TWI296282B - Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, chemical mechanical polishing process, production process of semiconductor device and material for preparing an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing - Google Patents

Description

1296282 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種化學機械拋光用水性分散液及使用 此分散液的化學機械拋光法。此外，本發明特別係關於具 有高的架上穩定性之化學機械拋光用水性分散液，可防止 隨時間劣化，且甚至可在高濃度狀態之下貯存，可經由化 學機械拋光而提供具有卓越平坦化及減輕表面缺陷的拋光 表面且可用於製作半導體裝置，一種使用該分散液而有卓 越拋光與移除選擇性之化學機械拋光法，及一種半導體裝 置製造方法。 【先前技術】 隨著在半導體裝置中整合程度與形成多層接線的增 加，已採用化學機械拋光技藝而用於要作加工的薄膜之拋 光。經由埋入適合的接線材料在溝槽、孔或其類似者，此 技藝可用於去除過量的接線材料且形成接線，在加工晶圓 上將所需要之圖案形成在介電裝置之中，且然後用化學與 機械法拋光此介電裝置。 除形成接線之外，該化學機械拋光法亦可施用於形成 電容器、栅極及其類似者，且可用於鏡面矽晶圓如 SOI(矽在絕緣體上）基材。 由該化學機械拋光法拋光的目標包含各種薄膜如多晶 矽膜（多晶矽膜）、單晶矽膜、氧化矽膜、鋁膜、鎢膜及銅 膜。 -5- 1296282 (2) 在該項化學機械拋光步驟中，經由僅進行標準時間 x/v(分鐘）的拋光應可自然地達成目的，當起始過量的膜 厚爲χ(Α)(其係由在溝槽或其類似者中埋入接線材料所形 成），以V(A/min)之移除速率作拋光。然而，在半導體裝 置實際製造步驟之中，進行超過標準時間χ/v(分鐘）的過 度拋光之目的，在於去除殘留在於溝槽或其類似者之外的 其它部分上之接線材料。經由該過度拋光將導致使一部分 的接線變得凹面的”碟形凹下”，或將導致因供選擇地形成 接線部分及絕緣部分所得到的一部分供選擇接線變得凹面 形式的”浸蝕”。此類現象係不佳的，將會降低半導體裝置 的產率。 此外，在一些案例中，經由拋光可能會導致表面缺 陷，包括硏磨狀態中所謂的”刮痕”。在一些案例中，此現 象可能也會降低半導體裝置的產率，如凹下與浸蝕。 迄今爲止已提出用於抑制該凹下與浸蝕的各種組成 物，如化學機械拋光用水性分散液，用於抑制表面缺陷如 刮痕的化學機械拋光用水性分散液，及具有合倂兩者性質 的化學機械拋光用水性分散液。 例如，文獻上已揭示，經由使用內含二氧化矽及哌嗪 的組成物拋光矽晶圓可達成卓越的表面平坦化能力（日本 專利申請早期公開案No.1 54760/1 993)。然而，作爲此揭 示組成物中重要成分的哌嗪，爲訂有環境中排放管制量的 物質’且因此基於安全性及在環境影響上，其使用變得有 1296282 (3) 此外，已有揭示各種拋光用組成物，其中至少包含一種選 自二氧化砂、氧化銘、氧化鈽、氧化鈦、氮化砂、氧化鉻 及二氧化錳的硏磨料顆粒，與水，且額外地內含呈溶解狀 態的鹼性有機化合物。文獻上已揭示，經由此類拋光用組 成物，可達成高的移除速率’且可減輕在拋光表面上表面 缺陷的發生，（例如參見日本專利申請早期公開案 No.321569/1998) 〇 隨著在半導體裝置中整合程度及微小化需求的增加’ 接線間距的微小化與形成較薄介電裝置持續進展。經由微 小化接線間距，氧化矽膜及包含氮化物如氮化矽或氮化鈦 的終止（s t 〇 p p e r)層也做得微細。然而，當終止層過度拋 光，將不能滿足終止層所需要之功能，且將導致浸蝕或其 類似者，而使得在一些案例中可能會損及作爲半導體基材 的功能。 此外，表面缺陷包含在拋光表面上的刮痕，將會有影 響而使沈積在其上的介電裝置之電氣性質劣化，且經由形 成較薄介電裝置，此影響將變得更大。 當將作拋光的表面具有上述的終止層，使用如上述的 組成物進行拋光，將不易於達成增進拋光及針對拋光層與 終止層的移除選擇性兩者，且減輕包含刮痕的表面缺陷。 如在此使用的術語”拋光與移除選擇性”意指針對待拋 光的材料可達成高速率拋光與移除的性質，而針對其它材 料有低速率的拋光與移除，且意指一類性質當待拋光表面 包含例如至少2種材料拋光，僅一種待拋光的材料可作高 1296282 (4) 效率拋光而未過度拋光其它待拋光的材料。更明確地，術 語”針對待拋光層及終止層的拋光與移除選擇性”意指一類 性質，當同時待拋光層及終止層拋光兩者時，僅待拋光層 可作高效率拋光而未過度拋光終止層。 爲了解決上述的問題，已提出改進針對多晶矽膜與氧 化矽膜拋光與移除選擇性的組成物，及可控制拋光氮化物 移除速率（以下亦稱爲”拋光速率’’）的組成物。 例如，日本專利申請早期公開案No.3 2 1 5 69/ 1 99 8揭 示經由上述的拋光用組成物可增加針對多晶矽膜與氧化矽 膜的拋光與移除選擇性，可控制拋光氧化矽膜之速率。然 而，未硏究控制氮化物之拋光速率。 文獻上也揭示一種拋光用組成物，其中包含四甲銨 鹽、鹼及過氧化氫。文獻上已揭示經由此組成物，可控制 氮化物之拋光速率，而增加針對氧化物與氮化物兩者的拋 光與移除選擇性（例如日本專利申請早期公開案 No.27040 1 /1 998)。然而，此組成物針對氧化物與氮化物 兩者具有卓越的拋光與移除選擇性，但未硏究針對變爲柵 極材料之多晶矽與氮化物的拋光與移除選擇性，及針對多 晶矽與氧化矽的拋光與移除選擇性。 考量上述的拋光用組成物，尤其是，也未硏究在高濃 度狀態下的長期穩定性，其中相應成分之濃度高於那些在 實際用於拋光的拋光應用中的狀態，且組成物假設於製備 組成物之後在數小時之內使用。因此，此組成物包含數個 因子，在實際使用上將會使成本增加，比如須要將各成分 -8- 1296282 (5) 濃度控制在如同於使用狀態的低濃度之中而運送及貯存。 【發明內容】 基於前述的情況已作成本發明，且本發明第一項目標 在一種化學機械拋光用水性分散液，其具有卓越的表面平 坦化能力，在要經由化學機械拋光而將待拋光表面作平坦 化步驟中，可減輕凹下、浸蝕或其類似者，針對多晶矽及 氧化矽有卓越的拋光與移除選擇性，且針對多晶矽與氮化 物有拋光與移除選擇性，且甚至在高濃度狀態下有卓越的 長期穩定性，一種使用此組成物的化學機械拋光法，及一 種半導體裝置製造方法。 本發明之第二項目的在提供一種化學機械拋光用水性 分散液，從而在要經由化學機械拋光而將待拋光表面作平 坦化步驟中，可抑制凹下、浸蝕或包括刮痕的表面缺陷， 且其針對多晶矽及氧化矽具有卓越的拋光與移除選擇性， 且針對多晶矽與氮化物具有卓越的拋光與移除選擇性且甚 至在高濃度狀態下有卓越的長期穩定性；在此提供一種使 用此組成物的化學機械拋光法；且提供一種半導體裝置製 造方法。 依據本發明，如此有提供化學機械拋光用第一水性分 散液（以下亦稱爲”第一淤漿"），其係由將水溶性四級銨 鹽 '無機酸鹽及硏磨料顆粒混合入水性介質中而得到。 依據本發明，也提供化學機械拋光用第二水性分散液 (以下亦稱爲"第二淤漿”）其係由將至少一種水溶性四級銨 1296282 (6) 鹽、水丨谷性四級錢鹽之外的另一種驗性有機化合物、無機 酸鹽、水溶性聚合物及硏磨料顆粒混合入水性介質中而得 到。 依據本發明’有另提供一種製備化學機械拋光用的水 性分散液之材料，其中包含將至少一種水溶性四級銨鹽與 無機酸鹽混合入水性介質中所得到的第一水性分散液材料 (I)’及將至少一種水溶性聚合物與水溶性四級銨鹽之外 的另一種鹼性有機化合物混合入水性介質中所得到的第二 水性分散液材料(II)，其中將硏磨料顆粒混合入第一水性 分散液材料（I)與第二水性分散液材料（π)的至少一項之 中，且可經由第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液 材料（II)兩者而製備化學機械拋光用的水性分散液。 依據本發明，可提供一種化學機械拋光法，其中包含 使用上述任何的化學機械拋光用水性分散液，將待拋光之 表面進行拋光之步驟。 化學機械拋光法另外可包含使用上述化學機械拋光用 水性分散液之外的另一化學機械拋光用水性分散液，將待 拋光之表面進行拋光之步驟。 依據本發明，又再提供一種半導體裝置製造方法，其 中半導體裝置的製作，係由使用上述任何的化學機械拋光 用水性分散液，在半導體基材上針對待拋光之表面進行拋 光之步驟。 【實施方式】 - 10- 1296282 (7) 以下將記述依據本發明的化學機械拋光用水性分散液 (以下也僅稱爲”淤漿”）。 依據本發明，基本上提供第一淤漿及第二淤漿。 <第一淤漿> 第一淤漿係由將水溶性四級銨鹽、無機酸鹽及硏磨料 顆粒混合入水性介質中而得到。 