DE69829329T2 - Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von halbleitenden oder isolierenden Schichten - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von halbleitenden oder nichtleitenden Materialien, die zur Herstellung integrierter Schaltungen verwendet werden.
  • Die Fertigung integrierter Schaltungen nimmt aufeinander folgend zwei Tätigkeitsfelder in Anspruch, die sich voneinander unterscheiden.
  • Ein erstes Tätigkeitsfeld umfasst, Wafer für integrierte Schaltungen, d.h. Siliciumscheiben, zu fertigen. So lässt man in diesem Industriezweig einen Siliciumkristall wachsen, der anschließend in Scheiben mit einer Dicke von ungefähr 750 Mikrometern geschnitten wird, die dann einem Polieren unterzogen werden, um eine polierte Scheibe reinen Siliciums zu erhalten. Hingegen stellt dieser Industriezweig keine integrierten Schaltungen her, sondern diese Scheiben für integrierte Schaltungen werden an Hersteller von integrierten Schaltungen verkauft.
  • US-A-3,170,273, US-A-4,664,679, US-A-4,117,093 und EP-A-0.684.638 beschreiben das Polieren von Silicium-Ausgangsscheiben, die aus vollem Kristall-Stangenmaterial erhalten werden, das man schneidet, um Scheiben für integrierte Schaltungen zu erhalten.
  • Das zweite Tätigkeitsfeld, jenes der Hersteller integrierter Schaltungen, umfasst, anschließend die integrierten Schaltungen ausgehend von den Scheiben für integrierte Schaltungen, die von den zuvor erwähnten Industriellen bezogen werden, zu verwirklichen. Die Herstellung integrierter Schaltungen bringt insbesondere die folgenden Schritte mit sich:
    Zuerst wird die gesamte Oberfläche der Scheiben für integrierte Schaltungen oxidiert, um eine isolierende Schicht zu erhalten. Dann wird eine Photolithographie der Oxidschicht betrieben, um diese Letztere zu ätzen, derart, dass Zugang zu dem Silicium erlangt wird. Die auf diese Weise tiefgeätzten Zonen werden aktive Zonen genannt. An den Stellen dieser aktiven Zonen nimmt man eine erneute Oxidation vor, die so genannte "Gateoxidation". Man platziert dann eine Schicht, beispielsweise aus dotiertem Polysilicium, die das Gate bildet. Anschließend wird ein Nichtleiter abgelagert, und man betreibt eine erneute Photolithographie, um wieder zur Ebene der ursprünglichen Siliciumscheibe zu gelangen. An diesen Stellen erfolgt dann eine Ablagerung eines Metalls wie etwa Wolfram. Die vorliegende Erfindung betrifft das Polieren auf dieser Stufe der Herstellung integrierter Schaltungen sowie auf späteren Herstellungsstufen. Es können nämlich zurzeit bis zu 6 Kontaktebenen verwirklicht werden, was auf jeder Ebene eine Tiefätzung, die mit Ablagerungen versehen wird, danach ein Wiederausgleichen durch einen Arbeitsgang des Polierens des Metalls und des Nichtleiters gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet. Die vorliegende Erfindung betrifft dagegen nicht das primäre Polieren der Scheiben für integrierte Schaltungen.
  • Wie weiter oben deutlich geworden ist, werden Stufen verschiedener Höhe hauptsächlich durch die Ätzschritte, folglich vertiefend, gefolgt von einer gleichmäßigen Ablagerung erzeugt. Die Verringerung der Abmessungen der Transistoren erfordert, diese Reliefs einzuebnen, denn sie können Schwierigkeiten bei der Ausrichtung (Fokussierung bei der Photolithographie), Probleme hinsichtlich der Kontinuität der Materialien bei der Ablagerung oder Materialrückstände beim Ätzen dieser Materialien auftreten lassen. Bei den Submikrometer-Technologien erfolgt das Einebnen hauptsächlich durch chemisch-mechanisches Polieren der verschiedenen abgelagerten Schichten. Die nach einem Polieren dieser nichtleitenden, halbleitenden oder leitenden Ablagerungen verbleibende Dicke beeinflusst die elektrischen Eigenschaften der integrierten Schaltungen.
