TW438871B - A polishing slurry - Google Patents

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43887 1 Αί. Β7 五、發明説明（1 ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種研磨基板的研磨劑，特別是利用化學 機械研磨法（CMP)研磨半導體基板表面之際所用的研磨劑 〇 【先前技術】 研磨裝置具備研磨盤和吸附盤，該研磨盤係將研磨布貼 在表面上’利用馬達等旋轉，該吸附盤係旋轉自如地支持 基板’將旋轉的左板推到研磨盤上。使用此研磨裝置研磨 基板，一般係將旋轉基板的研磨面推到旋轉研磨盤上的研 磨布上，一面供給加工點研磨劑（也稱爲研漿），一面研磨 =利用此研磨裝置的研磨技術適用於半導體裝置或液晶等 所細微化的製品製造等》 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 <诗先聞请背面之ii意事項再填ί本頁) 積體電路（1C)或大型積體電路（LSI)等半導體裝置係經 由以下程序所形成：設計形成於半導體基板上的積體電路 的設計程序、形成積趙電路所使用的描緣電予束等的罩幕 作成程序、由單晶鍵形成預定厚度的晶圓的晶圓製造程序 、在晶圓上形成積體電路等半導體元件的晶圓處理程序、 將晶圓分離成各半導體基板、封裝而形成半導體裝置的裝 配程序及檢查程序等》各程序中分別準備該程序所需的製 造裝置。在習知晶圓處理程序方面，作爲將金屬、多晶碎 、二氧化梦膜（Si〇2)等任意材料埋入渠溝或接觸孔等溝 (trench)部後使其表面平坦化的方法，習知的是回蝕反應性 離子姑刻法（Reactive Ion Etching) 〇 然而，此回蝕反應性離子蝕刻方法因回蝕抗蝕劑的塗体 -4 - ‘紙法尺度適用中國園豕祐準（CNS )八4規^格（2I0X29?公釐） * 438871 Αί. Β7____ 五、發明説明（2 ) 等程序變多、反應性離子姓刻損傷容易進入晶圓表面、良 好的平坦化困難及使用眞空系統裝置而構造複雜且使用危 險的蝕刻氣體等而各式各樣的問題點多。 於是’在最近取代回蝕反應性離子蝕刻法，研究CMP( 化學機械研磨法）起來。 圖1 6顯示實施CMP的研磨裝置概略，以下説明其機構。 圖爲也適用於本發明的習知研磨裝置的截面圖。在平台21 上透過軸承22配置研磨盤支承23。在此研磨盤支承23上安 裝研磨盤24。將研磨晶圓的研磨布25貼在研磨盤24上。爲 使研磨盤支承23及研磨盤24旋祷，驅動轴26連接於這些構 件的中心部分。此驅動軸26爲馬達27所透過旋轉皮帶28旋 轉。另一方面，晶圓20配置於和研磨布25對向的位置，固 定於爲眞空或浸水後貼在板上所裝在吸附盤3 1上的吸附布 30及導板29上。 吸附盤31連接於驅動軸32。此外，此驅動軸32爲馬達33 所透過齒輪34及35旋轉。驅動軸32固定於驅動台36上。驅 動台36安裝於氣缸37上，隨著此氣缸37上下移動，驅動台 3 6上下運動。研磨劑供給固定於吸附盤31上的晶圓20和研 磨布2 5之間。如此進行晶圓2 0的研磨。 使用此研磨裝置，如圖17及圖I8，埋入CVD(化學氣相沈 積）氧化膜，藉由以阻絕膜阻止研磨，可使埋入凹槽構造的 氧化膜完全平坦化。首先’在矽半導體基板1上沈積研磨二 氧化矽等氧化膜時成爲阻絕膜的氮化矽膜2。