專利名稱：半導(dǎo)體基板用研磨液組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板用研磨液組合物、使用該半導(dǎo)體基板用研磨液組合物的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及基板的研磨方法。
背景技術(shù)：
近年來，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，也正在向高度集成化和高速化方面發(fā)展，特別是高度集成化，要求配線越來越細(xì)。其結(jié)果，在半導(dǎo)體基板的制造工藝中，要求降低光刻膠曝光時的焦深，更進(jìn)一步提高表面的平坦性。
在這樣的半導(dǎo)體基板的制造工序中，例如在配線形成工序或淺溝槽隔離(STIShallow Trench Isolation；即嵌入元件隔離)工序中，在基板上由于形成有配線或嵌入用溝槽，因而存在許多具有各種寬度的微細(xì)的凹凸，所以，要求使這些凹凸實現(xiàn)平坦化。
在研磨該基板表面上的凹凸時，如果使用僅含有研磨材料的研磨液，則凸部得以迅速研磨，同時凹部也得以研磨，所以從實質(zhì)上說，存在的問題是為了使雙方變得平坦，既要耗費時間，又必須研磨大量的被研磨面的構(gòu)件。
于是，人們從日本專利申請?zhí)亻_2001-7059號公報中已經(jīng)知道了如下的技術(shù)，該技術(shù)通過使用可以有選擇性地研磨凸部的研磨液組合物，從而獲得了平坦的半導(dǎo)體基板。
但是，這樣的研磨液組合物的作用對添加劑的濃度非常敏感，即使稍稍改變研磨布的狀態(tài)等研磨條件，平坦化性能也會下降(凸部的研磨速度降低或者產(chǎn)生凹陷(dishing))，所以很難進(jìn)行制造工藝的管理。

發(fā)明內(nèi)容
也就是說，本發(fā)明所涉及的要點如下(1)一種半導(dǎo)體基板用研磨液組合物，其含有選自絲氨酸、半胱氨酸和二羥基乙基甘氨酸(dihydroxyethylglycine)之中的至少1種的氨基酸、二氧化鈰粒子和水性介質(zhì)；(2)一種半導(dǎo)體基板的研磨方法，其具有使用上述(1)所述的研磨液組合物研磨半導(dǎo)體基板的工序；以及(3)一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有如下工序，該工序是在上述(1)所述的研磨液組合物的存在下，在表面形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜的半導(dǎo)體基板上，以5～100kPa的研磨載荷按壓研磨墊來進(jìn)行研磨。


圖1表示具有D50圖案(凸部寬度50μm/凹部寬度50μm的Line/Space圖案)的圖案晶片的示意說明圖，其中所述D50圖案在實施例中用于凸部研磨速度的測定；圖2表示被研磨基板的示意說明圖，其中該被研磨基板在實施例中用于平坦部研磨速度的測定，并且該被研磨基板的凹凸高差消失而平坦化得以完成。
圖3為一個示意說明圖，表示在實施例1中測定的、研磨液組合物中的二羥基乙基甘氨酸濃度與凸部及平坦部的研磨速度之間的關(guān)系。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板用研磨液組合物，其對添加劑濃度的依存性得以改善，而且不易受到被研磨面上凹凸圖案的密度或尺寸的影響，即以較少的研磨量就能迅速地實現(xiàn)圖案依存性小且高水平的平坦化；另外，還涉及使用該半導(dǎo)體基板用研磨液組合物的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及基板的研磨方法。
其中，本發(fā)明特別涉及對于半導(dǎo)體基板上的、由同一構(gòu)件構(gòu)成的凹凸部可以迅速平坦化的半導(dǎo)體基板用研磨液組合物。
通過使用本發(fā)明的半導(dǎo)體基板用研磨液組合物，可以產(chǎn)生出如下的效果，即能夠得到表面平坦性優(yōu)良且高品質(zhì)的半導(dǎo)體基板，能夠以較高的生產(chǎn)效率制作半導(dǎo)體裝置。
