JP2000136375A - Abrasive slurry - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの化
学的機械研磨において、浅い溝埋め込み分離処理をする
に用いられる水性研磨剤スラリ−に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aqueous abrasive slurry used for performing shallow trench filling separation processing in chemical mechanical polishing of a semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハを製造するために種々の分
離構造体が使用されている。例えば、半導体回路を製造
する際に形成される隣接したトランジスタを分離するた
めに、浅い分離構造体が用いられる。この浅い分離構造
体は浅い溝埋め込み分離法（ＳＴＩ）法が公知であり、
パッド酸化物（ＳｉＯ2 ）層を、半導体基体上に成長さ
せた後、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）層を、パッド酸化物層
上に付着させ、窒化珪素層をパタ−ン化し、分離構造体
の定められた幅まで食刻する。次に半導体基体を食刻し
て溝を形成し、その表面にＳｉＯ2 を付着して窒化珪素
接合レベルの頭の上の溝を埋める。再び半導体ウエハを
逆パタ−ン化し、食刻し、化学的機械研磨（ＣＭＰ）
し、窒化珪素を除去する。2. Description of the Related Art Various isolation structures have been used to manufacture semiconductor wafers. For example, a shallow isolation structure is used to isolate adjacent transistors formed when manufacturing a semiconductor circuit. This shallow isolation structure is known as a shallow trench isolation method (STI),
After growing a pad oxide (SiO 2 ) layer on the semiconductor substrate, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) layer is deposited on the pad oxide layer, and the silicon nitride layer is patterned to form an isolation structure. Engrave to the specified width of the body. Next, the semiconductor substrate is etched to form a groove, and SiO 2 is deposited on the surface to fill the groove above the head at the silicon nitride junction level. Again, the semiconductor wafer is reverse-patterned, etched, and chemically and mechanically polished (CMP)
Then, silicon nitride is removed.
【０００３】このＣＭＰ研磨において、従来の研磨剤ス
ラリ−では窒化珪素と二酸化珪素の研磨速度の差が１：
４と小さいので、１種のみの研磨剤スラリ−の使用では
窒化珪素が研磨され過ぎるとトランジスタに二重Ｖｔ、
二重ハンプの悪い影響を与えたり、逆パタ−ン化および
食刻した後に形成された二酸化珪素がＣＭＰ研磨中にち
ぎり取られ、傷を生じることがあった。それゆえ、従来
のＣＭＰを用いたＳＴＩ平坦化は、通常余分のパタ−ン
化工程および逆パタ−ン食刻を必要としていた。In this CMP polishing, the difference between the polishing rates of silicon nitride and silicon dioxide in the conventional polishing slurry is 1:
4, the use of only one kind of abrasive slurry causes double Vt,
In some cases, the double hump adversely affected or the silicon dioxide formed after reverse patterning and etching was torn off during CMP polishing, resulting in damage. Therefore, STI planarization using conventional CMP usually requires an extra patterning step and reverse pattern etching.
【０００４】かかる従来のＣＭＰを用いたＳＴＩ平坦化
法の欠点を解決する手段として特開平１０−２７０４０
１号公報は、二酸化珪素の研磨速度を大きく、窒化珪素
の研磨速度を遅くして、両者の研磨速度比が１５：１以
上の研磨剤スラリ−を用いることを提案、具体的には市
販の研磨剤スラリ−、例えばＣａｂｏｔのＳＣ１１２や
ＤｏｄｅｌのＩＬＤ１３００に弗化テトラメチルアンモ
ニウム塩、塩基、過酸化水素を添加したｐＨ １１〜１
２．９の研磨剤スラリ−を用いることを提案する。As means for solving the drawback of the conventional STI flattening method using CMP, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-27040 has been proposed.
No. 1 proposes to increase the polishing rate of silicon dioxide and to lower the polishing rate of silicon nitride, and to use an abrasive slurry having a polishing rate ratio of 15: 1 or more. Abrasive slurry, such as Cabot SC112 or Model ILD1300, with tetramethylammonium fluoride salt, base and hydrogen peroxide added to pH 11-1
It is proposed to use an abrasive slurry of 2.9.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】特開平１０−２７０４
０１号公報に開示される上記弗化テトラメチルアンモニ
ウム塩を含有する研磨剤スラリ−は、調製後短時間内で
は研磨性能は達せられるが、調製後３時間経過すると、
二酸化珪素と窒化珪素の研磨除去性能が５：１以下とな
ってしまう欠点がある（特開平１０−２７０４０１号公
報の００１９段落参照）。本発明は、３時間以上の時間
が経過しても二酸化珪素と窒化珪素の研磨除去性能が１
５：１以上高く保たれる水性研磨剤スラリ−の提供を目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2704
The abrasive slurry containing the tetramethylammonium fluoride salt disclosed in Japanese Patent Publication No. 01 can achieve polishing performance within a short time after preparation, but after 3 hours from preparation,
There is a disadvantage that the polishing removal performance of silicon dioxide and silicon nitride is 5: 1 or less (see paragraph 0019 of JP-A-10-270401). According to the present invention, the polishing removal performance of silicon dioxide and silicon nitride is 1 even after a lapse of 3 hours or more.