以下將詳細敘述構成第一淤漿的相應成分。 第一淤漿可在如下記述的高、濃度狀態下長時間儲存。 然而，如下記述的相應的成分之較佳混合比例（以下亦稱 爲’’特定混合比例”）之所有數値，是在用於拋光的拋光應 用狀態中。 [1]水溶性四級銨鹽： 水溶性四級銨鹽宜爲由下式（1)代表的化合物 [nr4] + [oh]· (1) 其中R爲帶有1至4個碳原子的烷基基團。 附帶地，4個R基團相互間可相同或不同。 其特定實施例包含各種化合物如四甲基氫氧化銨、四 乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四異丙基氫氧化銨、四 丁基氫氧化銨及四異丁基氫氧化銨。在此類之中，四甲基 氫氧化銨及四乙基氫氧化銨係特別較佳的。 -11 - 1296282 (8) 上述的水溶性四級銨鹽可單獨使用或以其任何混合物 使用。 水溶性四級銨鹽之混合比例宜在 0.0 0 5至 5 %質量 比，更佳爲0.008至4%質量比，特別宜爲0.01至3%質量 比，此係基於第一淤漿的總質量。若水溶性四級銨鹽之混 合比例低於0.005 %質量比，在一些案例中將不能達成充 分的拋光速率。內含的水溶性四級銨鹽比例不必然超過5 %質量比。 附帶地，水溶性四級銨鹽係溶解在生成的化學機械拋 光用水性分散液中，且其中一部分以離子形態存在。 [2]無機酸鹽： 無機酸鹽之實施例包含下列各項無機酸之鈉鹽、鉀 鹽、銨鹽：如鹽酸、硝酸鹽、硫酸、碳酸及磷酸；及帶有 氫硫酸鹽離子、碳酸氫鹽離子或磷酸氫鹽離子的下列鹽 類：鈉鹽、鉀鹽及銨鹽。在此類之中，銨鹽爲較佳的，特 別較佳爲碳酸銨、硝酸銨及硫酸銨。此類無機酸鹽類可單 獨使用或以其任何混合物使用。 無機酸鹽之混合比例宜在0.005至5 %質量比，更佳 爲0.00 8至4 %質量比，特別宜爲〇·〇1至3%質量比，此 係基於第一淤漿的總質量。 若無機酸鹽之混合比例低於0.005 %質量比，在一些 案例中，控制凹下與浸蝕之效應，換言之，減輕凹下與浸 蝕之效應可能變得不充分。其中無機酸鹽的比例不必然超 -12 - 1296282 Ο) 過5 %質量比。 [3]硏磨料顆粒： 硏磨料顆粒包含無機微粒、有機微粒及複合 作爲無機微粒之實施例，可提及下列各者之 氧化矽、氧化鋁、氧化鈽、氧化鈦、氧化鉻、氮 氧化錳及其類似者。在此類之中，以二氧化矽之 佳。 作爲氧化矽微粒的特定實施例，可提及由煙 合成的煙燻二氧化矽，其中氯化矽或其類似者在 氧及氫反應；由溶凝膠方法合成的膠體二氧化矽 金屬醇鹽水解且縮合；及由無機膠體方法合成的 化矽，其中經由純化而移除雜質。 由溶凝膠方法或膠體方法所合成的膠體二氧 一種狀態之中，其中一級微粒在水性介質之中已 集，即在二級微粒的狀態之中，當粒徑其相對 候。在該狀態中的無機微粒，就一級微粒而言， 均粒徑在1至3,000 nm，更佳在2至l，000 nm。 二級微粒平均粒徑宜在5至5,000 nm，更1 3,000 nm，特別宜爲10至1，000 nm。若使用平 級微粒小於5 nm的無機微粒，所生成的化學機 水性分散液，在一些案例中將不能達到充分高 率。另一方面，針對使用二級微粒平均粒徑超過 的無機微粒之淤漿，在一些案例中對凹下與浸蝕 微粒。 微粒：二 化矽、二 微粒爲較 燻方法所 氣相中與 ，其中將 膠體二氧 化矽存在 締合或聚 地小的時 宜帶有平 丨圭在5至 均粒徑二 械拋光用 的拋光速 5，0 0 0 n m 的預防可 -13- 1296282 (10) 能變得不充分，且此外，將易於發生表面缺陷如刮痕。 一級微粒的平均粒徑可由所需要之微粒的比表面積測 量値而計算出，且可經由穿透型電子顯微鏡及其類似者觀 察。二級微粒的平均粒徑可經由經由雷射散射繞射測量裝 置或其類似者的測量而測定。 另一方面，無機微粒如由煙燻方法合成的二氧化矽， 呈二級微粒的形式製作出，且非常難於將其以一級微粒的 狀態分散在水性介質之中，且因此該微粒呈現存在，該二 級微粒係得自一級微粒的聚集。據此，只要可定義其爲二 級微粒，可充分地確認由煙燻方法合成的二氧化矽形成的 無機微粒。 在無機微粒如由煙燻方法合成的二氧化矽中，其二級 微粒的平均粒徑宜在 10至 10,000 nm，更佳在 20至 7,000 nm，特別宜爲50至5,000 nm。藉由使用由煙燻二 氧化矽所構成的無機微粒，其二級微粒的平均粒徑中落在 此範圍之中，可提供一種可達成高拋光速率的淤漿，其將 充分地防止凹下與浸蝕且有高的穩定性。 作爲有機微粒之實施例，可提及各種聚合物微粒，其 分別地包含（1)聚苯乙烯與苯乙烯共聚物，（2)(甲基）丙烯 酸聚合物與（甲基）丙烯酸共聚物如聚甲基丙烯酸甲酯，（3) 聚氯乙烯、聚乙縮醛、飽和聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚 碳酸酯及苯氧基樹脂，及（4)聚烯烴與烯烴共聚物如聚乙 烯、聚丙烯、聚（1-丁烯）及聚（4-甲基-1-戊烯），及之外的 其它熱塑性樹脂。 ‘ 14 - 1296282 (11) 此類有機微粒可經由將得自下列各方法的樹脂作硏磨 而製備：乳化聚合方法、懸浮聚合方法、乳液分散聚合方 法、整體聚合方法或其類似者、或其它方法。此有機微粒 亦可爲其中具有交聯結構的共聚物微粒，此共聚物微粒將 可交聯的單體如二乙烯基苯或乙二醇二丙烯酸甲酯共存在 上述聚合方法中而得到。 有機微粒宜爲選自下列的樹I脂的微粒：（1)聚苯乙燃 與苯乙烯共聚物及（2)(甲基）丙烯酸聚合物與（甲基）丙烯酸 共聚物如聚甲基丙嫌酸甲醋；在上述的樹脂之中，與在具 有交聯結構的共聚物。 在如上述的有機微粒中，幾乎所有微粒通常在淤漿中 展現爲簡單微粒。此類有機微粒的平均粒徑宜在i 〇至 5,000 nm，更佳在15至3,000 nm，特別宜爲20至1，〇〇〇 ^藉由使用平均粒徑在此範圍之中的有機微粒，.可提 供一種化學機械拋光用水性分散液，其可達成高拋光速 率，充分地防止凹下與浸蝕且有高的穩定性。 本發明中，作爲複合微粒的特定實施例，可提及整體 性結合有機微粒與無機微粒所得到的無機有機複合微粒， 與由結合改良物質到有機微粒表面所得到的改良型微粒。 由無機有機複合微粒所構成的複合微粒，爲那些整體 性結合有機微粒與無機微粒達到使此類微粒不容易分離程 度所得到的微粒。各種此類有機微粒與無機微粒無特別的 限制。例如，可使用如上述相同的有機微粒與無機微粒。 複合微粒的特定結構也沒有特別的限制。例如，宜使 -15- (12) 1296282 用那些經由適合的方法結合包含聚合物微粒的有機微粒與 無機微粒所得到者。 更明確地，在一種狀態之中的微粒可用作爲複合微 粒，例如在水性介質中，其中有機微粒與無機微粒的zeta 電位之極性互不相同而已經由靜電力結合。 在全部pH範圍中或在寬廣pH範圍中，有機微粒的 zeta電位經常爲負的，除了在低pH範圍中之外。尤其， 包含帶有羧基基團、磺酸基團或其類似者的聚合物之有機 微粒，穩當地帶有負zeta電位，且帶有正的zeta電位在 特定的pH範圍之中，包含帶有胺基或其類似者的聚合物 之有機微粒。另一方面，無機微粒的zeta電位對PH値具 有高依存性，且一些無機微粒帶有等電位點，在該點的 zeta電位爲0，在一個特性PH値。高於與低於此點，該 無機微粒zeta電位的極性將反轉。 由上述的事實，將特定種類的有機微粒，再加入特定 的之種類無機微粒，在兩者zeta電位變得逆轉極性的pH 範圍中將兩者微粒混合，從而可得到在一種狀態之中的無 機有機複合微粒，其中該有機微粒與無機微粒已經由靜電 力而整體性結合。甚至當在混合中，混合的有機微粒與無 機微粒之zeta電位帶有相同極性，經由於混合之後變化 pH値而創造其zeta電位變得相互極性逆轉的狀態，亦可 得到無機有機複合微粒在一種狀態之中，其中有機微粒與 無機微粒已整體性結合。 本發明中，複合微粒可以使用經改良的有機微粒，使 -16- 1296282 (13) 其在一種狀態，將適合的改良物質已鍵結到包含例如聚合 物微粒的有機顆粒之表面。作爲聚合物微粒之實施例，可 提及聚苯乙烯及聚甲基丙烯酸甲酯之微粒。可將改良物質 鍵結於其上的聚合物微粒，可得自一種方法，例如在聚合 物微粒的存在下，將反應性材料用以改良物質如烷氧基矽 烷、鋁醇鹽或鈦醇鹽聚縮合，以在聚合物微粒之表面上形 成改良物質。 當改良物質之材料爲烷氧基矽烷，可得到改良的有機 微粒，其狀態爲有聚矽氧烷在其表面上的聚合物微粒。另 一方面，當改良物質之材料爲鋁醇鹽或鈦醇鹽，可得到經 改良的有機微粒，其狀態爲有機微粒帶有內含鋁或鈦原子 的原子基團。在上述之方法中，亦可用矽烷耦合劑或其類 似者處理聚合物微粒之表面。 本發明中，此複合微粒亦可爲無機有機複合微粒，加 上經由將無機微粒如二氧化矽微粒或氧化鋁微粒黏合到由 適合的聚合物微粒所構成之有機微粒的表面上。在此案例 中，無機微粒可將物理鍵結成分如聚矽氧烷鍵結在聚合物 微粒之表面上，或經由存在於聚合物微粒之表面上的官能 基團如羥基基團而作化學鍵結。 