetra-alkylammonium hydroxide)、氣化四烷基銨、式上述之組合的物質；鹽酸；以及水；而不實質包含鐵。s 本發明係又提供一種研磨用組合物，在一公升研磨用組合物中包括：大於2〇g且2〇〇§以下的二氧化述微粒子；大，於5g且25g以下的物質擇自過碘酸、過蚀萨超鹽、或上述之組合；擇自下列一般式⑴所示的氣化^

1292930 五、發明說明（3) 丙二醇（propylene ;以及水。上述的研磨用般式（1)中的Ri係表基知：、乙二醇（ethylene glycol)、 glycol) '或上述之組合的物質組合物的pH值為1 · 8以上而小於4· 〇 _________ , 示含有卜4個碳原子的碳氫基，X係表示氫氧基或鹵素 R^-R'X …⑴ R1 B曰能了讓本.發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更詳細^如Ϊ文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作實施方式第一實施型態：氧化i發κ::施型態的研磨甩組合物係由a成分之二二·擇自酸鹽、或上述之組合的匕成的。成分;I)成分之；ί叙以：二二二 ==組成。微粒子、以及j澱二氧化矽膠質、二氧化.矽超石夕超微粒子。二氧化矽超微=子的二氧化碎係二氧化中於氣相加水分解而製造而忐，用四鹽化矽在氫氧焰矽超微粒子具有數個至數以上述方法製造的二氧化又，二氧化矽超微粒立子呈3D凝集的鏈狀構造。子”有低金屬不純物含量的特徵。 1292930 五、發明說明（4) 以BET (Brunauer，Emmett，and Teller)比表面積 Cspeeific surface area)與粒子密度所計算的二氧化矽的平均粒徑較佳為10 nm以上，更好為2〇 nm以上。又，上述之二氧化石夕的平均粒徑較佳為5〇 ηιη以下，更好為2〇 nm 以下。上述以BET比表面積與粒子密度所計算的二氧化矽的平均粒徑，以平均粒徑D1來表示。βΕΤ比表面積係使用例如micromeritics公司所製造的F1〇w s〇rb π 2300來測定0

以光散射法（1 ight scatter ing)所測定的二氧化矽的平均粒徑較佳為80 nm以上，更好為丨〇〇 nm以上。又，上述之二氧化矽的平均粒徑較佳為25〇 nm以下，更好為2〇〇 nm以下。上述以光散射法所測定的二氧化矽的平均粒徑，以平均粒徑D2來表示。平均粒徑D2係使用例如Beckman

Coulter， Inc·公司所製造的μ piUs submicron particle sizer 來測定。本t明第汽施型態的研磨用組合物中的二氧化矽含量較佳，每公升2G g以上，更好為每公升5() g以上。又，本發明第-實施型態的研磨用組合物中的二氧化矽含量較佳為每公升200 g以下，更好.為每公升15〇 g以下。

接下來，針對過碘酸以及過碘酸鹽來做說明。過磁S文的具體例係包含正過埃酸（&丨％ )、偏過碟酸 (ΗΙ04)、中二過碘酸（H4l2〇9)、中過碘酸（H3l〇5)、以及正二過碘酸(H8I20u);而過碘酸鹽的具體例係包含上述各過碘 S楚的具體例之鹽類，較佳為過碘酸銨、過碘酸鉀、以及過

1292930 m -—— 五、發明說明（5) 碟酸納。 , 本發明第一實施型態的研磨用組合物中的Β成分含量較佳為每公升5 g以上，更好為每公升1 0 g以上。又，本發，第一實施型態的研磨用組合物中的二氧化矽含量較佳為每公升50 g以下，更好為每公升30 g以下。接下來’針對C成分之氫氧化四烷基銨以及氣化四燒基銨來做說明。氧氧化四I基銨以及氣化四烷基銨所具有的烷基並無壬何限制，較佳為甲基（methyl)、與乙基（ethyl)。 … ^ 本發明第一實施型態的研磨用組合物中的c成分含量為使上述研磨用組合物的pH值為2〜3，更好為使上述研磨用組合物的pH值為2,卜2 8。接下來’針對D成分之鹽酸來做說明。暫旦t ^明第一實施型態的研磨用組合物中的鹽酸所佔的菸日^率ί佳為\0 ppm以上，更好為30 ppm以上。又，本 ^t :貫施型悲的研磨用組合物中的鹽酸所佔的質量分率車父佳為1 000 ppm以下，更好為各酿所Α Μ Μ θ+ 文好為母公升2㈣ppm以下。鹽 ^所佔的質S分率亦即濃度係' 以離子層析儀（i 〇 η chromatography) m 0 ^ ^ 為一氧化石夕超微粒子時，在太路日日给 — " 組合物所含除了I)成分以外Λ明第一實施型態的研磨用初所a除ί U成刀以外的其他成項不純物。在Α成分為二氧化矽初他上保3有讲文心1匕石夕超微粒子時，趟酸這項不純物的含量已經達到所希穿旦 ’ % ^ π布望的置，本發明篦一實施型惡的研磨用組合物可改為不必添加鹽酸Μ月帛第13頁 2l88-5514-PF(Nl).ptd 1292930 五、發明說明（6) ---- 最後，針對D成分之水來做說明。水在本發明第一實施型態的研磨用組合物中係作發明第一實施型態的研磨用組合物除了水之外所含成二、溶劑與分散劑。水中的不純物含量盡量以不含有^純:= 佳。較佳的水為純水、超純水、以及蒸餾水。 ’ " 將以上的A〜E成分混合，係調製出本發明第一實施態的研磨用組合物。本發明第一實施型態的研磨用Λ纟且^物的pH，較好為.2以上，更好為2. i以上。又，本發明第二杏施型態的研磨用組合物的pH值較好為3以下，更好為2 8 f 下。 ’ . 本發明第一實施型態的研磨用組合物的不純物含量盡量以不含有不純物為佳。具體而言，屬於週期表2〜丨2族二兀素，加上鋁、鎵、銦、鉈、錫、鉛、以及鉍等的各質量分率較佳為100 ppb以下，更好為50 ppb以下。銅、鐵、、里鎳、鉻、以及錳在半導體裝置的絕緣層丨丨（請參考第丨〜3 圖）中特別谷易擴散，因此銅、鐵、鎳、鉻、以及猛的各質量分率以上述的範圍（較佳為100 ppb以下、更好為50 ppb以下）為佳。元素的族群號碼的標出内容，以IUPAC的無機化學命名法改訂版（1989年）為基準。屬於週期表2〜12族的元素\ 加上鋁、鎵、銦、鉈、錫、鉛、以及鉍等的各質量分率亦即濃度’係使用例如以感應耦合電漿質譜分析儀 (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer ; ICP-MS)、感應耦合電漿原子發射光譜分析儀

2188-5514-PF(Nl).Ptd 第14頁 1292930 五、發明說明（7) (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer ; I CP-AES)、原子吸收光譜儀（Atomic Absorption Spectrophotometer)、或是X 光全反射螢光質譜儀（Total Reflection X-Ray Fluorescence

Spectrometer ; TXRF)來測定。在此依照第1〜3圖所示，說明使用本發明第一實施型態的研磨用組合物之半導體裝置的配線構造形成方法。上述半導體裝置的配線構造形成方法係包含：在表面具有凹部12的絕緣層11之上，形成導體層13的第一步驟（請參考第1圖），研磨導體層13而除去位於凹部12之外的導體層13 中的大部分的第二步驟（請參考第2圖）；以及藉由研磨導体層1 3以暴露凹部1 2以外的絕緣層11，而在凹部1 2内形成由導體層1 3所構成的配線部1 4的第三步驟（請參考第3 圖如第1圖所示’在第一步驟中，首先在半導體基板（未繪示於圖面）的絕緣層1 1表面形成依照線路設計所定的圖形的凹部1 2亦即為溝槽。凹部1 2的形成，係依照習知的微影以及餘刻的技術來實行。絕緣層11的具體例，例如為 TE0S膜、BSG膜、或BPSG膜等形式的二氧化矽，亦可以為 SiOF膜或Si 0C膜。在凹部12形成之前的絕緣層11的表面，較好是盡量為平坦的狀態.。在絕緣層11形成凹部1 2之後，在絕緣層11之上形成導體層1 3而至*少將上述凹部1 2完全填滿。導體層1 3係由導體金屬所構成。上述導體金屬的具體例，例如為鶴、釘、

