CN104471684A - 用于化学机械抛光的浆料和化学机械抛光方法 - Google Patents

用于化学机械抛光的浆料和化学机械抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于化学机械抛光的浆料，其包含：研磨剂颗粒(a)；具有pKa值大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)；和水。

Description

用于化学机械抛光的浆料和化学机械抛光方法
技术领域
本发明涉及用于化学机械抛光的浆料和使用所述浆料的化学机械抛光方法，所述浆料优选用于半导体基板的制造。
背景技术
通过经由构成回路的晶体管、电阻、配线等的小型化而实现的高密集化、或者同时通过高速响应，已使半导体回路显示出高的性能。另外，配线的积层化(layering)已使得能够实现较高的密集化和较高的集成化。已使得能够实现以上的半导体制造技术包括STI(浅沟槽隔离)、层间介电膜的平坦化、镶嵌(damascene)工艺、和金属插塞(metal plug)。STI是晶体管元件隔离的一种，镶嵌是金属配线的埋置(embedding)技术的一种，且金属插塞是具有穿透层间介电膜的结构的使用金属的三维配线的一种。对于每一步骤而言必需的技术是CMP(化学机械抛光)，其不断地用于STI形成、层间介电膜的平坦化、镶嵌工艺以及金属插塞埋置的每一步骤。这些精细图案是通过经由光刻法步骤形成的抗蚀剂掩模的转录形成的。随着小型化的继续进行，用于光刻法的投影器透镜的焦点深度变浅，并且，由于晶片上的凹陷和凸起需要比所述深度小，因此，所要求的平坦性水平变高。通过经由CMP使被加工的表面平坦化，可获得纳米级或原子水平的平坦表面，且通过三维配线(即，积层化)所导致的高性能变为可能。
在STI形成步骤中，在将沟槽形成为元件隔离区且在除凹槽之外的区域上形成抛光终止膜之后，在所述凹槽内部和在所述抛光终止膜上形成用于元件隔离的绝缘膜。然后，通过经由CMP的抛光移除过量的绝缘膜，直至所述抛光终止膜出现，并平坦化。作为终止膜，通常使用氮化硅，并且，作为绝缘膜，经常使用氧化硅。
为了高的平坦化和元件保护，当暴露出终止膜时，降低抛光终止膜和绝缘膜的速率是必要的。为了确实地在晶片的整个表面上暴露出终止膜，晶片上的其中抛光速率快的区域甚至在暴露出终止膜之后还被抛光相当长的时间。因此，当绝缘膜的抛光速率甚至在暴露出终止膜之后也是高的时，图案的作为元件隔离区(STI区)的凹陷部分上的绝缘膜被过分地移除(表面凹陷(dishing)现象)，且元件的性质和可靠性降低。
目前，对于STI形成，主要使用包含组合的铈土(氧化铈)研磨剂颗粒和阴离子型聚合物的浆料来实现高的平坦化和抑制当过度抛光时的抛光(例如，专利文献1和2)。另外，使用组合的阴离子型聚合物和聚乙烯基吡咯烷酮、阳离子型化合物和两性化合物的体系也是已知的(例如，专利文献3)。此外，使用选自特定的氨基醇、氨基羧酸、羟基羧酸等的低分子量化合物的体系也是已知的(例如，专利文献4和5)。
[文献列表]
[专利文献]
专利文献1：JP-B-3672493
专利文献2：JP-B-3649279
专利文献3：JP-A-2007-273973
专利文献4：JP-A-2006-520530
专利文献5：JP-A-2008-539581
发明内容
本发明所要解决的问题
STI区通常可通过下列步骤形成。图1-图4为逐步显示半导体器件的制造过程中的STI形成步骤的示意性截面图。对图中各部分的尺寸进行设定以促进理解，而且，各部分与各部分之间的尺寸比例不必与实际的比例一致。
首先，在基板1表面上的氧化绝缘膜2(氧化硅等)上积层(layer)终止膜3。然后，在氧化绝缘膜2和终止膜3积层于其上的基板1上通过光刻法积层抗蚀剂膜(未示出)，且在蚀刻之后，移除抗蚀剂膜以形成沟槽4(经蚀刻的部分)(图1)。通过CVD等积层绝缘膜5(氧化硅等)以填充沟槽4(图2)。然后，通过经由CMP的抛光移除在终止膜3上形成的多余的绝缘膜5以完全暴露出终止膜。在理想的抛光中，埋置在沟槽4中以形成STI区6的终止膜3和绝缘膜5不具有台阶高度且是平坦的(图3)。
由于绝缘膜5在终止膜3及沟槽4上的初始高度不同(图2)，且绝缘膜5的抛光速率高于终止膜3的抛光速率，因此，当通过抛光移除终止膜3上的绝缘膜5时，填充在沟槽4中的绝缘膜倾向于被过度移除。结果，在形成STI区6的绝缘膜5和终止膜3之间产生台阶高度h，且用于元件隔离的绝缘膜5的膜厚度t变薄(图4)，由此，半导体元件的可靠性易于发生降低。
此外，由于基板具有波纹度且在基板上的浆料和压力的分布不是完全均匀的，因此，实际上难以均匀地抛光整个基板。当抛光基板以使其上的整个终止膜3完全暴露时，出现如下问题：在早期阶段中所暴露出的终止膜3的一部分中，填充在沟槽4中的绝缘膜5被过度地抛光(过抛光)。在被过抛光的部分中，台阶高度进一步增高，且用于元件隔离的绝缘膜5的膜厚度也进一步降低。
专利文献1-5中描述的用于化学机械抛光的浆料不必令人满意地使绝缘膜和终止膜之间的台阶高度最小化。另外，专利文献5中描述的用于化学机械抛光的浆料有时未能完全移除在终止膜上的绝缘膜，且导致元件中的缺陷。
因此，本发明旨在提供在使待抛光的膜平坦化的能力(在下文中有时简写为“平坦化性能”)和移除多余的绝缘膜的能力方面优良的用于化学机械抛光的浆料，特别是能够在STI形成步骤中使绝缘膜和终止膜之间的台阶高度极小的用于化学机械抛光的浆料(在下文中有时简写为“用于CMP的浆料”)、以及使用所述浆料的化学机械抛光方法(在下文中有时简写为“CMP”)。
用于解决问题的手段
本发明人已经进行了深入细致的研究并发现，包含研磨剂颗粒(a)和具有pKa大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)(在下文中有时简写为“化合物(b)”)以及水的用于化学机械抛光的浆料可实现上述目标，且完成了下面的本发明。
[1]用于化学机械抛光的浆料，包含
研磨剂颗粒(a)，
具有pKa大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)，和
水。
[2]前述[1]的浆料，其中
前述研磨剂颗粒(a)的浓度为0.1-20质量％，和