The purpose of the present invention is to provide an aqueous abrasive slurry which is kept at a high ratio of 5: 1 or more.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）粒径が
０．０５〜１μm の砥粒 ０．１〜２０重量％、（ｂ）
酸化剤 ０．５〜１５重量％、（ｃ）異なったアルキル
基を有するテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドと
無機酸とを反応させて得られたオニウム塩０．５〜１０
重量％、および（ｄ）アルカリ金属化合物、水酸化アン
モニウム、水溶性アミンより選ばれた塩基、を含有する
ｐＨが９〜１３の水性研磨剤スラリ−を提供するもので
ある。According to the present invention, there are provided (a) 0.1 to 20% by weight of abrasive grains having a particle size of 0.05 to 1 μm;
An oxidizing agent 0.5 to 15% by weight, (c) an onium salt 0.5 to 10 obtained by reacting a tetraalkylammonium hydroxide having a different alkyl group with an inorganic acid.
The present invention provides an aqueous abrasive slurry having a pH of 9 to 13 and containing, by weight, and (d) a base selected from an alkali metal compound, ammonium hydroxide, and a water-soluble amine.
【０００７】[0007]
【作用】研磨剤スラリ−中の窒素原子に置換しているア
ルキル基が異なったテトラアルキルアンモニウムヒドロ
キシドと無機酸とを反応させて得られたオニウム塩を含
有させることにより、アルキル基の全てが同一のテトラ
アルキルアンモニウムヒドロキシドまたはそのフッカ物
を含有する研磨剤スラリ−と比較して、貯蔵性がより安
定した研磨剤スラリ−となる。The alkyl group substituted on the nitrogen atom in the abrasive slurry contains an onium salt obtained by reacting a tetraalkylammonium hydroxide with a different inorganic acid so that all of the alkyl groups are removed. As compared with an abrasive slurry containing the same tetraalkylammonium hydroxide or its hooker, an abrasive slurry having more stable storability is obtained.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 砥粒（ａ）：研磨剤スラリ−中の砥粒としては、コロイ
ダルシリカ、ヒュ−ムドシリカ等の二酸化ケイ素、ベ−
マイト、アルミナ、アルミナゾル、ヒュ−ムドアルミナ
等のアルミニウム酸化物、酸化セリウム、炭化珪素およ
び酸化クロミウムが挙げられる。これら砥粒は平均粒径
が０．１〜１．０μm 、好ましくは０．３〜０．５μm
の粒子であり、ニッケルイオン、銅イオン等で表面が編
成されていてもよい。好ましくは、ヒュ−ムドシリカ、
コロイダルシリカ、アルミナが使用される。研磨剤スラ
リ−中に占める（ａ）成分の砥粒の固形分含有量は、砥
粒の種類、用途により異なるが、０．１〜２０重量％、
好ましくは０．５〜１０重量％、より好ましくは２〜５
重量％である。０．１重量％未満では実用的な研磨速度
が得られない。２０重量％を超えても効果のより向上は
望めず、多く用いるのは経済的に不利である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. Abrasive grains (a): As abrasive grains in the abrasive slurry, silicon dioxide such as colloidal silica and fumed silica;
Examples include aluminum oxide such as mite, alumina, alumina sol, and fumed alumina, cerium oxide, silicon carbide, and chromium oxide. These abrasive grains have an average particle size of 0.1 to 1.0 μm, preferably 0.3 to 0.5 μm
And the surface may be knitted with nickel ions, copper ions, or the like. Preferably, fumed silica,
Colloidal silica and alumina are used. The solid content of the abrasive grains of the component (a) in the abrasive slurry varies depending on the type and use of the abrasive grains, but is 0.1 to 20% by weight.
Preferably 0.5 to 10% by weight, more preferably 2 to 5%
% By weight. If it is less than 0.1% by weight, a practical polishing rate cannot be obtained. If the content exceeds 20% by weight, no further improvement in the effect can be expected, and it is economically disadvantageous to use many of them.
