TW201339290A - 研磨用組成物 - Google Patents

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Satoru Yarita
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Abstract

本發明係以研磨含有高移動度材料之研磨對象物為用途所使用之研磨用組成物，提供含有氧化劑與非質子性極性溶劑之研磨用組成物。此研磨用組成物含有過氧化氫、過硫酸銨、及二氯三聚異氰酸鈉等之氧化劑；與乙腈、丙酮、四氫呋喃、N,N-二甲基甲醯胺、及二甲基亞碸等之非質子性極性溶劑。

Description

研磨用組成物
本發明係關於以研磨含有Ⅳ族材料及III-V族化合物等之高移動度材料之研磨對象物為用途所使用之研磨用組成物。本發明亦關於使用該研磨用組成物之研磨方法及基板之製造方法。
一般而言以研磨III-V族化合物半導體基板為用途，以往於所使用之例如專利文獻1或專利文獻2所記載之研磨用組成物，係含有二氯三聚異氰酸鈉或次氯酸鈉等之氧化劑。此氧化劑於研磨用組成物中容易分解，氧化劑之分解係伴隨著研磨用組成物之變色。因為隨著氧化劑之分解會導致研磨用組成物所致之III-V族化合物半導體基板之研磨速度降低，該等研磨用組成物係於保存安定性有困難。
又，研磨具有含有Ⅳ族材料及III-V族化合物等之高移動度材料之部分(以下亦稱為高移動度材料之部分)與含有矽材料之部分(以下亦稱為矽材料之部分)之研磨對象物時，有需要高選擇性地研磨相較於矽材料部分更高移動度材料部分。其係因為由於減少氧化矽等之氧化物損耗，會確保佈線層之間之耐電壓，進一步進行其後之光刻步驟時，容易曝光對焦。這點，於專利文獻1或專利文獻2所記載之研磨用組成物，在以研磨具有高移動度材料部分與 矽材料部分之研磨對象物為用途來使用時，對於高移動度材料部分無法發揮充分高的研磨選擇性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭63-150155號公報
[專利文獻2]日本特開2004-327614號公報
因此本發明之目的係提高以研磨含有高移動度材料之研磨對象物為用途所使用之研磨用組成物之保存安定性。又，本發明之另一目的，係提供研磨具有高移動度材料部分與矽材料部分之研磨對象物為用途使用時，對於高移動度材料部分可發揮高研磨選擇性之研磨用組成物，並且提供使用其研磨用組成物之研磨方法及基板之製造方法。
為了達成上述之目的，於本發明之第1態樣，係提供以研磨含有高移動度材料之研磨對象物為用途使用之研磨用組成物，提供含有氧化劑與非質子性極性溶劑之研磨用組成物。
研磨用組成物中之非質子極性溶劑之含量為10質量%以上為佳。
於本發明之第2態樣，係提供使用上述第1態樣之研 磨用組成物，來研磨具有高移動度材料之研磨對象物之方法。
於本發明之第3態樣，係提供使用上述第1態樣之研磨用組成物，來研磨具有含有高移動度材料之部分與含有矽材料之部分之研磨對象物之方法。
於本發明之第4態樣，係提供使用上述第1態樣之研磨用組成物，來研磨具有高移動度材料部分與矽材料部分之研磨對象物，藉以製造基板之方法。
依據本發明，可提高以研磨含有高移動度材料之研磨對象物為用途使用之研磨用組成物的保存安定性。又，以研磨含有高移動度材料部分與矽材料部分之研磨對象物為用途使用時，提供對於高移動度材料部分可發揮高研磨選擇性之研磨用組成物，與使用其研磨用組成物之研磨方法及基板之製造方法。
以下說明本發明之一實施方式。
本實施型態之研磨用組成物係將氧化劑混合於非質子性極性溶劑而調製。因此，研磨用組成物含有氧化劑及非質子性極性溶劑。
其研磨用組成物係使用於研磨含有IV族材料及III-V族化合物等之高移動度材料之研磨對象物之用途。或，研 磨具有高移動度材料部分與矽材料部分之研磨對象物之用途，進一步言之係在研磨該研磨對象物而製造基板之用途中使用於選擇性地研磨高移動度材料部分之目的。作為IV族材料之例，可列舉鍺化矽(SiGe)、鍺(Ge)、碳化矽(SiC)。作為III-V族化合物之例，可列舉磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)、銻化銦(InSb)等。又，作為矽材料之例，可列舉聚矽、氧化矽、氮化矽等。例如，對於電子移動度1600cm2/V．s及電洞移動度430 cm2/V．s之矽材料、高移動度材料之磷化銦之電子移動度為5400 cm2/V．s、電洞移動度為200 cm2/V．s、砷化鎵之電子移動度為8500 cm2/V．s、電洞移動度為400 cm2/V．s、砷化銦之電子移動度為40000 cm2/V．s、電洞移動度為500 cm2/V．s、銻化銦之電子移動度為77000 cm2/V．s、電洞移動度為850 cm2/V．s、以及鍺之電子移動度為3900 cm2/V．s、電洞移動度表示1900 cm2/V．s、相對於矽材料，高移動度材料係於電子移動度及電洞移動度之二者或單一顯著地顯示高值。
(氧化劑)
