Brevet FR2979071A1 — publié le 20130222

e ou le trou d'interconnexion ; puis la masse de cuivre est dépos 15 aytidue. Le cuivre déposé remplit la zone souhaitée voir, d'interconnexion) et se répand sur les zones 'ronnantes de la chimico-mécanique (PCM) est alors utilise pour e!iminer le de cuivre indésirable (morts-terrains) et pour aplanir la su lace de la Le PCM conventionnel du cuivre e 'liement un procédé en plusieurs cuivre. Dans Dans strurture iuns CI En d SCi LI i 10 .:C,(771P= DE POLTS5AGE CH Im E DU C111`,/-?!-: erne L2C;c1r11Cill',.2 C; pour produire -ligue, de damas- u:nacie sel (typiquement Ta, TaN) et un germa cuivre Iw étape consiste il nt à uLTH,n1 ur1C iant, -.., sélectivité eie,,e dtHt.est.ii...2 d barri,J i afi osition tran. atai (I)FS) la formu!~;~~i ncue une e du I i-Jrc: est un défi t' L'an )n utile en rais° des pertes ncL Olt' Ge. CIL Une proposée pour améliorer la défectivité dans e PCM du cuivre est Siddiqui, et al. dans la demande de brevet U.S. N° 2008/0 148 652. al. décrivent une composition et un procédé de polissage chimicoanncié d'un substrat contenant du cuivre qui produiraient de faibles c,t..iurctivité sur le cuivre lors du traitement par PCM du cuivre, la ira couilnenant une silice colloïdale substantiellement exempte de silicates polyni r-knnio il persiste un besoin de développer de nouvelles compositions dP cliiinico-mécanique et de nouveaux procédés offrant une performance dérectivité du cuivre, invention fournit un proci fourn t d'un substra CRI d'un mprenant j,01 à I 0,01 ciras t ioi i la gu,.. Li i u I I d'un ; un agent d'ajustement :onnel ; dans usuel rani on cL flOiS5fl5 chimico ntsict dynarn:guc n. niveau d'un: '''Aniuue a i'DOn de nolis_,acie chimico-mecanigue ntre Ci It.u'3:trM ne ,s1,5 ,ans I sLinstrat est psi ut dans n vo r un :anique fournie suicje dr-11'4 compo four!' q;SSaCP,2 chim:co-n tle 10 cuivre est i MI née du substrat. sensu invention fournit egaleinent un procéde de poli d'un substrat, comprenant : la fourniture d'un substrat, chimicosubstrat Hnant du cuivre ; la fourniture d'une composition de pâte de polissage chimicoUS: comprenant, en tant que composants initiaux : de l'eau ; 0,5 à 15 % en 15 poids cl dn abrasif, l'abrasif étant un abrasif à base de silice colloïdale ayant une griHaiumétrie moyenne de 25 à 75 nm ; 0,1 à 1 % en poids d'un agent de l'agent de complexation étant de l'acide citrique ; 0,05 à 2 % en poids d'un inhibiteur, l'inhibiteur étant du benzotriazole ; 0,05 à 3 % en poids d'un composé cont:énant du phosphore, le composé contenant du phosphore étant de 20 l'acide phosphorique ; 0,05 à 1,5 % en poids d'une polyvinylpyrrclidone, la polyvrnvipyrrolicone ayant un poids moléculaire moyen en poids de 2 500 à 50 000 ; 0,,I fl poids d'histidine ; 0,25 à % en poids cL cuanidrne, la guanidine cludrudinc, les dérivés dc. guanidine, roisie 10 en poids ci _ i(yit à 0,1 c',/,-; en pd.i(1,:, 0,00 hrmco ;)05 chin: 50- L substrat ; et la crea on d'un contact cmique eu niveau d'une inti entre u surface po1is Cil mico- substra avec une force vers ka clans couel certu n. ai Cc ce -mécanique permet 100 Â/mir avec un nonhre dc leure à (>) 0,1 pm cvi 200 ou main,: minute, une vites Hedu StippOrt 0 stique particdi. - csr emInL e ivre su n un up.2 200) 87 tours par r 25 10 cL r va a composition de polissage chimico-mécanique de 300 mi/min ut une force rionirinie vers bris cie 11,7 kPa sur une machine à polir de 200 0m à l'aide d'un tampon c peLasuce chimico-mécanique qui comprend une couche de polissage en poiyuréwano contenant des microparticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de polyuréthane. 