[發(fā)明專利]氧化硅用研磨劑、其用途以及研磨方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210434219.3
• 申請(qǐng)日: 2006-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102965025A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西山雅也;深澤正人;阿久津利明;榎本和宏;蘆澤寅之助;大槻裕人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日立化成工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C09G1/02
• 分類號(hào): C09G1/02;C09K3/14;B24B37/04;H01L21/304
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;王未東

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年11月9日，申請(qǐng)?zhí)枮?00910203503.8，發(fā)明名稱為《氧化硅用研磨劑、添加液以及研磨方法》的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種研磨劑，其適用于作為半導(dǎo)體元件制造技術(shù)的基板表面絕緣膜平坦化工序中，尤其是涉及一種多晶硅上的氧化硅用的研磨劑、用于該研磨劑的添加液、以及使用該研磨劑的研磨方法。

背景技術(shù)

在目前的ULSI半導(dǎo)體元件工序中，正研究開(kāi)發(fā)有利于高密度、微細(xì)化的加工技術(shù)，其中之一的化學(xué)機(jī)械研磨（CMP：Chemical?Mechanical?Polishing）技術(shù)已成為半導(dǎo)體元件的制造工序中，在進(jìn)行層間絕緣膜的平坦化、淺溝槽（shallow?trench）元件隔離層形成、插塞（plug）及埋入式金屬配線形成等時(shí)的必需技術(shù)。

用于半導(dǎo)體元件的工序中以使無(wú)機(jī)絕緣膜層平坦化的化學(xué)機(jī)械研磨劑中，目前一般研究有氣相二氧化硅（fumed?silica）研磨劑、膠態(tài)氧化硅（colloidal?silica）研磨劑、氧化鈰研磨劑。這里，作為無(wú)機(jī)絕緣膜層，可以舉出以等離子化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積等方法所形成的氧化硅絕緣膜等。氣相二氧化硅，是以將四氯化硅熱分解等的方法進(jìn)行微粒成長(zhǎng)而制造，用作研磨劑中的研磨粒。膠態(tài)氧化硅以前是以水玻璃為原料而制造，然而此方法有水玻璃中所含的堿過(guò)剩，將其用于半導(dǎo)體時(shí)金屬雜質(zhì)較多的問(wèn)題。之后，自從以醇鹽為原料的制造方法成功以來(lái)，即可獲得高純度的膠態(tài)氧化硅，而作為半導(dǎo)體工序用研磨粒的膠態(tài)氧化硅也已實(shí)用化。為將這些硅石研磨劑應(yīng)用于研磨氧化硅、硼硅酸鹽等半導(dǎo)體用硅氧化物的研磨，pH值經(jīng)常調(diào)整至堿性以提升研磨速率。

另一方面，氧化鈰粒子與二氧化硅粒子或氧化鋁粒子相比，有硬度低而不易損傷研磨表面的優(yōu)點(diǎn)。另外，因氧化鈰粒子對(duì)氧化硅的研磨速率較高，故其適用的pH值范圍并無(wú)特別限制。近年來(lái)，利用高純度氧化鈰研磨粒的半導(dǎo)體用CMP研磨劑被使用。例如，日本特開(kāi)平10-106994號(hào)公報(bào)即公開(kāi)有該技術(shù)。另外，已知有為了控制氧化鈰研磨液的研磨速率并提高全面平坦度（global?planarity）而加入添加劑的方法，此種技術(shù)例如公開(kāi)于日本特開(kāi)平8-22970號(hào)公報(bào)中。

由于半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)的進(jìn)展，CMP工序也變得多樣化。在設(shè)計(jì)規(guī)則0.25μm以后的時(shí)代中，集成電路內(nèi)的元件隔離是使用淺溝槽隔離（shallow?trench?isolation）。在淺溝槽隔離工序中，為了除去在基板上成膜時(shí)的多余氧化硅膜而進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨。為了使化學(xué)機(jī)械研磨停止，氧化硅膜下面會(huì)先形成研磨速率較低的終止膜（stopper?film）。終止膜的材質(zhì)為氮化硅等，希望氧化硅膜與終止膜之間有高研磨速率比。上述使用終止膜以停止研磨的方法的應(yīng)用也可擴(kuò)展至淺溝槽隔離工序以外，例如，于插塞形成等工序中，如須利用化學(xué)機(jī)械研磨以除去膜層的多余部分而使的平坦化，亦可使用終止膜。

發(fā)明內(nèi)容

氮化硅因其硬度較高、研磨速率易控制，故以其作為淺槽隔離的終止膜的作法得以實(shí)用化。終止膜不僅限于氮化硅膜，只要其是可減低研磨速率的膜即可，例如，Cu配線的阻障金屬（barrier?metal）在化學(xué)機(jī)械研磨中也可發(fā)揮終止研磨的功能。與這些不同的是，多晶硅（多結(jié)晶態(tài)的硅）若可有效降低研磨速率，則也可作為終止膜使用。

多晶硅可用作晶體管（transistor）的閘極（gate）等的導(dǎo)電性材料，因此若可確立將多晶硅用作終止膜的化學(xué)研磨技術(shù)，則多晶硅可用于與氮化硅不同的用途。然而，氧化硅研磨劑、氧化鈰研磨劑均難以將多晶硅的研磨速率壓低至可用作終止膜的程度，亦即難以使被研磨膜與多晶硅之間有足夠大的研磨速率比。

本發(fā)明提供一種使氧化硅與多晶硅間有足夠大的研磨速率比，使多晶硅可作為終止膜的用于多晶硅上的氧化硅的研磨劑，以及使用該研磨劑研磨半導(dǎo)體基板等的研磨方法。

本發(fā)明是關(guān)于［1］一種氧化硅用研磨劑，用以研磨多晶硅上的氧化硅膜，包括研磨粒、多晶硅研磨抑制劑及水。

另外，本發(fā)明是關(guān)于［2］如上述第［1]項(xiàng)所述的氧化硅用研磨劑，其中氧化硅與多晶硅的研磨速率比大于等于10。

另外，本發(fā)明是關(guān)于［3］如上述第［1]項(xiàng)或上述第［2］項(xiàng)所述的氧化硅用研磨劑，其中，多晶硅研磨抑制劑為具有由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其α-取代衍生物所組成的組中的任一種N-單取代衍生物或N,N-二取代衍生物骨架的水溶性高分子。