  • Die Herstellung integrierter Schaltungen erfolgt heutzutage auf Scheiben mit einem Durchmesser von 200 mm, bei 50 bis 200 Schaltungen pro Scheibe, je nachdem, wie groß sie sind.
  • Da die Eigenschaften der integrierten Schaltungen unabhängig von ihrer Position auf der Scheibe reproduzierbar sein müssen, ist die Gleichmäßigkeit der verschiedenen technologischen Schritte wesentlich. Insbesondere ermöglicht eine gute Gleichmäßigkeit der chemisch-mechanischen Politur über der Scheibe, ein lokales Übermaß beim Polieren der Materialien, das zur Zerstörung von Schaltungen oder zu Veränderungen der elektrischen Eigenschaften der integrierten Schaltungen entsprechend ihrer Position auf der Scheibe führt, zu vermeiden.
  • Die zunehmende Integration integrierter Schaltungen hat folglich die Entwicklung neuartiger Technologien wie etwa der chemisch-mechanischen Politur erforderlich gemacht, die auf das Einebnen von Oberflächen, die Reliefmotive aufweisen, Anwendung finden.
  • Deshalb ist es während der Arbeitsgänge bei der derzeitigen Fertigung von integrierten Schaltungen erforderlich, vor allem nicht mehr nur das Silicium der Scheiben für integrierte Schaltungen, sondern auch andere Komponenten der Scheiben mit integrierten Schaltungen, wie etwa Siliciumoxid und bestimmte Metalle wie etwa Wolfram, zu polieren. Die Verfahren zum Polieren dieser letzteren Materialien werden gut beherrscht.
  • Hingegen werden die Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren von halbleitenden Materialien, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem monokristallinem Silicium, amorphem Silicium, oder von nichtleitenden Materialien, wie etwa Phosphorsilikatglas (gemeinhin als PSG bezeichnet) oder Borphosphorsilikatglas (gemeinhin als BPSG bezeichnet), noch sehr schlecht beherrscht, da es keine Abrasivmittel gibt, die für diese verschiedenen Materialien geeignet sind.
  • Diese Materialien werden in der mikroelektronischen Halbleiterindustrie in epitaktischen Schichten (epitaktisches Silicium) oder in abgelagerten Schichten (polykristallines und amorphes Silicium, PSG und BPSG) in verschiedenen Stadien der Fertigung integrierter Schaltungen verwendet.
  • Die Entwicklung eines für das Polieren dieser Materialien der Scheiben mit integrierten Schaltungen spezifischen Abrasivmittels ist folglich grundlegend für die Beherrschung ihrer Polierverfahren.
  • In der Literatur ist außerdem das Polieren von Polysilicium mit wässrigen, basischen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids, wobei der pH-Wert meist zwischen pH 9 und pH 12,5 enthalten ist, beschrieben worden. Der pH-Wert dieser wässrigen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids ist durch die Zugabe von alkalischem Metallhydroxid, wie etwa Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, oder durch die Zugabe eines wasserlöslichen Amins (siehe insbesondere M. T. Bohr u.a., WO-A-9 627 206, M. Motoshu u.a., US-A-5,376,222, A. V. Gelatos u.a., US-A-5,324,690, R. L. Lachapelle, US-A-3,328,141, S. Yamamichi u.a., JP-A-07 074 313, M. Watanabe u.a., JP-A-07 249 600) basisch gemacht worden.
  • Die Verwendung derartiger wässriger, basischer Suspensionen weist eine gewisse Anzahl von Nachteilen auf. Man erhält eine schlechte Gleichmäßigkeit der Politur, insbesondere über den Rändern der zu polierenden Scheibe, die gemeinhin mit dem englischen Ausdruck "Wafer" bezeichnet wird.
  • EP-A-0 745 656 beschreibt das Polieren winziger Nichtleiter auf einem Halbleitersubstrat unter Verwendung einer abrasiven Zusammensetzung, die ein Gemisch aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Ceriumoxid enthält, wobei ein Stabilisator vorhanden ist.
  • EP-A-0 363 100 beschreibt das selektive Polieren zwischen einer Oberfläche, die Si3N4 enthält, und einer Oberfläche, die viel leichter als Si3N4 bearbeitbar ist, wobei ein kolloidales Siliciumdioxid mit einer Reinheit von 95,3% verwendet wird, das auf Grund der Nachteile, die durch Ammoniak im Hinblick auf die Selektivität des Polierens eingeführt werden, ammoniakfrei ist.