通過下述說明，可以清楚地了解本發(fā)明的上述優(yōu)點以及其它優(yōu)點。
本發(fā)明的半導(dǎo)體基板用研磨液組合物(以下稱研磨液組合物)正如上面所敘述的那樣，含有選自絲氨酸、半胱氨酸和二羥基乙基甘氨酸之中的至少1種的氨基酸、二氧化鈰粒子和水性介質(zhì)。本發(fā)明因為具有這樣的構(gòu)成，所以產(chǎn)生出如下的效果改善了對添加劑濃度的依存性，而且不易受到被研磨面上凹凸圖案的密度或尺寸的影響，即以較少的研磨量就能迅速地實現(xiàn)圖案依存性小且高水平的平坦化。
(研磨選擇性)本發(fā)明的研磨液組合物表現(xiàn)出上述較高的平坦化性能的理由雖然尚不清楚，但可以推定其原因在于通過二氧化鈰粒子和特定的氨基酸的共存，產(chǎn)生了如下的機理。
(機理)也就是說，在向半導(dǎo)體基板供給研磨液組合物的情況下，特定的氨基酸吸附在二氧化鈰粒子的表面和/或被研磨膜表面而形成涂膜。在表面上形成的涂膜阻礙二氧化鈰粒子對被研磨膜表面的作用，從而導(dǎo)致研磨速度的降低。另一方面，當(dāng)施加較高的研磨載荷時，特定的氨基酸的吸附膜便遭到破壞，因二氧化鈰粒子作用在被研磨膜表面而表現(xiàn)出具有研磨速度。所以，當(dāng)對具有凹凸的被研磨膜進(jìn)行研磨時，由于高的局部研磨載荷作用于凸部，因此吸附膜遭到破壞而使研磨得以進(jìn)行，與此相反，凹部的局部載荷較低，受到吸附膜的保護(hù)而使研磨不能進(jìn)行。因此，只是凸部有選擇性地受到研磨，從而凹凸高差的減少可以有效地進(jìn)行。
再者，當(dāng)進(jìn)行研磨而使凹凸高差減少時，施加在凸部和凹部的局部載荷便接近于設(shè)定載荷。于是，通過預(yù)先設(shè)定在平坦部幾乎不能進(jìn)行研磨的研磨載荷，可以表現(xiàn)出具有如下特征的研磨特性(凸部/平坦部的研磨選擇性)，即凹凸高差消除后(平坦化后)，研磨幾乎不能進(jìn)行。
其結(jié)果，表現(xiàn)出了以下優(yōu)良的效果，即以較少的研磨量就能迅速地實現(xiàn)圖案依存性小且高水平的平坦化。該效果在半導(dǎo)體基板表面至少含有硅元素時是明顯的。
再者，上述的凸部/平坦部的研磨選擇性根據(jù)氨基酸種類的不同而不同，有時完全表現(xiàn)不出來，有時即使能表現(xiàn)出來，其表現(xiàn)的濃度范圍也非常狹小。
本發(fā)明所使用的特定的氨基酸，由于其研磨選擇性的表現(xiàn)濃度范圍較寬，可以穩(wěn)定地使平坦化性能表現(xiàn)出來，因此，諸如研磨布的狀態(tài)之類的研磨條件的變化難以對其產(chǎn)生影響，從而可以進(jìn)行工藝管理容易的研磨。
1)研磨液組合物(氨基酸)本發(fā)明所使用的氨基酸為選自絲氨酸、半胱氨酸和二羥基乙基甘氨酸之中的1種或多種。
其中，因凸部/平坦部的研磨選擇性的表現(xiàn)區(qū)域擴大而帶來工藝管理性的提高，從這一角度考慮，特別優(yōu)選二羥基乙基甘氨酸。
作為研磨液組合物中這樣的氨基酸的含量，從平坦化性能的角度考慮，優(yōu)選為0.1～20重量％，更優(yōu)選為0.5～10重量％。
(二氧化鈰粒子)作為本發(fā)明所使用的二氧化鈰粒子，可以列舉出用各種合成法調(diào)配的粒子。作為這些合成法，可列舉出燒結(jié)法、水熱合成法、鹽·催化劑法、氣相法(PSV法)等。其中，從研磨速度的角度考慮，優(yōu)選的是燒結(jié)法，該方法是對碳酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽等的鈰化合物進(jìn)行燒結(jié)，從而得到氧化鈰(二氧化鈰)。
作為二氧化鈰粒子的體積平均粒徑，從研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為30nm或以上，另外，從二氧化鈰粒子在水性介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性和防沉降分離性的角度考慮，優(yōu)選為1000nm或以下。二氧化鈰粒子的體積平均粒徑優(yōu)選為30～1000nm，更優(yōu)選為40～500nm，再優(yōu)選為50～160nm，進(jìn)一步優(yōu)選為50～140nm。此外，體積平均粒徑例如可以由激光衍射/散射法測得的中值粒徑求出。