那些如上述之經由靜電力結合整體性的無機有機複合 微粒，當處在一種狀態下，亦可用作爲複合微粒，該狀態 係已經由改良物質且經由聚縮合反應所改良，改良物質例 如有烷氧基矽烷、鋁醇鹽、鈦醇鹽或其類似者，且聚縮合 反應係在該無機有機複合微粒的存在下進行。 -17- 1296282 (14) 當複合微粒包含無機有機複合微粒，該複合微粒可以 任何的以下依據用以形成複合微粒的相應的有機微粒與無 機微粒之粒徑及成分之比例的狀態（1)至（3)存在；或在一 種狀態之中存在，其中係合倂多於一種狀態。 狀態（1):作爲殼微粒的無機微粒黏附於由有機微粒 所構成的核微粒之表面。 狀態（2):作爲殼微粒的有機微粒黏附於由無機微粒 所構成的核微粒之表面。 狀態（3 ):有機顆粒與無機微粒相互聚集而未形成淸 楚的心-殼結構。 在上述的各狀態之中，以狀態（1)或（3)較佳的。 在各個（1)至（3)狀態中，無機微粒可以是任何的一級 微粒與二級微粒狀態，或兩種微粒可混合。 考量形成無機有機複合微粒的無機微粒與有機微粒之 成分比例，無機微粒之比例宜在1至2，0 0 0質量份，更佳 在1〇至1，〇〇〇質量份，以每1〇〇質量份的有機微粒計。 本發明中，複合微粒的平均粒徑宜在20至20,000 nm，更佳在50至10,000 nm，特別宜爲50至5,000 nm。 經由內含滿足上述條件的複合微粒，可提供一種淤 漿，其可達成高拋光速率，充分地防止凹下與浸蝕且有高 的穩定性。 硏磨料顆粒之混合比例宜控制在 0.01至10%質量 比，更佳爲0.03至8%質量比，特別宜爲0.05至5%質量 比，此係基於第一淤漿的總質量。若硏磨料顆粒之混合比 -18- 1296282 (15) 例低於〇·〇1%質量比，所生成的淤漿將不能達成充分的拋 光速率。另一方面，若混合比例超過1 〇%質量比，所生成 的淤漿將變得高成本，且在一些案例中可能會劣化架上穩 定性。 [4] 水性介質： 第一淤漿其係由將水溶性四級銨鹽、無機酸鹽及如上 述的硏磨料顆粒、及視需要而內含在其中的成分混合入水 性介質中而將其分散在水中溶性介質中而得到。作爲水性 介質，可使用水、內含水與水性醇的混合介質，其用量在 或比例範圍在於不會削弱拋光性能或其類似者。然而，以 水爲特別較佳的。 [5] 其它成分： 第一淤漿係由將如上述之水溶性四級銨鹽、無機酸鹽 及硏磨料顆粒混合入水性介質中而得到，且可含有添加劑 如有機酸或其鹽類，如當須要的除上述成分之外氧化劑及 /或界面活性劑。亦可內含水溶性聚合物。 有機酸的特定實施例包含甲酸、乙酸、丙酸、對-甲 苯磺酸、異戊間二烯磺酸、葡萄糖酸、乳酸、檸檬酸、酒 石酸、蘋果酸、乙醇酸己二酸、丙二酸、草酸、琥珀酸、 反丁烯二酸、順丁烯二酸及鄰酞酸，及之外的胺基酸如丙 氨酸、甘氨酸、天門冬氨酸及甘胺醯基甘氨酸。 有機酸之鹽類包含上述的有機酸之鹼金屬鹽如鉀鹽及 -19- 1296282 (16) 銨鹽。 此類有機酸或其鹽類可單獨使用或以其任何混合物使 用。供選擇地，有機酸與鹽類可合倂使用。 有機酸或其鹽之混合比例宜控制在最多1 %質量比， 更佳最多0.5 %質量比，此係基於第一淤漿的總質量。 將有機酸之混合比例控制在上述的範圍之中，從而使 生成的淤漿可達成充分的拋光特性且變得穩定。 氧化劑的特定實施例包含過氧化氫、有機過氧化物如 過乙酸、過苯甲酸及第三丁基過氧化氫，硝酸鹽化合物如 硝酸與硝酸鐵，全鹵素化合物如過氯酸，過硫酸鹽如過硫 酸銨，多價金屬鹽類如硝酸鐵及硝酸鈽銨，及雜原子多元 酸如矽鎢酸、磷鎢酸、矽鉬酸及磷鉬酸。在此類之中，較 佳爲過氧化氫及有機過氧化物，其中未含金屬元素，且其 降解產物係無害的。經由內含此類氧化劑，可大幅地改良 拋光速率，尤其是，當針對形成在晶圓上的金屬膜如工作 膜作拋光。 此類氧化劑可單獨使用或以其任何混合物使用。 氧化劑之混合比例可控制在最多1 5%質量比，較佳爲 0.001至15%質量比，更佳爲0.03至10%質量比，特別宜 爲〇.〇1至8%質量比，此係基於第一淤漿的總質量。 將氧化劑之混合比例控制在上述的範圍之中，從而使 生成的淤漿可達到充分高的拋光速率。 作爲界面活性劑，可提及陽離子型界面活性劑、陰離 子性界面活性劑、非離子性界面活性劑及兩性界面活性 -20- 1296282 (17) 劑。 在此類之中，陰離子性界面活性劑與非離子性界面活 性劑爲較佳的。 陽離子型界面活性劑的特定實施例包含脂肪族胺鹽類 及脂肪族銨鹽類。 陰離子性界面活性劑的特定實施例包含羧酸鹽類如脂 肪酸肥皂及烷基醚羧酸鹽類，磺酸鹽類如烷基苯磺酸鹽 類，烷基萘磺酸鹽類及α -烯烴磺酸鹽類，硫酸鹽類如較 高的醇硫酸鹽類及烷基醚硫酸鹽類，及磷酸酯鹽類如烷基 磷酸酯鹽類。 非離子性界面活性劑的特定實施例包含醚類型界面活 性劑如聚氧伸乙基烷基醚類，醚酯型界面活性劑如甘油酯 類的聚氧伸乙基醚類，酯型界面活性劑如聚乙二醇脂肪酸 酯類，甘油酯類及山梨醇酯類，乙炔基二醇及其環氧乙烷 加合物，及乙炔醇。 兩性界面活性劑的特定實施例包含烷基甜菜鹼及胺氧 化物。 此類界面活性劑可單獨使用或以其任何混合物使用。 不同種的界面活性劑也可合倂使用。 界面活性劑之混合比例可較佳也控制在最多1 %質量 比，更佳最多 〇 · 5 %質量比，此係基於第一淤漿的總質 量。 將界面活性劑之混合比例控制在上述範圍之中，從而 使生成的淤漿可達成充分的拋光特性且變得穩定的。 -21 - 1296282 (18) 水溶性聚合物的特定實施例包含纖維素、羧基甲基纖 維素、趨乙基纖維素、聚乙二醇、聚乙烯亞胺、及聚丙烯 酸及其鹽類。 此類水溶性聚合物可單獨使用或以其任何混合物使 用。 水溶性聚合物之混合比例宜控制在最多1 %質量比， 更佳最多0.5。/。質量比’此係基於第一淤漿的總質量。 將水溶性聚合物之混合比例控制在上述範圍之中，從 而使生成的淤漿可達成充分的拋光特性且變得穩定。 此類添加劑，當須要時可視需要而加入，可於第一淤 漿製備中混合’或亦可在第一淤漿的供料線上混合，或於 實施化學機械拋光步驟中在拋光桌上經由分別地製備其水 溶液而混合。 第一淤漿較佳的pH値，將依據拋光膜的種類而變 化。例如’當拋光單晶矽膜或多晶矽膜，較佳的pH範圍 在7至13，更佳在9至12。若pH値低於7，在一些案 例中將不能達成充分的拋光性能。另一方面，若pH値超 過1 3，在一些案例中淤漿本身之穩定性可能會劣化。針 對第一淤漿，不宜有該類太低或太高pH。 爲了調整第一淤漿中的pH値，可使用酸或鹼。可使 用鹼之實施例包含氫氧化鉀及氨水。 作爲採用第一淤漿的拋光膜，較佳爲矽型膜。其特定 實施例包括非結晶形矽膜、單晶矽膜、多晶矽膜、氮化矽 膜及其類似者。 -22- 1296282 (19) 當矽型膜爲多晶矽膜或非結晶形矽膜，可將砷及磷或 其類似者攙添入多晶砂及/或非結晶形矽中，分別地形成 此類膜。 當採用第一淤漿進行化學機械拋光，採用淤漿進行拋 光’其中下列相應各成分之混合比例：水溶性四級銨鹽、 無機酸鹽及硏磨料顆粒及視需要而內含的成分，落在如上 述特定的混合比例範圍之中。可經由採用對應於特定的混 合比例之用量而混合相應的成分，製備使用於此拋光的第 一淤漿。供選擇地’可事先製備高濃度的產物，其狀態係 使相應各成分之濃度高於在實際用於拋光的拋光應用狀態 之下的特定混合比例，且於拋光時此高濃度產物可以水或 其類似者稀釋，所採用的方式係使相應的各成分用量之混 合比例符合特定的混合比例。 第一淤漿的高濃度產物係由將相應的成分混合而得 到，所採用的方式係使針對相應各成分之混合比例之比例 範圍，等於針對特定的混合比例之比例範圍，且此時相應 各成分之混合比例宜使水溶性四級銨鹽最多爲1 〇 %質量 比，無機酸鹽最多爲10 %質量比，且硏磨料顆粒最多20 %質量比，所有都基於高濃度產物的總質量。 當在使用中，經由視需要而作稀釋，第一淤漿可存在 起始拋光性能，此稀釋係於長儲存時間之後在化學機械拋 光步驟之中，甚至當淤漿是在拋光應用中的狀態（可經由 採用對應於特定的混合比例之用量而將相應的各成分混合） 或當淤漿是在高濃度狀態下。 -23- 1296282 (20) 例如，甚至在拋光步驟中使用的第一淤漿，是在高濃 度狀態下於40°C儲存30天之後或儲存90天之後且經稀 釋，該第一淤漿可展現起始性能。 附帶地，術語M起始”意指將相應的成分混合之後立即 算起，數小時（1至5小時）的經過時間。 [6 ]待拋光表面的化學機械拋光： 依據本發明的第一化學機械拋光法，包含採用第一淤 漿將待拋光之表面進行拋光之步驟。 當採用第一淤漿進行待拋光表面的化學機械拋光，可 使用商購之化學機械拋光裝置如型號”EPO-11 2”或型號 ’’EPG-222”，由 Ebara Corporation 製作；型號”Mirra”，由 Applied Materials Inc.製作；或其類似者，以於指定的 拋光條件之下實施拋光。 依據本發明第一化學機械拋光方法的一項具體實施 例，例如將溝槽部分形成在半導體基材上，將多晶矽膜形 成在包含此溝槽的半導體基材全部的表面上，然後將此多 晶矽膜作拋光處理，使用如上述的化學機械拋光裝置及第 一淤漿，以去除埋在溝槽部分中之外其它部分的多晶矽 膜，從而使所埋入的具有卓越的表面特性且由多晶矽構成 的溝槽，可形成在溝槽部分中，且形成在半導體基材上。 