其後，沈積爲 CVD所形成的溝部形成用的成爲罩幕的二氧化矽氧化膜（以 * 5 · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } A4规格（210X297公釐） ~ ~ ----------疼——-----、玎------Φ (請先聞请背面之ii:意事項再填X本頁) 經溱部中央標準局負工消费合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 4388 7 1 λ, ____ B7 五、發明説明（3 ) 下稱爲CVD氧化膜）3 ^爲了將CVD氧化膜3及氮化矽膜2形 成圖案，在半導體基板1全面塗佈光阻抗蝕劑（未圖示），形 成圖案。 以光阻抗蝕劑爲罩幕，將CVD氧化膜3和成爲阻絕膜的氮 化發膜2利用RIE(反應性離子蝕刻）法同時開口而形成溝部5 後’以濕式處理去捧RIE加工時的反應生成物和損傷層（圖 17(a)) s其次’在半導體基板1上及前述溝部内沈積CVD氧 化膜6或BPSG(捧雜硼的磷矽玻璃）等（圖17⑼），用圖16所示 的研磨裝置研磨半導體基板1而使CVD氧化膜6平坦化（圖 1 8 (a))。其後’去掉爲阻絕膜的氮化矽膜2 (圖丨8(b))。在 習知研磨裝置方面，由於作爲研磨粒子，將氧化鈽粒子或 二氧化矽粒子等分散於研磨劑中使用，所以過度研磨而在 埋入溝中的CVD氧化膜6形成碟形的凹處7。除了氧化膜6的 凹處7之外，矽半導體基板1本身之溝之角部分也被蝕刻， 备進行後續製程時成爲問題。例如有時會因在凹處產生n+ 化及p+化的多晶矽或金屬殘留而發生多晶矽電阻異常或配 線短路等。 【發明欲解決之課題】 將研磨裝置用於氧化膜的平坦化時，該氧化膜係用於埋 入半導體基板溝部的氧化膜或多層配線的層間絕緣膜，爲 了過度研磨造成碟形或用作爲目的的膜厚阻止研磨，大多 使用阻絕膜。 研磨氧化㈣’向來將氧化—子或二氧化料子分散 於研磨劑中&用Η吏二氧化碎粒子分散研磨劑，研磨速度 ____ ** 6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210父297公釐1 '--

Jill-----^------1T------^ (請先閲贫背面之)i意事項再填ί.本頁) 4388 7 1 AJ. B7 五、發明説明（4 ) 約0.10〜0.15微米（pm)/分，很慢。此外，使氧化鈽粒子分散 的研磨劑約0.5〜1.0微米（Mm)/分，具有快的研磨速度。然 而，使用採用氧化鈽粒子的研磨劑，以氮化矽膜爲阻絕膜 時，其選擇比約2，將多晶矽用於阻絕膜時，其選擇比約 1~2，很低，因此而有以下問題：變成過度研磨，會削到阻 絕膜3 另一方面，使二氧化矽粒子分散於研磨劑中使用時，將 氮化矽膜用於阻絕膜時選擇比2，將多晶矽膜用於阻絕膜 時選擇比1，也低，因此也有以下問題：一過度研磨就會 削到阻絕膜而碟形化。然而，此研磨劑因研磨速度約〇 . 1 5 微米（A m) /分，很慢，而容易控制切削量，一面控制，一 面減輕過度研磨造成的碟形量。 如此’現狀是沒有研磨速度十分大的研磨劑，即使是研 磨速度比較大的研磨劑，因對於阻絕膜選擇性低，也難以 芫全抑制碟形，因製程裕度（process margin)低而難以將化 學機械研磨（CMP)處理用於量產化製程。 本發明提供一種研磨基板之際所用的研磨速度大的研磨 劑及適合利用化學機械研磨法（CMP)使半導體基板之被研 磨膜平坦化之方法的研磨劑。 【解決課題之手段】 本發明在被研磨劑之研磨處理方面，其特徵在於：使用 研磨劑’該研磨劑係分散於由從氮化矽、碳化矽及石墨（石 墨係指碳石墨）所選擇的一種材料構成的研磨粒子中者。