CN108026434A - Cmp用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法，更详细地说，提供如下的CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法：通过调节添加剂以及溶剂的含量，可自由调节氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比来进行抛光，因此可有效地适用于要求对于氧化硅膜选择性去除氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体制造工艺。

Description

CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法
技术领域
本发明涉及CMP用浆料组合物及利用该组合物的抛光方法。
背景技术
随着半导体器件的集成度增加，形成在半导体晶片(Wafer)上的结构的高度差也在增大，当高度差加大时，在后续的光刻工艺中出现焦深(DOF:Depth Of Focusing)问题，存在很难准确地印刷掩模图案的问题。
据此，近来正在广泛利用将化学去除工艺和机械去除工艺合成一个加工工艺的化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing；以下称为CMP)工艺，以用于晶片表面的平坦化。
通常，CMP工艺是将具有高度差的晶片表面紧贴于抛光垫(Polishing pad)上，然后在晶片与抛光垫之间注入作为抛光液(含有抛光材料和化学物质)的浆料(Slurry)，从而将晶片表面平坦化。即，CMP工艺仅仅是在半导体晶片中将特定膜质削平作业，并且在该CMP工艺中抛光(Polishing)后的抛光面的均匀度非常重要。
在用于CMP工艺的结构具有：用于安装晶片的头部；以与该头部相同方向旋转的抛光垫；含有纳米尺寸的抛光颗粒等的浆料；其中，晶片通过表面张力或真空吸附于头部。在CMP工艺中，通过抛光垫和浆料抛光晶片，并且带有抛光垫的抛光台进行简单的旋转，同时头部进行旋转运动和摆动运动，以预定的压力向抛光台方向加压晶片。通过头部自身的下重与施加的压力使晶片表面和抛光垫相互接触，向该接触面之间的微小的间隙(即，抛光垫的气孔部分之间)流动浆料作为加工液。通过浆料内部的抛光颗粒和抛光垫的表面凸起达到机械性去除作用，通过浆料中的化学成分达成化学去除作用。另外，晶片的器件从形成的凸出部分的上部与抛光颗粒或者表面凸起接触，在该凸出的部分集中压力，因此相比于其他部分具有相对较快的表面去除速度，并且在进行加工的同时均匀地去除整个区域的凸出的部分。在所述平坦化工艺中必须在出现氧化硅膜的层停止抛光。CMP工艺可分为以下两种类型：在执行工艺期间只抛光相同的物质去除指定的厚度；遇到其他种类的物质同时决定抛光终点(Polishing end point)的类型。如果在工艺中不应抛光的层的抛光率远小于抛光的物质的抛光率，则能够以稍微过度的抛光自然地决定抛光终点(PEP)。如上所述的两种物质的抛光比率称为选择比。在所述CMP工艺中使用的浆料是必须在能够引起化学反应的溶液混合具有选择比率的抛光材料。也就是说，需要两种物质的抛光比不同(即，选择比不同)的浆料，在镶嵌工艺(Damascene)期间如上所述优先抛光氮化硅膜，在暴露氧化硅膜同时停止抛光。并且，需要无金属层损伤且提高器件的电气性特性的浆料。然而，由于氧化硅膜的抛光速率远高于氮化硅膜的抛光速率，所以存在现有技术开发的浆料无法用于所述镶嵌工艺的问题。据此，在大部分情况是CMP工艺的能力取决于浆料的特性，因此需要开发最佳的CMP用浆料组合物。
另一方面，CMP中的被抛光面暴露各种各样的材料，多晶硅膜、单晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜等。通常，利用使用上述材料中的一种作为目标的CMP用浆料组合物通过CMP去除该目标材料。但是，如果与其他材料的抛光速度比不同，则目标材料被过度抛光，会产生凹陷、侵蚀等缺陷。此外，针对每种目标材料选择适合于目标材料的CMP浆料组合物，并只能通过CMP去除，所以存在降低生产率的问题。
因此，近年来随着半导体器件结构的多样化，要求同时抛光多晶硅膜、氧化硅膜和氮化硅膜这三种膜质。为了同时抛光这三种薄膜，相比于对每个抛光对象选择并供应适合抛光对象的浆料的工艺，需开发用CMP用浆料组合物本身调节膜质的选择比来进行抛光。