【０００９】酸化剤（ｂ）：酸化剤としては、過酸化水
素水、過酢酸、硝酸鉄、沃素酸カリウム、フェリシアン
化カリウム、アンモニウムセリウムナイトレ−ト、ジエ
チレントリアミンペンタアセテ−トおよびエチレンジア
ミンテトラアセテ−ト等が挙げられる。通常、市販の３
０％濃度の過酸化水素水が利用されるが、純水で希釈し
て用いても良いし、他の酸化剤と併用してもよい。３０
％濃度の過酸化水素水は砥粒（ａ）１重量部に対し、
０．０５〜３重量部の割合で用いられる。Oxidizing agent (b): Examples of the oxidizing agent include aqueous hydrogen peroxide, peracetic acid, iron nitrate, potassium iodate, potassium ferricyanide, ammonium cerium nitrate, diethylenetriaminepentaacetate and ethylenediaminetetraacetate. Is mentioned. Usually 3
Although a 0% concentration hydrogen peroxide solution is used, it may be diluted with pure water and used, or may be used in combination with another oxidizing agent. 30
% Hydrogen peroxide solution per 1 part by weight of abrasive grains (a)
It is used in a proportion of 0.05 to 3 parts by weight.
【００１０】アルキル基が異なったテトラアルキルアン
モニウムヒドロキシドと無機酸とのオニウム塩（ｃ）：
オニウム塩の形成原料のアルキル基が異なったテトラア
ルキルアンモニウムヒドロキシドとしては、ジメチルジ
エチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルア
ンモニウムヒドロキシド、トリエチルメチルアンモニウ
ムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロ
キシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシ
ド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、ジエ
チルメチルブチルアンモニウムヒドロキシドおよびトリ
エチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられ
る。なかでもアルキル基が窒素原子に非対称に結合した
テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドが好ましい。
また、無機酸としては、フッ酸、硼酸、燐酸が好まし
い。このオニウム化合物は、研磨剤スラリ−中、０．５
〜１０重量％用いられる。通常、砥粒（ａ）１重量部に
対し、０．０４〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量
部の割合で用いられる。Onium salts of tetraalkylammonium hydroxides with different alkyl groups and inorganic acids (c):
Examples of tetraalkylammonium hydroxides having different alkyl groups as onium salt forming raw materials include dimethyldiethylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, triethylmethylammonium hydroxide, trimethylbutylammonium hydroxide, trimethylbenzylammonium hydroxide, and trimethylammonium hydroxide. Butylammonium hydroxide, diethylmethylbutylammonium hydroxide, triethylbenzylammonium hydroxide and the like. Among them, a tetraalkylammonium hydroxide in which an alkyl group is asymmetrically bonded to a nitrogen atom is preferable.
Further, as the inorganic acid, hydrofluoric acid, boric acid, and phosphoric acid are preferable. The onium compound was added to the abrasive slurry in 0.5
To 10% by weight. Usually, it is used in an amount of 0.04 to 5 parts by weight, preferably 0.1 to 2 parts by weight, based on 1 part by weight of the abrasive grains (a).
【００１１】塩基（ｄ）：塩基は、研磨剤スラリ−のｐ
Ｈを９〜１３、好ましくは１１〜１２．９に調整して砥
粒の分散を安定化する。かかる塩基としては、アルカリ
金属の水酸化物、炭酸化物、水溶性アミン、水酸化アン
モニウムが挙げられる。具体的には水酸化リチウム、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭
酸カリウム、モノエタノ−ルアミン、ジエタノ−ルアミ
ン、トリエタノ−ルアミン、モルホリン、テトラアルキ
ルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア水等が利用で
きる。塩基は、研磨剤スラリ−の安定性のため、研磨剤
スラリ−のｐＨを９〜１３、好ましくは１１〜１２．９
に調整するのに使用される。Base (d): The base is p of the abrasive slurry.
H is adjusted to 9 to 13, preferably 11 to 12.9 to stabilize the dispersion of the abrasive grains. Examples of such a base include hydroxides and carbonates of alkali metals, water-soluble amines, and ammonium hydroxide. Specifically, lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, morpholine, tetraalkylammonium hydroxide, aqueous ammonia and the like can be used. The base adjusts the pH of the abrasive slurry to 9 to 13, preferably 11 to 12.9, for the stability of the abrasive slurry.
Used to adjust to.