此 外’其特徵在於：將研磨劑適用於化學機械研磨（CMP)而 張尺度朝巾ns家料（CNS) (21(}>< 297公董） ----------裝------訂------竦 (請先閱请背面之法意事項再填f本頁) 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 4388 7 AJ. Β7 Μ濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 研磨半導體基板上的被研磨劑，該研磨劑係分散了由從氮 化矽、碳化矽及石墨所選擇的一種材料構成的研磨粒子者 3研磨粒子的一次粒子直徑0.01〜1000 nm(毫微米）爲適當， 二次粒子直徑60〜300 nm爲適當°二次粒子直徑使用離心沈 降法測定，該離心沈降法係可測定0.0 1 "m(微米）以上的粒 子直徑的方法= 一次粒子稱爲粒子本身，二次粒子係分散於溶劑中時因 分子間力等作用而一次粒子凝聚所形成的膠體狀粒子，表 面領域在一次粒子附著或分離的不安定狀態。也有溶劑像 水等情況那樣，不會生成二次粒子的研磨劑，本發明中也 包含那樣的研磨劑。 使用此研磨劑實施化學機械研磨（CMP)時，也可以將研 磨劑用離子水等分散劑稀釋而利用。研磨劑的黏度1〜1 〇厘 泊（c p )爲適當。 使含有從氮化矽、碳化矽及石墨所選擇的一種材料的研 磨粒子分散於研磨劑中者具有高的硬度，比習知使研磨粒 子分散者研磨速度大，可有效進行被研磨膜的平坦化β此 外，將研磨劑用於研磨，該研磨劑係使含有從氮化矽、碳 化秒及碳所選擇的一種材料的研磨粒子分散，形成被研磨 膜的基板上的作爲阻絕膜，使用含有和前述材料同一材料 者時’對於阻絕膜可得到高的選擇比，可得到無碟形加工 形狀的被研磨膜》 含有從氮化碎、竣化矽及碳所選擇的一種材料的研磨粒 子作爲研磨劑的材料，因新穎、具有高的硬度而爲研磨速 __-8- 丰紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210Χ 297公瘦） --------------裝-- (諳先聞靖背面之洤意事項再填？本瓦) 1Τ 崠 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 438871 AJ. _____B7_ 五、發明説明（6 ) 度大、最適合研磨處理的材料。特別是含有氮化矽的研磨 粒子，由於氮化矽膜向來常用於半導體裝置之層間絕緣膜 或保護絕緣膜等，所以可得到高純度的膜。再者，氮化碎 膜作爲阻絕膜也可以最後不去掉而在半導體基板上就那樣 利用作爲絕緣膜的一部分，所以適用於半導體裝置之製造 方法特別有用。 【發明之實施形態】 以下’參照圖面説明發明之實施形態。 當實施本發明之研磨時，使用在先前技術説明過的圖16 &研磨裝置。本發明之研磨裝置在以下之點和習知者不同 :具有供給新成分研磨劑的噴嘴等機構；但在圖所示的其 他部分則沒有顯著的不同’而以共同之圖顯示兩者。 首先’參照圖1至圖5説明第一發明之實施形態。圖爲説 明研磨半導體基板上的被研磨膜之方法的製程截面圖。本 發明之實施形態在半導體晶圓之研磨處理面方面，其特徵 在於：藉由使用使氮化矽粒子分散於由硝酸構成之溶劑中 的研磨劑’同時使用和阻絕膜材料相同成分的研磨粒子， 以提高和阻絕膜的選擇比者。 研磨粒子稱爲掌管下述功能的粒子：作用於被研磨膜且 機械地研磨被研磨膜。 研磨劑的黏度爲約2厘泊（cp) »圖顯示在砍半導體基板形 成溝部’以CVD氧化膜埋入此溝部，利用研磨裝置平坦化 的元件分離法和其製程《在矽半導體基板1上沈積厚度約7〇 nm研磨氧化膜成爲阻絕膜的氮化矽膜2。 _-9- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------------^.------ΪΤ------ {請先閱讀背面之：¾意事項再填本頁) 4388 Αί. Β7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（7 ) 其後’在氮化矽膜2上沈積成爲溝部形成用罩幕的CVD 氧化膜3(圖1(a))。爲了將罩幕及阻絕膜形成圖案，在 CVD氧化膜3全面塗佈光阻抗蝕劑4(圖。