  • Der Anmelder hat sich zum Hauptziel gestellt, ein Polierverfahren zu entwickeln, das eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Politur von Schichten aus den zuvor erwähnten Materialien, die auf Scheiben für integrierte Schaltungen aufgebracht sind, wobei diese Materialien bei der Herstellung von integrierten Schaltungen als Halbleiter oder Nichtleiter verwendet werden, schafft.
  • Es muss präzisiert werden, dass das Polieren auf einer massiven Scheibe (siehe 1a und 1b) oder auf einer Scheibe mit Reliefs (siehe 1c und 1d), um diese Reliefs einzuebnen, durchgeführt werden kann.
  • Wie weiter oben deutlich geworden ist, beziehen die Materialien, die von der Erfindung betroffen sind, Materialien auf der Basis von Silicium oder auf der Basis von dotiertem Silicium, wie etwa polykristallines Silicium, epitaktisches Silicium, amorphes Silicium, Phosphorsilikatglas oder Borphosphorsilikatglas ein, wobei diese beiden Letzteren auf dotiertem Siliciumoxid basieren, wohingegen das anfängliche Silicium, das bei der Herstellung der Scheiben für integrierte Schaltungen verwendet wird, ausgeschlossen wird.
  • Es ist überraschend und unerwartet festgestellt worden, dass für die Verwirklichung aller diese Verbesserungen bei dem chemisch-mechanischen Polieren von Schichten aus den obigen Materialien die Verwendung einer Suspension kolloidalen Siliciumdioxids, insbesondere einer Suspension, die einzelne kleine Siliciumdioxid-Partikel enthält (oder vorzugsweise im Wesentlichen aus solchen besteht), die nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebunden sind und in einem neutralen oder nahezu neutralen Milieu angewendet werden, ermöglichte, die Gleichmäßigkeit der Politur erheblich zu verbessern, während gleichzeitig eine gute Angriffsgeschwindigkeit sowie hervorragende Einebnungs- und Oberflächeneigenschaften, insbesondere das fast völlige Fehlen von Riefen, bewahrt werden. In der vorliegenden Anmeldung und im Folgenden versteht man unter "im Wesentlichen" mehr als 50%, in erster Linie mehr als 60%, vor allem mehr als 80% und im Besonderen mehr 90% und im ganz Besonderen mehr als 99%.
  • Deshalb hat die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Abrasivmittels, das eine wässrige Suspension umfasst, deren pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist, die vorzugsweise einzelne kolloidale Siliciumdioxid-Partikel enthält, die nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebunden sind, zum chemisch-mechanischen Polieren einer Schicht aus Halbleitermaterial, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem monokristallinem Silicium, amorphem Silicium, oder aus Nichtleitermaterial, wie etwa Phosphorsilikatglas oder Borphosphorsilikatglas, das bei der Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet wird, mit Ausnahme des anfänglichen Siliciums, das bei der Herstellung von Scheiben für integrierte Schaltungen verwendet wird, sowie ein Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren einer Schicht aus Halbleitermaterial, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem monokristallinem Silicium, amorphem Silicium, oder aus Nichtleitermaterial, wie etwa Phosphorsilikatglas oder Borphosphorsilikatglas, das in der mikroelektronischen Halbleiterindustrie verwendet wird, mit Ausnahme des anfänglichen Siliciums, das bei der Herstellung von Scheiben für integrierte Schaltungen verwendet wird, bei dem eine Abrasion der Halbleitermaterialschicht oder der Nichtleitermaterialschicht durchgeführt wird, indem die Schicht mit Hilfe eines Gewebes, das mit einer abrasiven Zusammensetzung getränkt ist, abgerieben wird, zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel eine wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids umfasst, die vorzugsweise einzelne Partikel kolloidalen Siliciumdioxids, die nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebunden sind, und Wasser als Suspensionsmittel enthält, wobei der pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist. Das betreffende Abrasivmittel ist insbesondere im Wesentlichen aus einer derartigen wässrigen Suspension, deren pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist, gebildet.
  • Dieses chemisch-mechanische Polieren kann in verschiedenen Schritten bei der Herstellung von integrierten Schaltungen vorkommen, insbesondere in dem Schritt der seitlichen Isolation der Transistoren, bei der Herstellung der Transistor-Gates, bei der Herstellung dielektrischer Verbindungen.
