專利名稱：拋光劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于研磨(拋光)基片的拋光(研磨)劑，特別是，涉及一種在由CMP方法對半導(dǎo)體基片的表面進行拋光(研磨)時使用的拋光(研磨)劑。
拋光裝置裝備有其表面張有砂布、由電動機轉(zhuǎn)動的研磨砂盤，和可支承基片自由旋轉(zhuǎn)、并將該旋轉(zhuǎn)的基片擠壓到研磨砂盤上的吸盤。使用該拋光裝置對基片作拋光研磨時，通常是將旋轉(zhuǎn)的基片的欲拋光面緊壓于旋轉(zhuǎn)著的研磨砂盤的砂布上，一邊對加工點供給拋光劑(又稱研磨料)，一邊進行拋光研磨。利用上述裝置的拋光技術(shù)適用于半導(dǎo)體裝置及液晶等的微型化制品的制造。
IC和LSI等的半導(dǎo)體裝置經(jīng)以下工序而形成設(shè)計形成于半導(dǎo)體基片上的集成電路的設(shè)計工序、用于描出形成集成電路所需的電子束等的掩模制作工序、從單晶塊形成一定厚度晶片的晶片制作工序、在晶片上形成集成電路等的半導(dǎo)體元件的晶片加工工序、在各半導(dǎo)體基片上分離晶片，裝配，形成半導(dǎo)體裝置的組裝工序及檢測工序。在上述各個工序中，都備有各個工序所需的制造裝置。在以往的晶片加工工序中， 已知有Etch Back RIE(Reactive Ion Etching)方法，作為在加工工序中，將金屬、聚硅氧烷(ボリシリコン)、硅氧化膜(SiO2)等任意的材料填埋于凹槽及接點孔等溝槽中，然后使該表面平坦化的方法。
然而，上述的Etch Back RIE方法存在很多問題深蝕刻的保護膜的涂敷等工序很多；RIE的損傷容易帶入晶片的表面；很難得到良好的平坦晶片表面；而且，由于使用真空系統(tǒng)的裝置，其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需使用危險的蝕刻氣體等等。
因此，最近，有人開始研究CMP(Chemical Mechanical Polishing)方法，以取代Etch Back RIE方法。
在

圖16中，簡要顯示了實施CMP方法的拋光裝置。以下，對該機構(gòu)進行說明。該圖是也可用于本發(fā)明的、以往的拋光裝置的剖視圖。圖中，研磨砂盤的支架23通過軸承22設(shè)置于載物臺21上。在該研磨砂盤支架23上設(shè)置有研磨砂盤24。在研磨砂盤24上張設(shè)有拋光晶片的砂布25。為轉(zhuǎn)動研磨砂盤支架23及研磨砂盤24，在其中心部位連接有傳動軸26。該傳動軸26通過傳動帶28，由電動機27驅(qū)動。另一方面，晶片20設(shè)置于正對著砂布25的位置處，抽真空或浸水后貼在吸盤31上的吸附布30及導(dǎo)板29上而加以固定。
吸盤31連接于傳動軸32。又，該傳動軸32通過齒輪34及35由電動機33驅(qū)動。傳動軸32固定于傳動塊36上。傳動塊36裝設(shè)于輥筒37上，并隨著該輥筒37的上下移動而作上、下動作。在固定于吸盤31上的晶片20和砂布25之間，提供拋光劑。如此，對晶片20進行拋光加工。
使用上述拋光裝置，如圖17及圖18所示，通過填埋入CVD氧化膜，由阻擋膜對拋光的阻擋，能使填埋入凹槽結(jié)構(gòu)的氧化膜完全平坦化。首先，在硅半導(dǎo)體基片1上堆積氮化硅膜2，該膜在作SiO2等的氧化膜的拋光處理時，可成為阻擋膜。其后，堆積由VCD(Chemical VaporDeposition)法形成的、作為形成溝槽時的掩模的SiO2氧化膜(以下，稱為CVD氧化膜)3。為在CVD氧化膜3及氮化硅膜2上形成圖案，在整個半導(dǎo)體基片1的表面上涂敷光致抗蝕劑(圖中未示)，蝕刻以圖紋。