其次，將此 光阻抗蚀劑4形成圖案（圖2(a))。以所形成圖案的光阻抗 蚀劑4爲罩幕，將CVD氧化膜3和其下爲阻絕膜的氮化秒膜 2利用反應性離子蝕刻法（riE )等開口（圖2 (b))。其次，再 用RIE法形成溝部5(圖3(a))。形成溝部5後，利用濕式處 理形成去掉RIE加工時的反應生成物和損傷層的狀態。然 後’在氮化矽膜2上及溝部5沈積CVD氧化膜6或BPSG(摻 雜棚的磷矽玻璃）膜（圖3(b))。·以此CVD氧化膜6爲被研磨 膜，使用圖16所示的研磨裝置研磨。用於此研磨裝置的研 磨劑中，氮化矽粒子分散於溶劑（硝酸）中作爲研磨粒子。 爲了均勻分散於研磨劑中’使氮化矽粒子成爲膠體狀態而 分散。研磨劑的黏度1〜l〇cp爲適當。因爲黏性低，則難以 使粒子均勻分散，而黏性高，則機械研磨性變強，晶圓的 翹曲或膜厚的均句性會大幅影響化學機械研磨（CMP)後的 均勻性。因此，均勻的研磨困難。 研磨溫度20〜7(TC適當，特別是在高溫處理方面，化學的 作用變強。氮化矽粒子的粒徑，一次粒子使用〇.〇l〜1000nm 的範圍。超過1 OOOnm，則機械研磨性過強而化學研磨性的 影響極端變少，並不理想。此外，比〇. 〇 1 n m小，則機械研 磨性變弱，無法進行保持平衡的研磨。特別是—次粒子最 好是10〜4Onm，可進行機械研磨性和化學研磨性平衡良好 的研磨。此外，在成爲膠體狀態等的二次粒子方面， -10 - 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 4 388 7 1 Μ. ______ Β7 五、發明説明（8 ) 60〜300nm爲適當，特別是60〜lOOnm較佳。 在本發明方面，爲了使分傲性良好，除了研磨粒子之外 ’例如也可以混合於界面活性劑中而使其分散3 圖4(a)顯示使CVD氧化膜6用此研磨裝置平坦化後的狀態 。研磨後’蝕刻除去爲阻絕膜的氮化矽膜2(圖4(b))。此後 ’進行精加工的研磨’同樣加工半導體基板面和CVD氧化 模6的表面（圖5)。利用此研磨’可在矽半導體基板1及埋入 的CVD氧化膜6上得到無碟形的良好加工形狀。 在本發明之實施形態方面’由於使用氮化矽粒子作爲研 磨粒子’所以對於爲阻絕膜的氮化矽膜2，可得到5〇〜1〇〇〇 的選擇比和約0.5〜1微米/分以上的研磨速度。 此外，就研磨劑而言’該研磨劑係將和形成於半導體基 板上的阻絕膜相同材料用於研磨粒子者，也可以使用石黑 粒子或碳化矽粒子等取代氮化矽粒子。當然要將石墨膜或 碳化珍膜分別用於這種情況的阻絕膜。以相同材料構成研 磨劑中所含的研磨粒子和設於形成被研磨膜的基板上的阻 絕膜時，對於阻絕膜可得到高的選擇比，但使石墨膜气硬 化矽膜等成爲阻絕膜，對於阻絕膜的具體選擇比就會因所 磨溫度或研磨盤的轉數等研磨條件而大幅改變β 其次’參照顯示圖6至圖1 2之研磨製程的截面圖，說明 弟·一發明之實施形態。對照這些圖’ 一面比較顯示習知听 磨結果的圖19及圖20，一面説明發明實施形態的效果^ 本發明之實施形態在半導體基板之研磨處理方面， ^ 精由 使用和阻絕膜材料相同成分的研磨劑作爲研磨劑，以提$ -11 _ 本纸泜尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — _—--------装------訂------峰 1 (請先聞请背面之"意事項再項？本頁) 438871 AJ. B7 五、發明説明（9 ) 和阻絕膜的選擇比。半導趙基板上作爲對象的被研磨膜係 由多晶矽膜構成》素來研磨多晶矽膜時，係使二氧化矽粒 子分散於研磨劑中使用，但此處係以氮化矽粒子爲研磨粒 子。將矽基板1主面熱氧化厚度10〜50nm程度，形成緩衝氧 化獏（Si〇2)8(圖6(a))=其後，在緩衝氧化膜8上沈積厚度 70nm程度氮化矽膜2(圖6(b))，該氮化矽膜2係用於研磨第 二次的多晶矽膜時的阻絕膜且用於保護元件領域的罩幕。 