前述化合物(b)的浓度为0.001-1质量％。
[3]前述[1]或[2]的浆料，其中前述研磨剂颗粒(a)为选自氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆和氧化钽的至少一种。
[4]前述[1]-[3]中任一项的浆料，其中前述化合物(b)的所述氨基的pKa为9.2-10.5。
[5]前述[1]-[4]中任一项的浆料，其中前述化合物(b)的所述氨基的数量为1。
[6]前述[1]-[5]中任一项的浆料，其中前述化合物(b)具有100-1000的分子量。
[7]前述[1]-[6]中任一项的浆料，其中前述化合物(b)为葡糖胺和/或其衍生物。
[8]前述[1]-[7]中任一项的浆料，进一步包含浓度为0.001-5质量％的水溶性聚合物(c)。
[9]前述[8]的浆料，其中前述水溶性聚合物(c)为阴离子型聚合物和/或非离子型聚合物。
[10]前述[8]或[9]的浆料，其中前述水溶性聚合物(c)为选自如下的至少一种：
水溶性聚合物(c1)，其通过如下获得：使25-100质量％的选自(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸和乙烯基吡咯烷酮的至少一种单体和75-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体聚合；
水溶性聚合物(c2)，其通过如下获得：使50-100质量％的通过水解形成乙烯醇骨架的单体和50-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体聚合，随后水解；
水溶性多糖(c3)；
具有羧基和/或聚氧乙烯基团的水溶性聚氨酯(c4)；和
它们的水溶性衍生物(c5)。
[11]前述[1]-[10]中任一项的浆料，进一步包含浓度为0.0001-1质量％的具有由式(1)或(2)示出的结构的化合物(d)
其中R1、R2和R3各自独立地为具有1-6个碳原子的亚烷基，
R4为氢原子或具有1-3个碳原子的烷基，和
n为0-9的整数。
[12]前述[11]的浆料，其中前述化合物(d)为选自如下的至少一种：亚氨基二乙酸、N-(2-羟基乙基)亚氨基二乙酸、天冬氨酸-N,N-二乙酸、次氨基三乙酸、N-(2-羟基乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、丙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、乙二醇醚二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、1,2-二氨基环己烷-N,N,N’,N’-四乙酸、二亚乙基三胺-N,N,N’,N”,N”-五乙酸、三亚乙基四胺-N,N,N’,N”,N”’,N”’-六乙酸、3-羟基-2,2’-亚氨基二琥珀酸和乙二胺二琥珀酸。
[13]前述[2]的浆料，其中前述研磨剂颗粒(a)为选自氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆和氧化钽的至少一种并具有1-500nm的平均粒度，和
前述化合物(b)为选自葡糖胺、N-甲基葡糖胺和N-乙基葡糖胺的至少一种。
[14]前述[13]的浆料，其中前述研磨剂颗粒(a)为氧化铈。
[15]前述[13]或[14]的浆料，其中前述化合物(b)为选自N-甲基葡糖胺和N-乙基葡糖胺的至少一种。
[16]前述[13]-[15]中任一项的浆料，其中前述研磨剂颗粒(a)的浓度为0.2-5质量％。
[17]前述[13]-[16]中任一项的浆料，其中前述化合物(b)的浓度为0.004-0.4质量％。
[18]前述[13]-[17]中任一项的浆料，进一步包含浓度为0.001-5质量％的水溶性聚合物(c)，其为选自聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮和支链淀粉的至少一种并具有2,500-100,000的重均分子量。
[19]前述[18]的浆料，其中前述水溶性聚合物(c)具有0.01-1质量％的浓度。
[20]前述[13]-[19]中任一项的浆料，进一步包含浓度为0.0001-1质量％的化合物(d)，其为选自N-(2-羟基乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸和二亚乙基三胺-N,N,N’,N”,N”-五乙酸的至少一种。
[21]前述[20]的浆料，其中前述化合物(d)为乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸。
[22]前述[20]或[21]的浆料，其中前述化合物(d)具有0.01-0.2质量％的浓度。
[23]前述[1]-[22]中任一项的浆料，具有3-11的pH。
[24]化学机械抛光方法，包括通过使用前述[1]-[23]中任一项的浆料抛光绝缘膜。
[25]前述[24]的方法，其用于形成浅沟槽隔离。
本发明的效果
根据本发明，可提供在使基板上的待抛光的膜平坦化和移除多余的绝缘膜的能力方面优良的用于化学机械抛光的浆料，特别是可在STI形成步骤中使绝缘膜和终止膜之间的台阶高度极小的用于化学机械抛光的浆料，且可提供使用所述浆料的化学机械抛光方法。
附图说明
图1为具有通过蚀刻形成的沟槽的基板的示意性截面图。
图2为具有通过CVD等进行积层的绝缘膜的基板的示意性截面图。
图3为具有通过理想的CMP抛光的绝缘膜的基板的示意性截面图。
图4为具有通过绝缘膜的经由CMP的过度抛光产生的台阶高度的基板的示意性截面图。
具体实施方式
本发明的用于CMP的浆料包含研磨剂颗粒(a)、具有pKa大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)、以及水作为必要组分。
[研磨剂颗粒(a)]
作为研磨剂颗粒(a)，可使用任何无机化合物、有机化合物或有机-无机复合材料。其实例包括氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆、氧化钽、氧化硅、氧化铝、氧化锡、金刚石、富勒烯、聚苯乙烯等。研磨剂颗粒(a)优选为选自如下的至少一种：氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆和氧化钽，因为它们具有高的抛光速率且在减少抛光刮痕方面是优良的。此外，氧化铈作为研磨剂颗粒(a)是特别优选的，因为其显示出更优良的平坦化性能。可仅使用一种研磨剂颗粒(a)或者可组合使用其两种或更多种类型。