15 La présente invention fournit également un procédé de polissage chimico- mécanique d'un substrat, comprenant : la fourniture d'un substrat, le substrat conipi..nant du cuivre ; la fourniture d'une composition de pâte de polissage chimicomecan.que comprenant, en tant que composants initiaux : oie l'eau ; 10 à 15 % en poicH, d'un abrasif, l'abrasif étant un abrasif à hase de silice colloïdale ayant une (=irai uinrétrie moyenne de 25 à 75 nn-ii ; 0,01 à 0,5 % en poids d'un agent de CCI L xatioi l'agent de complexation étant de l'acide citrique ; 0,05 à 1 L en poids d'an ii niibiteur, l'inhibiteu - étant du benzotriwe 0,05 à 0,2 en Lis d'un '..ronteria rit du Yphosphore, e crariivosé contenunt du oLor etant de 1. pci OS d ris tain po h ,r H O; 'orurie J Ci pl I, Ira ildu i.)H ara c., I VCc CC c, r!" °5Ç) à SOi l'histid c anidine-HCI incluses en tant nue cornpoiants initiaux dans C n ci Li n PO1: ChirP:C pre;,.,,1"71nt Urlu a poil méCanigt substrat - tLire COLIn taninon Contact d'un '.2 nterf ace située entre ,ade du tan-. con de ci.ue_ ete substr e forc>: vers bas dans equLi le substrat est dans lequel une certaine partie du cuivre 10 est ti rée nu substrat. Selon une caractéristique particuliere de ce procédé la comporruon de polissage chimico-mécanique permel une vitesse d'élimination du 1 100 Â/min avec un nombre de défauts post-polissage SP1 ayant une taille -7, 0,1 pm de 200 pour une vitesse du chariot de 93 tours par minute, une vitesse du support de 87 tours par minute, un débit de la composition de polissage 15 chimico-mécanique de 300 ml/min, et une force nominale vers le bas de 11,7 kPa sur unc: machine è polir de 200 mm à l'aide d'un tampon de polissage chimicomé(.ailique qui comprend une couche de polissage en polyuréthane contenant des micrup, ticules polymères à coeur creux et un sous-tampon non tissé imprégné de 20 DESCiuPTION DETAILLEE Le proc,..dé cie polissage chimico-m(..fcanique de Li présente invention est Litiie r un substrat contenant du cuivré_ cri particuli,..1- les tranche serni- :.::nant des intc:rconne::.ioms en cuivre LI compostera cie p01 issaqe ut: I c: chirnico-mecaniquct de cl presti D t.:.^ilS e rococo _al!nd',10:-: de ):) :Huon con, 100 A li -tes ln -1L-».-1Jt hi' DOL5Sj11]:.' '1 5 in\ r' f dij;Cri um 25 nncnt utile pour le polissncie chimco-rnéci igue d'une -.:(c)nducteur comportant des nt,»-connexicns c \ire. aide C flCeÇle D pre5cfltu rnv,eejofl CC;Mp't..2 rrnsit, un niu .pplcm.enture chc purm. e verre PS), L verre borco ispnos.1c- non (VSN), (TEI.) e TEOSesssté par plasnia (TE0Af Chimue en phase veneur c plasma de haute den V- de tantalu (-1-r De nréference, e sunstret uoH à l'aide du 10 orucede de la présente invention comprend en outre un matériau supplémentaire choisi parmi le -1--aN et le TEOS. De préférence, l'eau utilisée en tant que composant initia; dans la composition de pDissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimicomecanique du D présente invention est une eau désionisée et/ou une eau distillée 15 afin de limiter es impuretés accidentelles. Les abrasifs adéquats pour l'utilisation dans la composition de polissage chimicu-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invent:un comprennent, par exemple, les oxydes inorganiques, les hydruxycies inorganiques, les oxydes d'hydroxydes inorganiques, les borures de es carbures de métaux, les nitrures de metaux., les particules polymères et les in,:1:1 rige 0,1 à cf snibLmont 0,25 o poids e monts crcL entre OH poids) dçivanidnc, la cluanidiim rtarit choisie pi:irmi la Cill!UHCO-11 IICILP: eilte r'11tiOr': ;,OrltS L,s retei ,-)lement 0,2 ynLe toutes 0,3 0. US f5 en poid50 nier 0,25 à ; *c.-2.7"; 25 gLoni[-)[ne, I [ànicline nnnt le guilnH;, et HIll, 0,3 à 0,5 % CO poids) ue qua eine, c:usnicUne étant che pormi la quanidine, les dérivés .uanidine les se de cilia n : d : ne et leurs weianges (plus nn dine étant cO oi quand -HO) ; et clans ronce 'rDLIS- Lf ab-nent,..