以光致抗蝕劑為掩模，由RIE(Reactive Ion Etching)方法同時對CVD氧化膜3和成為阻擋膜的氮化硅膜2開槽，形成溝槽部5。然后，由濕處理去除在作RIE加工時產(chǎn)生的反應(yīng)生成物和損傷層(圖17(a))。其次，在半導(dǎo)體基片1及上述的溝槽部內(nèi)堆積CVD氧化膜或BPSG(Boron-doped Phospho-Silicate Glass)等(圖17(b))，以圖16所示的拋光裝置對半導(dǎo)體基片1進行拋光，使CVD氧化膜6平坦化(圖18(a))。其后，除去作為阻擋膜的氮化硅膜2(圖18(b))。以往的拋光裝置因是將氧化鈰粒子或二氧化硅粒子等作為研磨粒子分散于拋光劑中使用的，因此，會在過度拋光的填埋溝槽的CVD氧化膜6上形成凹穴的凹曲部7。除了氧化膜6的凹穴7之外，硅半導(dǎo)體基片1自身的溝槽的拐角部分也被蝕刻，在以后所進行的工序中即成為問題。例如，由于在凹穴部生成n+化或p+化的聚硅氧烷及金屬的殘余物，會發(fā)生聚硅氧烷阻抗異常及線路短路等問題。
在用拋光裝置對用于填埋半導(dǎo)體基片的溝槽部的氧化膜或多層線路的層間絕緣膜的氧化膜進行平坦化處理時，為阻止過度拋光而形成凹曲面，以及為了使拋光限于設(shè)定的膜厚，常使用阻擋膜。
以往，對氧化膜進行的拋光是將氧化鈰粒子或二氧化硅粒子分散于拋光劑中使用的。分散有二氧化硅粒子的拋光劑，其拋光速度約為0.10-0.15μm/分，較小。又，分散有氧化鈰粒子的拋光劑，其拋光速度約為0.5-1.0μm/分，具有較大的拋光速度。然而，在使用氧化鈰粒子的拋光劑，并以氮化硅膜為阻擋膜的場合，其選擇比約為2，而在以聚硅氧烷為阻擋膜的場合，其選擇比約為1-2，較低，因此，容易過度拋光而磨削至阻擋膜。
另一方面，將二氧化硅粒子分散于拋光劑中，以氮化硅膜為阻擋膜的場合，其選擇比為2；而在以聚硅氧烷膜為阻擋膜的場合，其選擇比低至1，因此，容易過度拋光而磨削至阻擋膜，導(dǎo)致產(chǎn)生凹曲化的問題。不過，如上所述的拋光劑，其拋光速度較低，約為0.15μm/分，所以，容易控制磨削量，可以一邊進行控制，一邊減輕過度拋光引起的凹曲的程度。
這樣，現(xiàn)狀是還沒有拋光速度足夠大的拋光劑，而即使是具有較大的拋光速度的拋光劑，其對于阻擋膜的選擇性較低，所以仍難以完全控制凹曲部的發(fā)生，由于其加工安全系數(shù)很低，難以在批量生產(chǎn)中采用CMP法處理。
本發(fā)明在于提供對基片進行拋光時使用的拋光速率大的拋光劑，以及用CMP方法對半導(dǎo)體基片的被拋光膜作平坦化處理的拋光劑。
本發(fā)明的特征在于，對被拋光材料作拋光處理時，使用的拋光研磨劑為其中分散有由選自氮化硅、碳化硅及石墨(石墨又稱碳石墨)的一種材料形成的研磨粒子。又，其特征在于，將分散有由選自氮化硅、碳化硅及石墨的一種材料形成的研磨粒子的拋光研磨劑用于CMP法，對半導(dǎo)體基片上的被拋光材料作拋光處理。研磨粒子的一次粒徑以0.01-1000nm為宜，其二次粒徑以60-300nm為宜。二次粒徑的測量采用可測定0.01μm以上的粒徑的離心沉降法。
一次粒子指粒子本身，二次粒子為一次粒子分散于溶劑中時，由于分子間力等的作用，凝聚而形成的膠狀粒子。其表面區(qū)域上有一次粒子或附著、或脫離，而處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。在溶劑是水等的場合，也有不生成二次粒子的拋光研磨劑，在本發(fā)明中也包含這樣的拋光研磨劑。
使用上述拋光研磨劑實施CMP的時候，也可將拋光研磨劑以離子水等分散劑稀釋后，加以利用。拋光研磨劑的粘度以1-10厘泊(cp)為宜。