本发明的用于CMP的浆料中的研磨剂颗粒(a)的浓度优选为0.1-20质量％，因为抛光速率、平坦化性能和研磨剂颗粒分散稳定性变得优良。其更优选为0.12-15质量％，进一步优选为0.15-10质量％。当研磨剂颗粒(a)的含量小于0.1质量％时，抛光速率倾向于降低，且当所述含量超过20质量％时，抛光研磨剂颗粒有时聚集。从抛光速率和抑制抛光刮痕的方面考虑，前述抛光研磨剂颗粒(a)的含量最优选在0.2-5质量％的范围内。
另外，研磨剂颗粒(a)的平均粒度优选为1-500nm，因为抛光速率变得优良且经抛光的膜上的抛光刮痕变少。研磨剂颗粒(a)的平均粒度更优选为5-400nm，进一步优选为10-300nm。当所述平均粒度小于1nm时，抛光速率可降低，且当所述平均粒度超过500nm时，易于出现抛光刮痕。在本说明书中，研磨剂颗粒(a)的平均粒度可通过由Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造的粒度测量装置“ELSZ-2”测量并通过累积量方法(cumulant method)对其进行分析。
[化合物(b)]
化合物(b)具有pKa大于9的氨基和不少于3个的羟基，所述pKa为酸离解常数(Ka)的常用对数的相反数。由于化合物(b)的氨基具有大于9的pKa，用于CMP的浆料的平坦化性能得到显著改善。化合物(b)的氨基的pKa更优选为9.1-11，进一步优选为9.2-10.5，特别优选为9.3-10。在本发明中，化合物(b)的氨基的pKa为在20℃下在水中的值。这样的pKa值可通过电位滴定法测量。在本说明书中，氨基的pKa为“氨基的共轭酸的pKa”。本发明的用于CMP的使用化合物(b)的浆料提供优良的效果，且其机理被认为如下。由于化合物(b)的氨基的pKa在上述范围内，在水中质子化了的氨基(即，氨基的共轭酸)的亲电性和所述氨基的亲核性被良好地平衡。结果，化合物(b)对待抛光的膜的吸附强度变得合适，且可在正常抛光条件下以高的水平同时实现对图案凸起部分和不具有图案的膜的低的吸附性以及对图案凹陷部分的高的吸附性。使用本发明的用于CMP的浆料，可在特定的图案处提供显著的平坦化性能，以及包括凸起部分和凹陷部分的多个具有不同尺寸和密度的图案可在短的时间内以极小的台阶高度被均匀地平坦化，而没有留下不必要的膜。然而，本发明不限于这样的假设机理。
从浆料稳定性和抑制抛光刮痕的方面考虑，化合物(b)的pKa大于9的氨基的数量优选为1或2。其特别优选为1。另外，化合物(b)的pKa大于9的氨基优选为伯氨基或仲氨基，因为平坦化性能变得优良。其特别优选为仲氨基。
为了改善平坦化性能，化合物(b)的羟基的数量需要不少于3。化合物(b)的羟基的数量优选为4-20，因为抛光速率和平坦化性能变得更为优良。其更优选为5-10。
化合物(b)的分子量优选为100-1000，因为抛光速率和平坦化性能变得优良。当所述分子量小于100时，平坦化性能倾向于降低，然而，当其超过1000时，抛光速率和抛光均匀性倾向于降低。化合物(b)的分子量更优选为120-800，进一步优选为140-600，特别优选为160-400。
化合物(b)优选具有一个氨基和不少于4个的羟基，其中氨基的pKa大于9，更优选地，化合物(b)为葡糖胺和/或其衍生物。作为葡糖胺和其衍生物，可使用D形式、L形式以及其混合中的任一种。考虑到可得性，其D形式是优选的。葡糖胺的衍生物的实例包括N-甲基葡糖胺、N-乙基葡糖胺、N-丁基葡糖胺、N-辛基葡糖胺等。从可得性和浆料稳定性的方面考虑，优选使用选自葡糖胺、N-甲基葡糖胺和N-乙基葡糖胺的至少一种作为化合物(b)，且更优选使用选自N-甲基葡糖胺和N-乙基葡糖胺的至少一种。可仅使用一种化合物(b)，或者可组合使用其两种或更多种类型。
本发明的用于CMP的浆料中的化合物(b)的浓度优选为0.001-1质量％，因为抛光速率和平坦化性能变得优良。化合物(b)的浓度更优选为0.002-0.8质量％，进一步优选为0.003-0.6质量％，特别优选为0.004-0.4质量％。
[任选的组分]
本发明的用于CMP的浆料可进一步包含水溶性聚合物(c)(在下文中有时简写为“聚合物(c)”)作为任选的组分。可仅使用一种聚合物(c)或者可组合使用其两种或更多种类型。
通过聚合物(c)的存在，可进一步改善抛光速率和平坦化性能。在本发明中，“水溶性”意指在20℃下在水中的溶解度不小于1g/L。
聚合物(c)优选为阴离子型聚合物和/或非离子型聚合物，因为抛光速率和平坦化性能变得优良。在本发明中，阴离子型聚合物意指具有当溶解在水中时带负电的阴离子官能团(例如，在质子离解之后的羧基)的聚合物，且非离子型聚合物意指不含当溶解在水中时带负电的阴离子官能团和当溶解在水中时带正电的阳离子官能团的聚合物。
聚合物(c)优选为选自如下的至少一种：
水溶性聚合物(c1)，其通过如下获得：使25-100质量％的选自(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸和乙烯基吡咯烷酮的至少一种单体和75-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体(例如，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、甲基乙烯基醚、乙烯基吡咯烷酮、乙烯、丙烯、丁二烯等)聚合；
水溶性聚合物(c2)，其通过如下获得：使50-100质量％的通过水解形成乙烯醇骨架的单体(例如，乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯等)和50-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体(例如，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、甲基乙烯基醚、乙烯基吡咯烷酮、乙烯、丙烯、丁二烯等)聚合，随后水解；