【００１２】水性媒体：分散媒としては、水単独、また
は水を主成分（分散媒中、７０〜９９重量％）とし、ア
ルコ−ル、グリコ−ル等の水溶性有機溶媒を副成分（１
〜３０重量％）として配合したものが使用できる。水
は、０．１μｍカ−トリッジフィルタで濾過して得たで
きる限ぎり巨大粒子を含まない水が好ましい。アルコ−
ルとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イ
ソプロピルアルコールが、グリコ−ル類としては、エチ
レングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレ
ングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ポリエチレング
リコ−ル、等が挙げられる。研磨剤スラリ−中に占める
水性分散媒の含有量は、７５〜９８重量％、好ましくは
９０〜９５重量％である。７５重量％未満ではスラリ−
の粘度が高くなり研磨剤スラリ−の基板上への供給性お
よびスラリ−の貯蔵安定性が悪い。Aqueous medium: As a dispersion medium, water alone or water as a main component (70 to 99% by weight in the dispersion medium), and a water-soluble organic solvent such as alcohol or glycol as a subcomponent (1)
-30% by weight) can be used. The water is preferably water that is obtained by filtration through a 0.1 μm cartridge filter and contains as little macroparticles as possible. Alco-
Examples of the glycol include methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, and examples of the glycols include ethylene glycol, tetramethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol. The content of the aqueous dispersion medium in the abrasive slurry is 75 to 98% by weight, preferably 90 to 95% by weight. If less than 75% by weight, slurry
The viscosity of the slurry becomes high, and the supply of the abrasive slurry onto the substrate and the storage stability of the slurry are poor.
【００１３】研磨助剤：上記成分の他に、研磨剤スラリ
−には通常加えられる研磨油、防錆剤、界面活性剤、分
散助剤、消泡剤、研磨速度を向上させる無機のフッ化物
塩等を加えてもよい。研磨油としては、エチレングリコ
−ル、プロピレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−
ル、ポリオキシエチレンアルキルエ−テル、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエ−テル、プルオニック系非
イオン性界面活性剤（エチレンオキシドとプロピレンオ
キシドの付加反応物）等が挙げられる。研磨油は、研磨
剤スラリ−中１〜１０重量％の割合で含有される。Polishing aid: In addition to the above components, polishing oils, rust preventives, surfactants, dispersing aids, defoamers, inorganic fluorides for improving the polishing rate, which are usually added to the abrasive slurry. Salts and the like may be added. As the polishing oil, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol
And polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, pronic nonionic surfactants (addition products of ethylene oxide and propylene oxide) and the like. The polishing oil is contained in the abrasive slurry at a ratio of 1 to 10% by weight.
【００１４】界面活性剤としては、アニオン性界面活性
剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両
性界面活性剤、またはアニオン性界面活性剤とノニオン
性界面活性剤との併用、アニオン性界面活性剤と両性界
面活性剤との併用カチオン性界面活性剤とノニオン性界
面活性剤との併用、カチオン性界面活性剤と両性界面活
性剤との併用が挙げられる。界面活性剤は、研磨剤スラ
リ−中１〜３重量％含有される。Examples of the surfactant include an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant, and an anionic surfactant. Use of a surfactant and an amphoteric surfactant Combination of a cationic surfactant and a nonionic surfactant, and use of a combination of a cationic surfactant and an amphoteric surfactant. The surfactant is contained in the abrasive slurry in an amount of 1 to 3% by weight.
【００１５】アニオン性界面活性剤としては、パルミチ
ン酸ナトリウム塩、ステアリン酸ナトリウム塩、オレイ
ン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、パルミチ
ン酸ナトリウム・カリウム塩等の金属石鹸；アルキルポ
リオキシエチレンエ−テルカルボン酸塩、アルキルフェ
ニルポリオキシエチレンエ−テルカルボン酸塩、硫酸化
脂肪酸アルキルエステル、硫酸モノアシルグリセリン
塩、第二アルカンスルホン酸塩、Ｎ−アシル−Ｎ−メチ
ルタウリン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ソ−ダ、ア
ルキルエ−テルリン酸、リン酸アルキルポリオキシエチ
レン塩、燐酸アルキルフェニルポリオキシエチレン塩、
ナフタレンスルホン酸ソ−ダ、ペルフルオロアルキルリ
ン酸エステル、スルホン酸変性シリコンオイル等が挙げ
られる。Examples of the anionic surfactant include metal soaps such as sodium palmitate, sodium stearate, calcium oleate, aluminum stearate, and sodium / potassium palmitate; alkyl polyoxyethylene ether carboxylate; Alkyl phenyl polyoxyethylene ether carboxylate, sulfated fatty acid alkyl ester, monoacylglycerol sulfate, secondary alkane sulfonate, N-acyl-N-methyltauric acid, dodecylbenzenesulfonic acid soda, alkyl ether Telluric acid, alkyl polyoxyethylene phosphate, alkyl phenyl polyoxyethylene phosphate,
Sodium naphthalene sulfonate, perfluoroalkyl phosphate, sulfonic acid-modified silicone oil, and the like can be mentioned.