其中分散有選自氮化硅、碳化硅及石墨中的一種材料的研磨粒子的拋光研磨劑具有很高的硬度，其研磨速率高于以往所知的其中分散有研磨粒子的拋光劑，且可以有效地進行被拋光膜的平坦化處理。另外，將其中分散有選自氮化硅、碳化硅及石墨中的一種材料的研磨粒子的拋光研磨劑用于拋光，并使用含有與上述材料同樣的材料的膜作為已形成被拋光膜的基片上的阻擋膜時，可以得到相對于阻擋膜的高的選擇比，可得到?jīng)]有凹曲部面的加工形狀的被拋光膜。
含有選自氮化硅、碳化硅及石墨中的一種材料的研磨粒子，作為拋光研磨劑的材料使用是新穎的，因其具有高的硬度，其拋光速率可以提高，為一種最適宜于拋光處理的材料。特別是含有氮化硅的研磨粒子，因為氮化硅膜以前一直很好地用于半導(dǎo)體裝置的層間絕緣膜及保護絕緣膜等，所以，可以得到高純度的膜。再有，氮化硅膜作為阻擋膜最終不用去除，可直接作為半導(dǎo)體基片絕緣膜的一部分，所以，作為使用于半導(dǎo)體裝置的制造方法時，特別有用。
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
在實施本發(fā)明的拋光處理時，使用已有技術(shù)的、圖16的拋光裝置。本發(fā)明的拋光裝置具有供給新穎組成的拋光劑的噴嘴等設(shè)備，在這一點上，本發(fā)明的裝置與以往有所不同。但如圖所示的其它部分并無特別的差異，因此，該圖作為二種情況下的共同的示意圖使用。
首先，參照圖1至圖5，說明本發(fā)明的第一個發(fā)明實施形態(tài)。所示的圖為說明對半導(dǎo)體基片上的被拋光膜作拋光處理的方法的工序截面圖。在本發(fā)明的這一實施形態(tài)中，在半導(dǎo)體軟件的拋光處理面上，使用了將氮化硅粒子分散于由硝酸組成的溶劑中的拋光研磨劑，同時，使用了與阻擋膜材料同樣組成的研磨粒子，由此，可提高其與阻擋膜的選擇比。
研磨粒子指，作用于被拋光膜、對被拋光膜起機械研磨功能的粒子。
拋光研磨劑的粘度約為2cp。圖中顯示了在二氧化硅的半導(dǎo)體基片上形成溝槽部，用CVD氧化膜填埋該溝槽部，以拋光裝置進行平坦化處理的元件分離法及其過程。作為在二氧化硅的半導(dǎo)體基片1上對氧化膜進行拋光處理時作為阻擋膜的氮化硅膜2，其厚度堆積約為70nm。
然后，將成為形成溝槽部用的掩模的CVD氧化膜3堆積至氮化硅膜2上(圖1(a))。為在掩模及阻擋膜上形成圖案紋，將光敏抗蝕劑4涂敷于整個CVD氧化膜3的表面(圖1(b))。其次，在該光敏抗蝕劑4上描出圖紋(圖2(a))。描出圖紋的光敏抗蝕劑4作為掩模，再將CVD氧化膜3和其下的阻擋膜氮化硅膜2由RIE方法形成開口部(圖2(b))。其次，再以RIE法形成溝槽部5(圖3(a))。形成溝槽部5之后，由濕處理使該基片成為去除RIE法加工時所形成的反應(yīng)生成物和損傷層的狀態(tài)。而且，在氮化硅膜2上及溝槽部5堆積CVD氧化膜6或BPSG膜(圖3(b))。將該CVD氧化膜6作為被拋光膜，使用如圖16所示的拋光裝置進行拋光處理。用于該拋光裝置的拋光研磨劑中作為研磨粒子的氮化硅粒子分散于溶劑(硝酸)中。為使其均勻的分散于拋光研磨劑中，氮化硅粒子形成膠粒狀態(tài)分散。拋光劑的粘度為1-10cp為宜。因為，粘性低，則難以均勻的分散粒子；粘度高，則機械研磨性能增強，因為晶片的翹曲及膜厚的均勻性對CMP之后的均勻性產(chǎn)生很大的影響。因此，很難作均勻的拋光研磨處理。
拋光研磨的溫度以20-70℃為宜，特別是在高溫處理時，其化學(xué)作用增強。氮化硅粒子的粒徑，一次粒子使用0.01-1000nm的范圍。當該粒徑大于1000nm時，則機械研磨性能過于增強，而化學(xué)研磨性能的影響降至極低，不理想。另外，當該粒徑小于0.01nm時，則其機械研磨性能過弱，不能取得研磨性能均衡的拋光研磨。特別理想的是，一次粒子的粒徑在10-40nm的范圍，這樣可以獲得其機械研磨性能和化學(xué)研磨性能平衡的良好拋光研磨。又，膠狀的二次粒子以其粒徑為60-300nm為合適，特別是，60-100nm的粒徑最好。