如上所述，用CMP用浆料组合物本身调节膜质的选择比来进行抛光的技术有韩国注册专利公报第1396853号“氮化硅膜抛光用浆料组合物及利用该组合物的氮化硅膜的抛光方法、半导体装置制造方法”，并公开了如下的氮化硅抛光用组合物：对于氧化硅膜能够以高抛光选择比抛光氮化硅膜，因此能够有效用于要求选择性去除氮化硅膜的半导体工艺。另外，韩国公开专利公报第2014-0133604号“对具有高去除率以及低缺陷的氧化物、氮化物的选择性CMP组合物”提供化学-机械抛光组合物，体现对氧化硅、氮化硅以及/或者多晶硅优选的选择性；其中化学-机械抛光组合物包含：二氧化铈磨料、任选一种或多种的非离子聚合物、任选一种或多种的膦酸、任选一种或多种的含氮两性离子化合物、任选一种或多种的磺酸共聚物、任选一种或多种的阴离子共聚物、任选一种或多种的包含季胺的聚合物、任选一种或多种的调节抛光组合物的pH值的化合物、水以及任选一种或多种的添加剂。
另外，还公开了用化学-机械抛光组合物来化学-机械抛光基板的方法，该基板包含氧化硅、氮化硅和/或多晶硅。
据此，本发明提供如下的CMP用浆料组合物：根据抛光对象，无需分别适用适合膜质(氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜)的浆料，而是通过调节添加剂以及溶剂含量来调节膜质的选择比以进行抛光。
发明内容
(要解决的问题)
本发明的目的在于提供如下的CMP用浆料组合物：可自由调节对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比来进行抛光，因此可有效地适用于要求选择性去除氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体工艺。尤其是，与对氧化硅膜的抛光速率高的现有的浆料不同，提供对于氧化硅膜能够以高抛光选择比抛光氮化硅膜以及多晶硅膜的CMP用浆料组合物。
本发明的另一目的在与提供利用所述CMP用浆料组合物的抛光方法。(解决问题的手段)
为达成上述目的，本发明提供一种CMP用浆料组合物，能够对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比来进行抛光，包含：抛光材料，由胶体二氧化硅构成；添加剂，从由聚乙二醇以及杂环化合物、有机酸组成的群组中选择一种以上；以及溶剂。
在本发明的一优选示例中，所述胶体二氧化硅粒度为10至120nm。
在本发明的一优选示例中，所述杂环化合物是具有两个以上的氮原子的化合物，在由1,2,4H-三唑、5-甲基苯并三唑、四唑、咪唑、1,2-二甲基咪唑和哌嗪组成的群组中选择的一种以上化合物。
在本发明的一优选示例中，所述有机酸是含有羧酸的化合物，在由琥珀酸(Succinic acid)、戊二酸(Glutaric acid)和己二酸(Adipic acid)组成的群组中选择的一种以上。
在本发明的一优选示例中，对于所述添加剂由对于多晶硅膜可调节选择比的聚乙二醇、对于氮化硅膜可调节选择比的杂环化合物以及有机酸构成。
在本发明的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物对于组合物总量包含：0.2至10重量％的抛光材料，由胶体二氧化硅构成；0.001至7重量％的添加剂，从由聚乙二醇以及杂环化合物、有机酸组成的群组中选择一种以上；以及剩余溶剂。
在本发明的一优选示例中，对于所述添加剂，聚乙二醇、杂环化合物和有机酸的比例为0～5.0：0～5.0：0～5.0。
在本发明的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物还包含水溶性高分子。
在本发明的一优选示例中，所述水溶性高分子可以是在由聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和羟乙基纤维素组成的群组中的选择的一种以上的化合物，对于组合物总量包含0.001至5重量％的水溶性高分子。
在本发明的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物的pH是3至5。
在本发明的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物同时抛光在氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜中选择两种以上形成的被抛光膜。
在本发明的一优选示例中，对于所述抛光，氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比为1:1～50:1～50。
在本发明的一优选示例中，所述CMP用浆料组合物是在抛光材料包含添加剂以用作单一浆料。
在本发明的另一示例中，提供利用CMP用浆料组合物的抛光方法包括使用所述CMP用浆料组合物抛光半导体晶片的步骤。
在本发明的一优选示例中，所述抛光方法为分别注入抛光材料与添加剂，通过调节添加剂的含量来调节氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比进行抛光。
在本发明的一优选示例中，对于所述添加剂，聚乙二醇、杂环化合物和有机酸的比例为0～5.0：0～5.0：0～5.0。
(发明的效果)