【００１６】ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキ
シエチレンアルキルエ−テル、ポリオキシエチレンアル
キルフェニルエ−テル、脂肪酸ポリオキシエチレンエス
テル、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタンエステル、
ポリオキシエチレンひまし油、脂肪酸蔗糖エステル、ポ
リオキシエチレン・オキシプロピレンアルキルエ−テル
等が挙げられる。両性界面活性剤としては、Ｎ−アルキ
ルスルホベタイン変性シリコンオイル、Ｎ−アルキルニ
トリロトリ酢酸、Ｎ−アルキルジメチルベタイン、α−
トリメチルアンモニオ脂肪酸、Ｎ−アルキルβ−アミノ
プロピオン酸、Ｎ−アルキルβ−イミノジプロピオン酸
塩、Ｎ−アルキルオキシメチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルベタ
イン、２−アルキルイミダゾリン誘導体、Ｎ−アルキル
スルホベタイン等が挙げられる。Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, fatty acid polyoxyethylene ester, fatty acid polyoxyethylene sorbitan ester,
Polyoxyethylene castor oil, fatty acid sucrose ester, polyoxyethylene / oxypropylene alkyl ether and the like can be mentioned. Examples of the amphoteric surfactant include N-alkyl sulfobetaine-modified silicone oil, N-alkyl nitrilotriacetic acid, N-alkyl dimethyl betaine, α-
Trimethylammonio fatty acid, N-alkyl β-aminopropionic acid, N-alkyl β-iminodipropionate, N-alkyloxymethyl-N, N-diethylbetaine, 2-alkylimidazoline derivative, N-alkylsulfobetaine, etc. Is mentioned.
【００１７】分散助剤としては、ヘキサメタリン酸ソ−
ダ、オレイン酸、第一リン酸カルシウム等が挙げられ
る。防錆剤としてはアルカノ−ルアミン・アルカノ−ル
アミンホウ酸縮合物、モノエタノ−ルアミン、ジエタノ
−ルアミン、トリエタノ−ルアミン、ほう酸アルカノ−
ルアミン塩、ベンズイソチアゾリン類等の含窒素有機化
合物が挙げられる。消泡剤としては、流動パラフィン、
ジメチルシリコンオイル、ステアリン酸モノ、ジ−グリ
セリド混合物、ソルビタンモノパルミチエ−ト、等が挙
げられる。研磨速度を向上させる無機のフッ化物として
は、フルオロ珪酸、二フッ化水素カリウム、二フッ化水
素アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウム
等が挙げられる。これらは、研磨剤スラリ−中、０．０
５〜１重量％配合される。As a dispersing aid, sodium hexametaphosphate
And oleic acid and monobasic calcium phosphate. As the rust inhibitor, alkanolamine / alkanolamine boric acid condensate, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, alkanol borate
And nitrogen-containing organic compounds such as ruamine salts and benzisothiazolines. As antifoaming agents, liquid paraffin,
Dimethyl silicone oil, monostearic acid, a mixture of di-glycerides, sorbitan monopalmitiate, and the like. Examples of the inorganic fluoride that improves the polishing rate include fluorosilicic acid, potassium hydrogen difluoride, ammonium hydrogen difluoride, potassium fluoride, and ammonium fluoride. These are present in the abrasive slurry at 0.0
5 to 1% by weight is blended.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 実施例１ ０．１μｍカ−トリッジフィルタを通過した水 ８３重
量部に、固形分含量が３６重量％のコロイダルシリカ
１５重量部、ラウリルアルコ−ルポリオキシエチレンエ
−テル １．０重量部、ポリエチレングリコ−ル（分子
量 ３００）２重量部、二フッ化水素アンモニウム
０．５重量部、２５重量％のトリメチルエチルアンモニ
ウムヒドロキシド・フッ酸オムニウム塩水溶液 ４重量
部、３６％過酸化水素水 ０．２重量部の混合物をホモ
ジナイザ−で混合し、さらに１０重量％苛性カリ水溶液
を加えてｐＨ １１．７の研磨剤スラリ−を調製した。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 Colloidal silica having a solid content of 36% by weight was added to 83 parts by weight of water passed through a 0.1 μm cartridge filter.
15 parts by weight, lauryl alcohol polyoxyethylene ether 1.0 part by weight, polyethylene glycol (molecular weight 300) 2 parts by weight, ammonium hydrogen difluoride
A mixture of 0.5 parts by weight, 4 parts by weight of a 25% by weight aqueous solution of trimethylethylammonium hydroxide / omnium hydrofluoride, and 0.2 parts by weight of a 36% aqueous hydrogen peroxide solution was mixed with a homogenizer, and further a 10% by weight caustic potassium solution was added. An aqueous solution was added to prepare an abrasive slurry having a pH of 11.7.