在本發(fā)明中，為了改善分散性，也可將研磨粒子混合、分散于表面活性劑中。
在圖4(a)中，顯示了將CVD氧化膜6以所述的拋光裝置作平坦化處理之后的狀態(tài)。在拋光研磨后，蝕刻去除阻擋膜的氮化硅膜2(圖4(b))。然后，進行精磨理，將半導(dǎo)體基片的面精磨成與CVD氧化膜6的表面一致(圖5)。通過該精磨，可以得到在二氧化硅的半導(dǎo)體基片1的表面及填埋的CVD氧化膜6上沒有凹曲部的加工良好的形狀。
在本發(fā)明的該實施形態(tài)中，由于將氮化硅粒子用作研磨粒子，可以得到對阻擋膜的氮化硅膜2的選擇比為50-1000，和約為0.5-1μm/分以上的拋光速度。
又，將與形成半導(dǎo)體基片上的阻擋膜同樣的材料用于研磨粒子的拋光研磨劑，也可使用石墨粒子或SiC粒子等代替氮化硅粒子。此時的阻擋膜上當然分別使用了石墨膜和SiC膜。在拋光劑中所含研磨粒子和已形成被拋光膜的基片上所用阻擋膜由同一材料構(gòu)成時，可以對阻擋膜得到高選擇比。但是，如將石墨膜或SiC膜等作為阻擋膜，則對于阻擋膜的具體的選擇比，會依拋光研磨溫度和研磨砂盤的轉(zhuǎn)速等的各種拋光研磨條件而變化很大。
下面，參照圖6-圖12的拋光研磨工序的斷面圖，說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)。比較這些圖及顯示以往拋光研磨結(jié)果的圖19及圖20，說明本發(fā)明的實施形態(tài)的效果。
在該實施形態(tài)中，半導(dǎo)體基片的拋光處理使用了與阻擋膜材料為同樣組成的拋光研磨劑作為拋光劑，由此，可提高與阻擋膜的選擇比。作為半導(dǎo)體基片上的加工對象的被拋光膜由聚硅氧烷膜組成。以往，聚硅氧烷膜進行拋光研磨時，是將二氧化硅粒子分散于拋光研磨劑中使用的，此處，是將氮化硅粒子作為拋光劑的粒子使用。將硅基片1的主面加熱，氧化形成其厚度為10-50nm的過渡氧化膜(SiO2)8(圖6(a))。其后，將用作第二次聚硅氧烷膜拋光研磨時的阻擋膜，且用于保護元件區(qū)域用的掩模的氮化硅膜2堆積在過渡氧化膜8之上，成70nm厚(圖6(b))。然后，將為形成溝槽部使用的掩模CVD氧化膜3堆積在氮化硅膜2上(圖7(a))。為在該掩模及氮化硅膜上形成圖案，將光敏抗蝕劑9全面涂敷于CVD氧化膜3之上，形成圖案紋(圖7(b))。
將該光敏抗蝕劑9作成掩模，由RIE法等對CVD氧化膜3和成為阻擋膜的氮化硅膜2，同時作開口加工(圖8(a))。形成溝槽部10之后，由濕處理去除RIE法加工所形成的反應(yīng)生成物和損傷層，其后，對溝槽部10的內(nèi)表面作進行熱氧化，形成氧化膜11(圖8(b))。接著，經(jīng)減壓CVD等將聚硅氧烷膜12堆積于溝槽部10的內(nèi)部及CVD氧化膜3的上面(圖9(a))。
其次，將該聚硅氧烷膜12作為被拋光膜，使用如圖16所示的拋光裝置進行第一次的拋光處理。用于該拋光裝置的拋光劑是將氮化硅粒子作為研磨粒子分散于硝酸組成的溶劑中。氮化硅粒子也可與表面活性劑混合、分散。拋光劑的粘度以1-10cp為宜。拋光研磨的溫度以20-70℃為宜，研磨粒子的二次粒徑，以60-300nm的范圍為宜。第一次的拋光研磨中的阻擋膜使用了CVD氧化膜3。在圖9(b)中，顯示了以該拋光裝置，對聚硅氧烷膜12作平坦化處理之后的狀態(tài)。由于將氧化膜3用作阻擋膜，所以，可以進行選擇性拋光研磨，不會生成凹曲部。在第一次的拋光研磨之后，用含有HF的蝕刻劑蝕刻CVD氧化膜3(圖10(a))。除去CVD氧化膜3的結(jié)果，聚硅氧烷膜12成為凸出于半導(dǎo)體基片1的狀態(tài)。