本发明的CMP用浆料组合物对于氧化硅膜以高抛光选择比抛光氮化硅膜以及多晶硅膜，因此能够有效应用于要求选择性去除氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体制造工艺。另外，如上所述的CMP用浆料组合物无需对各个抛光对象选择适合对象膜质的浆料，因此可提高生产效率。
附图说明
图1是示出对CMP设备的抛光垫以及晶片的抛光工艺的概略图。
图2是用于说明本发明一实施例的氮化硅膜的抛光方法的剖面图。
图3是用于说明本发明一实施例的氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光方法的剖面图。
具体实施方法
除非另外定义，否则本说明书中使用的所有技术和科学用语具有与本发明所属领域的熟练的技术人员通常理解的相同的含义。通常，在本说明书中使用的命名法是在本技术领域公知且常用的。
在说明书全文中，当表述某一部分“包含”某一构成要素时，这意味着它也可以包括其他构成要素，除非有特别反对的记载，否则不排除其他构成要素。
一般地说，CMP(化学-机械抛光，Chemical-Mechanical Polishing；以下，成为CMP)工艺中浆料(Slurry)一般是指包含抛光材料(Abrasive)与添加剂(Additive)的浆料，也可只用抛光材料称为浆料作为单一的产品。本发明是改变抛光材料与添加剂的流量的同时改变抛光的膜质的选择比的技术，因此区分抛光材料与添加剂。但是，根据情况也可在抛光材料包含添加制成单一浆料组合物。
在本发明中，“去除率(Removal rate)”是指在CMP工艺中晶片的膜质去除程度(即，膜质去除速度)。
在本发明中，“选择比(Selectivity ratio)”是指在相同的抛光条件下针对相互不同的膜质的不同的去除率。
以下，详细说明本发明的CMP浆料组合物以及利用该组合物的抛光方法。
一般地说，对于CMP用浆料组合物，对氧化硅膜的抛光最好，但是在本说明书中降低对氧化硅膜的选择比将去除率最小化，同时根据器件的结构特征对比氧化硅膜对氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比，可高低自由调节去除率来进行抛光。
如上所述，用于调节氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比的主要原因取决于CMP用浆料组合物的构成物质“添加剂以及溶剂的含量调节”，通过调节添加剂以及溶剂含量，按照各个CMP工艺适用最合适的选择比来抛光半导体晶片。
据此，在现有的半导体工艺中使用的浆料存在需各抛光对象在途中更换浆料的麻烦，但是在本发明中开发的浆料对各种器件以及各种工艺使用一种浆料，通过调节添加剂以及溶剂的含量来对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比来进行抛光，因此无需根据抛光对象在途中更换浆料，因此能够连续进行抛光。
本发明的一示例，可提供一种CMP用浆料组合物，以调节对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比来进行抛光，包含：由胶体二氧化硅构成的抛光材料；从聚乙二醇、杂环化合物和有机酸组成的群组中选择一种以上的添加剂；以及溶剂。
所述胶体二氧化硅是指纳米粒度的二氧化硅颗粒稳定且不产生沉淀的地分散在溶剂中的胶体溶剂。从适当地保持划痕(Scratch)和去除率(Rem oval rate)的观点来看，所述胶体二氧化硅粒度优选为10至120nm，并且更优选粒度为30至80nm。
如果，若胶体二氧化硅的粒度不足10nm，则降低对膜质的去除率(Re movalrate)，因此延长工艺执行时间；若超出120nm，则容易划伤(Scratc h)，因此这是不可取的。
本发明一实施例的CMP用浆料组合物中，所述添加剂可以由对多晶硅膜可调节选择比的聚乙二醇、对氮化硅膜可调节选择比的杂环化合物以及有机酸构成。即，若作为添加剂的聚乙二醇的含量高，则因作为非离子表面活性剂的粉状乳化剂特性可以大大降低多晶硅膜的抛光速度；若作为添加的杂环化合物以及有机酸的含量高，则与抑制沉淀以及凝聚的特性一同大幅度提高对氮化硅膜的抛光速度。
此时，杂环化合物具有两个以上的氮原子，可以是从由1,2,4H-三唑、5-甲基苯并三唑、四唑、咪唑、1,2-二甲基咪唑和哌嗪等组成的群组中选择的一种以上的化合物。
另外，所述有机酸是含有羧酸的化合物，可以是从由琥珀酸(Succinic acid)、戊二酸(Glutaric acid)和己二酸(Adipic acid)组成的群组中选择一种以上的化合物。
在本发明一实施例的CMP用浆料组合物中，所述溶剂是为了调节组合物浓度以调节膜质去除率而使用的，可稀释在添加剂，并且作为溶剂可以使用去离子水、水等，但最优选为使用去离子水。
所述CMP用浆料组合物对于组合总量包含：0.2至10重量％的抛光材料，包含胶体二氧化硅；0.001至7重量％的添加剂，从由聚乙二醇、杂环化合物和有机酸中组成群组中选择一种以上；剩余溶剂。