其後’在氮化矽膜2上沈積成爲溝部形成用罩幕的CVD氧化 膜3(圖7(a)) »爲了將罩幕及氮化矽膜形成圖案，在CVD氧化 膜3全面塗佈光阻抗触劑9，將Λ形成圖案（圖7(b))。 以此光阻抗蝕劑9爲罩幕，將CVD氧化膜3和成爲阻絕膜 的氮化矽膜2利用反應性離子蝕刻法（RIE)等同時開口（圖 80))。形成溝部10後，用濕式處理去掉RIE加工時的反應生 成物和損傷層，其後將溝部10的内表面熱氧化而形成氧化 膜11(圖8(b))。其次，利用減壓CVD等在溝部10内部及CVD 氧化膜3上沈積多晶矽膜12(圖9(a))。 其次，以多晶矽膜12爲被研磨膜，使用圖16所示的研磨 裝置進行第一次的研磨。用於此研磨裝置的研磨劑中，氮 化矽粒子分散於由硝酸構成的溶劑中作爲研磨粒子。氮化 矽粒子也可以混合界面活性劑而使其分散。研磨劑的黏度 1〜10cp爲適當，研磨溫度20〜70°C適當。研磨粒子的二次粒 子直徑60〜300nm爲適當。CVD氧化膜3用於此第一次研磨 的阻絕膜。圖9(b)顯示使多晶矽膜12用此硏磨裝置平坦化 後的狀態。由於使用氧化膜3作爲阻絕膜，能夠選擇硏磨， _____-12-___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） f請先閑货背面之？意事項再填w本頁) ，裝. 訂 -1 翅濟部中央襟準局員工消費合作社印製 4388 7 1 AJ. B7 五、發明説明（10 ) 所以不會產生碟形》第一次研磨後，利用含有氫氟酸（HF) 的蝕刻液蝕刻CVD氧化膜3(圖10(a)) »去掉CVD氧化膜3的 結果，多晶矽膜12成爲從半導體基板1突出的狀態. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閏t背面之汶意事項再填Ϊ本頁) 其次’以此突出狀態的多晶矽膜12爲被研磨膜，使用圖 16所示的研磨裝置進行第二次研磨。用於此研磨裝置的研 磨劑和前述第一次的研磨相同。圖10(b))顯示使多晶矽膜12 用此研磨裝置平坦化後的狀態》不會因此平坦化而形成碟 形，溝部爲多晶矽膜12所埋入。氮化矽膜2的一部分照樣用 作矽區域氧化（LOCOS)用的罩幕，所以經過光刻 (photolithography)製程將光阻抗蝕劑13形成於該部分上（圖 11(a))。然後，用反應性離子蝕刻法（RIE)等除去除了以氮 化矽膜2之光阻抗蝕劑Π覆蓋的領域之外的領域後，剥離光 阻抗蝕劑（圖11(b))。然後，利用熱處理將半導體基板丨表面 以LOCOS氧化膜14覆蓋（圖12) "LOCOS罩幕因周邊部過度研 磨而變薄’雖然形成鳥嘴（Bird's Beak)，但因這比以往小地 形成而沒有像區域面積大幅影響元件特性那樣受到影響β 此處’由於將氮化碎粒子用於研磨粒子，所以對於爲阻 絕膜的氮化矽膜2(第一次研磨），可得到50〜1〇〇〇的選擇比 和〇_8〜1.1微米/分以上的研磨速度。使氧化膜成爲阻絕膜時 (第二次研磨），選擇比變成2〜3程度。 在以習知方法研磨半導體基板1之被研磨膜的情況方面， 研磨圖10(a)所示的突出多晶矽膜12而使其平坦化時，由於 以氮化矽膜2爲阻絕膜，所以選擇性低成爲原因，因形成碟 形而在埋入溝部的多晶矽膜12產生凹處和在阻絕膜產生單 _____________-13-_______ 1紙張尺度顧巾關家辟（〇^)44胁（2獻297公釐) ' ~~ 經济部中央樣準局負工消費合作.杜印製 438871 AJ ______.___B7___ 五、發明説明（Ή ) 邊減少（圖19(a)) »氮化矽膜的一部分照樣用作LOCOS罩幕 ’所以經過光刻製程在氮化矽膜2成爲LOCOS罩幕的部分上 面形成光阻杭蝕劑13(圖19(b))。