2188-5514-PF(Nl).ptd 第15頁 1292930 五、發明說明（8) 麵、金、給、話、錄、布層13的導體金屬，因需| $任意組合之合金。構成導體釕、#、或金，更好::配，阻抗小的緣故，較好為鎢、形成，係依照例如為物理心釕’最好為鎢。導體層1 3的乂)工氣相沉積法一—。- 施组i S2研圖:用V人在第二步驟中’係使用本發明第-實 dm物，來研磨在絕緣層"之上所形成的 ::卜·:？位於凹部12以外的導體層13中的大部二。的上除去位於凹部12以外的導體層13中的大部 ^ ΑΟΛΛ 日你古导體層1 3而在凹部1 2以外的地方留下旱又 nm以下，車父好為100 nm以下的導體層13。 :如第3圖所不，在第三步驟中，係使用如下一段所述的最終研磨用組合物，對導體層丨3做最終研磨，以使凹部 1 2以外地方的絕緣層11暴露。藉由上述的最終研磨，而在凹部12内形成配線部14的同時，並使表面平坦化。最終研磨時所使用的最終研磨用組合物，較好為下列第一〜第二最終研磨用組合物。第一最終研磨用組合物係對導體層13的研磨速率為1時，對絕緣層11的研磨速率為 0 · 6 7〜1 · 5 ’較好為〇 · 7 5〜1 · 2的範圍内的研磨用組合-物。第二最終研磨用組合物係包含&成分的二氧化矽；b成分的過峨酸；c成分則擇自氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、過碘酸敍、過蛾酸鉀、以及過碘酸鈉的族群中的至少一種；以及 d成分的水、’而實質上不含鐵的研磨用組合物。第三最終研磨用組合物係對導體層1 3的研磨速率為1時，對絕緣層

2188-5514-PF(Nl).ptd 第16頁 1292930 五、發明說明（9) Π的研磨速率為〇 67〜1 π： ^ ^ . i r, 且#冬右卜、+、 ·5，車父好為〇·75〜的範圍内，並六l·料二&〜成分而實質上不含鐵的研磨用組合物。 66 ^ /八从t上述第二及第三最終研磨用組合物中所含有的a〜d成刀作洋細地說明。 f針對a成分之二氧化石夕作說明。 ϊ =二：最Γ研磨用組合物中所含有的二氧化矽並沒有 = f的二氧化碎係以溶膝-凝膠法(心) 斤曰成的膠質一氧化石夕（、凝膠法來作膠質二氧化 S1 1Ca)。上述以溶膠- ，所構成的溶劑，滴入州醋 =及石夕，極少的不純物含量為其所具有之特徵成的膠質一乳化好21ΓΛ氧切的平均粒細較佳為4g _上，更好為80nmu上。又，μ、+、^ ^ 丄又 120 nm以下，更好為1〇() nm以下。上 &季乂佳為粒徑D2較佳為80 nm以上，一虱化矽的平均之二氧化石夕的平均粒徑較佳更H15〇 nm以上。又，上述以下。彳权佳為300 nm以下，更好為250 nm 第二及第三最終研磨用組合物中所斤量較佳為每公升10 g以上，更好為 1的了虱化矽含第二及第三最終研磨用組合物中所$ 以上。又，佳為每公升20…下，更好為每公升15C量較接下來，針對b成分之過碘酸作說明。終研磨用組合物中所含有的過埃酸含量較佳第為-每及公第升2 第17頁 2188*5514*H7(N1) .ptd 1292930 五、發明說明（10) --- :亡’更好為每公升3·5 g以上。又，第二及第三最終研磨用組合物中所含有的過碘酸含量較佳為每公升9 g以下更好為母公升6 g以下。 λ接下來，針對擇自氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、過碘酸 =、過碘酸鉀、以及過碘酸鈉的族群中的至少一種之C成 t作，明。第二及第三.最終研磨用組合物中所含有的c成 t ，較好為使上述最終研磨用組合物中的邱值為4 的 1 ’ f好為使·上述最終研磨用組合物中的⑽值為5〜6的 2 ^ :好為使上述最終研磨用組合物中的pH值為mg 最後，針對d成分之水作說明。水在第二及研磨用組合物中係作為莖_ 水之外所人：：第第三最終研磨用組合物除了水之外所含成分的溶劑盥公 ..^ ^ 以不含有不純物為佳。較佳館水。住的水為純水、超純水、以及瘵將以上的a〜d成分中隨音士係調製出第二及第三最二=添广人其：成分再作混合’ 咕取、、，；研磨用組合物。第一及第三最終研廢田&人，上，更好為5以上，最好合物的⑽值較好為4. 5以研磨用組合物的pH值車交好為Α57^上。又，第二及第三最終 5.8以下。杈好為7以下，更好為6以下，最好為 a右三最終研磨用組合物的不純物含量*量以不含有不純物為佳。具體而一 S里蓋里Μ个 ,,^ ' 駿而言，屬於週期表2〜12族的元辛，加上鋁、鎵、銦、鉈、粗 ^你的70 % 、錯、以及紐等的各質量分率較

2188-5514-PF(Nl).ptd 第18頁 1292930 五、發明說明（11) 佳為100 ppb以下，更好為5〇 ppb以下。銅、鐵、鎳、鉻、以及錳在絕緣層11中特別容易擴散而降低半導體裝置的良率，因此銅、鐵、鎳、鉻、以及錳的各質量分率以上述的範圍（較佳為100 ppb以下、更好為50 ppb以下）為本發明第一實施型態的研磨用組合物具有下列優點：一（1)本發明第一實施型態的研磨用組合物係包含：二氧化，^擇自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質；擇自氫氧化四烷基銨、氣化四烷基銨、或上述之組合的物 ^ i ί酸；以及水；而不實質包含鐵。因此，使用本發明、灵&型態的研磨用組合物所研磨的半導體裝置不會有殘留’而使上述半導體裝置的表面掛鐵的污染而產生、=的問題、以及對土述半導體裝置的電性造成不良影的問題不會發生。本t明弟一貫施型怨的研磨用組合物中，所含二硬酸δ® 機械方面的研磨作用，而所含擇自過碘酸、過广二、或上述之組合的物質提供化學方面的研磨作用，囚上述機Μ + 风方面的研磨作用與化學方面的研磨作用的相乘双果，使復士 1 3特別（本發明第一實施型態的研磨用組合物對導體層言之，鎢所構成的導體層13具有高度的研磨能力。換牯如#丄發明第一實施型態的研磨用組合物，對導體層1 3 付別係由技述本於日月1 構成的導體層13具有南速度的研磨能力。上麻心二第〜實施型態的研磨用組合物對鎢具有高度的研由係本發明第一實施型態的研磨用組合物所含

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五、發明說明（12) ::過埃6^、過碘酸鹽、或上述之組合的，將鎮轉變為三氧化嫣。而因 =【因=:，用而將上述三氧：=用二氧”的機械方面的研磨作氧化(四3 2===磨用組合物中所含的氬 ^ ^ 1 ^ ^ M ^ 11 片(4)、本發明第一實施型態的研磨用組合物中所含的二乳化石夕為二氧化石夕超微粒子時，係為對導體層1 3具有言一声 ::磨能力而對絕緣層具有低研磨能力的研磨用組合：, 极;^ 1 ί提供對導體層具有高研磨速率而對絕緣層具有低研磨速率的研磨用組合物。其原因可推測為來自二 :超微粒子的獨特型態··由數個至數十個二氧化石夕超微粒子凝集而形成3D的鏈狀構造。 ^ (5)本發明第一實施型態的研磨用紕合物中所含的二氧=矽的平均粒徑D1為1〇 nm以上時，可提供對導體層具有南研磨速率的研磨用組合物。而上述平均粒徑〇 1為2 〇 nm以上時，係更加提高對導體層的研磨速率。 … (6)本發明第一實施型態的研磨用組合物中所含的二氧化石夕的平均粒徑D1為50 nm以下時，可提供對絕緣層具有低研磨速·率的研磨用組合物。而上述平均粒徑M為胃4〇' n m以下時，係更加降低對絕緣層的研磨速率。