另外，作為二氧化鈰粒子的平均一次粒徑(微晶尺寸)，從研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為5nm或以上，另外，從抑制研磨面上劃傷的產(chǎn)生這一角度考慮，優(yōu)選為100nm或以下。上述二氧化鈰粒子的平均一次粒徑優(yōu)選為5～100nm，更優(yōu)選為10～50nm，進(jìn)一步優(yōu)選為20～40nm。此外，作為二氧化鈰粒子平均一次粒徑的測定方法，可列舉出將粒子形狀假定為球狀、根據(jù)用BET法求出的比表面積來進(jìn)行求算的方法或X射線衍射法。
作為研磨液組合物中二氧化鈰粒子的含量，從研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為0.1重量％或以上，另外，從二氧化鈰粒子在水性介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性和成本的角度考慮，優(yōu)選為20重量％或以下。上述含量在研磨液組合物中優(yōu)選為0.1～20重量％，更優(yōu)選為0.2～10重量％，再優(yōu)選為0.3～5重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5～3重量％。
(氨基酸與二氧化鈰粒子的重量比)在本發(fā)明的研磨液組合物中，上述氨基酸/二氧化鈰粒子的重量比，從平坦化性能的角度考慮，優(yōu)選為1/20或以上，另外，從平坦化速度的角度考慮，優(yōu)選為50/1或以下。
上述氨基酸/二氧化鈰粒子的重量比優(yōu)選為1/20～50/1，更優(yōu)選為1/10～20/1，進(jìn)一步優(yōu)選為1/5～10/1。
(水性介質(zhì))本發(fā)明的研磨液組合物的余量為水性介質(zhì)即水、或與水的混合介質(zhì)和水溶性介質(zhì)。水性介質(zhì)可以單獨地、或混合2種或更多種使用。作為水性介質(zhì)，優(yōu)選的是諸如離子交換水之類的水。
作為研磨液組合物中水性介質(zhì)的含量，從提高研磨速度的角度以及從防止二氧化鈰粒子的沉降及分離的角度考慮，優(yōu)選為60～99.8重量％，更優(yōu)選為70～98重量％。
(研磨液組合物的調(diào)配方法)本發(fā)明的研磨液組合物可以采用如下的方法來調(diào)配，即將上述的二氧化鈰粒子、氨基酸與水性介質(zhì)混合。其中，從混合時的二氧化鈰粒子的分散穩(wěn)定性這一角度考慮，特別優(yōu)選的方法是預(yù)先調(diào)配含有二氧化鈰粒子的水分散體(二氧化鈰料漿)，再將該二氧化鈰料漿和溶解有氨基酸的水溶液進(jìn)行混合并攪拌。另外，可能采用的方法還有在混合二氧化鈰料漿和氨基酸水溶液之前，分別預(yù)先將pH調(diào)整為預(yù)定值之后進(jìn)行混合；或者進(jìn)一步從保存穩(wěn)定性的角度考慮，分別向研磨盤上供給二氧化鈰料漿和溶解有氨基酸的水溶液，從而在研磨盤上進(jìn)行混合。
(二氧化鈰料漿的調(diào)配)二氧化鈰料漿可以通過分散處理來進(jìn)行調(diào)配。作為分散處理，可列舉出用均相混合機、均化器、超聲波分散機、濕式球磨機等攪拌機進(jìn)行分散的方法。另外，從二氧化鈰粒子分散性的角度考慮，在進(jìn)行分散處理時，優(yōu)選并用分散劑。此外，二氧化鈰料漿的pH優(yōu)選調(diào)整為3～10。
作為分散劑，可列舉出陰離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑等表面活性劑，或者聚丙烯酸或其鹽、丙烯酸共聚物、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷嵌段共聚物(Pluronic類)等高分子分散劑等。其中，從分散效果的角度考慮，優(yōu)選聚丙烯酸，作為其分子量，優(yōu)選為1000～10000，更優(yōu)選為1000～6000。另外，從同樣的角度考慮，二氧化鈰料漿中分散劑的含量優(yōu)選為0.001～10重量％，更優(yōu)選為0.01～1重量％。