  • Dieses chemisch-mechanische Polieren kann außerdem auf die massive Scheibe oder auf die Scheibe mit Reliefs, um diese Letzteren einzuebnen, angewendet werden.
  • Für das chemisch-mechanische Polieren von Materialschichten auf Siliciumbasis, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem Silicium oder amorphem Silicium, oder auf der Basis von dotiertem Siliciumoxid, wie etwa Phosphorsilikatglas (oder PSG) oder Borphosphorsilikatglas (BPSG), weisen die wässrigen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids, die verwendet werden, vorzugsweise Durchmesser der einzelnen Partikel auf, die zwischen 3 und 250 nm, in erster Linie zwischen 7 und 150 nm und insbesondere zwischen 10 und 100 nm enthalten sind.
  • Bevorzugte wässrige Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids gemäß der Erfindung werden entweder durch Neutralisieren alkalischer Solen aus Siliciumdioxid, die insbesondere natrium- oder kaliumhaltig sind, mit einer Säure, wie etwa Salzsäure, Salpetersäure oder Schwefelsäure, oder durch Neutralisieren eines Kieselsäure-Sols mit Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Ammoniakwasser, vorzugsweise mit Kaliumhydroxid und Ammoniakwasser und insbesondere mit Ammoniakwasser erhalten.
  • Man konnte feststellen, dass derartige Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids, die durch Neutralisieren eines sauren Sols mit Ammoniakwasser auf einem pH-Wert von 8 einen guten Prozentsatz an Gleichmäßigkeit ergaben, während gleichzeitig, anders als in EP-A-0 363 100 angegeben worden ist, eine gute Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium erhalten blieb.
  • Unter bevorzugten Durchführungsbedingungen des Verfahrens gemäß der Erfindung werden wässrige Suspensionen mit einem neutralen oder zwischen 6 und 8 enthaltenen, insbesondere zwischen 6,5 und 7,5 enthaltenen pH-Wert verwendet.
  • Unter weiteren bevorzugten Durchführungsbedingungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind die Durchmesser der Elementarteilchen der Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids zwischen 3 und 250 nm und insbesondere zwischen 10 und 100 nm enthalten.
  • Unter noch weiteren bevorzugten Durchführungsbedingungen des Verfahrens gemäß der Erfindung beträgt die Gewichtskonzentration an Polierprodukt, d.h. an Siliciumdioxid, etwa 5 bis 50%, vorzugsweise etwa 15 bis 40%.
  • Ein Hauptvorteil der Erfindung ist die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der chemisch-mechanischen Politur von Schichten aus Halbleitermaterial wie etwa Polysilicium (polykristallinem Silicium) oder aus Nichtleitern auf der Basis von dotiertem Siliciumoxid wie etwa Borphosphorsilikatglas (BPSG) durch die Verwendung wässriger, pH-neutraler oder nahezu pH-neutraler Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Diese Verbesserung kann beispielsweise dem Wesen nach durch Tests zur Gleichmäßigkeit des Angriffs der Politur gezeigt werden, wobei eine akzeptable Geschwindigkeit, mit der Halbleitermaterial angegriffen wird, erhalten bleibt. Diese Gleichmäßigkeit, mit der die Politur angreift, wird durch die Variation der Schichtdicke von Polysilicium auf ein und derselben Scheibe repräsentiert. Sie wird anhand von Messungen des Polysiliciums auf ein und derselben Scheibe vor und nach dem Polieren (siehe 1a und 1b) nach der folgenden Formel berechnet:
  • Figure 00080001
  • Je niedriger der erhaltene Wert ist, desto besser zufrieden stellend ist die Gleichmäßigkeit des Angriffs.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die wässrigen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids, die vor allem aus einzelnen Partikeln bestehen, die nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebunden sind, mit einem pH-Wert, der zwischen 6 und 8 enthalten ist, eine sehr gute zeitliche Stabilität aufweisen, was das Fehlen einer Sedimentation von Partikeln im Laufe der Zeit der Aufbewahrung zur Folge hat.