依據另一具體實施例，將氧化矽膜形成在半導體基材 上，且額外地將溝槽部分形成在所生成的堆疊膜上。於多 晶矽膜進一步的沈積在所形成在堆疊膜上的溝槽部分上之 -24- 1296282 (21) 後，使用氧化矽膜作爲終止層將沈積多晶矽膜作拋光處 理，且經由此拋光處理暴露的表面處理爲待拋光表面，而 實施拋光處理，此項拋光處理係使用例如上述的化學機械 拋光裝置及第一淤漿，從而使所埋入的具有卓越的表面特 性且由多晶矽構成的溝槽，可形成在溝槽部分中，且形成 在堆疊膜上，該堆疊膜係經由將氧化矽膜堆疊在半導體基 材上，因爲第一淤漿針對多晶矽膜與氧化矽膜具有卓越的 拋光與移除選擇性。在此具體實施例中，甚至當採用如在 該具體實施例之中的相同方法進行拋光處理，除了形成氮 化物膜而代替氧化矽膜，且此氮化物膜用作終止層，使所 埋入的具有卓越的表面特性且由多晶矽構成的溝槽，可形 成在溝槽部分中，且形成在堆疊膜上，該堆疊膜係經由將 氮化物膜堆疊在半導體基材上，因爲第一淤漿針對多晶矽 膜及氮化物膜具有卓越的拋光與移除選擇性。 依據一項另一具體實施例，使用上述的化學機械拋光 裝置及第一淤漿，可將單晶矽膜作鏡面拋光。 依據一項再另一具體實施例，將溝槽部分形成在半導體基 材上，將接線材料膜形成在包含此溝槽的半導體基材全部 的表面上，且然後使用上述的化學機械拋光裝置及第一淤 漿進行化學機械拋光處理，以去除埋在溝槽部分中之外其 它部分的接線材料膜，從而可在溝槽部分中形成具有卓越 表面特性的埋入接線，且形成在半導體基材上。 針對多晶矽膜與氧化矽膜的拋光與移除選擇性的評 估，及針對多晶矽膜及氮化物膜的拋光與移除選擇性的評 -25- 1296282 (22) 估’可經由在相同條件之下將相應的待拋光膜拋光而進行 比較，特別地，經由測定介於兩種膜之間拋光速率的比例 而評估。術語，”相同條件”意指使用相同的下列條件：使 用特定模式的拋光裝置' 及壓盤及其頭部的旋轉速度、拋 光壓力、拋光時間、所使用拋光墊之種類及每單位時間內 化學機械拋光用水性分散液的供給量。”拋光速率的比例” 可由多晶矽膜、氧化矽膜及氮化物膜相應的拋光速率値計 算出，此係於相同條件之下分別地將此類膜拋光而得到的 拋光速率値。 氮化物膜之實施例包含氮化矽膜、氮化鈦膜及氮化鉅 膜。 在本發明第一化學機械拋光方法中，第一特定拋光速 率比例係由多晶矽膜之拋光速率對氧化矽膜之拋光速率的 比例所代表，當其中氧化矽膜及多晶矽膜於相同條件之下 拋光，且將拋光控制在至少3 0，較佳至少在1 0 0，特別較 佳至少在3 00。供選擇地，第二特定拋光速率比例係由多 晶矽膜之拋光速率對氮化物膜之拋光速率的比例所代表， 當其中氮化物膜及多晶矽膜於相同條件之下拋光，且將拋 光控制在至少 50，較佳至少在1〇〇，特別較佳在至少 3 00 〇 於完成拋光處理之後，宜將殘留在拋光表面上的硏磨 料顆粒移除。可經由通常的淸洗方法進行去除硏磨料顆 粒。例如，使用鹼性的內含氨水、過氧化氫及水的淸洗溶 液進行淸洗，於刷·擦之後其質量比例分別約1:1:5, -26- 1296282 (23) 從而可移除黏附於待拋光表面的硏磨料顆粒。 爲去除吸附在拋光表面上的雜質金屬物種，可使用淸 洗溶液進行淸洗，包括例如檸檬酸之水溶液、氫氟酸與檸 檬酸之混合水溶液或氫氟酸與乙二胺·四乙酸（EDTA)之混 合水溶液。 當硏磨料顆粒只包含有機微粒，拋光表面亦可在氧的 存在下加熱至高達溫度，從而燃燒且去除在拋光表面上的 有機微粒。作爲燃燒的特定方法之實施例，可提及灰化處 理，其係經由造成氧電漿而反應，或經由向下流動而供應 氧自由基。經由此類方法，可容易地移除殘留在拋光表面 上的有機微粒。 [7]半導體裝置的製造方法： 依據本發明第一種半導體裝置製造方法，爲使用第一 淤漿的半導體裝置製造方法。術語”半導體裝置”廣汎意指 拋光的晶圓，裝有此晶圓或夾持此晶圓的各種裝置，及裝 有由此晶圓製作的基材之各種裝置（即其中加入此基材的 各種裝置）。 <第二淤馈> 第二淤漿，係將至少一種水溶性四級銨鹽、水溶性四 級銨鹽之外的另一種鹼性有機化合物、無機酸鹽、水溶性 聚合物及硏磨料顆粒混合入水性介質中而得到。 以下將詳細敘述第二淤漿。 -27- !296282 (24) 第二淤漿係以呈現內含所有成分類型淤漿的形式而提 供，該淤漿中至少含有水溶性四級銨鹽、水溶性四級銨鹽 之外的另一種驗性有機化合物、無機酸鹽、水溶性聚合 物、硏磨料顆粒及水性介質；或以二液混合型淤漿的形式 而提供，該淤漿中包含製備化學機械拋光用的水性分散液 之材料。 製備化學機械拋光用的水性分散液之材料包含將至少 一種水溶性四級銨鹽與無機酸鹽混合入水性介質中所得到 的第一水性分散液材料（I)，及將至少一種水溶性聚合物 與水溶性四級銨鹽之外的另一種鹼性有機化合物混合入水 性介質中所得到的第二水性分散液材料（II)，其中將硏磨 料顆粒混合入第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液 材料（II)的至少一項之中，且可經由第一水性分散液材料 (I)與第二水性分散液材料（II)兩者而製備化學機械拋光用 的水性分散液。 第二淤漿可在如下記述的高濃度狀態下長時間儲存。 然而，如下記述的相應各成分之較佳的特定混合比例，其 所有値是在用於拋光的拋光應用中狀態。 [1 ]水溶性四級銨鹽及水溶性四級銨鹽之外的另一種鹼性 有機化合物： 此內含所有成分類型淤漿含有水溶性四級銨鹽及水溶 性四級銨鹽之外的另一種鹼性有機化合物兩者。 在二液混合型淤漿中，水溶性四級銨鹽內含在第一水 -28- 1296282 (25) 性分散液材料（I)之中，而水溶性四級銨鹽之外的至少另 一種鹼性有機化合物內含在第二水性分散液材料（Π)之 中。此第二水性分散液材料（Π)可進一步含有水溶性四級 銨鹽。 作爲水溶性四級銨鹽，宜使用四級烷銨鹽，且四級烷 銨鹽宜爲由下式（1)代表的化合物： [NR4] + [OH]· (1) 其中R爲帶有1至4個碳原子的烷基基團。 附帶地，4個R基團相互間可相同或不同。 作爲其特定實施例，可例如提及那些舉例構成第一淤 漿的水溶性四級銨鹽之相同化合物。在此類之中，特別宜 使用四甲基氫氧化銨及四乙基氫氧化銨。 水溶性四級銨鹽之外的另一鹼性有機化合物之實施例 包含水性胺類。 水性胺類之實施例包含（1)烷胺類如甲胺、二甲胺、 三甲胺、乙胺、二乙胺及三乙胺，（2)烷醇胺如二乙醇 胺、三乙醇胺及胺基乙基乙醇胺，（3)伸烷胺類如二伸乙 基三胺、三伸乙基四胺、四伸乙基五胺、五伸乙基六胺及 三伸乙基二胺，及（4)亞胺類如伸乙基亞胺。在此類之 中，宜使用二乙醇胺、三乙醇胺及其類似者。 任何的上述的胺類之鹽可用作爲水性胺。 水性胺類可單獨使用或以其任何混合物使用。 -29- 1296282 (26) 水溶性四級銨鹽與水溶性四級銨鹽之外的另一鹼性有 機化合物（以下亦稱爲”特定的鹼性有機化合物"）之混合比 例，可爲0.005至10 %質量比，較佳爲0.005至8%質量 比，更佳爲0.008至5 %質量比，特別宜爲0.01至4%質 量比，此係基於第二淤漿的總質量，此第二淤漿可呈內含 所有成分類型淤漿的形式或呈二液混合型淤漿的形式。若 特定的鹼性有機化合物之混合比例低於0.005 %質量比， 在一些案例中將不能達成充分的拋光速率。其中特定鹼性 有機化合物的比例不必然超過1 〇 %質量比。 此特定的鹼性有機化合物溶於淤漿中，且其一部分以 離子形態存在。 [2]無機酸鹽： 作爲無機酸鹽，可使用舉例用於構成第一淤漿的無機 酸鹽的任何化合物。 無機酸鹽之混合比例可爲0.0 0 5至 8 %質量比，較佳爲 0.00 5至6%質量比，更佳爲0.008至4 %質量比，特別宜 爲0.01至3 %質量比，此係基於第二淤漿的總質量，此 第二淤漿可呈內含所有成分類型淤漿的形式或呈二液混合 型淤漿的形式。 若無機酸鹽之混合比例低於0.0 05 %質量比，在一些 案例中預防凹下與浸蝕之效應可能變得不充分的。其中無 機酸鹽的比例不必然超過8 %質量比。 -30- 1296282 (27) [3 ]水溶性聚合物： 水溶性聚合物之實施例包含纖維素衍生物如甲基纖維 素、甲基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、羥乙基纖維 素、羥丙基纖維素、羧基甲基纖維素、羧基乙基纖維素、 及羧基甲基羥乙基纖維素；多醣類如聚乙醯殼多醣；及之 外的水溶性聚合物如聚乙二醇、聚乙烯亞胺、聚乙烯基吡 咯烷酮、聚乙烯醇 '聚丙烯酸及其鹽類、聚丙烯醯胺及聚 環氧乙烷。在此類之中，纖維素衍生物、及聚丙烯酸及其 鹽類爲較佳的，而以羥乙基纖維素及殘基甲基纖維素爲更 佳的。 此類水溶性聚合物可單獨使用或以其任何混合物使 用。 水溶性聚合物之混合比例可爲0.001至5 %質量比，較佳 爲0.001至3 %質量比，更佳爲0.003至2 %質量比，特 別宜爲0.005至1 %質量比，此係基於第二淤漿的總質 量’此第二淤漿可呈內含所有成分類型淤漿的形式或呈二 液混合型淤漿的形式。 