水溶性多糖(c3)(例如，糊精、葡聚糖、支链淀粉、菊粉、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等)；
具有羧基和/或聚氧乙烯基团的水溶性聚氨酯(c4)(例如，通过使包含羧基的化合物例如二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、氨基丁酸、氨基己酸等和/或聚乙二醇与二异氰酸酯化合物例如六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等反应获得的聚合物)；和
它们的水溶性衍生物(c5)(例如，其中上述(c1)-(c4)的羧基的至少部分被酯化的水溶性聚合物、其中上述(c1)-(c4)的羟基的至少部分被酯化的水溶性聚合物、其中上述(c1)-(c4)的羟基的至少部分被烷基醚化的水溶性聚合物)。
在本发明中，“(甲基)丙烯酸”及其类似物意指“甲基丙烯酸和丙烯酸”及其类似物，且“(甲基)丙烯酰胺”及其类似物意指“甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺”及其类似物。
在本发明中，“聚氧乙烯基团”意指其中不少于4个(优选4-200个，更优选8-100个)氧化亚乙基基团(-OC2H4-)发生键合的基团。
聚合物(c)更优选为选自如下的至少一种：
水溶性聚合物(c1)，其通过如下获得：使25-100质量％的选自(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸和乙烯基吡咯烷酮的至少一种单体和75-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体聚合；
选自葡聚糖和支链淀粉的至少一种水溶性多糖(c6)；和
其衍生物(c7)(例如，上述(c1)或(c6)的羧基的至少部分被酯化的水溶性聚合物、其中上述(c1)或(c6)的羟基的至少部分被酯化的水溶性聚合物、其中上述(c1)或(c6)的羟基的至少部分被烷基醚化的水溶性聚合物)。这样的聚合物(c)显示出对抛光速率和平坦化性能的特别高的改善效果，并通过研磨剂颗粒(a)和化合物(b)的组合使用而呈现出协同效应。
聚合物(c)还更优选为选自如下的至少一种：通过使50-100质量％的选自(甲基)丙烯酸和乙烯基吡咯烷酮的至少一种单体和50-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体聚合获得的聚合物、葡聚糖和支链淀粉，进一步更优选为选自如下的至少一种：聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮和支链淀粉，和甚至更优选为选自如下的至少一种：聚丙烯酸和聚乙烯基吡咯烷酮。
聚合物(c)特别优选为聚丙烯酸或聚乙烯基吡咯烷酮，最优选为聚丙烯酸。
当聚合物(c)具有酸性官能团(例如羧基等)的时候，所述酸性官能团可部分地或全部地为盐的形式。
聚合物(c)的重均分子量(Mw)优选为1,000-1,000,000。当Mw小于1,000时，聚合物(c)的平坦化性能改善效果倾向于降低。另一方面，当Mw超过1,000,000时，所述用于CMP的浆料具有更高的粘度，抛光速率和抛光均匀性可易于降低，且研磨剂颗粒可易于聚集。聚合物(c)的Mw更优选为1,500-500,000，进一步优选为2,000-200,000，特别优选为2,500-100,000。聚合物(c)的Mw可通过如下测量：将GPC柱(由Tosoh Corporation制造的“GMPWXL”)连接到GPC装置(由Waters制造的“150C”)，并通过使用200mM磷酸盐水溶液作为流动相且使用聚乙二醇或聚环氧乙烷作为标准物质测量Mw。
本发明的用于CMP的浆料中的聚合物(c)的浓度优选为0.001-5质量％，因为抛光速率和平坦化性能变得优良。聚合物(c)的浓度更优选为0.005-3质量％，进一步优选为0.01-1质量％，特别优选为0.02-0.5质量％。
本发明的用于CMP的浆料可进一步包含具有由前述式(1)或(2)示出的结构的化合物(d)(在下文中有时简写为“化合物(d)”)作为任选的组分。可仅使用一种化合物(d)或者可组合使用其两种或更多种类型。
通过化合物(d)的存在，可进一步改善所述用于CMP的浆料的平坦化性能和图案均匀化性能。在此，本发明中的图案均匀化性能意指抑制不同晶片图案的抛光量的不一致性的能力。化合物(d)所具有的羧基可部分地或全部地为盐的形式。
前述式(1)和(2)(即，化合物(d))中的R1、R2和R3各自独立地为具有1-6个(优选1-3个)碳原子的亚烷基(优选亚甲基、亚乙基、三亚甲基[-(CH2)3-]、亚丙基[-CH(CH3)CH2-或-CH2CH(CH3)-])。R4为氢原子或具有1-3个碳原子的烷基(更优选甲基或乙基)，且n为0-9(优选为0-5)的整数。
化合物(d)优选为选自如下的至少一种：亚氨基二乙酸、N-(2-羟基乙基)亚氨基二乙酸、天冬氨酸-N,N-二乙酸、次氨基三乙酸、N-(2-羟基乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、丙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、乙二醇醚二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、1,2-二氨基环己烷-N,N,N’,N’-四乙酸、二亚乙基三胺-N,N,N’,N”,N”-五乙酸、三亚乙基四胺-N,N,N’,N”,N”’,N”’-六乙酸、3-羟基-2,2’-亚氨基二琥珀酸和乙二胺二琥珀酸。
化合物(d)更优选为选自如下的至少一种：N-(2-羟基乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸和二亚乙基三胺-N,N,N’,N”,N”-五乙酸，特别优选为乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸。