优选为，对于组合物总量包含0.2至10重量％的由所述胶体二氧化硅构成的抛光材料(即，胶体二氧化硅)。如果，胶体二氧化硅用量不足0.2重量％，则固体含量不足，因此降低去除率(Removal rate)；若用量超出10重量％，则因含量过高出现凝结现象，因此这是不可取的。
优选为，对组合物总重量包含0.001至7重量％的添加剂，所述添加剂是从由聚乙二醇、杂环化合物和有机酸组成的群组中选择一种以上化合物。若添加剂用量不足0.001重量％，则添加剂含量降低，因此几乎无法起到添加剂的作用；若超出7重量％，则添加剂含量过高，使一同添加的其他种类的添加剂无法起到作用，因此这是不可取的。
此时，对于添加剂，聚乙二醇、杂环化合物和有机酸的比例优选为0～5.0:0～5.0:0～5.0满足氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比1:1～50:1～50，据此对比氧化硅膜可对氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比，进而可高低自由调节去除率来进行抛光。
所述CMP用浆料组合物还可包含对氮化硅膜可调节选择比的水溶性高分子。所述水溶性高分子可以是从聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸和羟乙基纤维素中选择一种以上的化合物。优选为，对于组合物总量包含0.001至5重量％的水溶性高分子。若使用不足0.001重量％水溶性高分子，则添加剂的含量降低，几乎无法起到添加剂的作用；若超出5重量％，则一同添加的其他种类的添加剂无法起到正常作用，因此上述两种情况是不可取的。
对于本发明一实施例的CMP用浆料组合物pH，从组合物稳定性方面看优选为3至5。若pH不足3，则去除率(Removal rate)不稳定；若pH范围超出5，则胶体颗粒出现凝结现象以及去除率不稳定，因此这是不可取的。为了调节到所述的pH范围，作为碱性物质可以单独或组合使用KOH、NH4OH、NaOH、TMAH、TBAH、HNO3等，而作为酸性物质可以单独或者混合使用硝酸、硫酸和盐酸等无机酸。pH与氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光速度密切相关，因此必须精确地调节pH。
如上所述，本发明提供的CMP用浆料组合物通过调节添加剂以及溶剂含量，可同时抛光由从氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜中选择的2以上的膜形成的被抛光膜。此时，所述CMP用浆料组合物对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比可以是1:1～50:1～50。另外，氧化硅的去除率(抛光速度)是多晶硅膜的去除率(抛光速度)是氮化硅膜的去除率(抛光速度)是对此，在氧化硅膜暴露的半导体工艺中能够以高抛光选择比抛光氮化硅膜以及多晶硅膜，因此可有效适用于要求选择性去除氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体制造工艺中。
例如，在对所氧化硅膜保持低选择比的同时要对氮化硅膜以及多晶硅膜改变选择比的情况下，若要强化对多晶硅膜的选择比，则可调节对作为多晶硅膜的添加剂的聚乙二醇、杂环化合物以及有机酸的比例在0～5.0:0～5.0:0～5.0进而可调节选择比(ex)氧化硅膜：多晶硅膜：氮化硅膜＝1:1～30:5～30)。
举另一示例，在对氧化硅膜保持低选择比的同时对氮化硅膜以及多晶硅膜改变选择比的情况下，若要强化对氮化硅膜的选择比，则可调节对作为氮化硅膜的添加剂的聚乙二醇、杂环化合物以及有机酸的比例在0～5.0:0～5.0:0～5.0进而调节选择比(ex)氧化硅膜：多晶硅膜：氮化硅膜＝1:1～30:5～30)
举其他一示例，在对氧化硅膜保持低选择比的同时对氮化硅膜以及多晶硅膜改变选择比的情况下，若要强化对氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比，则可调节作为添加剂的聚乙二醇、杂环化合物以及有机酸的比率在0～5.0:0～5.0:0～5.0以调节选择比。(ex)氧化硅膜：多晶硅膜：氮化硅膜＝1:5～15:5～15)。
另外，本发明提供的CMP用浆料组合物可对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的调节选择比进行抛光，但是根据情况，也可对其他部分的膜质进行抛光。例如，对于本发明的CMP用浆料组合物，若是沟槽(Trench)结构的形状，则可有效用作抛光大块(Bulk)膜质的用途。不仅如此，一般管槽(Pipe channel)区域适用牺牲膜质来形成该结构，若通过CMP工艺形成该结构，则必须使用具有各种性能的浆料，以最大限度地减少由于管道沟槽或CMP造成的沟槽变化。在这一情况下，可使用能够调节膜质选择比的本发明的CMP用浆料组合物。