雖然研磨用組成物中所含有之氧化劑之種類雖無特別限制，但是具有0.3V以上之標準電極電位為佳。使用具有0.3V以上之標準電極電位之氧化劑之情況時，與使用具有未達0.3V之標準電極電位之氧化劑之情況相比較，有利於提升研磨用組成物所致之高移動度材料部分之研磨 速度。作為具有0.3V以上之標準電極電位之氧化劑之具體例、可列舉過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋇、有機氧化劑、臭氧水、銀(II)鹽、鐵(III)鹽、以及過錳酸、鉻酸、重鉻酸、過氧二硫酸、過氧磷酸、過氧硫酸、過氧硼酸、過氧甲酸、過氧乙酸、過氧苯甲酸、過氧鄰苯二甲酸、次氯酸、次溴酸、次碘酸、氯酸、亞氯酸、過氯酸、溴酸、碘酸、過碘酸、硫酸、過硫酸、檸檬酸、二氯三聚異氰酸及該鹽等。該其中、提升由於藉由研磨用組成物之高移動度材料部分之研磨速度、過氧化氫、過硫酸銨、次氯酸、過碘酸、及二氯三聚異氰酸鈉為佳。
另外、標準電極電位係參與氧化反應之所有之化學物種於標準狀況時，以下式表示。
E0=-△G0/nF=(RT/nF)lnK
於此，E0為標準電極電位、△G0為氧化反應之標準吉部斯能量變化、K為其平衡常數、F為法拉第常數、T為絕對溫度、n為參與氧化反應之電子數。因此，由於標準電極電位係隨溫度變動，在本說明書中採用於25℃之標準電極電位。另外，水溶液系之標準電極電位係例如記載於第4版修訂化學手冊(基礎編)II、pp 464-468(日本化學學會編)等。
研磨用組成物中之氧化劑之含量為0.01 mol/L以上為佳、更佳為0.1mol/L以上。隨氧化劑之含量變多，研磨 用組成物之高移動度材料部分之研磨速度會提升。
又，研磨用組成物中之氧化劑之含量以100 mol/L以下為佳，更佳為50 mol/L以下。隨著氧化劑之含量變少，除了可抑制研磨用組成物之材料成本，亦可減輕研磨所使用後之研磨用組成物之處理，亦即可減輕廢液處理之負擔。
(非質子性極性溶劑)
作為研磨用組成物中包含之非質子性極性溶劑之具體例，可列舉乙腈、丙酮、四氫呋喃、N,N-二甲基甲醯胺、及二甲基亞碸。
依據本實施方式，得到以下之作用效果。
．於本實施型態之研磨用組成物，為了防止研磨用組成物中之氧化劑之分解，提高研磨用組成物之保存安定性，係使用非質子性極性溶劑。因此，其研磨用組成物適用於研磨含有高移動度材料之研磨對象物之用途。
．於研磨具有高移動度材料部分與矽材料部分之研磨對象物之用途來使用本實施型態之研磨用組成物之情況時，為了使研磨用組成物中之非質子性極性溶劑抑制矽材料部分之水解之作用，係有提升研磨組成物相對於高移動度材料部分之研磨選擇性。
上述實施方式係亦可變更為如下。
．前述實施方式之研磨用組成物可含有二種以上之氧化劑。
．前述實施方式之研磨用組成物可含有二種以上之非質子性極性溶劑。
．前述實施方式之研磨用組成物可進一步含有水等之質子性極性溶劑。此時，研磨用組成物中之非質子性極性溶劑之含量係以10質量%以上為佳。
．前述實施方式之研磨用組成物係亦可進一步含有研磨粒。研磨粒可為無機粒子及有機粒子之任一者。作為無機粒子之具體例，可列舉由二氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、氧化鈦等之金屬氧化物所構成之粒子。作為有機粒子之具體例，可列舉聚甲基丙烯酸甲酯粒子。
．前述實施方式之研磨用組成物係依其需要可進一步含有如防腐劑之已知之添加劑。
．前述實施方式之研磨用組成物，可為一液型，亦可為以二液型為始之多液型。
．前述實施方式之研磨用組成物，可藉由用水稀釋研磨用組成物之原液而調製。
接著，說明本發明之實施例及比較例。
藉由將氧化劑與非質子性極性溶劑混合，調製實施例1~9之研磨用組成物。又，藉由將氧化劑與非質子性極性溶劑混合，調製比較例1、2之研磨用組成物。各研磨用組成物中之詳細成分表示於表1。另外，於表1中，“APS”表示過硫酸銨、“H2O2”表示過氧化氫。
於表1之“保存安定性”之欄、表示評價實施例1~9及比較例1、2之研磨用組成物之保存安定性之結果。具體而言，將各研磨用組成物用常溫保存7天時，於研磨用組成物認定變色情況時評價為×、無認定變色情況時評價為○。
如表1所示，於含有非質子性極性溶劑之實施例1~9之研磨用組成物之情況、與沒有含有非質子性極性溶劑之比較例1、2之研磨用組成物之情況相比較，保存安定性為良好。從其結果暗示了於抑制研磨用組成物中之氧化劑之分解，非質子性極性溶劑係有效。

Claims (5)

  1. 一種研磨用組成物，其係以研磨含有高移動度材料之研磨對象物為用途所使用之研磨用組成物，其特徵為含有氧化劑與非質子性極性溶劑。
  2. 如請求項1之研磨用組成物，其中，研磨用組成物中之前述非質子性極性溶劑之含量為10質量%以上。
  3. 一種研磨方法，其特徵為使用如請求項1或請求項2之研磨用組成物，來研磨含有高移動度材料之研磨對象物。
  4. 一種研磨方法，其特徵為使用如請求項1或請求項2之研磨用組成物，來研磨具有含有高移動度材料之部分與含有矽材料之部分之研磨對象物。
  5. 一種基板之製造方法，其特徵為使用如請求項1或請求項2之研磨用組成物，來研磨具有含有高移動度材料之部分與含有矽材料之部分之研磨對象物之步驟。
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