-2ntre CILJ:Os: en inSSiox CianS si compositionde(-,sage CdrneditiOn de )olissage himlco-rhécaniqu Ut s dans le pro. .(2, la présente invention eampreiu composant initia!, un agent oxydant. De nft.q-e.rence., la COfliOSitlOr him.Lo-mecanic oc utilisée comprend, en tant que composant initial, en poids (pU5 préférablement 0,1 à 10 % en poids ; dc manière préférée entre tout:,s 0,1 à 5 `)/u en poids) d'agent oxydant. De préférence, l'agent oxydant utilisé est choisi parmi le peroxyde d'hydrogène (H202), les monopersulfates, les iodates, le perphtalate de magnésium, l'acide peracétique et autres per-acides, les persulfates, 15 les bromates, les périodates, les nitrates, les sels de fer, les sels de cérium, les sels de Mn(III), de Mn(IV) et de Mn(VI), les sels d'argent, les sels de cuivre, les sels de chrome, les sels de cobalt, les halogènes, les hypochlorites et un mélange de ceux-ci. De manière préférée entre toutes, l'agent oxydant utilisé est le peroxyde d'hyorroène. Lorsque la composition de polissage chimico-mécanique contient un 20 agent 0,.ydation instable tel que le peroxyde d'hydrogène, il est préférable d'incorporer l'agent oxydant dans la composition de polissage chimico-mecanique au 111011.11.^t C!C rUtWSL3tiOrl. inc,,..-ition de polissage chimico-mécanicue utilsce dans lé, procédé .:)-i.itéc...anique présurire Invention comprend optiorilk2lienlent, ng 25 tant ou c..:ooposant initia!, un p q ,...o,atlon de chlorure d'ammonium en tant sont ccm p '..;(71 et n pc.icls, de fl11,:i:, On pense conTosant initiai dans la amnionLr - en diCIS :es 0,01. a 0,05 peuvent con), :.n.d des (Nor Tisse de l'histidine et de chimico-mécanique utiIisu pcut prce re une arné:ioration corinpc:slon cc, polissage chinlico-rica e util ration du cuivre dans le Or cia cuivre. ueiciel du substrat (i; -d en _iamentant la vitesse faciliter "' dc u arésenteifluent conir)reni tan', I ,77.mt intii, Un binci, p conposition cia pal surie chniico acanie n rie la présente invention tant que composant initiai, O 0,01 poids (plus préférablenkim. nid a 0,0 1 "'./0 en poids) d'un biocli: De prLérence, la composition de pohssas chimico-mécanique utilise° 10 comprenu, en tant que composant initial, un biocide tel qu'un dérivé de Les dérivés préférés de l'isothiazolinone comprennent, par exemple, la niét -isethiazolin-3-one ; et la 5-chloro-2-méthy1-4-isothiazolin-13-one (par exemple, Kordek MLX contenant 9,5 à 9,9 % en poids de méthy1-4-isothiazolin-3- one ; et Kathorr ICP III contenant un mélange de méthy1-4-isothiazolin-3-one et de 15 5-chloro-2-méthyl-4-isothiazolin-3-one, tous deux disponibles dans le commerce auprès de Rohm and Haas Company). La composition de polissage chimico-mécanique utilisée dans le procédé de polissage chimico-mécanique de la présente invention a de préférence un pH de 8 à 12 (plus préférablement de 9 à 11, de manière préférée entre toutes de 10 à 11). 20 Les acides adéquats pour ajuster le pH de la composition de polissage chimico- mécunique ccr4rennent, par exemple, l'acide nitrique, l'acide sulfurique et l'acide chbil bases adéquates pour ajusftr le pH de la composition 1 si(t in.co-mécanique comprennent, pur e;cr1plc, I hydroydu CfdrrIMOrUUM, 'hydre.' civ du potassium, l'hydroxyde te,rametn larliMOnUrri et iC bicarbonate de pc -mécanique deLirr cciiprcrci, ci tant qu comp... 1 en alds cil lissa q.. chie j drue n.c c u oréevuita nve en compnin nhei5is pà'-ni les gents > enc,ioactifs et los tanipons. procéue poiisseee chimico-mécanique pré5Cr invention féren: la fonrniture d'un substrat, e substrat comprenant du cuivre u.ouL., le substrat est un s;bsv-at semi-conducii.: Sfl ru;"r's en cuivre) la fourniture d'une coin séon de pat,'2 comprenant:, en tent eue