所述CMP用浆料组合物可以在抛光材料包含添加剂用作单一浆料。
本发明的其他一示例可提供利CMP用浆料组合物的抛光方法，包括使用所述CMP用浆料组合物抛光半导体晶片的步骤。所述抛光方法是分别注入抛光材料与添加剂，通过调节添加剂的含量以对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比进行抛光。
所述利用CMP组合物的抛光方法的一示例如下：如图1所示，在示出CMP设备的抛光垫以及晶片的抛光的概略图中确认到，首先将CMP浆料组合物供应于抛光板的抛光垫以与被抛光面接触，使被抛光面与抛光垫相对运动以进行抛光。作为抛光装置可使用一般的抛光装置，具有保持半导体基板的保持器、与抛光垫粘贴的抛光板。作为抛光垫可使用一般的无纺布、泡沫聚氨酯、多孔氟树脂等。在抛光的过程中，在抛光垫可利用泵等通过各抛光材料以及添加剂管线连续供应CMP用浆料组合物。虽不限制供应量，但是要保持抛光垫的表面始终被抛光材料覆盖的状态为最佳。此时，对于所述添加剂，可通过调节聚乙二醇的含量来调节多晶硅膜的选择比进行抛光；可通过调节杂环化合物以及有机酸的含量来调节氮化硅膜的选择比进行抛光，此时，对于所述添加剂，聚乙二醇、杂环化合物以及有机酸的比例可以是0～5.0:0～5.0:0～5.0。对于抛光结束之后的半导体基板用流水进行清洗，之后优选为通过使用旋转干燥器、灯种类等清除附着在半导体基板上的水滴后进行干燥。作为被处理体可以是具有在多晶硅膜、氮化硅膜以及氧化硅膜中选择2种以上形成的被抛光面的半导体基板。
一般地说，现有的CMP用浆料组合物的情况，氧化硅膜最好抛光，但是本发明的CMP浆料组合物能够以高抛光选择比抛光氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜，因此能够有效适用于具有形成有氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的3种膜的被抛光膜的半导体制造工艺中。如上所述的CM P浆料组合物无需对各个抛光对象选择合适的浆料，因此可提高生产效率。
本发明另一实施例的淡化膜的抛光方法与图2相同。如图2所示，通过调节本发明制造的CMP用浆料组合物的添加剂含量，以0～5.0:0～5.0:0～5.0的比例添加聚乙二醇、杂环化合物以及有机酸作为添加剂，对多晶硅膜或者氧化硅膜提高氮化硅膜的抛光选择比，进而可选择性抛光氮化硅膜(ex)氧化硅膜：多晶硅膜：氮化硅膜＝1:1:50)。
本发明其他一实施例的氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光方法与图3相同。在图3中，本发明制造的CMP用浆料组合物是在抛光材料一同包含添加剂，如图3的结构所示，经过各种工艺之后抛光氮化硅膜以及多晶硅膜膜质的情况下，若使用浆料为以0～5.0:0～5.0:0～5.0比例添加聚乙二醇、杂环化合物以及有机酸作为添加剂并降低对氧化硅膜的选择比的同时提高对氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比，则在沟槽区域抛光氮化硅膜以及多晶硅膜的同时对氧化硅膜的选择比提高，进而可将沟槽区域中的高度变化最小化(ex)氧化硅膜：多晶硅膜：氮化硅膜＝1:20:20)
即，所述CMP用浆料组合物作为对氧化硅膜的抛光差的同时对氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光良好的浆料，在两个沟槽结构中一处由多晶硅膜填充，而另一处由氮化硅膜填充的情况下，若首先沉积氮化硅膜以及多晶硅膜使两个沟槽被一种膜质沉积，则经过掩膜图案化工艺之后利用清洗或者蚀刻工艺清除填充于一个沟槽的膜质。这之后被两种膜质的物质填充，之后重新用氧化膜抛光差的同时氮化膜以及多晶硅膜抛光良好的浆料进行工艺，则在两个沟槽结构中，一侧是由多晶硅膜填充的结构，而另一侧沟槽结构是由氮化硅膜填充的结构。
本发明实施例形态
(实施例)
以下，通过实施例将更加详细说明本发明。这些实施例只是为了说明本发明，不得用这些实施例限定本发明的范围，这对于所属技术领域的技术人员是显而易见的。
实施例1
准备胶体二氧化硅作为抛光材料，在添加剂包含聚乙二醇、5甲基-苯并三唑作为杂环化合物、戊二酸作为有机酸，在该添加混合去离子水作为溶剂来分别准备抛光材料以及添加剂，通过所述添加剂管线调节含量，从而调节对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比，进而制造出CMP用浆料组合物。在制造出的CMP用浆料组合物添加KOH、HNO3作为pH调节剂，将pH调节在3.5。在制造出的CMP用浆料组合物的浆料含量与下表1相同。
实施例2至10