隨后，優(yōu)選除去像上述那樣得到的二氧化鈰料漿中的粗大粒子。作為除去該粗大粒子的方法，在分散處理后通過離心分離法、過濾器過濾法，都可以除去粗大粒子。
另外，溶解有氨基酸的水溶液的pH優(yōu)選調(diào)整為3～10。
(任選成分)另外，在本發(fā)明的研磨液組合物中，作為任選成分(添加劑)，也可以混合苯扎氯銨、芐索氯銨、1，2-苯并異噻唑啉-3-酮、過氧化氫、次氯酸鹽等防腐劑。此外，還可以混合過氧化物或高錳酸、鉻酸、硝酸、過氧酸或它們的鹽等氧化劑。這些任選成分可以混合在上述的二氧化鈰料漿、氨基酸水溶液之中的任一種內(nèi)。
作為這些任選成分在研磨液組合物中的含量，優(yōu)選為0.001～10重量％，更優(yōu)選為0.01～5重量％。
(研磨液組合物的pH)作為用上述方法得到的本發(fā)明之研磨液組合物的pH范圍，從研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為3～10，更優(yōu)選為4～8，進(jìn)一步優(yōu)選為5～7。
上述研磨液組合物的pH可以通過pH調(diào)節(jié)劑來調(diào)整。作為pH調(diào)節(jié)劑，可以列舉出氨水、氫氧化鉀、水溶性有機胺、季銨堿等堿性物質(zhì)，硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸等無機酸以及醋酸、草酸、琥珀酸、羥基乙酸、蘋果酸、檸檬酸、安息香酸等有機酸之類的酸性物質(zhì)。
(半導(dǎo)體基板)本發(fā)明的研磨液組合物可用于半導(dǎo)體基板的研磨。
作為半導(dǎo)體基板的材質(zhì)，例如可以列舉出硅、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦等金屬或者類金屬以及以這些金屬為主成分的合金，玻璃、玻璃化碳、無定形碳等玻璃狀物質(zhì)，氧化鋁、二氧化硅、氮化硅、氮化鉭、氮化鈦等陶瓷材料，聚酰亞胺樹脂等樹脂等，然而，從表現(xiàn)出有效的平坦化的角度考慮，其中可以在基板表面上形成包含硅且具有凹凸形狀的膜的材質(zhì)是合適的。作為包含硅的膜，可以列舉出TEOS、石英、玻璃等氧化硅，BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃Boro-Phospho-SilicateGlass)、PSG(磷硅酸鹽玻璃Phospho-Silicate Glass)等攙雜磷、硼等元素的氧化硅、氮化硅、多晶硅等。特別地，當(dāng)被研磨膜以二氧化硅為主要成分、且進(jìn)行研磨的是具有該被研磨膜的半導(dǎo)體基板時，如果使用本發(fā)明的研磨液組合物，則在這樣的情況下，可以有效地實現(xiàn)平坦化。
其中，為了使形狀上具有50～2000nm這一凹凸高差的半導(dǎo)體基板平坦化，使用本發(fā)明的研磨液組合物進(jìn)行研磨是合適的。凹凸高差可以用輪廓測定裝置(例如KLA-Tencor公司制造，商品名HRP-100)求出。
特別地，在凹凸高差由同一構(gòu)件構(gòu)成時，本發(fā)明的研磨液組合物表現(xiàn)出優(yōu)良的效果，可以迅速地研磨凸部而使之平坦化。
(2)研磨方法作為本發(fā)明的研磨方法，只要使用上述研磨液組合物研磨上述的半導(dǎo)體基板就沒有特別的限制，例如可以列舉出的方法有相對于每1cm2的被研磨基板，以0.01～10g/分的供給速度、更優(yōu)選以0.1～10g/分的供給速度將研磨液組合物供給至研磨墊上，并以5～100kPa的研磨載荷按壓研磨墊來進(jìn)行研磨。作為被研磨的半導(dǎo)體基板，從表現(xiàn)出有效的平坦化的角度考慮，在基板表面上形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜的材質(zhì)是合適的。