当在本发明的用于CMP的浆料中进一步包含化合物(d)时，其浓度优选为0.0001-1质量％，因为平坦化性能和图案均匀化性能变得优良。其更优选为0.001-0.5质量％，进一步优选为0.005-0.3质量％，特别优选为0.01-0.2质量％。
本发明的用于CMP的浆料的pH优选为3-11，因为所述用于CMP的浆料的抛光速率、平坦化性能和稳定性变得优良。其更优选为4-10。可通过向本发明的用于CMP的浆料中添加例如以下物质来调节所述浆料的pH：碱，例如，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化四甲基铵、氢氧化2-羟基乙基三甲基铵、氨、三甲胺、三乙胺、乙二胺、二亚乙基三胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、三乙醇胺、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、1-(2-羟基乙基)哌嗪、咪唑等；酸，例如，盐酸、硝酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、邻苯二甲酸、葡糖酸等；氨基酸，例如，甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等；螯合剂，例如，二羟基乙基甘氨酸等；以及类似物。
本发明的用于CMP的浆料可进一步包含在不抑制本发明的效果的范围内的阳离子型聚合物、两性聚合物、表面活性剂、分散剂、抗菌剂、氧化剂、还原剂、水溶性有机溶剂等。
本发明的用于CMP的浆料适合用于使形成于绝缘膜上的凹凸图案平坦化，且对于通过抛光使绝缘膜平坦化以通过CMP形成浅沟槽隔离(STI)是特别有用的。本发明的用于CMP的浆料在平坦化性能方面是极其优良的，因为在暴露出终止膜的时间点处，终止膜和绝缘膜这两者的抛光速率都降低。所述终止膜的实例包括氮化硅膜、多晶硅膜等。本发明的用于CMP的浆料优选用于其中终止膜为氮化硅膜且绝缘膜为氧化硅膜的CMP，因为本发明的效果得以进一步呈现。本发明的用于CMP的浆料还可用于通过少量的硼、磷、碳、氟等改性(denature)的氧化硅膜的CMP。
对于使用本发明的用于CMP的浆料的CMP，可使用已知的手段。作为使用已知手段的CMP，例如，可提及包括如下的方法：将具有形成于其上的待抛光的膜的晶片加压抵靠着附着到抛光压板的抛光垫的表面，同时供应本发明的用于CMP的浆料，对其加压，和使抛光压板和晶片两者都旋转以抛光所述待抛光的膜。可用于本发明中的CMP的抛光垫没有特别限制，且可使用发泡树脂、未发泡树脂、无纺布等中的任意物质。其可为仅由抛光层构成的单层垫、或者在抛光层下设置有缓冲层(衬垫层，cushion layer)的双层结构垫。作为用于在抛光垫上供应本发明的用于CMP的浆料的方法，所述浆料可作为包含所有组分的单一液体进料，或者，包含各组分的多种液体可被进料且在管道中或在垫上混合至期望的浓度。还可在抛光期间适当地改变各组分的种类和浓度。
实施例
在下面通过参考实施例更详细地说明本发明，所述实施例将不被解释为限制性的。通过下列方法评价抛光性能。
[用于CMP的浆料的pH]
使用由Horiba,Ltd.制造的pH计“F-22”和标准缓冲剂(邻苯二甲酸盐pH缓冲剂：pH 4.00(25℃)，中性磷酸盐pH缓冲剂：pH 7.00(25℃)，硼酸盐pH缓冲剂：pH 9.00(25℃))，进行三点校正并在25℃的受控温度下测量用于CMP的浆料的pH。
[氧化硅膜和氮化硅膜的厚度的测量]
使用由Nanometric制造的厚度测量装置“Nanospec Model 5100”，用具有10倍放大倍率的物镜测量氧化硅膜和氮化硅膜的厚度。
[图案化的晶片的台阶高度的测量]
使用由Mitutoyo Corporation制造的表面粗糙度测量装置“SJ-400”，在如下条件下进行测量：标准触针设置，测量范围80μm，JIS 2001，GAUSS过滤器，截止值(cutoff value)λc 2.5mm，以及截止值λs 8.0μm，且图案化的晶片的台阶高度是由基本剖面曲线(primary profile)确定的。
[图案化的晶片的抛光性能的评价]
将由Nitta Haas Incorporated制造的抛光垫“IC1400(同心圆形凹槽)；直径380mm”附着到由MAT Ltd.制造的抛光装置“BC-15”的抛光压板。使用由A.L.M.T.Corp.制造的金刚石整形器(dresser)(金刚石No.#100；直径190mm)，在整形器转速140rpm、抛光垫转速100rpm、整形器负荷5N下研磨抛光垫的表面60分钟，同时使纯水以150mL/分钟的速率流动(在下文中称作“修整(conditioning)”)。
然后，在以120mL/分钟的速率供应抛光浆料的同时，在抛光垫转速100rpm、晶片转速99rpm和抛光压力24kPa的条件下抛光在其表面上具有1000nm厚的未图案化的氧化硅膜(通过等离子体化学气相沉积形成的PETEOS氧化硅膜)的硅晶片(直径2英寸)60秒且不进行修整。然后，在修整30秒之后，调换晶片，重复抛光和修整，且总计抛光十个晶片。
然后，在与以上相同的条件下抛光一个由SKW制造的用于STI抛光评价的图案化的晶片“SKW3-2”，其具有通过交替地和重复地排列的线型的凸起部分和凹陷部分形成的凹凸图案。所述图案化的晶片具有拥有各种图案的区域，且选择下列具有图案(i)-(v)的区域作为膜厚度和台阶高度的测量对象。尽管图案(ii)在晶片中的多个部分中存在，但使用与位于距离晶片中心约9mm处的图案(i)邻近的图案(ii)作为测量对象。
图案(i)：具有100μm凸起部分宽度和100μm凹陷部分宽度的图案
图案(ii)：具有50μm凸起部分宽度和50μm凹陷部分宽度的图案
图案(iii)：具有500μm凸起部分宽度和500μm凹陷部分宽度的图案
图案(iv)：具有70μm凸起部分宽度和30μm凹陷部分宽度的图案
图案(v)：具有30μm凸起部分宽度和70μm凹陷部分宽度的图案
所有上述图案具有在其凸起部分和凹陷部分之间的约500nm的初始台阶高度。所述图案的凸起部分具有这样的结构，其中，13nm厚的氧化硅膜积层在硅晶片上、110nm厚的氮化硅膜积层在其上、且670nm厚的氧化硅膜(通过高密度等离子体化学气相沉积形成的HDP氧化硅膜)积层在其上，而且，所述图案的凹陷部分具有这样的结构，其中，670nm厚的HDP氧化硅膜形成于通过将硅晶片蚀刻400nm而形成的凹槽上。