若水溶性聚合物之混合比例低於0.0 0 1 %質量比，在 一些案例中預防凹下與浸蝕之效應可能變得不充分，且表 面缺陷可能會增加。其中水溶性聚合物的比例不必然超過 5 %質量比。 [4]硏磨料顆粒·· 在第二淤漿中，硏磨料顆粒內含在含有所有成分的類 -31 - 1296282 (28) 型淤漿中而作爲重要成分，且內含在二液混合型淤漿中的 第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液材料（II)兩者的 至少一項之中。 作爲硏磨料顆粒，可使用任何的微粒，舉例如可用作 構成第一淤漿的硏磨料顆粒之微粒。 硏磨料顆粒之混合比例可控制在0.01至10 %質量 比，較佳爲0.03至8%質量比，特別宜爲0.05至5 %質量 比，此係基於第二淤漿的總質量，此第二淤漿可呈內含所 有成分類型淤漿的形式或呈二液混合型淤漿的形式。若硏 磨料顆粒之混合比例低於0.01 %質量比，所生成的淤漿 將不能達成任何充分的拋光速率。另方面，若混合比例超 過1 〇 %質量比，所生成的淤漿變得高成本且在一些案例 中可能會造成架上穩定性的劣化。 [5]水性介質 構成第二淤漿的內含所有成分類型淤漿，或在二液混 合型淤漿中之第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液 材料（Π)，係分別地將上述的各別成分混合而得到，且視 需要將各成分加入水性介質中且將其分散在水中溶性介質 中。作爲水性介質，可使用水、內含水與水性醇的混合介 質，其用量或比例範圍在於不會削弱拋光性能或其類似 者。然而，以水爲特別較佳的。 [6]其它成分： - 32- (29) 1296282 此內含所有成分類型淤漿其係由將下列各項混合入如 上述之水性介質而得到：水溶性四級銨鹽，除了水溶性四 級銨鹽之外的另一鹼性有機化合物、無機酸鹽、水溶性聚 合物及硏磨料顆粒；且如須要，除上述成分之外的可含有 添加劑如有機酸或其鹽類、氧化劑及/或界面活性劑。 此類其它添加劑亦可內含在二液混合型淤漿之中。在 此案例中，其它添加劑可內含在第一水性分散液材料⑴ 與第二水性分散液材料（II)至少一項之中。 作爲有機酸及其鹽類、氧化劑及界面活性劑，可提及 如舉例可內含在第一淤漿之中那些相同化合物。 在二液混合型派獎中，如須要，在第一水性分散液材 料（I)之中亦可含有水溶性聚合物。 水溶性聚合物的特定實施例包含那些如用作構成第二 水性分散液材料（II)之聚合物所舉例的聚合物。 當水溶性聚合物也內含在第一水性分散液材料（I)之 中，內含第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液材料 (II)兩者之中的水溶性聚合物之總混合比例，可達到0.001 至5 %質量比，較佳爲0.001至3 %質量比，更佳爲0.003 至2 %質量比，特別宜爲0.005至1 %質量比，此係基於二 液混合型淤漿的總質量。 將水溶性聚合物之混合比例控制在上述範圍之中，從而使 生成的淤漿可達成充分的拋光特性且變得穩定的。 針對所有成分類型淤漿，當須要時可視需要而加入的 添加劑，可於其製備中混合，或亦可在淤漿的供料線上混 •33- (30) 1296282 合’或於經由分別地製備其水溶液而實施化學機械拋光步 驟中而在拋光桌上混合。 針對二液混合型淤漿，此類添加劑可於製備第一水性 分散液材料（I)與第二水性分散液材料（II)中分別地混合， 可於第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液材料（II)混 合中加以混合，或也可在淤漿的供料線上混合，或於經由 分別地製備其水溶液而實施化學機械拋光步驟中而在拋光 桌上混合。 第二淤漿較佳的pH，宜在如第一淤漿中較佳的pH範 圍之相同範圍。 使用第二淤漿的拋光的膜之實施例，包含矽型膜如氧 化矽膜、多晶矽膜、單晶矽膜、非結晶形矽膜及氮化矽 膜，純金屬膜如純鎢膜、純鋁膜及純銅膜，及包含鎢、鋁 或銅與任何其它金屬之合金的合金膜。亦可提及包含金屬 的終止層（阻隔層）如鉅或鈦、氧化物如氧化鉬或氧化鈦， 或氮化物如氮化鈦或氮化鉬射線。特別地，在此類之中， 第二淤漿可適當地使用於拋光矽型膜。 考量上述’’多晶矽膜”及”非結晶形矽膜”，可分別地將 砷、磷或其類似者攙添入多晶矽及非結晶形矽中而形成此 類膜。此也將適用於本專到其它地方所記述多晶砂膜及非 結晶形矽膜。 當使用第二淤漿進行化學機械拋光，採用淤漿進行拋 光，其中相應各成分及如上述的視需要而內含的成分之混 合比例，將落在特定的混合比例範圍之中。製備使用於此 -34- 1296282 (31) 拋光的第二淤漿，可經由採用對應於特定的混合比例用量 而將相應的各成分作混合。供選擇地，可事先製備高濃度 之產物’其狀態係使相應各成分之濃度，高於在實際用於 拋光的拋光應用中的狀態濃度，且此高濃度產物可在拋光 中用水或其類似者稀釋，所採用的稀釋方式係使相應各成 分之混合比例量，等於特定的混合比例。 第二淤漿之高濃度產物係由將相應的成分混合而得 到’所採用的方式係針對相應各成分之混合比例範圍等於 針對特定混合比例的比例範圍，且相應各成分之混合比例 此時宜使水溶性四級銨鹽最多爲1 0 %質量比，無機酸鹽 最多爲1 0 %質量比，且硏磨料顆粒最多20 %質量比，所 有質量比均基於高濃度產物的總質量。 在化學機械拋光步驟之中於長儲存時間之後，視需要 而作稀釋，當其在使用中，第二淤漿可展現起始拋光性 能，甚至當淤漿是在拋光應用中經由採用對應於特定的混 合比例用量而將相應的各成分混合所製備的狀態，或在高 濃度狀態下的淤漿。 例如，第二淤漿可展現起始性能，甚至當其在高濃度 狀態下於40°C儲存30天或儲存90天之後且稀釋而使用 於拋光步驟中。 當以二液混合型淤漿用以進行化學機械拋光步驟，第 一水性分散液材料（I)與第二水性分散液材料（II)可混合而 使用在淤漿進料線之中，或可分別地送入化學機械拋光裝 置的拋光桌且混合而在拋光桌上使用。此外，第一水性分 -35- 1296282 (32) 散液材料（I)與第二水性分散液材料（II)亦可事先混合而將 生成的混合物貯存在槽或其類似者之中。在此案例中，此 混合物宜在二液混合型淤漿之穩定性劣化之前使用。 達成目前需要的拋光速率，第一水性分散液材料（I) 對第二水性分散液材料（II)之比例無特別的限制，可充分 地預防凹下、浸蝕、刮痕及其類似者，且可達成卓越的穩 定性。然而，第一水性分散液材料（I)對第二水性分散液 材料（II)之質量比例[(1)/(11)]，宜在3 0/70至70/3 0。 [7]待拋光表面的化學機械拋光： 依據本發明的第二化學機械拋光法，包含使用第二淤 漿而將待拋光之表面進行拋光之步驟。 當使用第二淤漿進行待拋光表面的化學機械拋光，可 使用於第一化學機械拋光法中使用第一淤漿所舉例的拋光 裝置，以於前述拋光條件之下實施拋光。 依據本發明第二化學機械拋光方法的一項具體實施 例，例如將溝槽部分形成在半導體基材上（也包含半導體 晶圓）’矽型膜如多晶矽膜或非結晶形矽膜形成在包含此 溝槽的半導體基材全部的表面上，然後使用如上述的化學 機械拋光裝置及第二淤漿將矽型膜作拋光處理，去除埋在 溝槽部分中之外的其它的矽型膜部分，從而可將具有卓越 的表面特性且由砂如多晶矽膜或非結晶形矽膜所構成的埋 入溝槽形成在溝槽部分中，且形成在半導體基材上。 依據另一具體實施例，將氧化矽膜形成在半導體基材 -36- 1296282 (33) 上（也包含半導體晶圓），且溝槽部分額外地形成在所生成 的堆疊膜上。於將矽如多晶矽或非結晶形矽進一步沈積在 所形成在堆疊膜上的溝槽部分上之後，使用氧化矽膜作爲 終止層而將沈積矽型膜作拋光處理，且經由此拋光處理暴 露的表面處理爲待拋光表面，而實施拋光處理，此項拋光 處理係使用例如上述的化學機械拋光裝置及第二淤漿，從 而使所埋入的具有卓越的表面特性且由矽構成的溝槽，可 形成在溝槽部分中，且形成在堆疊膜上，該堆疊膜係經由 將氧化矽膜堆疊在半導體基材上，因爲第二淤漿針對矽型 膜與氧化矽膜具有卓越的拋光與移除選擇性。在此具體實 施例中，甚至當採用如在該具體實施例之中的相同方法進 行拋光處理，除了形成氮化物膜如氮化鈦膜、氮化鉅膜或 氮化矽膜，而代替氧化矽膜，且此氮化物膜用作終止層， 使所埋入的具有卓越的表面特性且由矽（如多晶矽膜或非 結晶形矽膜）所構成的溝槽，可形成在溝槽部分中，且形 成在堆疊膜上，該堆疊膜係經由將氮化物膜堆疊在半導體 基材上，因爲第二淤漿針對矽型膜及氮化物膜具有卓越的 拋光與移除選擇性。 依據一項另一具體實施例，使用上述的化學機械拋光裝置 及第二淤漿，可將單晶矽膜作鏡面拋光。 