composants éférence 0,5 à 15 en PO:C.s, n!LlS rOLérnbic en abrasr (de préférence, l'abrasif al3rasif Iranulométrie moyenne de 25 à 75 n 0,01 u 1 5 un pOiCIS à 1 en poids, p!us préférablement 0,01 à 0,5 % en poids) d'un agent de complexation (de préférence, l'agent de compiexation étant de l'acide 0,07 à 5 % en poids (de préférence 0'05 à 2 do un poids, plus prétér'aHemeré 0,05 à 1 °,4.) en poids) d'un inhibiteur (de préférence, inhibiteur étant benzotriale) ; 0,01 à 5 % en poids (de préférence 0,05 à 3 % en poids, plus préférablement 0,05 à 0,5 % en poids, de manière préférée entre toutes 0,05 à 15 0,21c en poids) d'un composé contenant du phosphore (de préférence, le composé contenant du phosphore étant de l'acide phosphorique ; 0,001 à 3 % en poids (de préférence 0,05 à 1,5 % en poids, plus préférablement 0,1 à 1 % en poids) d'une polyvinyipyrrolidone (de préférence, la polyvinylpyrrolidone ayant un poids moléculaire moyen en poids de 2 500 à 50 000 (plus préférablement 12 000 à 20 20 000)) ; > 0,1 à 1 /0 en poids (de préférence 0,25 à 1 9/ en poids, plus préfe r ahiemerr 0,25 à 0,6 % en poids) d'histidine ; > 0,1 à 1 ' en poids (de r.,férvncc 0,75 0 1 poids, plus préférablement 0,25 à 0,6 en pOid5) 30 poids tianidinu. étant Choisie parmi lacuaniciir Hurs mélancurs 25 L wrir 2reu entre tout-, chirrlco- 0 1 .L7 de cudn;dine quanicline étant plus On la plus pie nt férencu ent»,.., là masse de nu conino -.t d 0,1 . en poids, plus p ',Iur,:nt 0,01 à 0,05 en poids d'un o éqaisant op onnel (de--2,re agrit rricnium) ; O à 0,01 en r (de préférence 0,001 à 0,01 un agent d'ajuis, ,ment en nt d'ajusterren OUSSILJ m) ; dans .e comp issage chimico-niecandue laps uOcn de a Composition de pote de ,)lissage chimico-mécanique OU niveau Ou à DrOfldte de l'interface entre 10 lissage chimico-mécanique et le substrat ; et la création d'un contact dyndu H uc au niveau d'une interface situ(e entre la surface do polissage du tampon de polis 1(;e chimieo-mécanique et le substrat avec une force vers le bas de 0,69 à dons lequel le substrat est poli ; et dans lequel une certaine partie du cuivre est éliminée du substrat (de préférence, dans lequel la composition de 15 polissage chimico-mécanique présente une vitesse d'élimination du cuivre (telle que mesurée dans les conditions de polissage indiquées dans les Exemples) de 1 100 Â/min (plus préférablement 1 500 Â/min) et dans lequel la composition de polis _je chimico-mécanique permet un nombre de défauts SPI post-polissage ayant une taille > 0,1 pm (telle que mesurée clans les conditions de polissage indiquées 20 dans I s Exemples) de 200 ou moins (plu,: préférabiement O 100)). De préférence, le substrat comprend en outre du TEOS, au moins une certaine partie du TEOS étant éliminée du substr.t, et la composition de polissage chimico-mécanicue présentant delin-linat.ion du curv vitesse d (:::lin-undtbn du TECKS don s es conditions rie n015500 clip Ud s dons E 25 1 .1 slibSr;r3 '-c)rnrr-enc 1: uo cerL -Tdr\J du ' 30 IT-11C(' fr!Cf.MI-1'r du CLIi"! rr.'1U tLlit. Li fa% o p01 cil O ce polissage chinco-m,:.:1,c la proronto invention runce : ;a fourniture d substrat, iSlibS»"Îlt COM refla nt, d dans le Substratsu hsL rio rio L -rond u:71-,eu r avec .ris en cuivre) i comprenant, tant quc (--orrno,--,-: ,,, initiau.. 0,1 pu l'a ide H un ouLl de mutioloule SP1 de KLA---1-ericor. Vitesse Vitesse Vitesse Nombre total de défauts de cuivre' d'ami- d'élirni- d'élimi- CPCM nation du nation du nation du cuivre TEOS TaN (A/min (Â/minl 1 Â/min) Cu/TEOS Cu/TaN 653 1,04 641 2 937 1,02 616 1 104 1,113 1,64 5S0 207 1,87 2,64 438 ; 97 2,i9 3,45 6/7 914 1656 1 979 C 1 033 1 1 530 2 1 685 918 819 770 Nombre total de défauts sur la tranche de couverture polie en cuivre ayant une taille > 0,1 pm.