1292930 五、發明說明（13) (7 )本發明第一實施型態的研磨用組合物中所含的二氧化石夕的平均粒徑D 2為8 0 n m以上時，可提供對導體層具有鬲研磨速率的研磨用組合物。而上述平均粒徑D2為i〇Q nm以上時，係更加提高對導體層的研磨速率。 (8) 本發明第一實施型態的研磨用組合物中所含的二氣化碎的平均粒徑D 2為2 5 0 π in以下時’可提供對絕緣層呈有低研磨速率的研磨用組合物。而上述平均粒徑D2為2〇〇 nm以下時，係更加降低對絕緣層的研磨速率。 (9) 本發明第一實施型態的研磨用組合物中二氧化石夕的含量為每公升20 g以上時，可提供對導體層具有高研磨速率的研磨用組合物。而上述含量為每公升5〇运以上時，係更加提面對導體層的研磨速率。 (1 0 )本發明第一貫施型態的研磨用組合物中二氧化石夕的含量為每公升200 g以下時，可提供對絕緣層具有低研磨速率的研磨用組合物。而上述含量為每公升15〇 g以下時，係更加降低對絕緣層的研磨速率。 (11)本發明第一實施型態的研磨用組合物中B成分（擇自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質）的含量為每公升5 g以上時，可提供對導體層具有高研磨速率的研磨用組合物。而上述含量為每公升丨〇 g以上時，係更加提高對導體層的研磨速率。 (1 2)本發明第一實施型態的研磨用組合物中B成分的含量為每公升50 g以下時，可提供對絕緣層具有低研磨速率的研磨用組合物。而上述含量為每公升3〇 g以下時，係

2188-5514-PF(Nl).ptd 第21頁 1292930 五、發明說明（Η) 更加降低對絕緣層的研磨速率。 (1 3 )本發明第一實施型態的研磨用組合物中鹽酸的質量分率為10 ppm以上時，可提供對導體層具有高研磨速率且對絕緣層具有低研磨速率的研磨用組合物。而上述質量分率為30 ppm以上時，係更加提高對導體層的研磨速率的同時亦更加降低對絕緣層的研磨速率。 Ο 4 )本發明第一實施型態的研磨用組合物中鹽酸的質量分率為1 000 ppm以下時，可防止本發明第一實施型態的研磨用組合物凝膠化。而上述質量分率為2〇〇 ppm以下時’係可確實防止本發明第一實施型態的研磨用組合物凝膠化。而凝膠化的本發明第一實施型態的研磨用組合物，係會誘發被研磨面的研磨傷害。 (15)本發明第一實施型態的研磨用組合物的pH值在2 以上時’可提供對導體層具有高研磨速率且對絕緣層具有低研磨速率的研磨用組合物，更可以提高本發明第一實施型態的研磨用組合物的使用性。而上述？11值在2· 1以上時’係更加提高對導體層的研磨速率的同時亦更加降低對絕緣層的研磨速率。 (1 6 )本發明第一實施型態的研磨用組合物的pH值在3 以下時’可防止本發明第一實施型態的研磨用組合物凝膠化。而上述pH值在2· 8以下時，係可確實防止本發明第一實施型態的研磨用組合物凝膠化。 (17)屬於週期表2〜12族的元素，加上鋁、鎵、銦、銘、錫、錯、以及鉍等，在本發明第一實施型態的研磨用

第22頁 1292930 -—_______ 五、發明說明（15) =合物中的各質量分率在1〇〇 ppb以下時，可抑制上述元素對半導，裝置的污染，上述屬於週期表2〜12族的元素，加上鋁、鎵、銦、銘、錫、錯、以及站等，在本發明第一實施型態的研磨用組合物中的各質量分率在5〇 ppb以下時，可強烈抑制上述元素對半導體裝置的污染。來自鋁等凡素對半導體裝置的污染，係、會導致上述半導體裝置表面缺陷的發生以及降低上述半導體裝置的電性表現。 (18)使用如對導體層的研磨速率時、對絕緣層的研磨速率為0.67〜1.5的最終研磨用組合物作最終研磨時，因為對上述導體層與上述絕緣層的研磨速率大致相同，可 :【到平坦的最終表面。而使用如對上述導體層的研磨速率為1時、對上述絕緣層的研磨速率為〇· 754· 2的最終研磨用組合物作最終研磨時，所得到的最終表面會更加坦0 曰 (iy使用含有上述a〜d成分而實質上不含鐵的最終研 =組t物作最終研磨日寺’可防止因鐵所引起的半導體裝置的 >可染。 (20) 使用如對導體層的研磨速率為1時、對絕緣層的 :磨速：為0.67].5、尚且含有上述a〜d成分而實質上不含鐵的最終研磨用組合物作最終研磨時，可以得到平坦的最終表面的同日寺，亦可以防止因鐵所弓丨起的半導體裝置的污染。 (21) 最終外磨用組合物中所含的二氧化矽的平均粒徑 D1為40 nm以上時，可提供對導體層與絕緣層都具有高研

1292930 五、發明說明（16) 磨速率的最終研磨用組合物。而上述平均粒徑D丨為6 〇以上時，係更加提高對導體層及絕緣層的研磨速率。m (22 )最終研磨用組合物中所含的二氧化矽的平均粒押 D1為120 run以下時，上述最終研磨用組合物的黏度可 $ 適當的程度的同時，上述二氧化石夕的分散性也成^良好的分散性。而上述平均粒徑D1為1〇〇 nm以下時，係更加二氧化矽的分散性。而如果上述二氧化矽的分散性升時，會誘發被.研磨面的研磨傷害。又 (23) 最終研磨用組合物中所含的二氧化矽的平 D2為80 nm以上時，可提供對導體層與絕緣層 γ: 磨速率的最終研磨用組合物。而上述平均粒徑D2、1=研以上時’係、更加提高對導體層及絕緣 _ nm (24) 最終研磨用組合物中所含的二 ===。一

Dl，300 run以下時，上述最終研磨用組合物的黏二㊁適當的程度的同時，上述二氧化石夕八、又可成為分散性。而上述平均粒徑D1為25()、刀月^ 成為良好的二氧化料分散性為5G _下時，係更加提升 (25) 最終研磨用組合物中二氧化 g以上時，可提供對導體層與 3里為母公升10 最終研磨用組合物。而上述含量具^研磨速率的更加提高對導體層及絕緣層的研磨速^升30 g以上時，係 (2 6 )最終研磨用組合物中一 ' ' 200 g ^ t , ^ ^ ^ ^ ^ Λ /Λ ^ 2188-5514-PF(Nl).ptd 第24頁 1292930 五、發明說明（17) 性。而上述含量為每公升15〇 g以下時，係更加提升二氧化矽的分散性。 (27)最終研磨用組合物中過蛾酸的含量為每公升2运以上時’可提供對導體層與絕緣層都具有高研磨速率的最終研磨用組合物。而上述含量為每公升3 · 5 g以上時，係更加提雨對導體層及絕緣層的研磨速率。 (28) 最終研磨用組合物中過碘酸的含量為每公升9 g 以下時’上述最終研磨用組合物的氧化能力可成為適當的程度。而上述含置為每公升β g以下時，上述最終研磨用組合物的氧化能力便更為適當。 (29) 最終研磨用組合物的值在4.5以上時，可提供對導體層具有高研磨速率的最終研磨用組合物。而上述抑值在5以上時，係更加提高對導體層的研磨速率；而上述 pH值在5· 3。以上時，係顯著地提高對導體層的研磨速率。 (3 0 )最終研磨用組合物的pH值在7以下時，可提供對絕緣層具有高研磨速率的最終研磨用組合物。而上述別在6以下時，係更加提高對絕緣層的研磨速率；而上述值在5· 8以下時，係顯著地提高對絕緣層的研磨速率。 (31)屬於週期表2〜12族的元素，加上鋁、鎵、銦、 ^匕錫銘以及鉍等，最終研磨用組合物中的各質量八率在100 ppb以下時，可抑制上的刀染，上述屬於週期表2〜12族的了牛广體产置的鉈、錫、鉛.、以及鉍等，在=素，加上銘、鎵、銦、分率在50 ppb以下時，彳強磨用組合物中的各質量強烈抑制上述元素對半導體裝置