依據一項再另一具體實施例，將溝槽部分形成在半導體基 材上，將接線材料膜（如純金屬膜如純鎢膜、純鋁膜或純 銅膜，或由鎢、鋁或銅與任何其它金屬所構成的合金膜） 形成在包含此溝槽的半導體基材全部的表面上，且然後使 -37- 1296282 (34) 用上述的化學機械拋光裝置及第二淤漿進行拋光處理，以 去除埋在溝槽部分中之外其它部分的接線材料膜，從而可 在溝槽部分中形成具有卓越表面特性的埋入接線，且形成 在半導體基材上。附帶地，包含金屬如鉬或鈦、氧化物如 氧化鉅或氧化鈦、氮化物如氮化鈦或氮化鉅或其類似者的 終止層，一般形成在半導體基材上的溝槽之表面上，接線 材料膜形成在終止層之表面上，且然後進行拋光處理。在 此案例中，可形成具有卓越表面特性的埋入接線，因爲第 二淤漿針對接線材料膜及終止層具有卓越的拋光與移除選 擇性。 針對矽型膜如多晶矽膜或非結晶形矽膜及氧化矽膜的 拋光及移除選擇性之評估，針對矽型膜及氮化物膜的拋光 與移除選擇性及拋光之評估，與針對接線材料膜與終止層 的拋光及移除選擇性之評估，可經由在相同條件之下將相 應的待拋光膜拋光而進行比較，特別地，經由測定介於兩 種膜之間拋光速率的比例而評估。術語，”相同條件”意指 使用相同的下列條件：使用特定模式的拋光裝置、及壓盤 及其頭部的旋轉速度、拋光壓力、拋光時間、所使用拋光 墊之種類及每單位時間內化學機械拋光用水性分散液的供 給量。"拋光速率的比例’’可由（1)矽型膜如多晶矽膜或非 結晶形矽膜，（2)變爲終止層的氧化矽膜或氮化物膜，及 (3)接線材料膜相應的拋光速率値計算出，此係於相同條 件之下分別地將此類膜拋光而得到的拋光速率値。 在本發明第二化學機械拋光方法中，第二特定拋光速 -38- (35) 1296282 率比例係由多晶矽膜之拋光速率對氧化矽膜之拋光速率的 比例所代表，當其中氧化矽膜及多晶矽膜於相同條件之下 拋光，且將拋光控制在至少3 0，較佳至少在1 〇〇，特別較 佳至少在3 00。供選擇地，第二特定拋光速率比例係由多 晶矽膜之拋光速率對氮化物之拋光速率膜的比例所代表， 當其中氮化物膜及多晶矽膜於相同條件之下拋光，且將拋 光控制在至少5 0，較佳至少在1 00，特別較佳在至少 3 00 〇 於完成拋光處理之後，宜將殘留在拋光表面上的硏磨 料顆粒移除。可經由一類去除方法而進行去除硏磨料顆 粒，該去除方法可舉例如於第一淤漿完成化學機械拋光之 後所使用的去除方法。 [8]半導體裝置的製造方法： 依據本發明的第二半導體裝置製造方法，爲使用上述 之第二淤漿而製造半導體裝置方法。 [實施例] <關於第一淤漿的實施例> [1 ]製備內含由無機微粒或複合微粒所構成的硏磨料顆粒 之水性分散液： (1)製備內含無機微粒之水性分散液： U)製備內含煙燻二氧化矽微粒之水性分散液： 將用量在2公斤的煙燻二氧化矽微粒（Nippon Aerosil -39- 1296282 (36) 公司之產物；商品名’’Aerosil #50”）加入6.7公斤的離子 交換水且經由超音波分散機作分散，且然後經由孔徑的尺 寸5 // m的濾膜將此分散液過濾，以製備內含煙燻二氧 化矽微粒的水性分散液。在此水性分散液中二氧化矽微粒 的平均一級粒徑爲30 nm，且其平均二級粒徑爲23 0 nm。 (b)製備內含膠體二氧化矽的水性分散液： 在2-公升燒瓶中，注入70 g的水性氨水（濃度：25 % 質量比）、40 g的離子交換水、175 g的乙醇及21 g的四 乙氧基矽烷，且於1 80 rpm的轉速攪拌下將混合物加熱至 6 0 °C。在此溫度將混合物連續地攪拌2小時之後，將其冷 卻而得到膠體二氧化矽的乙醇分散液。採用經由蒸發器於 8 0 °C加入離子交換水而去除乙醇方法，將此方法重覆數次 以製備內含2 0 °/。質量的膠體二氧化矽之水性分散液’其 平均一級粒徑在35 nm且平均二級粒徑在70 nm。 除了改變所加入的乙醇及四乙氧基矽烷之用量採用如 上述實質上相同方法，也製備各個內含20 %質量的膠體 二氧化矽之水性分散液，其平均一級粒徑在1 5 nm且平均 二級粒徑在25 nm，及內含20 °/。質量的膠體二氧化矽之水 性分散液，其平均一級粒徑在70 nm且平均二級粒徑在 15 0 nm 〇 (2)製備內含由複合微粒所構成的硏磨料顆之水性分散 '液 粒： -40- 1296282 (37) (a) 製備內含聚合物微粒的水性分散液：

在2-公升燒瓶中，注入90質量份（以下稱爲僅”份”） 的甲基丙烯酸甲酯、5份的甲氧基聚乙二醇丙烯酸甲酯 (Shin-Nakamura Chemical 公司之產物；商品名 ” NK

Ester M-90G，#4 00")、5份的4-乙烯基吡啶、2份的偶氮 基型聚合起始劑（Wako Pure Chemical Industries公司之產 物；商品名 nV50")及400份的離子交換水，且於攪拌下 且於氮氣之下將混合物加熱至70 °C而在相同溫度實施聚 合6小時，從而得到內含聚合物微粒的水性分散液，其平 均粒徑在150 nm，其中該聚合物帶有胺基及聚乙二醇 鏈。聚合產率爲9 5 %。 (b) 製備內含複合微粒的水性分散液： 將一百份的得自上述步驟（a)之內含10 %質量的聚合 物微粒之水性分散液加入2-公升燒瓶中，再加入1份的 甲基三甲氧基矽烷，且於40 °C將生成的混合物攪拌2小 時。之後，使用硝酸鹽將混合物的pH値調至2以得到水 性分散液（1-a)。使用氫氧化鉀將內含10%質量的膠體二氧 化ϊ夕（Nissan Chemical Industries 公司之產物；商品名 ’’Snowtex 0”，平均一級粒徑：10至20 nm)的水性分散液 之pH調至8，以得到水性分散液（1 b)。附帶地，內含在 水性分散液（l-a)之中聚甲基丙烯酸甲酯微粒的zeta電位 爲+17 mV，而內含在水性分散液（Ι-b)之中二氧化矽微粒 的zeta電位爲-40 mV。 在2小時內，將50份的水性分散液（Ι-b)逐步地加入 -41 - 1296282 (38) 且與100份的水性分散液（1-a)混合之後，將所生成的混合 物額外地攪拌2小時，以得到內含微粒的水性分散液，且 已將膠體二氧化矽微粒鍵結至聚合物微粒上。在此水性分 散液中加入2份的乙烯基三乙氧基矽烷，且將混合物攪拌 1小時。之後，加入1份的四乙氧基矽烷，且將混合物加 熱至 60 °C，在該溫度連續地攪拌3小時且然後將其冷 卻，從而得到內含複合微粒的水性分散液。此複合微粒的 平均粒徑爲1 8 0 nm。此複合微粒經使用二氧化矽微粒黏 附於聚合物微粒之表面以使覆蓋其表面的80%。 [2]製備化學機械拋光用水性分散液之高濃度產物： 取用佔所生成的高濃度產物量總質量1 00 %質量比的 離子交換水，加入1-公升聚乙烯瓶中，將濃度爲25 %質 量比的四甲基氫氧化銨之水溶液，加入此離子交換水中， 以造成四甲基氫氧化銨之濃度爲6 %質量比，且將混合物 完全攪拌。之後，於攪拌下加入碳酸銨的水溶液（濃度： 20 %質量比），以使碳酸銨含量達到5.5 %質量比之濃度， 且同時加入9 %質量的膠體二氧化矽（平均一級粒徑：35 nm ;平均二級粒徑：70 nm)。於生成的混合物完全攪拌之 後，經由孔隙度5 // m的濾膜將其過濾以得到淤漿[1 A]的 高濃度產物[1 Ad]。 採用如上述實質上相同方法而得到相應的淤漿[1B]至 [II]之高濃度產物[IBd]至[lid]，除了改變相應各成分的種 類與混合量，如展示於表1。 -42- (39) 1296282 將用量佔生成的高濃度產物量總質量的1 Ο Ο %質量比 之離子交換水，加入1-公升聚乙烯瓶中，且將展示於表2 中’’添加劑1 π之列的水溶液分別地加入離子交換水中，以 得到展示於表2中的”添加劑1”之列相應的混合量，且將 生成的混合物完全攪拌。之後，於攪拌下將展示於表2中 ’’添加劑2 "之列的水溶液分別地加入，以得到展示於表2 中”添加劑2 ”之列相應的混合量。同時，加入硏磨料顆 粒，將所生成的混合物完全攪拌，且分別地經由孔隙度5 β m的濾膜將其過濾以得到比較淤漿[la]至[1 e]的高濃度 產物[lad]至[led]。 如展示於表1及2中，敘述硏磨料顆粒粒徑，針對膠 體二氧化矽依平均一級粒徑及平均二級粒徑之順序，且針 對煙燻二氧化矽僅依平均二級粒徑記述。針對複合微粒的 粒徑，則記述平均粒徑。 在表1與2中及的縮寫分別地意指以下化合物。 TMAH :四甲基氫氧化銨（25 %質量比的水溶液）； TEAH :四乙基氫氧化銨（20 %質量比的水溶液）; TFAH :四丙基氫氧化銨（15 %質量比的水溶液）。 在表1中提及的硝酸銨係呈20 %質量比的水溶液形 式使用，在表2中提及的KOH係呈1〇 %質量比的水溶 液形式而使用，二乙醇胺係呈1 〇 %質量比的水溶液形式 而使用，HC1係呈30 %質量比之濃度而使用，且此類分 別地記述爲”硝酸銨π、"KOH”、”二乙醇胺”及”HC1 "，且 混合以得到如展示於表中的相應混合量。 -43- 1296282 (40) 騰 混合量 — 1 1 1 r-H 1 應 1 藝 »r> 0 0 {A3 種類 糊账 Η 壊 凝 壊 _ 壊 壊 壊 壊 N]繫 驟籍 _ <π /^N 00 — 〇\ ON Os Q\ Ό r-H 寸 m Os Μ B 〇 卜 in CN 0 r- 0 〇 CO 150 ο 卜 〇 00 Ο 卜 鷗 $ Μ α cn cn m CN 0 卜 m m T-H m 碰 騷 祕 祕 祕 m 祕 m m m 祕 \1mjl W 11 1] II 1) Π II π φ 11 翻 13μΠ m 19212 m Ί^μΠ. m i$m unili ft m l^QC 鹅 m 鹽 麵 m 醆 m 酸 醆 m _ »Ti v〇 v〇 ON 寸 VO v〇 τ-Η r-H 〇 r-H 0 寸 r-H 粼 m 種類 繼 繼 溆 繼 繼 繼 撷 撷 獵 壊 m m m M Μ Μ m 氍 氍 m m m m m m 磐 m m _ ν〇 樾 — ν〇 m m <N cn ο 寸 ro v〇 湖 m 駿 ffi ffi ffi ffi ffi ffi w ffi ffi < < c < <3 < < tlmll ω Ρη ω S H H H H H Η H H H 岖鬆 侧 黯鹋 荖觸 1 Ad lBd 1 Cd lDd lEd lFd lGd lHd lid -44 - 1296282 (41) CNm