因此，本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體基板的研磨方法，其具有使用上述的研磨液組合物研磨半導(dǎo)體基板的工序；進(jìn)而涉及一種半導(dǎo)體基板的研磨方法，其具有使用上述的研磨液組合物、研磨在表面上形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜的半導(dǎo)體基板的工序。
(研磨液組合物的供給速度)從維持高的研磨速度、于短時間內(nèi)實現(xiàn)平坦化的角度考慮，研磨液組合物的供給速度相對于每1cm2的被研磨基板，優(yōu)選為0.01g/分或以上，更優(yōu)選為0.1g/分或以上；另外，從經(jīng)濟性的觀點和廢液處理的角度考慮，優(yōu)選為10g/分或以下，更優(yōu)選為5g/分或以下。該供給速度優(yōu)選為0.01～10g/分，更優(yōu)選為0.1～5g/分。
(研磨載荷)
作為研磨載荷，從研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為5kPa或以上，更優(yōu)選為10kPa或以上，另外，從被研磨面的平坦化和抑制劃傷的角度考慮，優(yōu)選為100kPa或以下，更優(yōu)選為70kPa或以下，進(jìn)一步優(yōu)選為50kPa或以下。研磨載荷優(yōu)選為5～100kPa，更優(yōu)選為10～70kPa，進(jìn)一步優(yōu)選為10～50kPa。
作為使用本發(fā)明的研磨液組合物的半導(dǎo)體基板的研磨裝置并沒有特別的限制，可以使用具備夾具和研磨布(研磨墊)的研磨裝置，其中所述夾具用于保持以半導(dǎo)體基板為代表的進(jìn)行研磨的被研磨物。作為使用該研磨裝置的研磨方法的具體例子，可列舉出如下的方法，將保持上述被研磨物的夾具按壓在貼有有機高分子類的發(fā)泡體、非發(fā)泡體、或無紡布形式的研磨布等的研磨盤上，或者將上述被研磨物卡在貼有研磨布的研磨盤上，向被研磨物表面供給本發(fā)明的研磨液組合物并施加一定的壓力，同時使研磨盤或被研磨物移動，由此使被研磨物表面得以研磨。作為研磨液組合物的供給方法，可以使用的方法包括將二氧化鈰料漿和溶解有氨基酸的水溶液分別用泵等供給至研磨布上、從而在研磨盤上進(jìn)行混合的方法，以及在預(yù)先充分混合研磨液組合物的構(gòu)成成分的狀態(tài)下、將研磨液組合物供給至研磨布上的方法。
此外，關(guān)于上述的研磨液組合物的供給速度、研磨載荷以外的研磨條件，則沒有什么特別的限定。
(3)半導(dǎo)體裝置的制造方法(方法)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法具有使用上述研磨液組合物研磨半導(dǎo)體基板的工序。作為它的例子，可列舉出具有如下工序的方法該工序在上述研磨液組合物的存在下，在表面上形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜的半導(dǎo)體基板上，以5～100kPa的研磨載荷按壓研磨墊來進(jìn)行研磨。
此外，關(guān)于研磨液組合物的供給速度、研磨墊等研磨條件，可以與上述的研磨方法相同。
具體地說，可以列舉出如下的方法，它包括在具有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板的上方形成包含硅的薄膜的工序以及研磨該薄膜的研磨工序，其中上述研磨工序的構(gòu)成是向研磨墊表面供給含有二氧化鈰粒子和氨基酸的研磨液組合物，通過CMP(化學(xué)機械研磨)使具有凹凸形狀的該薄膜表面平坦化。作為這樣的工序，有淺溝槽隔離工序、層間絕緣膜的平坦化工序、嵌入金屬配線的形成工序、嵌入電容的形成工序等。但是，本發(fā)明的制造方法特別適用于淺溝槽隔離工序和層間絕緣膜的平坦化工序，適用于存儲器IC、邏輯IC、或者系統(tǒng)LSI等的制造。