其次，將該呈凸出狀態(tài)的聚硅氧烷膜12作為被拋光膜，使用如圖16所示的拋光裝置進行第二次拋光處理。用于該拋光裝置的拋光劑與上述的第一次的拋光研磨相同。在圖10(b)中，顯示了以該拋光裝置對聚硅氧烷膜12作平坦化處理之后的狀態(tài) 由于該平坦化處理，溝槽部可被聚硅氧烷膜12填埋，而不形成凹曲部。氮化硅膜2的一部分，由于直接用作LOCOS時的掩模，在其一部分2之上，經(jīng)光蝕刻工序，形成了光敏抗蝕膜13(圖11(a))。而且，在以RIE等法去除氮化硅膜2除被光敏抗蝕劑13覆蓋區(qū)之外的區(qū)域之后，剝離光敏抗蝕劑膜(圖11(b))。再經(jīng)熱處理，以LOCOS氧化膜14覆蓋半導(dǎo)體基片1的表面(圖12)。LOCOS掩模的周邊部因過度拋光研磨而變薄，會產(chǎn)生毛邊，但該毛邊較以往的為小，且所述毛邊的面積不會嚴重影響集成塊特性。
這里，是將氮化硅粒子用作研磨粒子，可得到對阻擋膜的氮化硅膜2(第一次拋光研磨)為50-1000的選擇比和0.8-1.1μm/分以上的拋光速度。在以氧化膜為阻擋膜的場合(第二次拋光研磨)時，其選擇比約為2-3。
以以往的方法，在對半導(dǎo)體基片1的被拋光膜進行拋光研磨時，在對如圖10(a)所示的凸出的聚硅氧烷膜12進行拋光研磨、作平坦化處理時，由于將氮化硅膜2作為阻擋膜，其選擇性低，因此，形成凹曲部，在填埋溝槽部的聚硅氧烷膜12上形成了凹部，并在阻擋膜上形成減薄的邊沿部(圖19(a))。由于氮化硅膜的一部分直接用作LOCOS掩模，在經(jīng)過光蝕刻印工序后，在氮化硅膜2作為LOCOS掩模的部分之上形成光敏抗蝕劑層13(圖19(b))。在以RIE等法去除除了氮化硅膜2被光敏抗蝕劑膜13所覆蓋的區(qū)域以外的區(qū)域之后，剝離光敏抗蝕劑層13。再熱處理半導(dǎo)體基片1的表面，進行LOCOS氧化(圖20(b))。按這以往的方法，掩模的周邊部因過度研磨而變薄，毛邊嵌入較多，集成塊面積變窄。已知該區(qū)域面積會在很大程度上影響集成塊的特性，必須加以控制。
在本發(fā)明中，由于使用了具有新穎組成的拋光劑，可以形成如圖10(b)所示的良好平坦形狀。其結(jié)果，可得到如圖12所示的LOCOS的圖案紋無變化差異的良好的加工形狀。
下面，參照圖13及圖14，說明本發(fā)明的第三個實施形態(tài)。
最近，CMP技術(shù)被用于高集成塊的制造工藝，本發(fā)明的技術(shù)可適用于該工藝。這里所示的埋入式金屬布線方法，是使用了圖16所示的拋光裝置形成埋入式的銅配線。拋光研磨劑則是將氮化硅粒子作為研磨粒子分散、混合于由硝酸組成的溶劑中而制得。由于在拋光研磨劑中使用了氮化硅粒子，其拋光速度可以達到較快的0.5-1.0μm/分。又，在使用該分散有氮化硅粒子的拋光劑的拋光研磨中，半導(dǎo)體基片的拋光研磨處理，使用了與該粒子同樣材料的氮化硅膜作為半導(dǎo)體基片上的阻擋膜，則顯著提高對于阻擋膜的選擇比。使用了含該氮化硅粒子的拋光研磨劑，如將聚硅氧烷膜及氧化硅膜等的其它材料作成阻擋膜，則其選擇比雖然沒有使用氮化硅膜的場合高，但是，也比使用通常所知的研磨粒子時要大。使用表面活性劑等可以提高氮化硅粒子在拋光研磨劑中分散時的分散效率。
在半導(dǎo)體基片1上連續(xù)形成由SiO2等組成的CVD氧化膜3及以等離子體CVD形成的SiO2等的氧化膜(以下，稱為等離子體氧化膜)15(圖13(a))。接著，對等離子體氧化膜15蝕刻以圖案，在一定的部位形成溝槽部17(圖13(b))。在溝槽部17內(nèi)及等離子體氧化膜15的整個面上堆積銅膜16(圖13(c))。其次，由圖16的拋光研磨裝置，將等離子體氧化膜15作為阻擋膜，對銅膜16進行拋光。當該拋光研磨進行至等離子體氧化膜15露出的階段時，結(jié)束銅膜16的拋光處理。借上述的處理，僅在溝槽部17內(nèi)填埋入銅膜，銅膜填埋形成了線路16(圖14(a)).