硏磨料顆粒 混合量 (w t % ) Ό VO 〇\ Os 粒徑 (nm) 〇 CN rs 239 170,1 50 70,150 種類 膠體二氧化矽 膠體二氧化矽 煙燻二氧化矽 膠體二氧化矽 1 膠體二氧化矽 CS 蘅 騰 混合量 (wt % ) 1 1 1 cn 種類 HCL 摧 鹿 戡 HC1 添加劑1 混合量 (wt % ) 寸 種類 TMAH TMAH 二乙醇胺 KOH ! I KOH 岖蓉 W 侧 簽 m Τ3 cd r-H lbd Ο Γ·Η 1 dd r-H -45- 1296282 (42) [3]製備化學機械拋光用的水性分散液： 於步驟[2]中製備高濃度產物[1 Ad]至[lid]及[lad]至 [led]且在製備之後於25°C放置2小時之後，將各部分取 出，且將離子交換水加入其中而稀釋爲於表3及4所展示 的相應稀釋比例，以得到淤漿[1A]至[II]及比較淤漿[la] 至He]。在如此得到的各淤漿之相應各成分含量及pH値 展示於表3及4中。 於40°C下將高濃度產物儲存90天之後，採用如上述 相同方法將其稀釋以得到淤漿[1A]至[II]及比較淤漿[la] 至[le]。如此得到的各淤漿之pH値展示於表3及4中。 在表3中及4中的各個縮寫TMAH、TEAr及TPAH 意指如在表1及2之中的相同化合物。 -46 - 1296282 (43) 製備90 天後稀釋 10.3 10.4 10.5 1_ 11.1 11.0 r-H ON 10.4 10.5 10.3 製備2小 時後稀釋 10.5 10.6 10.6 1 11.0 o r-H T-H CN ON 10.6 10.6 10.5 其它添加劑 混合量 (wt%) 1 1 1 r-H o 1 1 1 1 0.005 種類 裝 壊 簾 Hi 壊 壊 壊 壊 羥乙基 纖維素 混合量 (wt%) Os 〇 ON 〇· os 〇· ON o Ό· d Os o Os d ο On Ο m tUrT 劐 粒徑 (nm) 〇 卜 r\ cn irT τ—1 o o vrT cn 230 o r-H o' o irT 180 Ο r- ιλΓ ΓΛ 種類 膠體二 氧化石夕 膠體二 1氧化矽 膠體二 氧化砂 膠體二 氧化石夕 煙燻二 氧化矽 膠體二 氧化砂 膠體二^ 氧化砂 複合 微粒 膠體二 氧化砂 m m 混合量 (wt%) 0.55 0.16 0.16 L 0.09 0.14 m O 00 ο 0.16 0.55 m 藤 種類 碳酸銨 碳酸銨 硝酸銨 碳酸銨 碳酸銨 碳酸銨i 碳酸銨 碳酸銨 硝酸銨 四級烷基銨鹽 混合量 (wt%) v〇 〇· m 〇· cn 〇 (S 〇· m d d 〇\ 〇· m ο Ό· Ο 種類 TMAH TMAH TMAH TMAH TMAH j TMAH TMAH TMAH TMAH 稀釋 比例 〇 o o ο o in ο ο 淤漿之 高濃度 產物 C r-H ffl U Q s ο r-H ffi r-H Η—1 -47- (44)1296282 製備90 天後稀釋 〇 τ-Η in T—H 1—H m τ-Η r-H m r-H r-H ο f-H ο. 製備2小 時後稀釋 ro Ο r—1 r-H CN CN r-H r-H cs r-H ο τ—Η 硏磨料顆粒 混合量 (w t % ) VO o 〇 〇 OS o ΟΝ Ο 粒徑 (nm) o t> tn CO in CN 230 70,150 70,150 種類 膠體二 氧化砂 膠體二 氧化石夕 煙燻二 氧化石夕 -1 膠體二 氧化石夕 膠體二 氧化石夕 騰 混合量 (w t % ) cn 〇 1 1 1 m ο 種類 HCL 壊 壊 壊 HC1 添加劑1 混合量 (wt%) 寸 o VO ο Ο ο iT) 〇 種類 TMAH 1_ TMAH 二乙 醇氨 KOH KOH 稀釋 比例 〇 ο ο ο o 淤漿之 高濃度 產物 cd ο <u -48- 1296282 (45) [4]多晶矽膜拋光性能之評估。 實施例1 -1 : (i) 於多晶矽膜拋光中拋光速率之評估： 使用於步驟[3]製備的淤漿[1A](於製備後2小時稀釋 之產物），及具有熱氧化反應膜的8英寸矽基材，放置在 化學機械拋光裝置（型號” EP0112”，由 Ebara Corporation 製作）上，於以下條件之下，採用由多孔聚胺基甲酸酯製 作的拋光墊（Rodel Nitta 公司之產物；商品名 "IC 1 000”），而拋光形成在基材上的多晶矽膜（膜厚：5,000 A)。多晶矽膜之拋光速率發現爲4250 A /分鐘。 載體負載：3 00 g/cm2 載體旋轉速度：50 rpm 壓盤旋轉速度：55 rpm 淤漿之進料速率：200毫升/min 拋光時間：1分鐘 [ii] 針對多晶矽膜與氧化矽膜的拋光與移除選擇性之評 估： 採用如在評估[i]之中相同方法測定氧化矽膜之拋光速 率，除了使用8-英寸氧化矽膜基材（膜厚：5,000 A)使用 代替在評估[i]中具有熱氧化反應膜的8-英寸矽基材。結 果，氧化矽膜之拋光速率爲5 A /min。由此項結果，針對 淤漿[1A]的多晶矽膜與氧化矽膜的拋光與移除選擇性可計 算爲850 。 -49 - 1296282 (46) [iii] 針對多晶矽膜及氮化矽膜的拋光與移除選擇性之評 估： 採用如在評估Ii]之中相同方法測定氮化矽膜之拋光 速率，除了使用8-英寸氮化矽膜基材（膜厚：l，〇〇〇 A )代 替在評估[i]中具有熱氧化反應膜的8-英寸矽基材。結 果，拋光速率爲5 A/min。由此項結果，拋光與移除選擇 性針對淤漿[1A]的多晶矽膜與氮化矽膜可計算爲8 5 0。 [iv] 浸蝕之評估： 採用如在評估[i]之中相同方法進行拋光處理，除了廣 泛地使用具有多晶矽沈積（多晶矽的沈積量：3,5 00 A)在氧 化矽膜上（包含接線5 0 // m寬/非接線部分9 # m寬的圖 案與接線2// m寬/非接線部分0.35// m寬的圖案）之晶 圓，而代替在評估[i]中具有熱氧化反應膜的8-英寸矽基 材，且設定拋光時間以使超過標準時間的3 0%。於拋光之 後，採用步進高度及表面粗糙計（型號” P-10” ，由KLA-Tencor公司製作）測量供選擇的接線寬在50// m的接線位 點及供選擇的接線寬在2 // m的接線位點之浸蝕。結果， 在兩個供選擇接線位點的浸蝕分別爲750 A及600 A。當 此類値分別不大於1〇〇〇 A與700 A，其抗浸蝕性可安全 地視爲良好的。 附帶地，由以下方法計算超過標準時間30%的拋光時 間，基於在評估[i]中多晶矽膜測量之拋光速率。 -50- 1296282 (47) 拋光時間（分鐘）=[多晶矽的沈積量（A)/多晶矽膜的 拋光速率（A/min)]x 1.3 (v)淤漿的高濃度產物之穩定性評估： 採用如在評估（i)至（iv)之中實質上相同方法執行各相 應項目的評估，除了使用在製備高濃度產物[1 Ad]之後於 4(TC儲存90天之後由稀釋高濃度產物[lAd]所得到的淤漿 [1A]，代替在評估⑴至（iv)中的於製備之後2小時由稀釋 高濃度產物[lAd]所得到的淤漿[1A]。其結果展示於表5。 由表5中可明顯看出，可瞭解淤漿[1A]之性能幾乎相 同，在介於當於製備之後2小時稀釋高濃度產物產物 [1 Ad]，與當於在製備之後於40°C儲存90天之後稀釋濃 度產物[1 Ad]之間，且如此具有卓越的在高濃度狀態下的 長期穩定性。 實施例1-2至1-7及比較例1-1至1-5 : 採用如在實施例1 -1中實質上相同方法進行評估’除 了使用展示於表5及6中對應的淤漿，而代替在實施例中 1-1的淤漿[1A]。其結果展示於表5及6。 -51 - (48)1296282 實施例1-7 1—1 200 285 285 450 400 2100 300 280 450 400 實施例1-6 K r-H 2500 500 625 700 500 2600 1 520 650 750 550 實施例1-5 Ο r-H 4450 890 740 ί 900 700 1 4400 735 735 950 650 實施例1-4 s 1800 300 360 850 700 1650 330 365 900 650 實施例1-3 Q 3100 365 475 I 650 500 3150 395 450 750 450 實施例1-2 U 2600 430 520 600 550 2650 405 530 650 550 實施例1-1 < 4250 850 850 750 600 4100 _1 820 970 800 550 淤漿 多晶矽之拋光速率(A/分鐘） 多晶矽：氮化矽的拋光速率 比例 多晶矽：氧化矽的拋光速率 比例 浸蝕(人） 線寬50/z m 線寬2 // m 多晶矽之拋光速率(A/分鐘） 多晶矽：氮化矽的拋光速率 比例 多晶矽：氧化矽的拋光速率 比例 浸鈾认） 線寬50"m 線寬2//m 製備2小 時後稀釋 製備90 天後稀釋 -52- (49)1296282