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五、發明說明（18) 的污染。第二實施型態本發明第二實施型悲的研磨用組合物係由八，成分之二二化矽超微粒子自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合，成分，由下列一般式⑴所表示的氣化四烷基銨的c， 2 ;擇自乙二醇、丙二醇、或上述之組合的d，成分、E，成刀的水、F成分的硝酸録、以及擇自苯丙一吐 = enzotriazo.ie)、苯丙三唑的衍生物、或上二述°之組合的 G 成分所組成。

R •⑴

1丨1 R~N—R-X R1 :般，⑴中㈣係表示含有Η個碳原子的碳氫基，χ 係表不虱氧基或鹵素。本發明第二實施型態的研磨用組合物的Α, &分的二 H石夕超微粒，的平均粒徑M較好為1〇〜5〇⑽，更好為 nm ° 一虱化矽超微粒子的平均粒徑…較好為8〇〜25〇 :i ⑽〜20 0⑽。上述二氧化矽超微粒子的平均粒 ^ 11 m或平均粒徑D 2小於8 0 n m日寺，本發明第-實 =態的研磨^合物對導體層的研磨速度會心* H石夕超微粒子的平均粒徑D1大於50 nm或平均粒徑 ^ 0 nm時’會因為對導體層的研磨速度過快而導致杈蝕（erosion)量增大。

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粒子態：研磨用組合物的二氧化… 齡每公升20 8且在每公升2〇〇 g以下，較好為母公升50 g」〇〇本發與 έ且人犏认—备儿升知乃弟一貝施型悲的研磨用 :二：的一氧化矽超微粒子的含量在每公升2〇 g以曰因為對導體層的研磨速产豹、時間的加長合導而加長研磨時間，磨』的力食曰¥致佼蝕置的增大。本發明第二實施型態的研磨用組合物的二氧化矽超微粒子的含量超過每公升2〇〇 g時，會使本發明第二實施型態的研磨用組合物的黏度過 :而使用困難，並且降低本發明第二實施型態的研磨用组合物的保存安定性。本發明第二實施型態的研磨用組合物中用來成為β，成分的過峨酸較好為正過碘酸。用來成為上述8，成分的過碘酸鹽較佳為過峨酸銨、過蛾酸斜、以及過姨酸鈉。本發明第二實施型態的研磨用組合物中B，成分的含量必須大於每公升5 g且在每公升25 g以下，較好為每公升 7 · 5 g〜1 7 · 5 g。本發明第一貫施型態的研磨用組合物中β ’ 成分的含量在每公升5 g以下時，會因為對導體層的研磨速度不夠而加長研磨時間。本發明第二實施型態的研磨用組合物中B’成分的含量在每公升25 g以上時，會因為對導體層的研磨速度過快而導致侵#(erosion)量增大。本發明第二實施型態的研磨用組合物中C’成分係降低本發明第二實施型態的研磨用組合物對絕緣層的研磨速度。上列二般式（1 )所表示的氣化四烷基銨中碳原子數量為卜4的碳氫基R1的具體例包含飽和碳氫基、不飽和碳氫

2188-5514-PF(Nl).ptd 第27頁 1292930 五、發明說明（20) 基、鏈狀碳氫基、以及有分枝狀的碳氫基。較好的碳氫基 R1為碳原子數不到3的鏈狀飽和碳氫基，例如為甲基 (methy1 )、與乙基（ethyl)。本發明第二實施型態的研磨用組合物中C，成分的含量’較佳為使本發明第二實施型態的研磨用組合物的pH值在1 · 8以上而小於4 · 〇所需的含量，更好為使本發明第二實施型態的研磨用組合物的pH值在2· 〇以上而小於3. 〇所需的含量。乙二用’而抑的導體層間的絕緣乙二醇及因此若將以及丙二組合物對本發量，較好 g〜1 · 0 g 〇的含量不作用的效面有表面物中D’成降低，析醇以及丙二醇係會抑制對導體層丨3過度的化學作制對凹部12内的導體層13的研磨作用。凹部12内 13受到研磨時，研磨壓力就會在相鄰的凹部12之層11的表面集中而使侵>1虫量增大。另一方面，聚聚丙二醇對導體層丨3的化學作用抑制效果過高， ^發明第二實施型態的研磨用組合物中的乙二醇 =以聚乙二醇及聚丙二醇置換的話，會使研磨用導體層的研磨速度不足。日。二實施型態的研磨用組合物"，成分的含气母，升?._〇lg〜2.。g，更好為每公升。.08 心明第一貫施型態的研磨用組合物中『成分 :A升0.03 gk ’抑制對導體層13過度的化學缺陷的發生。’並且會造成被研磨八，沾 θ 心月第—只施型態的研磨用組合分的含量超過每γ？ " 屮八她Α比母升2·0 g時，保存安定性便會出刀離的情形將會發生。

1292930 . 五、發明說明（21) 本發明第二實施型態的研磨用組合物中E ’成分的水，係用作本發明第二實施型態的研磨用組合物所含除了水以外其他成分的分散劑及溶劑。本發明第二實施型態的研磨用組合物所含的水，較好為盡量不含有不純物。較好的水為純水、超純水、以及蒸餾水。本發明第二實施型態的研磨用組合物中F ’成分的硝酸銨，係用以促進上述B，成分的化學研磨作用，而增加本發明第二實施型，態的研磨用組合物對導體層的研磨速度。本發明第二實施型態的研磨用組合物中的硝酸銨的含量較好為每公升5 g〜30 g，更好為每公升1〇 g〜25 g。本發明第一貫施型態的研磨用組合物中的硝酸敍的含量不滿每公升 5 g時，對導體層的研磨速度無顯著地提升。本發明第二實施型態的研磨用組合物中的硝酸銨的含量超過每公升3〇 g時’會使本發明第二實施型態的研磨用組合物對導&體層的研磨速度過高，而造成被研磨面有表面缺陷的發生。一本發明第二實施型態的研磨用組合物中g，成分的苯丙三唑及其衍生物係保護導體層13，以防止導體層13的腐蝕。苯丙三唑與其衍生物相比較，笨丙三唑對導體層13的保護效果較高。笨丙三唑及其衍生物，由下列一般^(2)

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1292930 五、發明說明（22)

一般式（2)中的R2係表示含有羧基（―C〇〇H)的烷基、含有氫氧基及三元胺基（tert-amino)的烷基、含有氫氧基的烷基等烷基或是氫原子。一般式（2)中的R3〜R6係表示氣t原子或烧基。第3、4、5、6、或7位的碳原子，亦可以氮原子來置換。第1仇的氮原子，亦可以碳原子來置換。、曰本發明第二實施型態的研磨用組合物中G，成分的含 ϊ，較好為每公升〇· 05 g〜3· 5 g，較好為每公升〇. Μ a g〜1· 5 g。本發明第二實施型態的研磨用組合物中g, 的含量未滿每公升0 0 5 2時，料體層13表面的保刀不明顯。而本發明第二實施型態的研磨用組合物中八的=ϊ超過母公升3 · 5 g時’便會對導體層13的表戶刀保護，而使本發明第二實施型態的研磨用組 - :==:;::會降低本發明第二實施型態的= 口物的保存女疋性’且將會發生析出分離的情形。將以上A ~G’的成分混合後便可以調製出本實施型態的研磨用組合物。本發明第二實施第- 組合物的PH值必須在u以上而不滿4〇，較佳為研磨用 2.0〜3.0。本發明第二實施型態的研磨用組合物滿u時，不但會因為對絕緣層具有高研磨速率而p使;^

