[发明专利]研磨用组合物

说明书

本发明提供一种保管稳定性优异的研磨用组合物。本发明为一种研磨用组合物，其包含磨粒和含有卤原子的氧化剂，研磨用组合物中的前述磨粒所具有的硅烷醇基数量的总和(A)(单位：个)除以研磨用组合物中的前述氧化剂的浓度(B)(单位：质量％)得到的值(A/B)为8×10²³以下。

技术领域

本发明涉及研磨用组合物。

背景技术

近年来，随着LSI的高集成化、高性能化，正在开发新的微细加工技术。化学机械研磨(以下也简记为“CMP”)法也是其中之一，其是在LSI制造工序、特别是多层布线形成工序中的层间绝缘膜的平坦化、金属插塞(plug)形成、嵌入布线(镶嵌布线)形成中频繁利用的技术。该技术例如在美国专利第4944836号说明书中被公开。镶嵌布线技术可以使布线工序简化、提高成品率和可靠性，认为今后的应用会继续扩大。

在高速逻辑器件中，作为镶嵌布线，目前从低电阻的方面考虑，主要使用铜作为布线金属，认为今后铜在以DRAM为代表的存储器装置中的使用也会扩大。金属CMP的通常的方法如下：在圆形的研磨平板(platen)上贴附研磨垫，用研磨剂浸渍研磨垫表面，按压基板的形成有金属膜的面，以从其背面施加规定的压力(以下，也简记为“研磨压力”)的状态，旋转研磨平板，通过研磨剂与金属膜的凸部的机械摩擦除去凸部的金属膜。

另一方面，在布线的铜或铜合金等的下层，为了防止铜向层间绝缘膜中的扩散，形成了作为阻挡层的钽、钽合金、或钽化合物等。因此，在除了嵌入铜或铜合金的布线部分以外的部分，需要通过CMP除去露出的阻挡层。但是，由于阻挡层通常比铜或铜合金硬度高，因此，对于使用了铜或铜合金用的研磨材料的组合的CMP，多数情况下无法得到充分的CMP速度。

另一方面，由于用作阻挡层的钽、钽合金、或钽化合物等化学性质稳定且难以蚀刻、硬度高，因此机械研磨也不会像铜或铜合金那样容易。而且近年来，作为阻挡层用的材料，正在研究钌、钌合金、钌化合物等贵金属材料。钌、钌合金、钌化合物等贵金属材料比钽、钽合金、或钽化合物的电阻率低、且可通过化学气相沉积法(CVD)成膜，在能够应对宽度更窄的布线的方面优异。但是，由于钌、钌合金、或钌化合物等贵金属材料与钽、钽合金、或钽化合物同样地，化学性质稳定且硬度高，因此难以研磨。

此外，贵金属材料在例如DRAM电容器结构的制造工序中被用作电极材料。而且，为了去除由含有钌单质、氧化钌(RuOx)这样的贵金属的材料形成的部分的一部分，正在进行利用使用了研磨用组合物的研磨。但是，与前述的阻挡层用的贵金属材料同样地，含化学性质稳定的贵金属的材料的除去通常耗费时间，因此，为了提高生产率，强烈要求提高对这种研磨用组合物的进一步改良。

CMP中使用的研磨剂通常包含氧化剂和磨粒。利用该CMP用研磨剂的CMP的基本机理可认为是：首先氧化剂将金属膜表面氧化，得到的金属膜表面的氧化层被磨粒削去。由于凹部的金属膜表面的氧化层基本不与研磨垫接触，不会达到磨粒带来的削去的效果，因此，在进行CMP的同时凸部的金属膜被除去，基板表面被平坦化。

CMP要求对布线金属的高研磨速度、研磨速度的稳定性、以及研磨表面的低缺陷密度。但是，由于含钌的膜比铜、钨这样的其他镶嵌布线金属膜化学性质稳定且硬度高，因此难以研磨。作为这样的含贵金属的膜、特别是含钌的膜的研磨液，例如日本特开2004-172326号公报中提出了含研磨磨粒、氧化剂、以及苯并三唑的研磨液。

此外，作为减少晶体管的电力消耗、提高性能(工作特性)的技术之一，正在进行用于提高载流子的迁移率的高迁移率沟道材料的研究。在这些载流子的输送特性提高了的沟道中，接通时的漏电流增强，因此得到充分的接通电流，并可以降低电源电压。该组合带来低电力下更高的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管，metal oxide semiconductorfield-effect transistor)的性能。