[發明專利]懸浮液、研磨液套劑、研磨液、基體的研磨方法及基體

有效

• 申請號: 201380026857.4
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN104334675B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 巖野友洋;南久貴;阿久津利明;藤崎耕司
• 申請（專利權）人: 日立化成株式會社
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C09G1/02;B24B37/04;H01L21/3105
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 杜娟

技術領域

本發明涉及懸浮液、研磨液套劑、研磨液、基體的研磨方法及基體。特別地，本發明涉及半導體元件的制造工序中使用的懸浮液、研磨液套劑、研磨液、基體的研磨方法及基體。

背景技術

近年來，半導體元件的制造工序中，為實現高密度化及微細化的加工技術的重要性進一步增加。作為該加工技術之一的CMP(化學·機械·拋光：化學機械研磨)技術，在半導體元件的制造工序中，對于淺槽隔離(Shallow?Trench?Isolation，以下依據情形稱為“STI”)的形成、前金屬絕緣材料或層間絕緣材料的平坦化、插塞或包埋式金屬配線的形成來說，成為必須的技術。

傳統上，在半導體元件的制造工序中，通過CMP，可使以CVD(化學·氣相·沉積：化學氣相沉積)法或旋轉涂布法等方法形成的氧化硅等絕緣材料平坦化。該CMP中，一般使用含有膠體二氧化硅、氣相二氧化硅等二氧化硅粒子作為磨粒的二氧化硅系研磨液。二氧化硅系研磨液可通過熱分解四氯化硅等方法使磨粒晶粒成長，進行pH調整而制造。然而，這樣的二氧化硅系研磨液存在研磨速度低這一技術課題。

于是，在設計規則0.25μm之后的世代，集成電路內的元件隔離中使用STI。STI形成中，為除去基體上堆積的絕緣材料的多余部分，使用CMP。而且，在CMP中為了使研磨停止，在絕緣材料之下形成有研磨速度慢的阻擋層(研磨停止層)。阻擋層材料(阻擋層的構成材料)中使用氮化硅、多晶硅等，優選絕緣材料相對于阻擋層材料的研磨選擇比(研磨速度比：絕緣材料的研磨速度/阻擋層材料的研磨速度)大。傳統的二氧化硅系研磨液，絕緣材料相對于阻擋層材料的研磨選擇比小至3左右，作為STI用時，趨于不具有耐實用的特性。

此外，近年，作為氧化鈰系研磨液，使用高純度的氧化鈰粒子的半導體用研磨液被使用(例如，參考下述專利文獻1)。

附帶地，近年來，半導體元件的制造工序中，進一步要求達成配線的微細化，研磨時發生的研磨損傷就成為問題。即，使用傳統的氧化鈰系研磨液進行研磨時，即使發生微小的研磨損傷，若該研磨損傷的尺寸小于傳統的配線寬度的話，不致成為問題，但在進一步達成配線的微細化時，即成為問題。

對該問題，人們嘗試在所述的如氧化鈰系研磨液中，使氧化鈰粒子的平均粒徑變小。然而，平均粒徑變小的話，因為機械性的作用降低，出現研磨速度降低的問題。即使希望通過控制這樣的氧化鈰粒子的平均粒徑來兼顧研磨速度及研磨損傷，在維持研磨速度的同時，達成對研磨損傷的近年來的嚴苛要求也是困難至極。

與之相對，人們開始研究使用4價金屬元素的氫氧化物的粒子的研磨液(例如，參考下述專利文獻2)。進一步地，研究4價金屬元素的氫氧化物的粒子的制造方法(例如，參考下述專利文獻3)。這些的技術可以在活用4價金屬元素的氫氧化物的粒子所具有化學性的作用的同時，通過極力使機械性的作用減小，減小了粒子引起的研磨損傷。

此外，在減小研磨損傷以外，也要求將具有凹凸的基體研磨至平坦。以所述STI作為例子，相對于阻擋層材料(例如氮化硅、多晶硅)的研磨速度，要求提高作為被研磨材料的絕緣材料(例如氧化硅)的研磨選擇比。為解決這些，人們研究在研磨液中添加各種各樣的添加劑。例如已知的有，通過在研磨液中添加添加劑，提高在同一面內具有不同配線密度的基體中的研磨選擇比的技術(例如，參考下述專利文獻4)。此外已知的有，控制研磨速度，為提高整體的平坦性，在氧化鈰系研磨液中加入添加劑的技術(例如，參考下述專利文獻5)。

背景技術文獻

專利文獻

[專利文獻1]日本專利特開平10-106994號公報

[專利文獻2]國際公開第02/067309號

[專利文獻3]日本專利特開2006-249129號公報

[專利文獻4]日本專利特開2002-241739號公報

[專利文獻5]日本特開平08-022970號公報

發明內容

發明要解決的課題

然而，專利文獻2及3所述的技術中，雖能減小研磨損傷，但不能說研磨速度足夠高。因為研磨速度影響制造工序的效率，要求具有更高研磨速度的研磨液。

此外，傳統的研磨液的話，研磨液中若含有添加劑，作為獲得添加劑的添加效果的代價，研磨速度降低，存在難以兼顧研磨速度和其他研磨特性的這一課題。