【００１９】このようにして得た研磨剤スラリ−を５時
間放置した後、テトラエチルオルトシリケ−トをプラズ
マ放電にて二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜を形成させたパイ
ロットテストピ−スと、低圧化学蒸着法により窒化珪素
膜を形成させたパイロットテストピ−スについて、上記
スラリ−を１５０ｍｌ／分の割合で各々プラテン（研磨
盤）上に供給しつつ、プラテンを６０ｒｐｍの回転数で
回転させつつ、テストピ−スを吸着し、かつ５０ｒｐｍ
の回転数で回転するチャック機構を加工させてプラテン
上に押圧（８ｐｓｉ）し、２分間研磨を行った。二酸化
珪素の研磨量は４８０オングストロ−ムで、窒化珪素の
研磨量は３０オングストロ−ムであり、食刻選択性は１
６：１であった。After leaving the abrasive slurry thus obtained for 5 hours, a pilot test piece having a silicon dioxide (SiO 2 ) film formed by plasma discharge of tetraethylorthosilicate, and a low pressure With respect to a pilot test piece on which a silicon nitride film was formed by a chemical vapor deposition method, the slurry was supplied onto a platen (polishing machine) at a rate of 150 ml / min while rotating the platen at a rotation speed of 60 rpm. , Adsorb test piece and 50rpm
The chuck mechanism rotating at the number of rotations was processed, pressed on the platen (8 psi), and polished for 2 minutes. The polishing amount of silicon dioxide is 480 angstroms, the polishing amount of silicon nitride is 30 angstroms, and the etching selectivity is 1.
6: 1.
【００２０】実施例２ ０．１μｍカ−トリッジフィルタを通過した水 ８３重
量部に、固形分含量が３６重量％のコロイダルシリカ
１５重量部、ラウリルアルコ−ルポリオキシエチレンエ
−テル １．０重量部、ポリエチレングリコ−ル（分子
量 ２００）２重量部、フッ化カリウム ０．３重量
部、２５重量％のトリメチルベンジルアンモニウムヒド
ロキシド・リン酸オムニウム塩水溶液 ５重量部、３６
％過酸化水素水 ０．３重量部の混合物をホモジナイザ
−で混合し、さらに２０重量％アンモニア水を加えてｐ
Ｈ １１．２の研磨剤スラリ−を調製した。Example 2 83 parts by weight of water passed through a 0.1 μm cartridge filter was mixed with colloidal silica having a solid content of 36% by weight.
15 parts by weight, 1.0 part by weight of lauryl alcohol polyoxyethylene ether, 2 parts by weight of polyethylene glycol (molecular weight: 200), 0.3 part by weight of potassium fluoride, 25% by weight of trimethylbenzylammonium hydroxide・ Omnium phosphate salt aqueous solution 5 parts by weight, 36
A mixture of 0.3 parts by weight of aqueous hydrogen peroxide was mixed with a homogenizer, and 20% by weight of aqueous ammonia was added.
An abrasive slurry of H 11.2 was prepared.
【００２１】このようにして得た研磨剤スラリ−を５時
間放置した後、テトラエチルオルトシリケ−トをプラズ
マ放電にて二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜を形成させたパイ
ロットテストピ−スと、低圧化学蒸着法により窒化珪素
膜を形成させたパイロットテストピ−スについて、上記
スラリ−を１５０ｍｌ／分の割合で各々プラテン（研磨
盤）上に供給しつつ、プラテンを５０ｒｐｍの回転数で
回転させつつ、テストピ−スを吸着し、かつ５０ｒｐｍ
の回転数で回転するチャック機構を加工させてプラテン
上に押圧（１０ｐｓｉ）し、２分間研磨を行った。二酸
化珪素の研磨量は４５０オングストロ−ムで、窒化珪素
の研磨量は２５オングストロ−ムであり、食刻選択性は
約１８：１であった。After leaving the abrasive slurry thus obtained for 5 hours, a pilot test piece having a silicon dioxide (SiO 2 ) film formed by plasma discharge of tetraethylorthosilicate, and a low pressure With respect to a pilot test piece on which a silicon nitride film was formed by a chemical vapor deposition method, the slurry was supplied onto a platen (polishing machine) at a rate of 150 ml / min while rotating the platen at a rotation speed of 50 rpm. , Adsorb test piece and 50rpm
The chuck mechanism rotating at the rotation speed was processed and pressed on the platen (10 psi), and polished for 2 minutes. The polishing amount of silicon dioxide was 450 Å, the polishing amount of silicon nitride was 25 Å, and the etching selectivity was about 18: 1.
