專利名稱：氧化硅用研磨劑、其用途以及研磨方法
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娃(fumed silica)研磨劑、膠態(tài)氧化娃(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. 25 ii m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，氧化娃膜下面會(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。多晶娃可用作晶體管(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[I]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、多晶娃研磨抑制劑及水。另外，本發(fā)明是關(guān)于[2]如上述第[I]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[I]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a-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。另外，本發(fā)明是關(guān)于[4]如上述第[3]項(xiàng)所述的氧化硅用研磨劑，其中，上述水溶性高分子為包含選自由下述通式(I)所表示的聚合性單體及下述通式(II)所表示的聚合性單體所組成的組中的至少一種聚合性單體的聚合物或共聚物，
權(quán)利要求
1.一種氧化硅用研磨劑，其為用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨劑，包括研磨粒、多晶硅研磨抑制劑及水，所述多晶硅研磨抑制劑包括從聚乙烯吡咯烷酮或者含有乙烯吡咯烷酮的共聚物選出的聚乙烯吡咯烷酮類。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮類的含量為.O.005 5質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮類的重量平均分子量為 10，000 1，200，000。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其PH值為5.(Γ12. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其PH值為6.(Γ7. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其進(jìn)一步包括聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽和含有丙烯酸鹽單元的共聚物中的至少任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧化硅用研磨劑，其中聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽和含有丙烯酸鹽單元的共聚物中的至少一種的含量為O. 0Γ5質(zhì)量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其中，所述研磨粒包含氧化鈰。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其進(jìn)一步含有研磨粒的分散劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氧化硅用研磨劑，其中，所述研磨粒的分散劑的添加量相對(duì)于研磨粒100質(zhì)量份為O. 01^5. O質(zhì)量份。
11.根據(jù)權(quán)利要求廣10中任一項(xiàng)所述的氧化硅用研磨劑，其作為二液式研磨劑保存，該二液式研磨劑分為含研磨粒和水的研漿、以及含多晶硅研磨抑制劑和水的添加液。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氧化硅用研磨劑，其中，所述研磨粒的分散劑包含于研漿中。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其中，所述研磨粒包含氧化硅。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化硅用研磨劑，其進(jìn)一步包括從具有丙烯酰胺、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、聚乙二醇、炔系二醇的氧化乙烯加成物、下述通式(III)所表示的化合物、下述通式(IV)所表示的化合物以及烷氧基化直鏈脂肪醇中選出的一種以上的多晶硅研磨抑制劑， R1-C ^ C-R2 (III) 通式(III)中，R1表示氫原子或碳原子數(shù)f 5的取代或未取代烷基，R2表示碳原子數(shù)Γ10的取代或未取代燒基；
15.一種用于研磨方法的用途，所述研磨方法為使用權(quán)利要求f 14中任一項(xiàng)所述的氧化硅用研磨劑來(lái)研磨在多晶硅上形成有氧化硅的基板的所述氧化硅膜，并且在所述多晶硅膜露出時(shí)抑制對(duì)多晶娃膜的研磨。
16.權(quán)利要求f14中任一項(xiàng)所述的氧化硅用研磨劑的用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨的用途。
17.權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的氧化娃用研磨劑用于研磨的用途,所述研磨為研磨多晶硅膜上的氧化硅膜，并且在所述多晶硅膜露出時(shí)抑制對(duì)多晶硅膜的研磨的進(jìn)行。
18.一種半導(dǎo)體基板的研磨方法，其使用權(quán)利要求f 14中任一項(xiàng)所述的氧化硅用研磨 劑。
19.一種研磨方法，其是將研磨對(duì)象物以其被研磨面與研磨墊處于相對(duì)的狀態(tài)下保持于所述研磨墊上，在所述研磨墊與所述被研磨面之間供給研磨劑，同時(shí)使所述研磨墊與所述研磨對(duì)象物相對(duì)滑動(dòng)以研磨研磨對(duì)象物，其中所述研磨劑使用權(quán)利要求1 14中任一項(xiàng)所述的氧化娃用研磨劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化硅用研磨劑、其用途以及研磨方法。本發(fā)明的氧化硅用研磨劑為用于研磨多晶硅上的氧化硅膜的研磨劑，包括研磨粒、多晶硅研磨抑制劑及水，所述多晶硅研磨抑制劑包括從聚乙烯吡咯烷酮或者含有乙烯吡咯烷酮的共聚物選出的聚乙烯吡咯烷酮類。
文檔編號(hào)B24B37/00GK102965025SQ201210434219
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者西山雅也, 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)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社