用RIE等除去爲氮化矽膜2 之光阻抗蝕劑13所覆蓋的領域以外的領域後，剝離光阻抗 蚀劑13。然後，將半導體基板1表面熱處理，進行LOCOS 氧化（圖2〇(b))。在這種習知方法方面，罩幕因周邊部過度 研磨而變薄，鳥嘴大幅進入，元件區域變窄。已知此區域 面積會大幅影響元件特性，必須加以控制。 在本發明方面，藉由使用新穎結構的研磨劑，可得到如 圖10(b)所示的良好平坦形狀，該結果，可得到無圖丨2所示 之類的LOCOS圖案變換差的良好加工形狀。 其次’參照圖1 3及圖1 4説明第三發明之實施形態。 最近化學機械研磨（CMP)技術用於高積集元件的製程， 本發明可適用於此製程。在此處所示的埋入金屬配線方法 方面’係使用圖16之研磨裝置形成埋入銅（cu)配線。研磨 劑中使氮化矽粒子分散混入由硝酸構成的溶劑作爲研磨粒 予。由於將氮化矽粒子用於研磨劑’所以研磨速度0 54 〇 微米/分’很快，而在使用使此氮化矽粒子分散的研磨劑的 研磨方面’若使用和此粒子相同材料的氣化碎膜作爲半導 體基板上的阻絕膜，則對於阻絕膜的選擇比會顯著變高。 使用含有此氮化矽粒子的研磨劑，以多晶梦膜或氧化碎膜 等其他材料爲阻絕膜，其選擇比沒有像氮化矽膜的情況那 樣高’但也比使用習知研磨粒子的情況大。氮化碎粒子分 散於研磨劑中，使用界面活性劑等可提高分散效率。 本紙诙尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） (請先聞读背面之法意事項再填？本頁> .裝. 訂 線 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 438871 AJ. _B7 五、發明説明（12 ) 在半導體基板1上繼續形成由二氧化矽等構成的CVD氧化 膜3及以電漿CVD形成的二氧化矽等氧化膜（以下稱爲電漿 氧化膜）15(圖13(a))。其次’將電漿氧化膜15形成囷案，在 預定地方形成溝部17(圖13(b))。在溝部17内及電装氧化膜 15全面沈積銅（Cu)膜16(圖13(c))。其次’利用圖16之研磨 裝置，以電漿氧化膜15爲阻絕膜，研磨銅膜16。在電浆氧 化膜15露出的階段使銅膜16的研磨結束。利用此處理，只 在溝部17内埋入銅膜’形成銅膜的埋入銅配線16(圖丨4(&)) 〇 利用此研磨可得到半導體基板1表面無碟形的平坦化表面 =繼續第二層的電漿氧化膜（二氧化矽）18的形成容易（圖 14(b))。藉由此化學機械研磨CMP)法的平坦化，第二層、 第三層的電極配線（未圖示）的形成也容易。 在本發明之實施形態方面，雖然使用電槳CVD二氧化妙 膜或銅膜作爲底層氧化膜或配線金屬材料，但若滿足各預 定的絕緣性能或作爲金屬配線的性能，則也可以是電漿 CVD四氮化三矽膜或鋁、金、鎢及其他合金等其他材料， 形成於此底層氧化膜的配線溝深度或黏附的配線用金屬材 料膜厚也可以適當選擇。 圖15爲顯示在第二發明實施形態方面使用研磨劑進行研 磨時的半導體基板上被研磨膜研磨速度的研磨粒子之二次 粒子直徑相關性的特性圖。縱橫顯示研磨速度（毫微米/分) ，橫軸顯示分散於研磨劑中的研磨粒子之二次粒子的粒徑（ 毫微米）。如圖所示，以硝酸爲溶劑，使用以氮化矽粒子爲 _-J5-___ 本紙張尺度適i中國國家標準（CNS )A4規格（210X297公釐) (請先閲靖背面之，¾意事項再填ί本頁) .裝 訂 ^ 4388 7 1 M- B7 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 五、發明説明（13 研磨粒子且使其分散於溶劑中的研磨劑研磨矽半導體基板 上的被研磨膜（多晶矽膜）。研磨粒子之二次粒子直徑爲5〇 毫微米程度’則研磨速度爲41.2毫微米/分程度，相對於此 ’此二次粒子直徑超過6〇毫微米，則研磨速度達到810.8毫 微米/分。