 화학 / 바이오 / 야금
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1. 개요
본 발명은 반도체 기판의 연마, 보다 특히 차단층을 제거하기 위한 연마 유체에 관한 것이다.
2. 배경 기술
반도체 장치용 회로 인터커넥트(interconnect)는 다수의 트랜치가 배치되어 있는 유전층에 형성될 수 있다.
인터커넥트는 아래에 놓여있는 유전층 위에 차단 필름을 적용한 다음 차단 필름 위에 금속층을 적용하여
형성한다. 금속층은 트랜치를 금속으로 충전하기에 충분한 두께로 형성한다. 인터커넥트 제작과정은 2단계 화
학 기계적 연마(CMP) 공정의 사용을 포함한다.
CMP는 연마 패드 및 연마 유체로 반도체 웨이퍼를 연마하는 공정을 나타낸다. 제1 연마 단계에서, 아래에 놓여
있는 차단 필름 및 아래에 놓여있는 유전층으로부터 금속층을 제거한다. 금속층은 연마 패드에 의해 가해진 연
마, 및 화학 반응의 생성물의 용해에 의해 달성된 연마 유체와의 화학 반응 둘 다에 의해 제거된다. 제1 연마
단계는 금속층을 제거하여, 웨이퍼에 평활한 연마 표면을 남기고, 추가로 트렌치에 금속을 잔류시켜 연마 표면
과 실질적으로 평평한 회로 인터커넥트를 제공한다. 예를 들면, 리(Lee) 등의 유럽 공개특허공보 제1 072 662
A1호에는 금속 인터커넥트에 비해 연마 조성물의 유전체 제거 속도를 촉진시키기 위한 연마 촉진제로서의 구아
니딘의 용도가 기재되어 있다.
전형적인 제1 단계 연마 공정은 구리 인터커넥트를 제거하기 위해 연마 유체 속에 산화제, 예를 들면, KNO3 또
는 H2O2를 함유하는 수용액을 포함한다. 구리 금속층은 산화제에 의한 금속층의 산화 및 연마 패드로부터 비롯
된 연마에 의해 제거된다. 또한, 연마 패드는 금속층을 마모시켜 용해된 산화물이 용액으로부터 연마되는 물질
의 표면으로 재침전되는 것을 최소화시킨다. 구리는, 예를 들면, 탄탈(Ta) 또는 질화탄탈(TaN)로 이루어진 아
래에 놓여있는 차단 필름으로부터 제거된다. 차단 필름은 구리보다도 연마에 대한 내성이 강하므로 차단 필름
은 구리의 제1 단계 연마를 중지시키기 위한 연마 정지제(polish stop)로서 작용한다. 추가로, 연마 유체에 의
한 차단 필름의 표면 산화는 제1 단계 연마 동안 이의 제거를 억제할 것이다.
제2 연마 단계에서는, 아래에 놓여있는 유전층으로부터 차단 필름이 제거된다. 제2 단계 연마는 유전층에 평활
한 연마 표면을 제공할 수 있다. 이상적으로, 제2 연마 단계는 트랜치에 과도한 금속을 제거하지 않는다. 제2
연마 단계에서의 과도한 금속 제거는 디슁(dishing)에 기여할 수 있다.
디슁은 트랜치에서 과량의 금속을 제거함으로써 야기되는 회로 인터커넥트에서의 원치 않는 캐비티 형성을 나타
내는 당해 기술분야의 용어이다. 디슁은 제1 연마 단계와 제2 연마 단계 둘 다에서 나타날 수 있다. 회로 인
터커넥트는, 회로 인터커넥트에 의해 제공되는 바와 같이, 시그널 전송선의 전기 임피던스를 결정하는 정확한
치수를 가질 필요가 있다. 허용 가능한 수준보다 과잉의 디슁은 회로 인터커넥트에서 치수 결함을 야기하여,
회로 인터커넥트에 의해 전송되는 전기 시그널의 감쇄에 기여할 수 있다.
제2 연마 단계에서는 부식을 최소한으로 야기해야 한다. 부식은 차단 필름 아래에 놓여있는 유전층의 일부를
제거함으로써 야기되는 유전층의 표면의 원치않는 강하를 나타내는 당해 기술분야의 용어이다. 트랜치에서 금
속에 인접하여 발생한 부식은 회로 인터커넥트에서 치수 결함을 야기하며, 이는 회로 인터커넥트에 의해 전송되
는 전기 시그널의 감쇄에 기여할 수 있다. 부식을 최소화하기 위해, 제2 단계 연마용 연마 유체가 유전층에 대
한 제거율보다 더 높은 제거율로 차단 필름을 제거하는 것이 바람직하다.
제2 연마 단계는 아래에 놓여있는 층에 비해 차단층에 대한 제거 선택도가 더 높아야 한다. 제거 선택도는 비
교 층, 예를 들면, 유전층 또는 금속 필름의 제거율에 대한 차단 필름의 제거율의 비로서 정의된다. 본 명세서
의 목적을 위해, 선택도는 단위시간당 간격(예를 들면, 분당 Å)으로의 제거율의 비를 나타낸다. 따라서, 제거
선택도는 유전층 또는 금속 필름에 대한 차단 필름의 제거 정도의 척도이다. 몇몇 통합 체계의 경우에는 제거
선택도가 높은 것이 바람직하다. 유전층에 비해 높은 제거 선택도를 나타내는 연마 유체를 사용한 연마에서는
차단층 또는 차단 필름의 제거는 증가하고 유전층의 제거는 감소한다. 차단층 제거율은 증가하고 유전층 제거
율은 감소하는 연마 용액이 요구된다.
3. 발명의 설명
특허명:고속 차단재 연마 조성물
특허번호:10-1109002
본 발명에 따르는 용액은 반도체 기판으로부터 차단재를 제거하는 데 유용하다. 당해 용액은 산화제 0.01 내지
25중량%, 비철 금속용 억제제 0 내지 15중량%, 연마제 0 내지 15중량%, 비철 금속용 착화제 0 내지 20중량%, 차
단재 제거제 0.01 내지 12중량% 및 잔여량의 물을 포함한다. 차단재 제거제는 이민 유도체 화합물, 하이드라진
유도체 화합물 및 이의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
4.응용 및 효과
본 발명에 따르는 연마 용액은 차단층 제거율은 증가하고 유전층 제거율은 감소시킬 수 있으며, 반도체 기판으
로부터 차단재를 제거하는 데 유용하다.
해당특허보기(클릭)
발명자: 볜진뤼, 후카이,리휴, 퀀시존, 류전등,반헨햄매튜알
대리인: 최규팔, 이은선
| 권 리 란
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| 표시번호 |
사 항 |
| 1번 |
| 출원 연월일 : |
2004년 09월 23일 |
출 원 번 호 : |
10-2004-0076320 |
| 우선권주장일자 : |
2003년 09월 25일 |
우선권 주장수 : |
1 |
| 우선권 주장국 : |
미국 |
| 특허결정(심결)연월일 : |
2011년 11월 30일 |
청구범위의 항수 : |
8 |
| 유 별 : |
C09K 3/14 |
| 발명의 명칭 : |
고속 차단재 연마 조성물 |
| 존속기간(예정)만료일 : |
2024년 09월 23일 |
| 2012년 01월 17일 등록 | |
| 특 허 권 자 란
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| 순위번호 |
사 항 |
| 1번 |
| (등록권리자) |
| 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스 인코포레이티드 |
| 미국 델라웨어 ***** 윌밍톤 수이트 **** 노쓰 마켓 스트리트 **** |
| 2012년 01월 17일 등록 | |
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동향