1292930 五、發明說明（23) 量增大’亦會降低本發明第二實施型態的研磨用組合物的使用性。本發明第二實施型態的研磨用組合物的pH值在4· 〇以上時，不但會因為對絕緣層具有高研磨速率而使侵蝕量增大，亦會降低本發明第二實施型態的研磨用組合物的分散安定性而發生分離以及凝膠化。本發明第二實施型態的研磨用組合物的不純物含量盡量以不含有不純物為佳。具體而言，屬於週期表2〜12族的元素，加上紹、鎵、銦、銘、錫、錯、以及絲等的各質量刀率較佳為100 ppb以下，更好為50 ppb以下。銅、鐵、錄、鉻、以及錳在半導體裝置的絕緣層丨丨中特別容易擴散，因此銅、鐵、鎳、鉻、以及錳的各質量分率以上述的範圍（較佳為100 ppb以下、更好為50 ppb以下）為佳。本發明第二實施型態的研磨用組合物人，成分的二氧化石夕超微粒子中所含的氣等不純物的含量，較佳為佔本發明第二實施型態的研磨用組合物中的氣的質量分率丨〇〇〇 ppb 以下的量，更好為2〇〇 ppb以下的量。上述的質量分率超過1 000 ppb時，會降低本發明第二實施型態的研磨用組合物的安定性而發生凝膠化。本發明第二實施型態的研磨用組合物對導體層的研磨速度較好為每分鐘200 nm〜500 nm，更好為每分鐘300 nm〜400 nm。本發明第二實施型態的研磨用組合物對導體層的研磨速度不滿每分鐘2 0 0 nm時，會拉長研磨時間。本發明第二實·施型態的研磨用組合物對導體層的研磨速度超過每分鐘500 nm時，會使維持上述研磨速度的安定變得困

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五、發明說明（24) 難。本發明第二實施塑態的研磨用組合物係用於形成半導體裝置的配線構造之日$。使用本發明第二實施型態的研磨用組合物之配線構造的形成方法，係與使用本發明第一實施型態的研磨用組合物之配線構造的形成方法相同。本發明第二實施型態的研磨用組合物，因二氧化石夕的機械方面的研磨作用與擇自過碘酸 '過碘酸鹽、或上述之組合的物質的·化學方面的研磨作用的相乘效果，使得本發明第二實施型態的研磨用組合物對導體層1 3特別係由鎢所形成的導體層13具有高研磨能力。另一方面，本發明第二實施型態的研磨用組合物因上述一般式（丨）所表示的氣化 | 四烧基錄的作用與所設定的1· 8以上而不滿4· 〇的"值的作用的相乘效果，使得本發明第二實施型態的研磨用組合物對絕緣層1 1具有低研磨能力。因此，使用本發明第二實施型態的研磨用組合物所研磨的半導體裝置，對侵蝕有抑制 · 的作用而使侵敍量減少。上述本發明的第一與第二實施型態，亦可以下列方式做變更·· 口、)本發明第一與第二實施型態的研磨用組合物，亦

可以含有例如消泡劑等一般使用在習知的研磨用組合物中的各種添加劑。 (2)本發明第二實施型態的研磨用組合物不一有F’成分及G，成分。 (3 )本發明第一實施型態的配線構造的形成方法中，

第32頁 1292930 ^ 五、發明說明（25) ' ~麵 " ~ 在第三步驟係使用一最終研磨用組合物，亦可以本發明第一實施型態的研磨用組合物取代上述最終研磨用組合物；亦即，亦可以僅僅使用本發明第一實施型態的研磨用組合物，研磨導體層1 3以曝露出凹部1 2以外的絕緣層11。 (4)本發明第二實施型態的配線構造的形成方法中，在第三步驟係使用一最終研磨用組合物，亦可以本發明第二實施型態的研磨用組合物取代上述最終研磨用組合物；亦即，亦可以僅僅使用本發明第二實施型態的研磨用組合物，研磨導體層1 3以曝露出凹部1 2以外的絕緣層π。 (5 )本發明第一及第二實施型態的配線構造的形成方法中，係於絕緣層11之上直接形成導體層丨3。另外，亦可以在絕緣層11上形成一由鈦及/或氮化鈦所形成的基礎層後，再於上述基礎層上形成導體層13。亦即，在表面上具有凹部1 2的絕緣層11上亦可以形成由上述基礎層與導體層 13所構成的一金屬層。上述係在第三步驟中，研磨上述金屬層而曝露出凹部12以外的絕緣層11而形成配線部14。上述下地層係防止導體層1 3特別係配線層1 4由絕緣層丨1剝離。 (6)亦可以二種以上的配方的多劑式形式，而在使用時將上述配方混合而提供本發明第一及第二實施型態的研磨用組合物與最終研磨用組合物。以本發明第一實施型餘的研磨用組合物而言，亦可以提供例如含有A成分、D成分、及E成分的第一配方與含有B成分、C成分、及£成分的第二配方的二劑式的型態。以本發明第二實施型態的研磨

2188-5514-i^(Nl).ptd 第33頁 1292930 . -------- 五、發明說明（26) 用組合物而言，亦可以提供例如含有A，成分及E，成分的第一配方與含有B，成分、C，成分、D，成分、及E，成分的第二配方的二劑式的型態。以最終研磨用組合物而言，亦可以提供例如含有a成分及d成分的第一配方與含有b成分、c成分、及d成分的第二配方的二劑式的型態。上述多劑式形式可以提升本發明第一及第二實施型態的研磨用組合物與最終研磨用組合物的保存安定性。再者，以上述多劑式形式提供本發明第一及第二實施型態的研磨用組合物與最終研磨用組合物時，可依照研磨機的狀態與研磨時的環境來调整各配方的混合比例，而能夠對研磨速率來作微調。 (7 )亦可以濃縮原液的方式提供本發明第一及第二實 %型態的研磨用組合物。此時，在用於研磨時，可將上述濃縮原液加水稀釋而得到本發明第一及第二實施型態的研磨用組合物。以上述濃縮原液的方式提供本發明第一及一貫施型怨的研磨用組合物時，可提升貯藏時與運送使用性。實施例以更具體地來益十接下來’舉出以下實施例與比較例對本發明加以說明。 (實施例1〜2 6及比較例1〜5 ) 實施例卜24係以二氧化矽韶汎如 ^ ^ m ^ ^ ^ ^ u ^ U粒子、過碘酸、鹽酸風乳化四烧基叙、以及水來混合々周制义 A丨Q C；於，、/ -备π A ’表而成的研磨用組合物。K例 2 5 係'^ '化超彳佩桠子、過碘酸、過碘酸

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五、發明說明（27) 孤S文、氫氧化四烷基銨、以及水來混合調製而成的研 =用組合物。實施例26係以膠質二氧化矽、過碘酸、醆 =氫氧化四院基敍、以及水來混合調製而成的研磨&組其^比較例1係以二氧化矽超微粒子、鹽酸、氫氧化四 2>、錢-\以及水來混合調製而成的研磨用組合物。比較例糸以一氧化矽超微粒子、過碘酸、氫氧化四烷基銨、以 ^來混合調製而成的研磨用組合物。比較例3係以二氧微粒子、過填酸、鹽酸、以及水來混合調製而成的 :磨用組合物。比較例4係以二氧化矽超微粒子、過碘人规S文、氫氧化鉀、以及水來混合調製而成的研磨用組 ^ 比較例5係以二氧化石夕超微粒子、硝酸鐵、鹽酸、 f虱化四烷基銨、以及水來混合調製而成的研磨用組合物0 一 # K轭例1〜2 6以及比較例1〜5所調製的研磨用組合物中一乳化矽超微粒子及過碘酸的含量、氣的質量分率、以及 · #1、述研磨用組合物的pH值，列於下列表一中。除了比較例 ^之外上述各例所調製的研磨用組合物中的氫氧化四烷基銨之含量為使上述的研磨用組合物的pH值成為如表一 =不所需要的量。實施例卜25以及比較例卜5所調製的研 /用組合物中所含的二氧化矽超微粒子的平均粒徑d 1為約 3〇 nm、平均粒徑!)2為約1〇() nm。攀 (實施例2 7〜3 9 ) 知二，例2 7〜3 9係以二氧化矽超微粒子、過碘酸、鹽酸、風氧化四烧基錄、以及水來混合調製而成的研磨用組

