JP3190742B2 - 研磨方法 - Google Patents

研磨方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、研磨方法に関わり、特
に半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、研磨剤としてSiO2 粒子を水に
懸濁しKOHで水素イオン濃度を調整したコロイダルシ
リカが主に用いられてきた。しかしながら、SiO2
子を水に懸濁させたものに、KOHを添加し、水素イオ
ン濃度を調整することにより、KOHを添加しない場合
に比べ、シリコン酸化膜およびシリコン膜の研磨速度は
著しく増大するが、シリコン窒化膜の研磨速度の増大は
僅かである。
【0003】この様に、シリコン酸化膜やポリシリコン
膜の研磨に対しては実用的な速度で研磨が行える研磨剤
があっても、シリコン窒化膜に対しては実用的な速度で
研磨が行える研磨剤が無かった。
【0004】また、生産効率を犠牲にし、研磨速度が遅
いままシリコン窒化膜の研磨を半導体装置の製造工程に
応用しようとしても、シリコン窒化膜の研磨速度がシリ
コン酸化膜やポリシリコン膜の研磨速度に比べて遅いた
め、シリコン窒化膜のみの選択的な研磨が行えないとい
う問題が生じていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この様に、従来の研磨
技術では、シリコン窒化膜の研磨速度は非常に遅く、実
用的ではなかった。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなさたものであ
り、その目的とするところは、シリコン窒化膜の研磨速
度を増大させ、シリコン窒化膜の研磨工程の実用を可能
にするものである。
【0007】さらに、シリコン酸化膜やポリシリコン膜
に比べて、シリコン窒化膜の研磨速度を大きくすること
により、シリコン酸化膜やポリシリコン膜をストッパー
としてシリコン窒化膜の研磨を制御可能にするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はシリコン窒化膜
を研磨する工程において、リン酸又はその誘導体を含む
研磨剤を用いる研磨方法を提供することを特徴とする。
【0009】
【作用】リン酸又はその誘導体を研磨粒子を含んだ研磨
剤に加えることにより、研磨という機械的な研削にリン
酸のシリコン窒化膜への化学的浸蝕作用が加わり、シリ
コン窒化膜の研磨速度が著しく増大する。
【0010】さらに、リン酸又はその誘導体を研磨剤に
加えることによる、シリコン酸化膜やポリシリコン膜な
どの研磨速度の増大は僅かなので、シリコン窒化膜の研
磨を行う際、シリコン酸化膜やポリシリコン膜などをス
トッパーとして用いることが可能となる。
【0011】
【実施例】表1には本発明の実施例に係わる研磨速度の
表を示す。
【0012】
【表1】
【0013】ここで、研磨剤としては、粒径40nmの
SiO2 粒子を水に8wt%懸濁させたものに5wt%
のリン酸を加えたもの、および比較のためリン酸を加え
ていないものを用いた。
【0014】また、研磨は、従来例と同様、直径600
mmのSUS製のターンテーブルに研磨布としてフェル
トにポリウレタンを含浸させた1mm厚の布をはり、こ
こに先述の研磨剤を500cc/minで供給し、これ
に、シリコン酸化膜、ポリシリコン膜あるいはシリコン
窒化膜を成膜した直径150mmのシリコン基板を25
0gf/cm2 の加重で加圧し、ターンテーブルおよび
成膜した基板をそれぞれ同方向に50rpmの速度で回
転させて行った。
【0015】表1の結果より、5wt%のリン酸を加え
ることにより、シリコン窒化膜の研磨速度は著しく増大
し、120nm/minという値が得られた。この12
0nm/minという値は十分量産への実用に耐え得る
値だと考えられる。尚、研磨剤中のリン酸濃度が増加す
るに従って、研磨速度も増加することが実験により確認
されている。リン酸濃度と研磨速度の関係を図1に示
す。
【0016】シリコン窒化膜を研磨する場合、SiO2
懸濁液のみでは研磨速度は5nm/minだが、このS
iO2 懸濁液中に1.0wt%のリン酸を含む研磨剤を
用いると10nm/minとほぼ2倍の研磨速度が得ら
れる。よって、シリコン窒化膜を研磨する場合、リン酸
を1.0wt%以上含む研磨剤を用いることが望まし
い。また、2.0wt%のリン酸を含む研磨剤では、2
0nm/minとほぼ4倍の研磨速度が得られ、より信
頼性が向上する。
【0017】ここで、リン酸の添加による研磨速度の著
しい増大は、研磨という機械的な研削にリン酸のシリコ
ン窒化膜への化学的浸蝕作用が加わり、これらの相乗作
用により達成されているものと思われ、シリコン窒化膜
に対してのみ選択的に働いているものと思われる。
【0018】実際、シリコン酸化膜やポリシリコン膜の
研磨速度はリン酸を加えることによっても大きく変化す
ることはなかった。表1に示すように、シリコン窒化膜
の研磨速度が120nm/minに対し、シリコン酸化
膜15nm/min、ポリシリコン膜70nm/min
と、シリコン窒化膜の研磨速度に比べシリコン酸化膜や
ポリシリコン膜の研磨速度は遅く、シリコン窒化膜の研
磨を行う際、シリコン酸化膜やポリシリコン膜などをス
トッパーとして用いることの可能性が見い出された。
【0019】さらに、図1より、シリコン窒化膜の研磨
速度はリン酸濃度1.0wt%以上でシリコン酸化膜、