在图案化的晶片的抛光中，将当使图案(i)的凸起部分氮化硅膜上的氧化硅膜通过抛光而消失时的时间点视为“恰当的抛光(just polishing)”，并且测量氧化硅膜和氮化硅膜的膜厚度以及在恰当的抛光时的图案(i)的台阶高度。其后，以相当于恰当的抛光所需的抛光时间的30％的时间，进一步抛光所述图案化的晶片，以进行过抛光模式测试，并再次测量图案(i)的膜厚度和台阶高度，且测量图案(ii)-(v)的膜厚度。
在图案(i)中，在过抛光期间，较小的膜厚度减量和较小的台阶高度增量是优选的，因为获得了优良的平坦化性能。
另外，在过抛光之后，各图案的膜厚度的较小差异是优选的，因为其不论何种图案形状均显示出均匀的抛光。
此外，将图案(ii)和图案(iii)中的凹陷部分的膜厚度的差异(即，[图案(ii)中的凹陷部分的膜厚度]-[图案(iii)中的凹陷部分的膜厚度])作为“图案尺寸依存性能(pattern size dependent performance)”进行评价，而且，将图案(iv)和图案(v)中的凹陷部分的膜厚度的差异(即，[图案(iv)中的凹陷部分的膜厚度]-[图案(v)中的凹陷部分的膜厚度])作为“图案密度依存性能(pattern densitydependent performance)”进行评价。对于它们两者，较小的值都是更优选的。
[实施例1]
将氧化铈研磨剂颗粒(50g，由Showa Denko K.K.制造的研磨剂“GPL-C1010”，原液(stock solution)浓度10质量％，平均粒度200nm)、N-甲基葡糖胺(0.5g，由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)、聚丙烯酸(2.5g，由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造，重均分子量5,000)和纯水(900g)均匀地混合，并添加28质量％氨水(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造)和纯水以制备1000g具有pH 5.0的用于CMP的浆料。所述浆料中的研磨剂颗粒(a)(氧化铈研磨剂颗粒)的浓度为0.5质量％，化合物(b)(N-甲基葡糖胺)的浓度为0.05质量％，且聚合物(c)(聚丙烯酸)的浓度为0.25质量％。
评价图案化的晶片的抛光性能。结果，如表2中所示，实施例1的用于CMP的浆料在过抛光期间显示出图案(i)的17nm的非常小的凹陷部分膜厚度减量、15nm的非常小的台阶高度增量，并且在过抛光期间在抛光抑制效果和平坦化性能方面是极其优良的。如表2中所示，图案尺寸依存性能和图案密度依存性能是小的，分别为6nm和23nm，且所述浆料在图案均匀化性能方面也是优良的。
[实施例2-6]
除了如表1中所示改变用于CMP的浆料的组分和浓度之外，以与实施例1中相同的方式制备用于CMP的浆料。各浆料的pH如表1中所示，且使用氨水或盐酸进行调节。
评价图案化的晶片的抛光性能。结果，如表2中所示，实施例2-6的用于CMP的浆料在过抛光期间显示出图案(i)的小的台阶高度增量和小的凹陷部分膜厚度减量，并且在过抛光期间在抛光抑制效果和平坦化性能方面是极其优良的。此外，如表2中所示，所述浆料显示出小的图案尺寸依存性能和小的图案密度依存性能，并且在图案均匀化性能方面也是优良的。
[对比例1-6]
除了如表3中所示改变用于CMP的浆料的组分和浓度之外，以与实施例1中相同的方式制备用于CMP的浆料。各浆料的pH如表3中所示，且使用氨水或盐酸进行调节。
评价图案化的晶片的抛光性能。结果，如表4中所示，对比例1-6的用于CMP的浆料在过抛光期间显示出图案(i)的高的台阶高度增量和高的凹陷部分膜厚度减量，并且在过抛光期间在抛光抑制效果和平坦化性能方面是差的。此外，如表4中所示，在对比例1中，浆料显示出高的图案尺寸依存性能和高的图案密度依存性能。在对比例4-6中，浆料显示出高的图案密度依存性能。它们在图案均匀化性能方面是差的。
[对比例7-12]
除了如表5中所示改变用于CMP的浆料的组分和浓度之外，以与实施例1中相同的方式制备用于CMP的浆料。各浆料的pH如表5中所示，且使用氨水或盐酸进行调节。
评价图案化的晶片的抛光性能。结果，如表6中所示，对比例7-12的用于CMP的浆料在过抛光期间显示出图案(i)的高的台阶高度增量和高的凹陷部分膜厚度减量，且在过抛光期间在抛光抑制效果和平坦化性能方面是差的。此外，如表6中所示，在对比例7和8中，浆料显示出高的图案尺寸依存性能和高的图案密度依存性能。在对比例9-12中，浆料显示出高的图案密度依存性能。它们在图案均匀化性能方面是差的。
表2
表4
表5
表6
如从表1和表2明晰的，在使用本发明的用于CMP的浆料的实施例中，在过抛光期间，台阶高度增量和凹陷部分膜厚度减量是小的，且图案形状的影响是小的。另一方面，如表3-6中所示，在使用不包含化合物(b)的用于CMP的浆料的对比例中，在过抛光期间，台阶高度增量和凹陷部分膜厚度减量是高的，且图案形状的影响也是高的。
工业适用性
如在上面详细地描述的，本发明提供适用于形成于半导体基板上的氧化硅膜的抛光的用于CMP的浆料、以及各种半导体器件的制造工艺、以及使用所述浆料的CMP。本发明的用于CMP的浆料特别适合用于在用于形成浅沟槽隔离的步骤(STI形成步骤)中的抛光，可在STI形成步骤中提供具有在绝缘膜和终止膜之间的极小台阶高度的经抛光的膜，且可改善半导体基板生产的产率。
本申请基于在日本提交的专利申请No.2012-123472，将其内容全部引入本文中。
[符号说明]
1 基板
2 氧化绝缘膜(氧化硅等)
3 终止膜(氮化硅等)
4 沟槽
5 绝缘膜(氧化硅等)
6 STI区
h 台阶高度
t 绝缘膜的厚度

Claims (15)

1.用于化学机械抛光的浆料，包含：
研磨剂颗粒(a)，
具有pKa大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)，和
水。
2.根据权利要求1的浆料，其中
所述研磨剂颗粒(a)的浓度为0.1-20质量％，和
所述化合物(b)的浓度为0.001-1质量％。