  • Schließlich hat die vorliegende Anmeldung ein Abrasivmittel zum chemisch-mechanischen Polieren einer Schicht aus Halbleitermaterial auf der Basis von Silicium, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem Silicium oder amorphem Silicium, oder aus Nichtleitern auf der Basis dotierten Siliciumoxids, wie etwa Phosphorsilikatglas (PSG) oder Borphosphorsilikatglas (BPSG), mit Ausnahme des anfänglichen Siliciums, das bei der Herstellung von Scheiben für integrierte Schaltungen verwendet wird, zum Gegenstand, ein Gewebe umfassend, das mit einer abrasiven, flüssigen Zusammensetzung getränkt ist, die eine wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids enthält, die einzelne, nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebundene Partikel mit einem Durchmesser zwischen 3 und 250 Nanometern aufweist, wobei der pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist.
  • Besonders bevorzugte Suspensionen, die von der Firma CLARIANT (FRANCE) S. A. entwickelt worden sind, sind weiter oben bei den Betriebsbedingungen des Verfahrens beschrieben worden.
  • Die folgenden Beispiele werden ermöglichen, die Erfindung besser zu verstehen.
  • 1a veranschaulicht den Zustand einer massiven Scheibe, die mit Polysilicium beschichtet ist, vor dem Polieren, während 1b den Zustand dieser Scheibe nach dem Polieren zeigt.
  • 1c und 1d veranschaulichen den Zustand einer gleichartigen Scheibe, jedoch mit Reliefs. Diese Reliefs sind durch Photoätzen niedergebracht worden.
  • BEISPIEL 1
  • Beispiel für ein Polieren mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, pH-neutralen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Auf jedem untersuchten Wafer ist eine Schicht von ungefähr 0,4 μm Polysilicium abgelagert worden, die vor und nach einem Polieren vermessen wird.
  • Der Wafer wird dann gemäß dem folgenden üblichen Verfahren poliert:
    – Auflagedruck: 0,7 daN/cm2
    – Geschwindigkeit der Scheibe: 40 Umdrehungen/min
    Geschwindigkeit des Kopfes (Trägers): 45 Umdrehungen/min
    – Temperatur: 20°C
    – Ausbringung an Abrasivmittel: 50 cm3/min
    – Gewebe: IC 1400 über Suba 4 von RODEL PRODUCTS
  • Mit einem kolloidalen Siliciumdioxid, dessen Eigenschaften folgende sind:
    – pH-Wert der wässrigen Lösung: 7
    – mittlerer Durchmesser der Elementarteilchen des kolloidalen Siliciumdioxids: 50 nm
    – Gewichtskonzentration an kolloidalem Siliciumdioxid: 30%
    erhält man:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 4%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium von 130 nm/min (1300 Å/min).
  • BEISPIEL 2
  • Beispiele für ein Polieren mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, nahezu pH-neutralen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, bei Verwendung der gleichen kolloidalen Siliciumdioxide, wobei nur der pH-Wert verändert wird, erhält man die folgenden Ergebnisse:
    • a) bei pH 6:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 4,6%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium von 82 nm/min (820 Å/min)
    • b) bei pH 8:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 6%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium von 195 nm/min (195 Å/min).
  • BEISPIEL 3
  • Beispiel für ein Polieren von Borphosphorsilikatglas (BPSG) mit einer Konzentration an Bor von 4,4% und an Phosphor von 4,7% mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, pH-neutralen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, bei Verwendung der gleichen kolloidalen Siliciumdioxide, wobei nur der pH-Wert verändert wird, erhält man die folgenden Ergebnisse:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 3,9%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei BPSG von 556 nm/min (5560 Å/min).
  • VERSUCHSDURCHFÜHRUNG 1
  • Beispiel für ein Polieren mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, basischen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, bei Verwendung der gleichen kolloidalen Siliciumdioxide, wobei sie jedoch im basischen Milieu angewendet werden, erhält man die folgenden Ergebnisse:
    • a) bei pH 10:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 18%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium von 355 nm/min (3550 Å/min).
    • b) bei pH 11:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 30%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium von 708,8 nm/min (7088 Å/min).
  • VERSUCHSDURCHFÜHRUNG 2
  • Beispiel für ein Polieren mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, sauren Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, bei Verwendung der gleichen kolloidalen Siliciumdioxide, wobei sie jedoch im sauren Milieu mit pH 2,2 angewendet werden, erhält man die folgenden Ergebnisse:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 8%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei Polysilicium von 47 nm/min (470 Å/min).