3.8wt%以上でポリシリコン膜の研磨速度より速く
なっており、リン酸濃度を適宜設定することにより、シ
リコン酸化膜及びポリシリコン膜をストッパー膜として
使用できることがわかる。なお、上述したリン酸濃度の
上限は、下地材料に対する影響が無視できる範囲内であ
れば、100%であってもよい。実際にリン酸を加えた
前記研磨剤を半導体装置製造に応用した際の一例を図2
乃至図3を用いて説明する。図2は前記研磨剤を用いた
半導体装置製造の素子分離工程の工程断面図である。ま
ず、図2(a)に示す如く、シリコン基板1上にLVD
法あるいは熱酸化法によりシリコン酸化膜2を400n
mの厚さに堆積する。
【0020】次に図2(b)に示す如く、シリコン酸化
膜2をパターニングした後、図2(c)に示す如く、平
行平板のRIE(リアクティブイオンエッチング)装置
により、Cl2 を主成分とするガスを用い、シリコン酸
化膜2をマスクとしてシリコン基板1に深さ700nm
の素子分離のための溝を形成する。この時シリコン酸化
膜2もエッチングされ、厚さは230nmになってい
た。
【0021】これに、素子分離のための埋込材としてシ
リコン窒化膜3を800nm堆積したのが図2(d)で
ある。ここで、リシコン窒化膜はSiH4 とNH3 を原
料とし150Torrの減圧下で熱分解により成膜し
た。
【0022】この後、研磨を4分間および6分間行った
ものをそれぞれ図3(a)、図3(b)に示す。ここ
で、研磨剤としては、粒径40nmのSiO2 粒子を水
に8wt%懸濁させたものに5wt%のリン酸を加えた
ものを用いた。また、研磨は、直径600mmのSUS
製のターンテーブルに研磨布としてフェルトにポリウレ
タンを含浸させた1mm厚の布をはり、ここに先述の研
磨剤を500cc/minで供給する。これに、シリコ
ン酸化膜、ポリシリコン膜あるいはシリコン窒化膜を成
膜した直径150mmのシリコン基板を250gf/c
2 の加重で加圧し、ターンテーブルおよび成膜した基
板をそれぞれ同方向に50rpmの速度で回転させて行
った。
【0023】図3(a)に示した、4分間研磨を行った
ものでは、シリコン基板1に掘った素子分離のための溝
部分以外のシリコン窒化膜3は直径150mmのウエハ
ー全面にわたり完全に除去されているのが確認された。
また、この時、シリコン基板1が研磨により浸蝕されて
いる箇所は全く観察されなかった。
【0024】図3(b)に示した、6分間研磨を行った
ものでは、図3(a)に示した状態からさらに2分間オ
ーバーに研磨を行ったものであり、溝に埋め込まれたシ
リコン窒化膜3がやや薄くなってはいるもののシリコン
基板1が研磨により浸蝕されている箇所は全く観察され
なかった。次に、比較例として、SiO2 粒子を水に懸
濁しKOH等で水素イオン濃度を調整した研磨剤を用い
て、上述の工程を行った。この様な研磨剤によって、シ
リコン酸化膜、ポリシリコン膜やシリコン窒化膜を研磨
した際の研磨速度を表12に示す。
【0025】
【表2】
【0026】表12の結果より、SiO2 粒子を水に懸
濁させただけのものでは、シリコン酸化膜、ポリシリコ
ン膜、シリコン窒化膜のいずれにおいても、研磨速度は
非常に遅く、生産効率の面から考えると実用的なもので
はない。また、通常用いられているSiO2 粒子を水に
懸濁させたものにKOHを添加し水素イオン濃度を調整
したものでは、シリコン酸化膜およびポリシリコン膜の
研磨速度は、KOH添加の効果により著しく増大し、実
用に耐えると考えられる速度が得られるが、シリコン窒
化膜の研磨速度の増大は僅かである。
【0027】まず、前述の条件で、図2(a)乃至図2
(d)の工程を行う。次に、粒径40nmのSiO2
子を水に8wt%懸濁させたものに0.2wt%のKO
Hを加えた研磨剤を用い、前述の条件で研磨を行う。研
磨を40分間および60分間行ったものをそれぞれ図4
(a)、図4(b)に示す。図4(a)に示した、40
分間研磨を行ったものでは、まだ全面にシリコン窒化膜
3が残っており研磨が不足している。
【0028】図4(b)に示した、60分間研磨を行っ
たものでは、まだシリコン窒化膜3が残っているところ
もあるが、場所によってはシリコン窒化膜3がなくなっ
たあと、マスクであったシリコン酸化膜2が研磨によっ
て取り除かれ、研磨がシリコン基板1にまで及んでいる
ところもある。
【0029】素子分離工程においては、シリコン基板1
の溝部分にのみ絶縁膜であるシリコン窒化膜3を残す事
が必要であり、また、シリコン基板1の溝以外の部分に
は素子が形成されるため研磨されてはならない。したが
って、図4(a)や図4(b)のような研磨の状態では
使い物にはならない。
【0030】この様な状況は、シリコン窒化膜の研磨速
度がシリコン酸化膜やシリコンに比べ非常に遅いために
生じるものであり、シリコン窒化膜の研磨速度がシリコ
ン酸化膜やシリコンに比べ速ければ、シリコン酸化膜表
面やシリコン表面で研磨を止めることが可能になる。
【0031】すなわち、本発明の研磨剤を用いて、オー
バーに研磨を行ってもシリコン基板1が研磨により浸蝕
されることがないのは(図3(b))、シリコン窒化膜
の研磨速度が120nm/minに対し、シリコン酸化
膜15nm/minと、シリコン酸化膜の研磨速度が非
常に遅いためである。
【0032】シリコン窒化膜3が速やかに研磨され除去
された後、シリコン酸化膜2が露出しシリコン酸化膜2
の研磨が進行するが、シリコン酸化膜2の研磨速度は非
常に遅く、見掛上シリコン酸化膜2の表面で研磨が停止