在实施例1中除了添加剂种类与抛光材料、添加剂以及溶剂的含量，以与实施例1相同的方法制造了CMP用浆料组合物。在制造出的CMP浆料组合物所包含的浆料含量与下表1相同。
(表1)
CMP浆料组合物的抛光速度评价
利用由实施例1至10制造的CMP浆料组合物评价氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光速度。此时，抛光设备使用了CTS公司的CMP设备。
测试利用CMP浆料组合物的氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光速度的结果已在以下表2中示出。
(表2)
如上表2中所示，可以确认到实施例1至10对于氧化硅膜增加了氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比。尤其是，对于氧化硅膜，氮化硅膜抛光选择比全部显著增加至1:10以上。
结果，可确认到包含本发明的CMP用浆料组合物的情况下，能够提供如下的CMP用浆料组合物：对于氧化硅膜能够以高抛光选择比抛光氮化硅膜以及多晶硅膜，因此能够有效地是用于要求选择性去除氮化硅膜以及多晶硅膜的半导体制造工艺。
本发明的单纯变形或者改变应能够被该领域具有通常知识的技术人员容易实施例，该变形或者改变应全部包含在本发的范围内。

Claims (11)

1.一种CMP用浆料组合物，其特征在于，对氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜调节选择比来进行抛光，包含：
0.2至10重量％的抛光材料，由胶体二氧化硅构成；
0.001至7重量％的添加剂，A,包含戊二酸和5-甲基苯并三唑；B，选择性包含聚乙二醇；
剩余的溶剂；
其中，对于所述添加剂，聚乙二醇、5-甲基苯并三唑以及戊二酸的比例为0～5.0:0～5.0:0～5.0；所述戊二酸和5-甲基苯并三唑分别是超过0的比例；
对于所述抛光，氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的抛光选择比为1:10～20:1～22.2。
2.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述胶体二氧化硅粒度为10至120nm。
3.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述添加剂包含：对于多晶硅膜可调节选择比的聚乙二醇；对于氮化硅膜可调节选择比的5-甲基苯并三唑以及戊二酸。
4.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述CMP用浆料组合物还包含水溶性高分子。
5.根据权利要求8所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述水溶性高分子是在由聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和羟乙基纤维素组成的群组中的选择的一种以上的化合物，对于组合物总量包含0.001至5重量％的水溶性高分子。
6.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述CMP用浆料组合物的pH是3至5。
7.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述CMP用浆料组合物同时抛光在氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜中选择两种以上形成的被抛光膜。
8.根据权利要求1所述的CMP用浆料组合物，其特征在于，
所述CMP用浆料组合物是在抛光材料包含添加剂以用作单一浆料。
9.一种利用CMP用浆料组合物的抛光方法，其特征在于，包括如下的步骤：
利用权利要求1、2、3、4、5、6、7以及8中任意一项的CMP用浆料组合物抛光半导体晶片。
10.根据权利要求9所述的利用CMP用浆料组合物的抛光方法，其特征在于，
所述抛光方法为分别注入抛光材料与添加剂，通过调节添加剂的含量来调节氧化硅膜、氮化硅膜以及多晶硅膜的选择比进行抛光。
11.根据权利要求9所述的利用CMP用浆料组合物的抛光方法，其特征在于，
对于所述添加剂，通过调节聚乙二醇的含量来调节多晶硅膜的选择比进行抛光；通过调节杂环化合物以及戊二酸的含量来调节氮化硅膜的选择比进行抛光。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI701323B (zh) * 2018-10-31 2020-08-11 南韓商榮昌化工股份有限公司 用於研磨銅阻障層的漿料組成物
TWI736158B (zh) * 2019-03-04 2021-08-11 南韓商榮昌化工股份有限公司 用於研磨氧化矽層的漿料組成物及使用該漿料組成物的研磨方法