【００２２】実施例３ ０．１μｍカ−トリッジフィルタを通過した水 ８３重
量部に、ヒュ−ムドシリカ ５重量部、ラウリルアルコ
−ルポリオキシエチレンエ−テル １．０重量部、ポリ
エチレングリコ−ル（分子量 ３００） ２重量部、二
フッ化水素アンモニウム ０．５重量部、２５重量％の
トリベンジルエチルアンモニウムヒドロキシド・硼酸オ
ムニウム塩水溶液 ４重量部、３６％過酸化水素水
０．２重量部の混合物をホモジナイザ−で混合し、さら
に２０重量％アンモニア水を加えてｐＨ １１．７の研
磨剤スラリ−を調製した。Example 3 83 parts by weight of water passed through a 0.1 μm cartridge filter, 5 parts by weight of fumed silica, 1.0 part by weight of lauryl alcohol polyoxyethylene ether, and polyethylene glycol ( Molecular weight 300) 2 parts by weight, ammonium hydrogen difluoride 0.5 parts by weight, 25% by weight aqueous solution of tribenzylethylammonium hydroxide / omnium borate 4 parts by weight, 36% hydrogen peroxide solution
0.2 parts by weight of the mixture was mixed with a homogenizer, and further, 20% by weight of aqueous ammonia was added to prepare an abrasive slurry having a pH of 11.7.
【００２３】このようにして得た研磨剤スラリ−を５時
間放置した後、テトラエチルオルトシリケ−トをプラズ
マ放電にて二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜を形成させたパイ
ロットテストピ−スと、低圧化学蒸着法により窒化珪素
膜を形成させたパイロットテストピ−スについて、上記
スラリ−を１５０ｍｌ／分の割合で各々プラテン（研磨
盤）上に供給しつつ、プラテンを６０ｒｐｍの回転数で
回転させつつ、テストピ−スを吸着し、かつ５０ｒｐｍ
の回転数で回転するチャック機構を加工させてプラテン
上に押圧（８ｐｓｉ）し、２分間研磨を行った。二酸化
珪素の研磨量は４６０オングストロ−ムで、窒化珪素の
研磨量は３０オングストロ−ムであり、食刻選択性は約
１５：１であった。After leaving the abrasive slurry thus obtained for 5 hours, a pilot test piece having a silicon dioxide (SiO 2 ) film formed by plasma discharge of tetraethylorthosilicate, and a low pressure With respect to a pilot test piece on which a silicon nitride film was formed by a chemical vapor deposition method, the slurry was supplied onto a platen (polishing machine) at a rate of 150 ml / min while the platen was rotated at a rotation speed of 60 rpm. , Adsorb test piece and 50rpm
The chuck mechanism rotating at the number of rotations was processed, pressed on the platen (8 psi), and polished for 2 minutes. The polishing amount of silicon dioxide was 460 angstroms, the polishing amount of silicon nitride was 30 angstroms, and the etching selectivity was about 15: 1.
【００２４】実施例４ ０．１μｍカ−トリッジフィルタを通過した水 ８３重
量部に、固形分含量が３６重量％のコロイダルシリカ
１５重量部、ラウリルアルコ−ルポリオキシエチレンエ
−テル １．０重量部、ポリエチレングリコ−ル（分子
量 ３００）２重量部、二フッ化水素アンモニウム
０．５重量部、２５重量％のトリメチルエチルアンモニ
ウムヒドロキシドと燐酸とのオニウム塩水溶液 ２．０
重量部、２０重量％のテトラトリメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液 １．０重量部、３６％過酸化水素水
０．１重量部の混合物をホモジナイザ−で混合し、さ
らに１０重量％苛性カリ水溶液を加えてｐＨ １１．７
の研磨剤スラリ−を調製した。EXAMPLE 4 83 parts by weight of water passed through a 0.1 μm cartridge filter was added to colloidal silica having a solid content of 36% by weight.
15 parts by weight, lauryl alcohol polyoxyethylene ether 1.0 part by weight, polyethylene glycol (molecular weight 300) 2 parts by weight, ammonium hydrogen difluoride
0.5 parts by weight, 25% by weight of an aqueous onium salt solution of trimethylethylammonium hydroxide and phosphoric acid 2.0
A mixture of 1.0 parts by weight of a 20 parts by weight aqueous solution of tetratrimethylammonium hydroxide and 0.1 parts by weight of a 36% aqueous hydrogen peroxide solution is mixed with a homogenizer, and a 10% by weight aqueous solution of potassium hydroxide is added to adjust the pH to 11. .7
Abrasive slurry was prepared.