1292930 五、發明說明（28) 合物。實施例27〜39所調製的研磨用組合物中所含的二氧化石夕超微粒子的平均粒徑D1與平均粒徑D2列於下列表二中。實施例2 7〜3 9所調製的研磨用組合物中所含的二氧化石夕超微粒子的含量為每公升約1〇〇 g、過碘酸的含量為每公升約20 g、氯的質量分率為約1 0 0 ppm、氫氧化四烷基敍之含量為使上述的研磨用組合物的pH值成為約2 · 3所需要的量。使用上述:實施例1〜3 9及比較例1〜5所調製的研磨用組合物’以下列研磨條件（丨）分別研磨一毯覆鎢金屬層的晶圓及一毯覆二氧化矽層的晶圓約1分鐘的時間。在以下列計异不來求出各研磨用組合物對鎢及對二氧化矽的研磨速率。並以X光全反射螢光質譜儀（TECHN〇s公司所出品之 TRE-61 0T)來測定使用上述各研磨用組成務研磨後的各晶圓表面之鐵離子濃度。上述的結果列於下列的表一與表二中。研磨速率[nm/min]=(研磨前晶圓上毯覆層的厚度 [nm ]研磨後晶圓上毯覆層的厚度[nm ]) +研磨時間[瓜丨n ] 毯覆鎢金屬層的晶圓上研磨前後毯覆層的厚度，係使用1電阻測定器（國際電氣系統服務公司出品之VR一 12〇)來測疋。％覆一氧化矽層的晶圓上研磨前後毯覆層的厚度，係使用Dai Nippon Screen製造公司出品之光學式膜厚測定器來測定。研磨條’件（1 ) 研磨機：片面CMP用研磨機（AppHed Materials&g

1292930 五、發明說明（29) 出品之M i r r a) 研磨墊：聚孰酯（polyurethane)製的層積研磨堅 (Rodel 公司出品之IC- 1 000/suba40 0 ) 研磨壓力：約4 psi (=約28 kPa) 定盤轉速：約80 rpm 研磨用組合物的供給速度：約150 ml/min. carrier 轉速：約80 rpm

2188-5514-PF(Nl).ptd 第37頁 1292930 五、發明說明（30) 表一 -氧化矽超微粒子 fe/L) 過碘酸 (g/L) 氯 (ppm) pH 對鎢的硏磨速率 (nm/min) 對二氧化矽的硏磨速率 (nm/min) 晶圓表面的鐵離子濃雯 Atms/cm5 寳施例1 10 20 100 2.3 250 3 <1x10*° 寶施例2 20 20 100 2.3 270 3.5 <1χ ΙΟ10 寳施例3 50 20 100 2.3 320 4.5 <1χ 10'° 寳施例4 100 20 100 2.3 380 6 < lx 10丨0 寳施例5 150 20 100 2.3 395 8 <lx 10丨。實施例6 200 20 100 2.3 410 10 <1χ ΙΟ10 寳施例7 250 20 100 2.3 420 13 < lx 10 丨0 寳施例8 100 3 100 2.3 120 6 <1χ ΙΟ10 寳施例9 100 5 100 2.3 180 6 <1χ ΙΟ10 寳施例10 100 10 100 2.3 270 6.5 <lx 10，D 寳施例11 100 30 100 2.3 410 8 <lx 10 丨0 實施例12 100 50 100 2.3 420 9 <lx 10丨° 寳施例13 100 80 100 2.3 440 10 < lx 10丨0 寳施例14 100 20 5 2.3 350 9 < lx 10丨0 寳施例15 100 20 10 2.3 360 9 < lx 10 丨0 實施例16 100 20 30 2.3 375 8 <lx 10,0 寳施例17 100 20 200 2.3 385 6 <lx 10,0 寳施例18 100 20 1000 2.3 395 4 <lx 10,0 賓施例19 100 20 2000 2.3 420 2 <lx 10，D 寳施例20 100 20 100 1.8 255 10 <lx 10,0 實施例21 100 20 100 2.0 340 9.5 <lx 10'° 寳施例22 100 20 100 2.1 350 9 < lx 10 丨0 寳施例23 100 20 100 2.8 380 8 <lx ΙΟ·0 實施例24 100 20 100 3.0 400 8 < lx 10 丨0 寶施例25註丨 100 10 100 2.3 370 8 <lx 10，D 寳施例26註1 — 20 100 2.3 250 80 <lx 10_。比較例1 100 —— 100 2.3 20 5 <lx 10，D 比較例2 100 20 — 2.3 280 11 <lx 10 丨0 比較例3 100 20 100 1.5 240 30 < lx 10 丨0 比餃例4 100 20 100 23 240 80 < lx 10 丨0 比餃例5扣 100 — 100 2.3 400 7 3x 10丨2 註1 :實施例25的硏磨用組合物更包含10 g/L的過碘酸鉀。註2 :實施例26的硏磨用組合物更包含100 g/L的二氧化矽凝膠。註3 ·比較衲5的硏磨用組合物更包含20 g/L的硝酸鐵。 ΙΙΗΗΙ 第38頁 2188-5514-PF(Nl).ptd 1292930 五、發明說明（31) 表二 D1 (nm) D2 (nm) 對鎢的研磨速率 (nm/min) 對二氧化雜研磨速率 (nm/min) 晶圓表面的鐵離子濃度 Atms/cm1 霣施膨 7 100 200 1.5 <1χ 10，α 冨施擊 10 100 250 2 <1χ 1(Γ 冨施顧 20 100 320 4 <lx ΚΓ mm 30 100 380 6 <lx 1(Γ 霄施細 .40 100 385 8 <lx 10,α mm2 50 100 390 10 <lx 1(Γ 冨施例J33 70 100 400 12 <lx 1(Τ 霄旅例34 30 40 320 4 <lx 1(Γ 霄施例35 30 50 340 4.5 <lx 1(Γ 冒施獅 30 80 360 5 <lx ΚΓ 冒施娜7 30 150 400 6.5 <lx 1(Γ 冒施例38 30 200 405 7.5 <1x10·。冒施細 30 250 410 8 <lx 1(Γ 如表一及表二所示，實施例卜3 9的研磨用組合物與不含過碘酸之比較例1的研磨用組合物比較，實施例卜3 9的研磨用組合物對鎢的研磨速率較大。實施例卜3 9的研磨用組合物與含有硝酸鐵之比較例5的研磨用組合物比較，實施例卜39的研磨用組合物研磨後晶圓表面的鐵離子濃度較少。不含有鹽酸的比較例2與不含有氫氧化四烷基銨的比較例3及比較例4的研磨用組合物，不但對鎢的研磨速率較小，且對二氧化矽的研磨速率較大。

2188-5514-PF(Nl).ptd 第39頁 1292930 五、發明說明（32) (實施例40〜58) 實施例40〜58中係使用實施例4所調製的研磨用組合物’以上述研磨條件（丨）研磨一，已圖形化的晶圓約1分鐘，再使用一最終研磨用組合物，以下列的研磨條件（2 )研磨上述已圖形化的晶圓。最終研磨之後，測定具有約5 〇%配線密度且線寬約1 // m的已圖形化晶圓區域一即存在有相對南密度的配線部區域的已圖形化的晶圓區域中的碟化 (dishing)量與侵蝕量。上述碟化量與侵蝕量的測定結果係列於下列表三。上述各例所使用的最終研磨用組合物係以二氧化矽凝膠、過碘酸、氨、以及水所混合調製而成。上述最終研磨用組合物中的二氧化矽凝膠的含量、過碘酸的含里、以及上述最終研磨用組合物中的p Η值係列於下列表二。又’上述各例所使用的最終研磨用組合物對鎢的研磨速率、對一氧化碎的研磨速率、以及上述的研磨速率比 (對一氧化石夕的研磨速率/對嫣的研磨速率），係列於下列表三。研磨條件（2 ) 研磨機··片面CMP用研磨機（Applied Materials公司出品之Mirra) 研磨墊··聚氨酯（polyurethane)製的層積研磨墊 (Rodel 公司出品之ic- 1 000/suba40 0 ) 研磨壓力：約4 psi (=約28 kPa) 研磨時H :約60秒定盤轉速：約60 rpm