通過如上所述的拋光處理，可以得到其表面無凹曲部的平坦的半導(dǎo)體基片1。其后續(xù)的第二層的等離子體氧化膜(SiO2)18的形成也變得容易(圖14(b))。由該CMP方法的平坦化處理，其后的第二層、第三層的電極布線(圖中未示)的形成也變得容易。
在本發(fā)明的實施形態(tài)中，作為基底氧化膜和金屬線路材料，是使用了等離子體CVDSiO2膜和銅膜等，但是，如果能滿足其各自的一定的絕緣性能和金屬配線的性能，也可使用如等離子體CVDSi3N4膜和Al、Au、W及其它合金等的材料，對所述基底氧化膜上形成的埋線槽的深度及被覆的金屬線路材料的膜厚也可適當選擇。
圖15所示為在第二個本發(fā)明的實施形態(tài)中，使用拋光研磨劑進行拋光研磨時，半導(dǎo)體基片上的被拋光膜的拋光研磨速率和研磨粒子的二次粒子粒徑之間關(guān)系的特性圖。其縱軸表示拋光速率(nm/分)，其橫軸表示分散于拋光研磨劑中的研磨粒子的二次粒子的粒徑(nm)。如圖所示，以硝酸作溶劑將氮化硅粒子作為研磨粒子，使其分散于其中，用作拋光研磨劑對硅半導(dǎo)體基片上的被拋光膜(聚硅氧烷膜)進行拋光處理。如研磨粒子的二次粒子的粒徑在50nm左右，則其拋光速率在41.2nm/分左右；如研磨粒子的二次粒子的粒徑超過60nm時，則其拋光速率達到810.8nm/分。如研磨粒子的二次粒子的粒徑再增大至200-260nm左右，則其拋光速率更增大至1108.4nm/分。
如此，隨著研磨粒子的二次粒子的粒徑的增大，則其拋光速率也增大，當其二次粒子的粒徑在60nm附近時其拋光速率的增大呈臨界狀。
當研磨粒子的粒徑較小時，拋光主要是以化學(xué)研磨的過程進行(化學(xué)研磨決定反應(yīng)速度)，當研磨粒子的粒徑變大時，機械研磨的過程增強(機械研磨決定反應(yīng)速度)。可以說，當二次粒子的粒徑在60nm附近時其機械拋光作用增強。特別是，如使用聚硅氧烷膜作為被拋光膜時，上述作用表現(xiàn)特別顯著。當研磨粒子的一次粒子的粒徑在0.01-1000nm的范圍時，是對半導(dǎo)體基片上的被拋光膜進行拋光的較佳的范圍。
如此，研磨粒子越是大，其拋光速率也越大，但是，當粒子粒徑增大至必要的程度以上時，被拋光膜的半導(dǎo)體基片上的氧化膜表面的損傷顯著，金屬如進入該損傷處，就容易發(fā)生短路。為了形成所希望的損傷少而表面平坦的被拋光膜，上述的二次粒子粒徑最好不要超過300nm，60-100nm的二次粒子的粒徑對于無損傷的膜表面的形成來說是特別理想的。然而，隨著半導(dǎo)體裝置的微型化發(fā)展，即使微小的損傷也會影響到半導(dǎo)體裝置的特性，因此，粒子粒徑應(yīng)盡可能地小。
拋光研磨劑的溶劑中，除硝酸外可以使用乳化劑、水、表面活性劑、油脂、離子水等。溶劑主要使用酸性溶劑，其有代表性的例子是硝酸。作為堿性溶劑，有例如氨及哌嗪等的胺，又，如KOH、NaOH等的無機堿也可用于本發(fā)明。
另外，本發(fā)明的拋光研磨劑，在作CMP處理時，對安裝于拋光裝置上的半導(dǎo)體基片進行拋光加工時，在將拋光劑供給至半導(dǎo)體基片的加工點的同時，也將分散劑(離子水)供給至加工點。在達到該加工點之前，拋光劑和分散劑是分離的。這是因為，離子水與溶劑反應(yīng)，會使拋光劑劣化，而且，特別是，堿性離子水不能長期保存。
預(yù)先將分散劑(離子水)添加于拋光劑(漿狀物)，也可形成稀釋的拋光劑。這種拋光劑在使用中，不光是拋光劑本身參與拋光研磨，分散劑也可產(chǎn)生輔助的拋光研磨作用。又，拋光研磨劑的溶劑也有分散作用。
又，在實施例中，是以同樣的材料形成阻擋膜和研磨粒子的，但是，本發(fā)明并不限于這樣的組合，只要研磨粒子是氮化硅，則阻擋膜可以使用任何材料。
其中分散有由選自氮化硅、碳化硅及石墨的一種材料組成的研磨粒子的拋光研磨劑，可進行高速率的拋光研磨，有效地實施被拋光膜的平坦化處理。又，將該拋光劑用于對半導(dǎo)體基片的拋光的CMP處理時，可以獲得對于被拋光膜來說無凹曲部的加工形狀。