二次粒子直徑更大，變成2〇〇〜260毫微米程度， 則研磨速度更大，變成1108.4毫微米/分。 如此’隨著研磨粒子之二次粒子直徑變大，研磨速度變 大，二次粒子直徑在60毫微米附近臨界地增大。 研磨粒子之粒子直徑小時，化學研磨成爲主體而進行研 磨（化學研磨速度控制），随著粒子直徑變大，機械研磨的 作用變強（機械研磨速度控制）。在二次粒子方面，被認爲 粒子直控在6 0毫微米會機械研磨強烈起作用。特別是使用 多晶碎膜作爲被研磨膜時，上述作用會顯著地出現。研磨 粒子之一次粒子直徑0.01M000毫微米的範圍，係適合研磨 半導體基板上的被研磨膜的範園。 如此，研磨粒子越大，研磨速度越增大，但粒子直徑過 度地變大’在爲被研磨膜的半導體基板上的氧化膜表面傷 就會顯眼，金屬進入此傷就會引起短路事故。要形成這種 傷少、具有平坦面的被研磨膜，此二次粒子直徑不超過 3 00毫微米即可，特別是6〇〜1〇〇毫微米在形成無傷之面上 較佳，然而’隨著半導體裝置的細微化進展，即使少許的 傷’影響也會出現在半導體裝置的特性上，所以粒子直徑 盡量小較佳。 用於研磨劑的溶劑除了硝酸之外，也可使用乳化剤、水 -16 ^紙法尺度適用中國國家標準（CNS }以規狢（2】〇><297公着 —----------裝------訂------11 (請先閱说背面之ί£意事項再衅1/本耳」 64188 7 1 、8511598ί號專利申請案 中文説明書修正頁(86年12月）五、發明説明（14) 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 、界面活性劑、油脂 劑，其代表例爲硝酸。 此外，本發明之研磨劑係在化學機械研磨（cMp)處理時， 研磨裝在研磨裝置上的半導體基板之際，將研磨劑供給半 導體基板（加工點，同時分散劑（離子水）也供給加工點。到 此加工點分離研磨劑和分散劑，是因爲離子水和溶劑反應 而研磨劑劣化及特別是鹼離子水不能長久保持的緣故。 也可以預先形成研磨劑，該研磨劑係將分散劑（離子水） •加入研磨劑（研漿）而稀釋者。這種研磨劑不是僅研磨劑有 助於研磨，也有分散劑的輔助研磨作用。此外，連研磨劑 的溶劑也有分散作用。 又，在實施例中係用相同材料形成阻絕膜和研磨粒子， 但本發明並不限於這種組合，若研磨粒子爲氮化砂，則阻 絕膜用什麼樣的材料都可以。 【發明之效果】 分散了由從氮化矽、碳化矽及石墨所選擇的—種材料構 成的研磨粒子的研磨劑’研磨速度大，可有效進行被研磨 膜的平坦化。此外，將此研磨劑用於研磨半導體基板的化 學機械研磨（CMP)，對於被研磨膜可得到無碟形的加工形 狀。 【圖式之簡單説明〕 離子水等。溶劑主要使用酸性溶 ------^------.订 (請先閏讀背面之注意事項再填窝本頁) -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇'〆297公釐） 438871 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ? Β7五、發明説明（15) 圖1爲説明第一發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 圖2爲説明第一發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 〇 圖3爲説明第一發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 〇 圖4爲説明第一發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 〇 