1292930 五、發明說明（33) 研磨用組合物的供給速度：約200 ml/min. carrier 轉速：約60 rpm 表三二氧化矽凝膠 (ill) mm (g/L) pH 對_研磨速率 (nm/min) 對二氧化矽的研磨速率 (nm/min) 研磨速率比 mm (nm) 侵蝕量 (nm) 冒施例40 7 4 5.5 27 35 1.30 1 12 霣施例41 10 4 5.5 32 40 1.25 2 11 冨施例42 30 4 5.5 48 55 1.15 3 10 霄施例43 80 4 5.5 90 95 1.06 5 9 霣施例44 150 4 5.5 120 130 1.08 4 9 冨施例45 200 4 5.5 135 150 1.11 4 10 霣施例46 250 4 5.5 145 160 1.10 3 9 霣施例47 80 1.5 5.5 62 92 1.48 -1 14 霣施例48 80 2 5.5 68 93 1.37 0 13 冨施例49 80 3.5 5.5 81 94 1.16 2 11 冨施例50 80 6 5.5 108 94 0.87 9 6 冨施例51 80 9 5.5 135 96 0.71 13 4 冨施例52 80 12 5.5 145 96 0.66 15 3 富施例53 80 4 4.8 79 118 1.49 -2 15 霣施例54 80 4 5 81 112 1.38 0 12 霄施例55 80 4 5.3 85 100 1.18 2 10 賓施例56 80 4 5.8 91 85 0.93 7 7 冨施例57 80 4 6 96 77 0.80 11 5 冨施例58 80 4 6.2 102 70 0.69 15 3 如表三所示，實施例4 0〜5 8中，碟化量、侵蝕量、與上述二者之和皆在20 nm以下，係表示可以得到平坦的最終表面。 (實施例1 (Π〜11 7及比較例1 0 1〜11 0 ) 實施例1 (H〜1 0 5、1 0 7〜11 7及比較例1 0 1、1 0 2、1 0 4、

2188-5514^PF(Nl).ptd 第41頁 1292930 五、發明說明（34) 1 0 6〜1 0 8係將二氧化矽超其你、7-萨. 、做粒千、正過碘酸、氫氧化四烷基銨乙一和、水、硝酸錄、以及苯丙三唑 (b e η ζ 〇 t r i a ζ ο 1 e)混人士田也丨， 106係將二氧化石夕超而成的研磨用組合物。實施例銨、乙二醇、水以^ μ。tb m ^ 周製而成的研磨用組二'一！Γ 氧化矽超微粒子、氫氧化四烷基二麻田7二％7 、硝酸録、以及苯丙三σ坐混合調製而成的研磨用組合物:。比較例105係將二氧化石夕超微粒子、正過 :酸、、氫氧化四烧基錄、乙二醇、水、以及石肖酸録混合調製而成的研磨用組合物。比較例106係將二氧化矽超微粒，、正過碘酸、乙二醇、水、硝酸銨、以及苯丙三唑混合調製而成的研磨用組合物。比較例丨0 9係將正過碘酸、氫氧化四烷基銨、乙二醇、水、硝酸銨、以及苯丙三唑混合調製而成的研磨用組合物。比較例丨丨0係將氧化鋁超微粒子、正過峨酸、氫氧化四烷基銨、乙二醇、水、硝酸銨、以及本丙二唆混合調製而成的研磨用組合物。實施例1 0 1〜11 7及比較例1 〇 1〜1 1 〇所調製的研磨用組合物中二氧化石夕超微粒子的含量、正過峨酸的含量、乙二醇的含量、硝酸氨的含量、苯丙三唑的含量、以及上述各研磨用組合物的pH值係列於下列表四。除了比較例1 〇6之外上述各例所調製的研磨用組合物中氫氧化四烷基銨的含量’係使上述各研磨用組合物的p Η值成為如表四所示的值所需的量。·二氧化矽超微粒子及氧化鋁超微粒子的平均粒徑D1為約30 nm、平均粒徑D2為約1 00 nm。

2188-5514.PF(Nl).ptd 第42頁 1292930 五、發明說明（35) 使用實施例10卜11 7及比較例1(H〜11〇所調製的研磨用組合物以上述研磨條件（1 )研磨一毯覆鎢的晶圓約丨分鐘。此時上述各研磨用組合物對鎢的研磨速率，係以上述的計算式求得。上述各研磨用組合物對鎢的研磨速率之結果列於表四。使用實施例1 (Π〜1 1 7及比較例1 (Π〜丨〗〇所調製的研磨用組合物以上述研磨條件（2)研磨一已圖形化的晶圓。在研磨上述已圖形化的晶圓時’係以一終點檢出器來檢出研磨終點-亦即將覆蓋在上述已圖形化的晶圓上的厚度約5〇〇 η:的二膜完全除去為止。研磨後，使用一觸針式表面輪廓 ϊ 測儀（stylus prof i ler)(KLA-Tencor 公司出 0 之 HRP340 )，測定存在有相對高密度的配線部 <同^ 化的晶圓區域中的侵>1虫量。上述侵触量的σ° 5 ’ / 表四。則定結果係列於

2188-5514-PF(Nl).ptd 第43頁 1292930 五、發明說明（36) 類二氧化矽超微粒子 m m m m 讎 m m pH mm (to) §m (A) mmi 50 10 0325 10 0.175 2.2 3150 600 mm 100 10 0.325 10 0.175 2.2 3300 440 1MI03 200 10 0.325 10 0.175 2.2 3400 430 mmm 100 15 0.325 10 0.175 2.2 3700 560 105 100 20 0.325 10 0.175 2.2 4200 600 100 10 0.325 0 0.175 2.2 1800 530 wmm 100 10 0.325 2.5 0.175 2.2 2500 540 1MI06 * 100 10 0.325 5 0.175 2.2 2800 510 1MI09 100 10 0.325 15 0.175 2.2 3600 490 獅110 100 10 0.065 10 0.035 2.2 3300 600 ΈΜηΐ 100 10 0.195 10 0.105 2.2 3300 530 獅 112 100 10 0.65 10 0.35 2.2 3400 560 1ΜΙ13 100 10 1.95 10 1.05 2.2 3400 560 114 100 10 3.25 10 1.75 2.2 3300 560 1ΜΙ15 100 10 0.325 10 0.175 1.8 2600 600 獅！116 100 10 0.325 10 0.175 2.0 3000 530 獅117 100 10 0.325 10 0.175 3.0 2400 600 10 10 0.325 10 0.175 2.2 2350 1000 腳102 20 10 0.325 10 0.175 2.2 2800 800 腳103 100 0 0.325 10 0.175 2.2 650 980 腳_ 100 5 0.325 10 0.175 2.2 1400 750 mmm 100 10 0 10 0 2.2 3300 680 imm 100 10 0.325 10 0.175 1.5 2300 680 腳丨 107 100 10 0.325 10 0.175 4.0 1800 680 腳丨節 100 10 0.325 10 0.175 6.0 一一腳_ 0 10 0.325 10 0.175 2.2 600 550 腳丨if 0 10 0.325 10 0.175 2.2 2800 1200 註1 :比較例H0的研磨用組合物更包含100 g/L的氧化鋁超微粒子。如表四所示，實施例1 (Π〜11 7的研磨用組合物，對鎢

2188-5514-PF(Nl).ptd 第44頁 1292930 五、發明說明（37) 係具有大研磨速率及小的侵蝕量。相對於實施例 10卜117，二氧化矽超微粒子含量較少一每公升20 g以下一的比較例1 〇 1及比較例1 〇 2的研磨用組合物造成較大的侵餘量。正過峨酸含量在每公升5 g以下的比較例103及比較例1 04的研磨用組合物，不但對鎢具有小的研磨速率，且造成較大的侵I虫量。不含乙二醇的比較例丨〇 5的研磨用組合物係造成較大的侵蝕量。pH值不滿〗· 8或4· 〇以上的比較例t〇6及比較例1〇7的磨用組成物係造成較大的侵蝕量。值焉達6 · 0的比較例〗〇 8的磨用組成物，因發生凝膠化的原因，無法研磨具有毯覆層的晶圓及已圖形化的晶圓。不含二氧化石夕超微粒子的比較例109的研磨用組合物，對有小的研磨速率。含有氧化鋁超微粒 •儿丁 U取代二氣仆功& 微粒子的比較例11 0的研磨用組合物，# 1 1 7超量。係造成較大的侵蝕

1292930 圖式簡單說明第卜2圖為一系列之剖面圖，係顯示一半導體裝置使用本發明第一與第二實施型態之研磨用組合物來形成配線構造的中間步驟。第3圖為一剖面圖，係顯示已形成配線構造的半導體裝置的部分剖面圖，其中上述半導體裝置係使用本發明第一與第二實施型態之研磨用組合物來形成配線構造。第4圖為一剖面圖，係顯示已發生侵蝕的半導體裝置之部分放大剖面圖。符號說明 1 1〜絕緣層 1 2〜凹部 13〜導體層 1 4〜酉己矣良#