  • VERSUCHSDURCHFÜHRUNG 3
  • Beispiel für ein Polieren von Borphosphorsilikatglas (BPSG) mit einer Konzentration an Bor von 4,4% und an Phosphor von 4,7% mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, basischen Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, bei Verwendung der gleichen kolloidalen Siliciumdioxide, wobei sie jedoch im basischen Milieu mit pH 10 angewendet werden, erhält man die folgenden Ergebnisse:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 12%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei BPSG von 45,1 nm/min (451 Å/min).
  • VERSUCHSDURCHFÜHRUNG 4
  • Beispiel für ein Polieren von Borphosphorsilikatglas (BPSG) mit einer Konzentration an Bor von 4,4% und an Phosphor von 4,7% mit Abrasivmitteln auf der Basis von wässrigen, sauren Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids.
  • Unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben, bei Verwendung der gleichen kolloidalen Siliciumdioxide, wobei sie jedoch im sauren Milieu mit pH 2,5 angewendet werden, erhält man die folgenden Ergebnisse:
    • – einen Prozentsatz der Gleichmäßigkeit von 7,9%,
    • – eine Angriffsgeschwindigkeit bei BPSG von 277 nm/min (2770 Å/min).
  • Man stellt folglich fest, dass die Verwendung von Suspensionen kolloidalen Siliciumdioxids, deren pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist, ermöglicht, eine gute Gleichmäßigkeit der Politur sowohl auf Polysilicium als auch auf BPSG zu erhalten, wobei gleichzeitig eine gute Angriffsgeschwindigkeit und ein sehr guter Oberflächenzustand der Scheibe sowie ein ausgezeichnetes Einebnen erhalten bleiben.

Claims (9)

  1. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren einer Schicht aus Halbleitermaterial, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem monokristallinem Silicium, amorphem Silicium, oder aus Nichtleitermaterial, wie etwa Phosphorsilikatglas oder Borphosphorsilikatglas, das in der mikroelektronischen Halbleiterindustrie verwendet wird, mit Ausnahme des anfänglichen Siliciums, das bei der Herstellung von Scheiben für integrierte Schaltungen verwendet wird, bei dem eine Abrasion der Halbleitermaterialschicht oder der Nichtleitermaterialschicht durchgeführt wird, indem die Schicht mit Hilfe eines Gewebes, das mit einer abrasiven Zusammensetzung getränkt ist, abgerieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel eine wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids umfasst, die einzelne Partikel kolloidalen Siliciumdioxids, die nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebunden sind, und Wasser als Suspensionsmittel enthält, wobei der pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist.
  2. Verfahren zum chemisch-mechanischen Polieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrasivmittel im Wesentlichen aus der wässrigen Suspension besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids einen pH-Wert, der zwischen 6,5 und 7,5 enthalten ist, aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids einzelne Partikel mit einem Durchmesser umfasst, der zwischen 3 und 250 Nanometern enthalten ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids einzelne Partikel kolloidalen Siliciumdioxids mit einem Durchmesser, der zwischen 10 und 100 Nanometern enthalten ist, umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids mit einer Gewichtskonzentration an Siliciumdioxid, die zwischen 5 und 50% enthalten ist, verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids mit einer Gewichtskonzentration an Siliciumdioxid, die zwischen 15 und 40 enthalten ist, verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitermaterialschicht aus polykristallinem Silicium ist.
  9. Abrasivmittel zum chemisch-mechanischen Polieren einer Schicht aus Halbleitermaterial auf der Basis von Silicium, wie etwa polykristallinem Silicium, epitaktischem Silicium oder amorphem Silicium, oder auf der Basis dotierten Siliciumoxids, wie etwa Phosphorsilikatglas (PSG) oder Borphosphorsilikatglas (BPSG), ein Gewebe umfassend, das mit einer abrasiven flüssigen Zusammensetzung getränkt ist, die eine wässrige Suspension kolloidalen Siliciumdioxids enthält, die einzelne, nicht durch Siloxanbindungen aneinander gebundene Partikel mit einem Durchmesser zwischen 3 und 250 Nanometern aufweist, wobei der pH-Wert zwischen 6 und 8 enthalten ist.
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