3.根据权利要求1或2的浆料，其中所述研磨剂颗粒(a)为选自氧化铈、氧化锰、氧化铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆和氧化钽的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项的浆料，其中所述化合物(b)的所述氨基的pKa为9.2-10.5。
5.根据权利要求1-4中任一项的浆料，其中所述化合物(b)的所述氨基的数量为1。
6.根据权利要求1-5中任一项的浆料，其中所述化合物(b)具有100-1000的分子量。
7.根据权利要求1-6中任一项的浆料，其中所述化合物(b)为葡糖胺和/或其衍生物。
8.根据权利要求1-7中任一项的浆料，进一步包含浓度为0.001-5质量％的水溶性聚合物(c)。
9.根据权利要求8的浆料，其中所述水溶性聚合物(c)为阴离子型聚合物和/或非离子型聚合物。
10.根据权利要求8或9的浆料，其中所述水溶性聚合物(c)为选自如下的至少一种：
水溶性聚合物(c1)，其通过如下获得：使25-100质量％的选自(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸和乙烯基吡咯烷酮的至少一种单体和75-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体聚合；
水溶性聚合物(c2)，其通过如下获得：使50-100质量％的通过水解形成乙烯醇骨架的单体和50-0质量％的另外的具有不饱和双键的单体聚合，随后水解；
水溶性多糖(c3)；
具有羧基和/或聚氧乙烯基团的水溶性聚氨酯(c4)；和
它们的水溶性衍生物(c5)。
11.根据权利要求1-10中任一项的浆料，进一步包含浓度为0.0001-1质量％的具有由式(1)或(2)示出的结构的化合物(d)
其中R1、R2和R3各自独立地为具有1-6个碳原子的亚烷基，
R4为氢原子或具有1-3个碳原子的烷基，和
n为0-9的整数。
12.根据权利要求11的浆料，其中所述化合物(d)为选自如下的至少一种：亚氨基二乙酸、N-(2-羟基乙基)亚氨基二乙酸、天冬氨酸-N,N-二乙酸、次氨基三乙酸、N-(2-羟基乙基)乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、乙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、丙二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、乙二醇醚二胺-N,N,N’,N’-四乙酸、1,2-二氨基环己烷-N,N,N’,N’-四乙酸、二亚乙基三胺-N,N,N’,N”,N”-五乙酸、三亚乙基四胺-N,N,N’,N”,N”’,N”’-六乙酸、3-羟基-2,2’-亚氨基二琥珀酸和乙二胺二琥珀酸。
13.根据权利要求1-12中任一项的浆料，具有3-11的pH。
14.化学机械抛光方法，该方法包括通过使用权利要求1-13中任一项的浆料来抛光绝缘膜。
15.根据权利要求14的方法，其用于形成浅沟槽隔离。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109478507A (zh) * 2016-07-29 2019-03-15 株式会社可乐丽 抛光垫及使用了该抛光垫的抛光方法
CN114599752A (zh) * 2019-10-22 2022-06-07 Cmc材料股份有限公司 用于选择性化学机械抛光氧化物的组合物及方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016118592A1 (en) 2015-01-20 2016-07-28 Cerion, Llc Edds chelated nanoceria with catalase-like activity
WO2016158328A1 (ja) * 2015-04-01 2016-10-06 三井金属鉱業株式会社 研摩材および研摩スラリー
US9969049B2 (en) * 2015-06-29 2018-05-15 Iv Technologies Co., Ltd. Polishing layer of polishing pad and method of forming the same and polishing method
KR102463863B1 (ko) * 2015-07-20 2022-11-04 삼성전자주식회사 연마용 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
KR101628878B1 (ko) * 2015-09-25 2016-06-16 영창케미칼 주식회사 Cmp용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
KR101715931B1 (ko) 2015-12-11 2017-03-14 주식회사 케이씨텍 연마입자-분산층 복합체 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
CN105505231A (zh) * 2016-02-24 2016-04-20 湖南皓志科技股份有限公司 一种高效碳化硼研磨液及其配制方法
CN107221511B (zh) * 2016-03-22 2020-09-29 世界先进积体电路股份有限公司 沟槽隔离结构的制造方法
KR101916929B1 (ko) * 2016-12-30 2018-11-08 주식회사 케이씨텍 Sti 공정용 연마 슬러리 조성물
KR101935965B1 (ko) * 2016-12-30 2019-01-08 주식회사 케이씨텍 Ild 연마 공정용 슬러리 조성물
JP7187770B2 (ja) * 2017-11-08 2022-12-13 Ａｇｃ株式会社 研磨剤と研磨方法、および研磨用添加液
KR102634300B1 (ko) * 2017-11-30 2024-02-07 솔브레인 주식회사 연마용 슬러리 조성물 및 고단차 반도체 박막의 연마 방법