しているように見える。すなわち、シリコン酸化膜2が
ストッパーとして働いているためである。
【0033】リン酸を添加した研磨剤を用いたシリコン
窒化膜研磨においてのストッパーの効果はシリコン酸化
膜のみならず、ポリシリコン膜においても当然の事なが
ら、シリコン窒化膜の研磨速度が120nm/minに
対し、ポリシリコン膜70nm/minと、ポリシリコ
ン膜の方が研磨速度が遅いため達成される。
【0034】なお、上記実施例では、研磨剤は、粒径4
0nmの酸化シリコン粒子を水に8wt%懸濁させたも
のについて述べたが、粒子の種類、粒径、濃度はこれに
限定されるものではない。酸化アルミニウム粒子、酸化
チタン粒子、酸化セリウム粒子等を用いても、同様の効
果が得られる。さらに、リン酸以外にリン酸の誘導体を
使用することができ、該誘導体には、二量体、三量体等
のリン酸の重合物や、リン酸基を含む化合物が含まれ
る。また、研磨装置、荷重、回転数等も実施例に述べた
ものに限られるものではない。さらに、ストッパーの有
無、種類についても変更可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
リン酸を研磨剤に加えることにより、シリコン窒化膜の
研磨速度を大幅に増加させることができる。
【0036】また、リン酸を研磨剤に加えることによる
シリコン酸化膜やポリシリコン膜などの研磨速度の増加
は僅かなので、シリコン窒化膜の研磨を行う際のストッ
パーとして用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の特性図。
【図2】 本発明の実施例の素子分離工程を示す図。
【図3】 本発明の実施例の素子分離工程を示す図。
【図4】 従来の素子分離工程を示す図。
【符号の説明】
1…シリコン基板 2…シリコン酸化膜 3…シリコン窒化膜

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リン酸又はその誘導体を含む研磨剤を用
    い、シリコン窒化膜を研磨することを特徴とする研磨方
    法。
  2. 【請求項2】 前記研磨剤に含まれるリン酸の濃度が
    1.0重量%以上であることを特徴とする請求項1記載
    の研磨方法。
  3. 【請求項3】 前記シリコン窒化膜の下層にシリコン酸
    化膜あるいはシリコン膜を形成して、前記シリコン窒化
    膜を前記シリコン酸化膜あるいはシリコン膜に対して選
    択的に研磨することを特徴とする請求項1記載の研磨方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3438446B2 (ja) * 1995-05-15 2003-08-18 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
JPH11176773A (ja) 1997-12-12 1999-07-02 Toshiba Corp 研磨方法
KR100627510B1 (ko) * 2002-12-30 2006-09-22 주식회사 하이닉스반도체 나이트라이드용 cmp 슬러리
JP4954462B2 (ja) * 2004-10-19 2012-06-13 株式会社フジミインコーポレーテッド 窒化シリコン膜選択的研磨用組成物およびそれを用いる研磨方法
KR101243423B1 (ko) * 2005-11-11 2013-03-13 히타치가세이가부시끼가이샤 산화규소용 연마제, 첨가액 및 연마 방법
JPWO2008117593A1 (ja) * 2007-03-26 2010-07-15 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
US8349207B2 (en) 2007-03-26 2013-01-08 Jsr Corporation Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing method for semiconductor device
KR101232442B1 (ko) 2007-09-21 2013-02-12 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 아미노실란으로 처리된 연마제 입자를 이용한 연마 조성물 및 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
EP2343732B1 (en) * 2008-10-20 2018-10-10 Nitta Haas Incorporated Composition for polishing silicon nitride
JP5601922B2 (ja) 2010-07-29 2014-10-08 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
JP5695367B2 (ja) 2010-08-23 2015-04-01 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法
JP6387634B2 (ja) * 2014-03-17 2018-09-12 日立化成株式会社 研磨方法及びcmp研磨液

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