2188-5514-PF(Nl).ptd 第46頁

Claims

1292930 六、申請專利範圍 1. 一種研磨用組合物，實質上不含鐵，包括： —氧化; 擇自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質；擇自氫氧化四烧基錢（tetra-alkylammonium hydroxide)、氯化四烷基銨、或上述之組合的物質；鹽酸；以及水。 2·如申請:專利範圍第1項所述之研磨用組合物，其中該研磨用組合物中的鹽酸的質量分率為10 ppm〜1000 ppm 〇 3 ·如該研磨合 4 ·如該研磨用 5 ·如含屬於週以及鉍元質量分率 6. 一且該研磨物中子；包其中更包鉛申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，組成物中的二氧化矽為二氧化矽超微粒子申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，組合物的pH值為2〜3。申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，期表2〜1 2族的元素、铭·、鎵、銦、蛇、錫*口素，其中上述各元素在該研磨用組合物中所^占的分別不大於1〇〇 ppb。種研磨用組合物，pH值為不小於1 · 8且小於4. 〇，用組合物包含·· $石夕超微粒子，其含量為每公升的該研磨用組合含大於20 g且不大於20 0 g的該二氧化矽超微粒7 擇自讲厶 k峨S文、過碘酸鹽、或上述之組合的物質，其含

第47頁 1292930 六、申請專利範圍量為每公升的該研磨用組合物中，包含大於5 g且不大於 25 g的該擇自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質；下列一般式（1 )所表示的氣化四烷基銨，其中該一般式（1)的R1係表示含有卜4個碳原子的碳氫基，X係表示氫氧基或鹵素原子； R1 η1 I 1 Rl—r.x …⑴ R1 擇自乙二醇、丙二醇、或上述之組合的物質；以及水0

7·如申請專利範圍第6項所述之研磨用組合物，更包含硝酸銨。 · 8·如申請專利範圍第6項所述之研磨用組合物，更包含擇自苯丙二唾（benzotriazole)、苯丙三唾的衍生物、或上述之組合的物質。 9 ·如申請專利範圍第6項所述之研磨用組合物，更包含屬於週期表2〜1 2族的元素、鋁、鎵、銦、鉈、錫、鉛、以及鉍元素，其中上述各元素在該研磨用組合物中所佔的質量分率分別不大於100 ppb。

10·如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8或9項所述之研磨用組合物，其中該研磨用組合物的用途為在一半導體裝置形成一配線構造。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之研磨用組合物，其

1292930

1292930 , ------------ ' ' *—------ 六、申請專利範圍凹部以外的該絕緣層，而在该凹部内形成由該導體層所構成的一配線部，其中該另外的研磨用組合物對該導體層的研磨速率為1時，該另外的研磨用組合物對該絕緣層的研磨速率為0. 67〜1. 5。 1 5 · —種配線構造的形成方法’包括：在表面具有一凹部的〆絕緣層之上形成一金屬層，該金屬層包含由一導體金屬所構成的一導體層；以及使用一研磨用組合物，研磨該金屬層，除去位於該凹部以外之該導體層中的大部分’其中該研磨用組合物包含：二氧化矽；擇自過碘酸、過碳酸鹽、或上述之組合的物質；擇自氫氧化四烷基銨、氯化四烷基銨、或上述之組合的物質；鹽酸；以及水；且該研磨用組合物實質上不含鐵；以及 ’ 使用一另外的研磨用組合物，研磨該金屬層，暴露該凹部以外的該絕緣層，而在該凹部内形成由該導體層所構成的一配線部，其中該另外的研磨用組合物包含：二氧化矽；過碘酸；擇自氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、過碘酸銨、過峨酸鉀、過蛾酸鈉、或上述之組合的物質；以及水；且該另外的研磨用組合物實質上不含鐵。 16. '^種配線構造的形成方法’包括· 在表面具有/凹部的一絕緣層之上形成一金屬層，該金屬層包含由一導體金屬所構成的一導體層；以及使用一，研磨用組合物’研磨該金屬層，暴露該凹部以外的該絕緣層，而在該凹部内形成由該導體層所構成的一

2188-5514-PF(Nl).ptd 第50頁 1292930 六、申請專利範圍 __ 配線部，其中該研磨用矣 4 · 0，且該研磨用組合物勺5物的Μ值為1 · 8以上而小於量為每公升的該研磨用纟^^ · 一氧化石夕超微粒子，其含 200 g的該二氧化矽超微^合物中’包含大於20 g且不大於或上述之組合的物質，复子曰；擇^過碘酸、過碘酸鹽、中，包含大於5 g且不大认t量為每公升的該研磨用組合物鹽、4 Ji ii t ^ μ ^ 5 g的該擇自過碘酸、過碘酸瓜或上迷之組合的物質；下列一妒彳r 邮主- 四烷美你，豆Φ吁A , 叙式（1)所表不的氣化烷基鉍〜中该一般式（1)的R1係表示含有丨〜4個碳的碳氫基’X係表示氫氧基或函素原子；擇自乙：醇“子一醇、或上述之組合的物質；以及水。 - R1 中·父…⑴ R1 1 7· —種配線構造的形成方法，包括：在表面具有一凹部的一絕緣層之上形成一金屬層，金屬層包含由一導體金屬所構成的一導體層；以及 Λ 使用一研磨用組合物，研磨該金屬層，除去位於誃部以外之該導體層中的大部分，其中該研磨用組合物的值為1 · 8以上而小於4· 0，且該研磨用組合物包含：二氧石夕超微粒子，其含量為每公升的該研磨用組合物中，包^ 大於2 0 g且不大於2 〇 0 g的該二氧化矽超微粒子；擇自過3 峨酸、過峨酸鹽、或上述之組合的物質，其含量為每公° 的該研磨用組合物中’包含大於5 g且不大於25 g的該A擇升

2188-5514-PF(Nl).ptd 第51頁 1292930 六、申請專利範圍自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質；下列一般式 (1 )所表示的氣化四烷基銨，其中該一般式（1 )的R1係表示含有1〜4個碳原子的碳氫基，X係表示氫氧基或鹵素原子；擇自乙二醇、丙二醇、或上述之組合的物質；以及水；以及 R R—R- X …⑴ h R 使用一另外的研磨用組合物，研磨該金屬層，暴露該凹部以外的該絕緣層，而在該凹部内形成由該導體層所構成的一配線部，其中該另外的研磨用組合物對該導體層的研磨速率為1時，該另外的研磨用組合物對該絕緣層的研磨速率為0. 67〜1. 5。 1 8 · 一種配線構造的形成方法，包括：在表面具有一凹部的一絕緣層之上形金屬層包含由一導體金属所構成的一導體：U層’該使用一研磨用組合物，研磨該金屬芦，部以外之該導體層中的大部分，其中該；磨該凹值為1. 8以上而小於4. 〇，且該研磨用組合勺^_，PH 矽超微粒子，其含量為每公升的該研磨 ^二· 一氧化大於20 g且不大於2〇〇 g的該二氧化矽超微σ中，包含碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質/复_ ，擇自過的該研磨用組合物中，包含大於5 含量為每公升 2且不大於25 g的該擇

1292930 * 六、申請專利範圍自過碘酸、過碘酸鹽、或上述之組合的物質；下列一般式 (1)所表示的氣化四烷基銨，其中該一般式（1)的R1係表示含有卜4個碳原子的碳氫基，X係表示氫氧基或鹵素原子；擇自乙二醇、丙二醇、或上述之組合的物質；以及水；以及 R 1 I 1 R—W—R-X …⑴ R1 使用一另外的研磨用組合物，研磨該金屬層，暴露該凹部以外的該絕緣層，而在該凹部内形成由該導體層所構成的一配線部，其中該另外的研磨用組合物包含：二氧化石夕；過埃酸；擇自氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、過蛾酸銨、過碘酸鉀、過碘酸鈉、或上述之組合的物質；以及水；且該另外的研磨用組合物實質上不含鐵。 1 9 ·如申請專利範圍第1 3、1 4、1 5、1 6、1 7、或1 8項所述之配線構造的形成方法，其中該導體金屬為鎢。

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