實施例下面通過實施例更進(jìn)一步記載并公開本發(fā)明的方案。這些實施例僅僅是本發(fā)明的例示，并不意味著對本發(fā)明的任何限定。
實施例1在2.0重量份的二羥基乙基甘氨酸(CHELEST公司制造，ChelestGA)中添加95.5重量份的離子交換水，進(jìn)行混合溶解，然后在攪拌狀態(tài)下，進(jìn)一步添加2.5重量份(二氧化鈰粒子為1.0重量份)的二氧化鈰的水分散液(固體成分為40重量％，二氧化鈰粒子的平均粒徑為125μm，二氧化鈰粒子的微晶尺寸為28nm)，接著用氨水(氨28重量％)將pH調(diào)節(jié)為6.0，于是便得到研磨液組合物。
使用這樣調(diào)配的研磨液組合物，在以下的條件下進(jìn)行研磨試驗，分別評價凸部以及平坦部的研磨速度。
<研磨條件>
研磨試驗機單面研磨機(產(chǎn)品編號MA-300，Engis公司制造，研磨盤直徑300mm)研磨墊硬質(zhì)聚氨酯墊(產(chǎn)品編號IC-1000/Sub400，Nitta Haas公司制造)研磨盤轉(zhuǎn)速90r/min磨頭轉(zhuǎn)速90r/min(旋轉(zhuǎn)方向與研磨盤相同)
研磨載荷39.2kPa研磨液供給速度50g/分(相對于每1cm2的基板為3.1g/分)<研磨速度的評價>
(凸部研磨速度)將市售的CMP特性評價用晶片(圖案晶片，商品名SKW7-2，SKWAssociates公司制造，其構(gòu)造是在形成有凹凸高差為800nm這種圖案的8英寸(200mm)的硅晶片上，制作出厚度為2000nm的PE-TEOS膜)切成40mm見方的試片，然后使用這樣的試片在上述研磨條件下研磨1分鐘。
凸部研磨速度可以采用下述方法求出，即測定圖案晶片上的D50圖案(凸部寬度50μm/凹部寬度50μm的Line/Space圖案參照圖1)在凸部研磨前后的氧化硅膜的膜厚，然后用研磨時間除膜厚的減少量。膜厚用光干涉式膜厚儀(LAMBDA ACE VM-1000，大日本SCREEN公司制造)進(jìn)行測定。
(平坦部研磨速度的評價)平坦部的研磨速度是凹凸高差消失而實現(xiàn)平坦化的被研磨面(參照圖2)的研磨速度。在這里的評價中，作為被研磨基板，將采用等離子體TEOS法在表面形成有膜厚為2000nm的氧化硅膜(PE-TEOS膜)的8英寸硅基板切成40mm見方的正方形來使用。研磨是在上述的研磨條件下進(jìn)行2分鐘。
研磨速度采用下述方法求出，即在研磨前后測定被研磨基板上中央部分的氧化硅膜的膜厚，然后用研磨時間除膜厚的減少量。將這樣求出的值設(shè)定為平坦部的研磨速度。與凸部的情況相同，膜厚用光干涉式膜厚儀進(jìn)行測定。
<研磨結(jié)果>
對于含有2.0重量％二羥基乙基甘氨酸的研磨液組合物，凸部的研磨速度為337nm/min，平坦部的研磨速度為5nm/min，可知凸部表現(xiàn)出了明顯較快的研磨速度，而平坦部的研磨速度受到了抑制。也就是說，表現(xiàn)出了特有的凸部/平坦部的研磨選擇性。
同樣地，改變二羥基乙基甘氨酸的濃度，就凸部研磨速度和平坦部研磨速度進(jìn)行了評價。結(jié)果如表1所示。
表1

以表1的結(jié)果為基礎(chǔ)，二羥基乙基甘氨酸濃度與凸部及平坦部的研磨速度之間的關(guān)系如圖3所示。從圖3中，求出了平坦部的研磨速度為30nm/min時的添加劑濃度Cp(重量％)和凸部研磨速度為200nm/min時的添加劑濃度C凸(重量％)。其結(jié)果是，Cp為1.6重量％，C凸為5.0重量％。
在Cp～C凸的濃度范圍內(nèi)，本發(fā)明表現(xiàn)出了特有的凸部/平坦部的研磨選擇性，可以期待能夠迅速地實現(xiàn)圖案依存性小且高水平的平坦化。因此，該Cp～C凸的濃度范圍寬的添加劑可以說是濃度依存性小、工藝管理容易且優(yōu)良的添加劑。
但是，C凸-Cp的值受到添加劑純度的影響，添加劑純度越低，C凸和Cp的值就越移向高濃度側(cè)，由于C凸-Cp的絕對值增大，因而該值作為正確評價該化合物的性能指標(biāo)是不夠充分的。于是，作為不依賴于純度而能夠適用的指標(biāo)，可以使用(C凸-Cp)/Cp。由此，可以消除由添加劑純度造成的影響。由于(C凸-Cp)/Cp的數(shù)值越大，就越難以受到研磨條件變化所帶來的影響，因而使工藝管理變得容易了。