【００２５】このようにして得た研磨剤スラリ−を５時
間放置した後、テトラエチルオルトシリケ−トをプラズ
マ放電にて二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）膜を形成させたパイ
ロットテストピ−スと、低圧化学蒸着法により窒化珪素
膜を形成させたパイロットテストピ−スについて、上記
スラリ−を１５０ｍｌ／分の割合で各々プラテン（研磨
盤）上に供給しつつ、プラテンを６０ｒｐｍの回転数で
回転させつつ、テストピ−スを吸着し、かつ５０ｒｐｍ
の回転数で回転するチャック機構を加工させてプラテン
上に押圧（８ｐｓｉ）し、２分間研磨を行った。二酸化
珪素の研磨量は５５０オングストロ−ムで、窒化珪素の
研磨量は２０オングストロ−ムであり、食刻選択性は２
７．５：１であった。After leaving the abrasive slurry thus obtained for 5 hours, a pilot test piece having a silicon dioxide (SiO 2 ) film formed thereon by plasma discharge of tetraethylorthosilicate, and a low pressure With respect to a pilot test piece on which a silicon nitride film was formed by a chemical vapor deposition method, the slurry was supplied onto a platen (polishing machine) at a rate of 150 ml / min while the platen was rotated at a rotation speed of 60 rpm. , Adsorb test piece and 50rpm
The chuck mechanism rotating at the number of rotations was processed, pressed on the platen (8 psi), and polished for 2 minutes. The polishing amount of silicon dioxide is 550 Å, the polishing amount of silicon nitride is 20 Å, and the etching selectivity is 2 Å.
7.5: 1.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明の研磨剤スラリ−は、半導体装置
の浅い溝埋込み分離処理のスラリ−として用いたとき
は、向上した二酸化珪素対窒化珪素除去選択性を有す
る。また、研磨剤スラリ−の貯蔵安定性に優れる。The abrasive slurry of the present invention has improved selectivity for removing silicon dioxide versus silicon nitride when used as a slurry in a shallow trench isolation process for semiconductor devices. Also, the storage stability of the abrasive slurry is excellent.
Claims (4)
０．１〜２０重量％、（ｂ）酸化剤 ０．５〜１５重量
％、（ｃ）異なったアルキル基を有するテトラアルキル
アンモニウムヒドロキシドと無機酸とを反応させて得ら
れたオニウム塩０．５〜１０重量％、および（ｄ）アル
カリ金属化合物、水酸化アンモニウム、水溶性アミンよ
り選ばれた塩基、を含有するｐＨが９〜１３の水性研磨
剤スラリ−。(1) Abrasive grains having a particle size of 0.05 to 1 μm.
0.1 to 20% by weight, (b) an oxidizing agent 0.5 to 15% by weight, (c) an onium salt obtained by reacting a tetraalkylammonium hydroxide having a different alkyl group with an inorganic acid. An aqueous abrasive slurry having a pH of 9 to 13 containing 5 to 10% by weight and (d) a base selected from an alkali metal compound, ammonium hydroxide and a water-soluble amine.
および燐酸塩より選ばれたオニウム化合物である、請求
項１に記載の研磨剤スラリ−。2. The abrasive slurry according to claim 1, wherein the onium salt is an onium compound selected from a fluoride, a borate, a sulfate and a phosphate.
ンモニウムヒドロキシドが、ジメチルジエチルアンモニ
ウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒド
ロキシド、トリエチルメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリ
メチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル
ブチルアンモニウムヒドロキシド、ジエチルメチルブチ
ルアンモニウムヒドロキシドおよびトリエチルベンジル
アンモニウムヒドロキシドより選ばれた化合物である、
請求項１に記載の研磨剤スラリ−。3. The tetraalkylammonium hydroxide constituting the onium salt is dimethyldiethylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, triethylmethylammonium hydroxide, trimethylbutylammonium hydroxide, trimethylbenzylammonium hydroxide, trimethylbutylammonium. Hydroxide, a compound selected from diethylmethylbutylammonium hydroxide and triethylbenzylammonium hydroxide,
An abrasive slurry according to claim 1.
鉄、フェリシアン化カリウム、アンモニウムセリウムナ
イトレ−トおよびエチレンジアミンテトラアセテ−トよ
り選ばれた化合物である、請求項１に記載の研磨剤スラ
リ−。4. The polishing agent according to claim 1, wherein the oxidizing agent is a compound selected from aqueous hydrogen peroxide, peracetic acid, iron nitrate, potassium ferricyanide, ammonium cerium nitrate and ethylenediaminetetraacetate. Slurry.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32442998A JP2000136375A (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Abrasive slurry |
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| JP32442998A JP2000136375A (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Abrasive slurry |
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| JP32442998A Pending JP2000136375A (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Abrasive slurry |
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-
1998
- 1998-10-30 JP JP32442998A patent/JP2000136375A/en active Pending
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