KR20230168944A (ko) * 2021-04-20 2023-12-15 가부시끼가이샤 레조낙 연마액, 연마액 세트 및 연마 방법
TW202419597A (zh) * 2022-09-30 2024-05-16 日商富士軟片股份有限公司 半導體器件之製造方法、處理液、試劑盒

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6436835B1 (en) 1998-02-24 2002-08-20 Showa Denko K.K. Composition for polishing a semiconductor device and process for manufacturing a semiconductor device using the same
JP4021080B2 (ja) 1998-11-27 2007-12-12 花王株式会社 研磨液組成物
WO2000039843A1 (fr) 1998-12-25 2000-07-06 Hitachi Chemical Company, Ltd. Abrasif cmp, additif liquide pour abrasif cmp et procede de polissage de substrat
TW586157B (en) 2000-04-13 2004-05-01 Showa Denko Kk Slurry composition for polishing semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device using the same
JP2004075859A (ja) * 2002-08-19 2004-03-11 Chubu Kiresuto Kk 研磨スラリーの清浄化法
US7071105B2 (en) 2003-02-03 2006-07-04 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a silicon-containing dielectric
KR101088594B1 (ko) * 2003-03-18 2011-12-06 노무라마이크로사이엔스가부시키가이샤 반도체 연마 슬러리 정제용 소재, 반도체 연마 슬러리 정제용 모듈 및 반도체 연마 슬러리의 정제 방법
JP5133874B2 (ja) 2005-04-28 2013-01-30 テクノ セミケム シーオー．， エルティーディー． 高段差酸化膜の平坦化のための自動研磨停止機能を有する化学機械的研磨組成物
DE102005059751A1 (de) 2005-12-09 2007-06-14 Ferropharm Gmbh Forschungslabor Wässrige Dispersion von superparamagnetischen Eindomänenteilchen, deren Herstellung und Verwendung zur Diagnose und Therapie
US20070210278A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Lane Sarah J Compositions for chemical mechanical polishing silicon dioxide and silicon nitride
JP2008182179A (ja) * 2006-12-27 2008-08-07 Hitachi Chem Co Ltd 研磨剤用添加剤、研磨剤、基板の研磨方法及び電子部品
WO2008151918A1 (en) 2007-06-12 2008-12-18 Basf Se A process for polishing patterned and unstructured surfaces of materials and an aqueous polishing agent to be used in the said process
US8435421B2 (en) * 2007-11-27 2013-05-07 Cabot Microelectronics Corporation Metal-passivating CMP compositions and methods
US8617275B2 (en) * 2008-04-23 2013-12-31 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polishing agent and method for polishing substrate using the polishing agent
WO2010104816A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Cleaning formulation for removing residues on surfaces
KR101172647B1 (ko) 2009-10-22 2012-08-08 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 연마제, 농축 1액식 연마제, 2액식 연마제 및 기판의 연마 방법
JP2012123472A (ja) 2010-12-06 2012-06-28 Toyota Motor Corp 走行軌跡生成装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109478507A (zh) * 2016-07-29 2019-03-15 株式会社可乐丽 抛光垫及使用了该抛光垫的抛光方法
CN114599752A (zh) * 2019-10-22 2022-06-07 Cmc材料股份有限公司 用于选择性化学机械抛光氧化物的组合物及方法

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