圖5爲説明第一發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 圖ό爲説明第二發明實施形態的硏磨的半導體基板截面圖 0 圖7爲説明第二發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 〇 圖8爲説明第二發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 〇 圖9爲説明第二發明實施形態的研磨的半導體基板截面圖 〇 圖10爲説明第二發明實施形態的研磨的半導體基板截面 圏。 圖11爲説明第二發明實施形態的研磨的半導體基板截面 圖。 圖12爲説明第二發明實施形態的研磨的半導體基板截面 圖。 -18 - 本紙汝尺度適用中國國家標孪（CNS } Α4規格（210X297公釐） {請先閱讀背面之-意事項再禎1,.本頁) 裝 Τ 、-ff 良 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 438871 Αί. Β7 五、發明説明（16 ) 圖〇爲説月第—發明實施形態的研磨的半導體基板面 圖。 圖14爲説明第三發明實施形態的研磨的半導體基板截面 圖。 圖15爲顯TF研磨時的被研磨膜研磨速度的研磨粒子之二 次粒子直徑相關性的特性圖。 圖16爲本發明及習知的研磨裝置截面圖β 圖17爲説明習知研磨方法的半導體基板製程截面圖a 圖18爲説明習知研磨方法的半導體基板製程截面圖。 圖19爲説明習知研磨方法的单導體基板製程截面圖。 圖20爲説明習知研磨方法的半導體基板製程截面圖。 【元件編號之説明】 1…半導體基板、2...氮化矽膜、3、6…CVD氧化膜、4 ' 9、1 3…光阻抗餘劑、5 ' 1 〇、t 7…溝部、 · 7…凹處、8…緩衝氧化膜、氧化膜' 12···多晶矽膜 、14”’LOCOS氧化膜、15 ' 18…電漿氧化膜、16.·.銅膜 、埋入銅配線、 20···晶圓、21…平台、22...相承、 2j…研磨盤支承' 24…研磨盤、25…研磨布、 26…驅動軸' 27···馬達、28…旋轉皮帶、29…導板、 30·.’吸附布、31…吸附盤、32…驅動軸、33…馬達、34 、35…齒輪、36…驅動台、37…氣缸。 ____-19- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X29*7公爱;） ---.—,----裝------訂-------t <诗先閱谏背面之>ΐβ意事項再蟎w•本頁)

Claims (1)

1. 4 3 8具5了12|)29號專利申請案 B8 文申請專利範圍條正太⑽年10用）D8申請專利範圍 1 . 一種研磨劑，係用於化學機械研磨者，其特徵在於包 含： 包含硝酸之酸性溶劑；及 研磨粒子，該研磨粒子在前述溶劑中分散成膠體狀 態，且包含氮化石夕β 2 ·根據申請專利範圍第丨項之研磨劑，其中前述研磨粒子 之一次粒子直徑為0.01至1000 nm(毫微米）。 3.根據申請專利範圍第丨項之研磨劑，其中於前述溶劑中 分散成膠體狀態之前述研磨粒子之二次粒子直徑為6 〇至 300 nm(毫微米）。 4 .根據申請專利範阖第i項怂听谱劑 度為1至10厘泊（cp)。 5 _根據申請專利範圍第1項之研磨劑 學蚀刻效果》 6 ‘根據申請專利範圍第5項之研磨劑 至前述溶劑中之分散劑。 7 ·根據申請專利範園第6項之研磨劑 乳化劑、水、離子水、界面活性劑、黏合劑或脂肪及 油。 其中前述溶劑之黏 其中前述溶劑具化 其進一步包含添加 其中前述分散劑為 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^ 經濟部中央樣準局負工消費合作社印装 本紙張尺度逋用中阖固家標準（CNS } A*規格（21〇><297公釐）