對于二羥基乙基甘氨酸，(C凸-Cp)/Cp的值為2.1。
實施例2～3，比較例1～4使用表2所記載的添加劑代替實施例1中的二羥基乙基甘氨酸，與實施例1同樣，求出Cp和C凸，計算出(C凸-Cp)/Cp的值。結(jié)果如表2所示。
表2

1)數(shù)值為負(fù)數(shù)。
從表2的結(jié)果可知實施例1～3所使用的氨基酸，都表現(xiàn)出較高的(C凸-Cp)/Cp的值，因而可以進(jìn)行圖案平坦化性能優(yōu)良的研磨。另一方面，在比較例1、2、4中的數(shù)值較低，在使用比較例3的精氨酸的情況下，與平坦部的速度受到抑制的情況相比，凸部的速度在低的濃度下更為降低，所以不存在表現(xiàn)出特有的凸部/平坦部的研磨選擇性的區(qū)域。
由此可知，比較例1～4所進(jìn)行的都是圖案平坦化性能差的研磨。
本發(fā)明的半導(dǎo)體基板用研磨液組合物例如可應(yīng)用于淺溝槽隔離工序、層間絕緣膜的平坦化工序、嵌入金屬配線的形成工序、嵌入電容的形成工序等，特別適用于淺溝槽隔離工序和層間絕緣膜的平坦化工序，適用于存儲器IC、邏輯IC、或者系統(tǒng)LSI等的制造。
以上所述的本發(fā)明，同樣的內(nèi)容明顯可以變換為多種方式。這樣的多樣性不能看作是背離了發(fā)明的意圖和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚的所有這些改變，都包含在以下的權(quán)利要求書所記載的技術(shù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體基板用研磨液組合物，其含有選自絲氨酸、半胱氨酸和二羥基乙基甘氨酸之中的至少1種的氨基酸、二氧化鈰粒子和水性介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨液組合物，其中氨基酸與二氧化鈰粒子的重量比為1/20～50/1。
3.一種半導(dǎo)體基板的研磨方法，其具有使用權(quán)利要求1所述的研磨液組合物研磨半導(dǎo)體基板的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的研磨方法，其中半導(dǎo)體基板在其表面上形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的研磨方法，其相對于每1cm2的被研磨基板，以0.01～10g/分的供給速度將研磨液組合物供給至該基板上，并以5～100kPa的研磨載荷按壓研磨墊來進(jìn)行研磨。
6.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有如下工序，該工序是在權(quán)利要求1所述的研磨液組合物的存在下，在表面形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜的半導(dǎo)體基板上，以5～100kPa的研磨載荷按壓研磨墊來進(jìn)行研磨。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板用研磨液組合物，其含有選自絲氨酸、半胱氨酸和二羥基乙基甘氨酸之中的至少1種的氨基酸、二氧化鈰粒子和水性介質(zhì)；涉及半導(dǎo)體基板的研磨方法，其具有使用該研磨液組合物研磨半導(dǎo)體基板的工序；還涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有如下工序，該工序是在所述研磨液組合物的存在下，在表面形成有包含硅且具有凹凸形狀的膜的半導(dǎo)體基板上，以5～100kPa的研磨載荷按壓研磨墊來進(jìn)行研磨。
文檔編號B24B37/00GK1782013SQ20051012538
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者米田康洋, 代田真美 申請人:花王株式會社