CN114750051A (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 Skc索密思株式会社 半导体工艺用组合物和半导体器件的制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024043213A1 (ja) * 2022-08-24 2024-02-29 株式会社ダイセル 薄膜形成用組成物、及び半導体素子の製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050173669A1 (en) * 2002-06-03 2005-08-11 Hitachi Chemical Co. Ltd. Polishing fluid and method of polishing
CN102533125A (zh) * 2010-12-30 2012-07-04 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN103080256A (zh) * 2010-09-08 2013-05-01 巴斯夫欧洲公司 用于化学机械抛光包含氧化硅电介质和多晶硅膜的衬底的含水抛光组合物和方法
CN103261358A (zh) * 2010-12-17 2013-08-21 嘉柏微电子材料股份公司 用于抛光多晶硅的组合物及方法
CN103387796A (zh) * 2012-05-10 2013-11-13 气体产品与化学公司 具有化学添加剂的化学机械抛光组合物及其使用方法
CN104284960A (zh) * 2012-03-14 2015-01-14 嘉柏微电子材料股份公司 具有高移除速率和低缺陷率的对氧化物和氮化物有选择性的cmp组合物
US20150024595A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-22 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and Methods For CMP of Silicon Oxide, Silicon Nitride, and Polysilicon Materials
CN106414651A (zh) * 2014-05-29 2017-02-15 嘉柏微电子材料股份公司 对氧化物的选择性优于对多晶硅和氮化物选择性的具高移除速率及低缺陷率的cmp组合物

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4010903B2 (ja) 2002-08-02 2007-11-21 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 化学的機械的研磨用スラリー
JP2007234784A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Fujimi Inc 研磨用組成物
US8759216B2 (en) * 2006-06-07 2014-06-24 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for polishing silicon nitride materials
JP4614981B2 (ja) * 2007-03-22 2011-01-19 Ｊｓｒ株式会社 化学機械研磨用水系分散体および半導体装置の化学機械研磨方法
KR101396853B1 (ko) 2007-07-06 2014-05-20 삼성전자주식회사 실리콘 질화물 연마용 슬러리 조성물, 이를 이용한 실리콘질화막의 연마 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
JP5467804B2 (ja) * 2008-07-11 2014-04-09 富士フイルム株式会社 窒化ケイ素用研磨液及び研磨方法
EP2613910A4 (en) * 2010-09-08 2017-12-13 Basf Se Process for chemically mechanically polishing substrates containing silicon oxide dielectric films and polysilicon and/or silicon nitride films
KR101206075B1 (ko) * 2010-12-16 2012-11-28 솔브레인 주식회사 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물 및 이를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