圖1為說明本發(fā)明的第一個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖2為說明本發(fā)明的第一個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖3為說明本發(fā)明的第一個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖4為說明本發(fā)明的第一個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖5為說明本發(fā)明的第一個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖6為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖7為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖8為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖9為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖10為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖11為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖12為說明本發(fā)明的第二個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖13為說明本發(fā)明的第三個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖14為說明本發(fā)明的第三個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖15所示為拋光研磨時，被拋光膜的拋光速率和研磨粒子的二次粒子的粒徑之間的關(guān)系特性圖。
圖16所示為說明本發(fā)明及以往的拋光裝置的截面圖。
圖17所示為說明以往的拋光方法的半導(dǎo)體基片的工序截面圖。
圖18所示為說明以往的拋光方法的半導(dǎo)體基片的工序截面圖。
圖19所示為說明以往的拋光方法的半導(dǎo)體基片的工序截面圖。
圖20所示為說明以往的拋光方法的半導(dǎo)體基片的工序截面圖。
圖1為說明本發(fā)明的第一個實施形態(tài)的拋光研磨的半導(dǎo)體基片的截面圖。
圖中，1為半導(dǎo)體基片，2為氮化硅膜，3、6為CVD氧化膜，4、9、13為光致抗蝕膜，5、10、17為溝槽部，7為凹穴，8為過渡氧化膜，11為氧化膜，12為聚硅氧烷膜，14為LOCOS氧化膜，15、18為等離子體氧化膜，16為Cu膜、填埋的Cu配線，20為晶片，21為載物臺，22為軸承，23為研磨砂盤支架，24為研磨砂盤，25為砂布，26為傳動軸，27為電動機，28為傳動帶，29為導(dǎo)板，30為吸布，31為吸盤，32為傳動軸，33為電動機，34、35為齒輪，36為傳動塊，37為輥筒。
權(quán)利要求
1.一種拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑系將由氮化硅粒子組成的研磨粒子分散于一定粘度的溶劑中而成。
2.一種拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑系將由氮化硅粒子組成的研磨粒子分散于溶劑中的用于CMP方法的拋光劑。
3.一種具有一定粘度的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑系將由粒徑為0.01-1000nm的氮化硅粒子組成的研磨粒子分散于溶劑中而成。
4.一種拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑系將由選自氮化硅、碳化硅及石墨的一種材料組成的研磨粒子分散于溶劑中而成。
5.如權(quán)利要求1所述的拋光劑，其特征在于，所述的研磨粒子以膠體狀態(tài)分散于所述的溶劑中，該研磨粒子形成膠體狀態(tài)的二次粒子的粒徑在60-300nm的范圍。
6.如權(quán)利要求2所述的拋光劑，其特征在于，所述的研磨粒子以膠體狀態(tài)分散于所述的溶劑中，該研磨粒子形成膠體狀態(tài)的二次粒子的粒徑在60-300nm的范圍。
7.如權(quán)利要求3所述的拋光劑，其特征在于，所述的研磨粒子以膠體狀態(tài)分散于所述的溶劑中，該研磨粒子形成膠體狀態(tài)的二次粒子的粒徑在60-300nm的范圍。
8.如權(quán)利要求4所述的拋光劑，其特征在于，所述的研磨粒子以膠體狀態(tài)分散于所述的溶劑中，該研磨粒子形成膠體狀態(tài)的二次粒子的粒徑在60-300nm的范圍。
9.如權(quán)利要求2所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑再加入離子水。
10.如權(quán)利要求5所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑再加入離子水。
11.如權(quán)利要求6所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑再加入離子水。
12.如權(quán)利要求7所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑再加入離子水。
13.如權(quán)利要求8所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑再加入離子水。
14.如權(quán)利要求1所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑的粘度為1-10厘泊(cp)。
15.如權(quán)利要求2所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑的粘度為1-10厘泊(cp)。
16.如權(quán)利要求3所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑的粘度為1-10厘泊(cp)。
17.如權(quán)利要求4所述的拋光劑，其特征在于，所述的拋光劑的粘度為1-10厘泊(cp)。
全文摘要
一種對晶片作拋光處理時所用的拋光速率大的拋光劑以及在由CMP方法對半導(dǎo)體基片的被拋光膜作平坦化處理時用的拋光劑。本發(fā)明的拋光劑為其中分散有選自氮化硅、碳化硅及石墨(碳)的一種材料的研磨粒子的拋光劑。該研磨粒子的一次粒徑以0.01-1000nm為宜，其二次粒徑以60-300nm為宜；且具有很高的硬度。本發(fā)明的拋光劑，其拋光速率大于分散有已知的研磨粒子的拋光劑，且對被拋光膜的平坦化效率高。適用于以CMP法對半導(dǎo)體基片的表面作拋光研磨處理。
文檔編號B24B37/00GK1161998SQ96121008
公開日1997年10月15日 申請日期1996年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月13日
發(fā)明者宮下直人, 安部正泰, 下村瑪麗子 申請人:東芝株式會社