SG191877A1 (en) 2011-01-25 2013-08-30 Hitachi Chemical Co Ltd Cmp polishing fluid, method for manufacturing same, method for manufacturing composite particle, and method for polishing base material
EP2693459A4 (en) * 2011-03-30 2015-04-22 Fujimi Inc POLISHING COMPOSITION AND POLISHING METHOD
JP2013074036A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Toshiba Corp Ｃｍｐ用スラリーおよび半導体装置の製造方法
US9437446B2 (en) 2012-05-30 2016-09-06 Kuraray Co., Ltd. Slurry for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050173669A1 (en) * 2002-06-03 2005-08-11 Hitachi Chemical Co. Ltd. Polishing fluid and method of polishing
CN103080256A (zh) * 2010-09-08 2013-05-01 巴斯夫欧洲公司 用于化学机械抛光包含氧化硅电介质和多晶硅膜的衬底的含水抛光组合物和方法
CN103261358A (zh) * 2010-12-17 2013-08-21 嘉柏微电子材料股份公司 用于抛光多晶硅的组合物及方法
CN102533125A (zh) * 2010-12-30 2012-07-04 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
CN104284960A (zh) * 2012-03-14 2015-01-14 嘉柏微电子材料股份公司 具有高移除速率和低缺陷率的对氧化物和氮化物有选择性的cmp组合物
CN103387796A (zh) * 2012-05-10 2013-11-13 气体产品与化学公司 具有化学添加剂的化学机械抛光组合物及其使用方法
US20150024595A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-22 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and Methods For CMP of Silicon Oxide, Silicon Nitride, and Polysilicon Materials
CN106414651A (zh) * 2014-05-29 2017-02-15 嘉柏微电子材料股份公司 对氧化物的选择性优于对多晶硅和氮化物选择性的具高移除速率及低缺陷率的cmp组合物

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI701323B (zh) * 2018-10-31 2020-08-11 南韓商榮昌化工股份有限公司 用於研磨銅阻障層的漿料組成物
TWI736158B (zh) * 2019-03-04 2021-08-11 南韓商榮昌化工股份有限公司 用於研磨氧化矽層的漿料組成物及使用該漿料組成物的研磨方法
CN113557272A (zh) * 2019-03-04 2021-10-26 荣昌化学制品株式会社 氧化硅膜研磨用浆料组合物及使用其的研磨方法
CN113557272B (zh) * 2019-03-04 2022-06-28 荣昌化学制品株式会社 氧化硅膜研磨用浆料组合物及使用其的研磨方法
CN114750051A (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 Skc索密思株式会社 半导体工艺用组合物和半导体器件的制造方法

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Publication number Publication date
JP6581299B2 (ja) 2019-09-25
CN108026434B (zh) 2020-10-13
WO2017052280A1 (ko) 2017-03-30
KR101628878B1 (ko) 2016-06-16
US20180230334A1 (en) 2018-08-16
US10526508B2 (en) 2020-01-07
JP2018535538A (ja) 2018-11-29

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