-53- (50) 1296282 [5]單晶矽膜拋光性能之評估： 實施例1 - 8 : (vi) 單晶矽膜拋光速率之評估： 使用於步驟[3]製備的淤漿[1B](於製備2小時之後稀 釋的產物），且將矽晶圓（E & Μ公司之產物）置於化學機械 拋光裝置（型號 ’’ΕΡ0112”，由 Ebara Corporation 製作）， 採用由多孔聚胺基甲酸酯製作的拋光墊（Rodel Nitta公司 之產物；商品名’’IC 1 000”）於之下以下條件而實施拋光。 單晶矽膜之拋光速率發現爲1 800 A/min。 載體負載：3 00 g/cm2 載體旋轉速度：50 rpm 壓盤旋轉速度：55 rpm 淤漿之進料速率：200毫升/min 拋光時間：3分鐘 (vii) 淤漿的高濃度產物之穩定性評估： 如在評估（vi)之中實質上相同方法進行評估，除了使 用在製備之後於40 °C儲存90天之後由稀釋高濃度產物 [lBd]所得到的淤漿[1_B]，代替在評估（Vi)中於2小時之 後由稀釋高濃度產物[IBd]所得到的淤漿[1B]。 結果，單晶矽膜之拋光速率爲1 75 0 A /min，且與在 製備之後2小時稀釋高濃度產物[IBd]僅有微小的差異。 -54- 1296282 (51) 採用如在實施例1 -8中實質上相同方法進行評估，除 了使用淤漿[1E]而代替在實施例1-8中的淤漿[1B]。 結果，針對於製備之後2小時稀釋的淤漿[1 E]，單晶 矽膜之拋光速率爲2200 人/min，而針對於製備高濃度產物 [lEd]之後在40°C儲存90天之後稀釋的淤漿[1E]，單晶矽 膜之拋光速率爲2320 A /min，且相較於當於製備之後2 小時將高濃度產物[lEd]稀釋完全未降低。 <關於第二淤漿的實施例> [1 ]製備內含由無機微粒或複合微粒所構成的硏磨料顆粒 之水性分散液： (1)製備內含無機硏磨料顆粒（膠體二氧化矽）的水性分散 液： 在2-公升燒瓶中，注入70 g的水性氨水（濃度：25 % 質量比）、40 g的離子交換水、175 g的乙醇及21 g的四 乙氧基矽烷，且於180 rpm的轉速攪拌下將混合物加熱至 6〇°C。在此溫度將混合物連續地攪拌2小時之後，將其冷 卻而得到膠體二氧化矽的乙醇分散液。採用經由蒸發器於 80 °C加入離子交換水而去除乙醇方法，將此方法重覆數次 以製備內含20 %質量的膠體二氧化矽之水性分散液，其 平均一級粒徑在35 nm且平均二級粒徑在70 nm。 除了改變所加入的乙醇及四乙氧基矽烷之用量，採用 如上述實質上相同方法也製備內含20 %質量的膠體二氧 化矽之水性分散液，其平均一級粒徑在1 5 nm且平均二級 -55- 1296282 (52) 粒徑在2 5 n m。 (2)製備內含由複合微粒所構成的硏磨料顆之水性分散液 粒： (a)製備內含聚合物微粒的水性分散液： 在2 -公升燒瓶中，注入90份的甲基丙烯酸甲酯、5 份的甲氧基聚乙二醇丙烯酸甲酯（Shin-Nakamura Chemical公司之產物；商品名’’油墨 Ester M-90G， # 4 0 0 ”），5份的4 -乙烯基吡啶、2份的偶氮基型聚合起始 劑（Wako Pure Chemical Industries 公司之產物；商品名 ” V 5 0 ”）及4 0 0份的離子交換水，且於攪拌下於氮氣之下將 混合物加熱至70 °C，在相同溫度實施聚合6小時，從而 得到內含聚合物微粒的水性分散液，其平均粒徑在1 5 0 nm，其中該聚合物帶有胺基及聚乙二醇鏈。聚合產率爲 9 5%。 (b)製備內含複合微粒的水性分散液： 將一百份的得自步驟（a)中內含10 %質量的聚合物微 粒之水性分散液，加入2-公升燒瓶中，再加入1份的甲 基三甲氧基矽烷，且在40’C將生成的混合物攪拌2小 時。之後，使用硝酸鹽將混合物的PH値調至2以得到水 性分散液（2-a)。使用氫氧化鉀，將內含10 %質量的膠體 二氧化5夕（Nissan Chemical Industries公司之產物；商品 名’’Snowtex 〇”，平均一級粒徑：10至20 nm)的水性分 -56- 1296282 (53) 散液之pH調至8，以得到水性分散液（2-b)。附帶地，內 含在水性分散液（2-a)之中的聚甲基丙烯酸甲酯微粒的zeta 電位爲+1 7 mV，而內含在水性分散液（2-b)之中二氧化矽 微粒的261&電位爲-4〇11^。 於在2小時內逐步地加入50份的水性分散液（2-b)且 混合以100份的水性分散液（2-a)之後，將所生成的混合物 額外地攪拌2小時，以得到內含微粒的水性分散液，且已 將膠體二氧化矽微粒鍵結至聚合物微粒上。在此水性分散 液中加入2份的乙烯基三乙氧基矽烷，且將混合物攬拌1 小時。之後’加入1份的四乙氧基矽烷，且將混合物加熱 至60 °C，在該溫度連續地攪拌3小時且然後將其冷卻， 從而得到內含複合微粒的水性分散液。此複合微粒的平均 粒徑爲1 8 0 nm。此複合微粒經使用二氧化矽微粒黏附於 聚合物微粒之表面以使覆蓋其表面的80%。 [2]製備高濃度之產物化學機械拋光用水性分散液： (a)製備第一水性分散液材料（I): 取用佔所生成的高濃度產物量總質量100 %質量比的 離子交換水，加入1-公升聚乙烯瓶中，將濃度爲25 %質 量比的四甲基氫氧化銨之水溶液，加入此離子交換水中， 以造成四甲基氫氧化銨之濃度爲5 %質量比，且將混合物 完全攪拌。之後，於攪拌下加入碳酸銨的水溶液，以使碳 酸銨含量達到3 %質量比之濃度，且同時加入9 %質量的 膠體二氧化矽（平均一級粒徑：35 nm ;平均二級粒徑：70 -57- 1296282 (54) nm)。於生成的混合物完全攪拌之後，經由孔隙度5 // m 的濾膜將其過濾以得到淤漿[2 A]的高濃度產物[2 Ad](即構 成二液混合型淤漿的第一水性分散液材料（I))。 採用如上述實質上相同方法而得到[2B]至[2E]的相應 高濃度產物[2Bd]至[2Ed](第一水性分散液材料（I)中水性 分散液），除了改變相應各成分的種類與混合量，如展示 於表7。 將用量佔生成的高濃度產物量總質量的100 %質量比 之離子交換水，加入1-公升聚乙烯瓶中，且將展示於表8 中’’添加劑1”之列的水溶液分別地加入離子交換水中，以 得到展示於表8中的”添加劑1 ”之列相應的混合量，且將 生成的混合物完全攪拌。之後，於攪拌下將展示於表8中 ’’添加劑2”之列的水溶液分別地加入，以得到展示於表8 中”添加劑2 ”之列相應的混合量。同時，加入硏磨料顆 粒，將所生成的混合物完全攪拌，且分別地經由孔隙度5 // m的濾膜將其過濾以得到相應的水性分散液[2F]及[2G] 之高濃度產物[2Fd]及[2Cd]，即比較第一水性分散液材料 ⑴° (b)製備第二水性分散液材料（II): 取用佔所生成的高濃度產物量總質量1 00 %質量比的 離子交換水，加入1-公升聚乙烯瓶中，將乙基纖維素加 入此離子父換水中’以造成乙基纖維素之濃度爲0.15 % 質量比，且將混合物完全攪拌。之後，於攪拌下加入三乙 -58- 1296282 (55) 醇胺之水溶液與四甲基氫氧化銨之水溶液，以使三乙醇胺 含量與四甲基氫氧化銨含量分別地達到3%質量及0.1 %質 量之濃度，且加入膠體二氧化矽（平均一級粒徑：3 5 nm ; 平均二級粒徑：70 nm)，以得到2.5 %質量比的混合量。 於將生成的混合物完全攪拌之後，經由孔隙度5 // m的濾 膜將其過濾以得到水性分散液[2a]的高濃度產物I2ad]， 即構成二液混合型淤漿的第二水性分散液材料（II)。 採用如上述實質上相同方法而得到水性分散液[2b]至 [2d]的相應高濃度產物[2 bd]至[2 dd]，即第二水性分散液 材料（II)，除了改變相應各成分的種類與混合量，如展示 於表7。 使用於水性分散液[2 dd]中的羥乙基纖維素與羧基甲 基纖維素之純化，係經由分別地將其水溶液注入塡充有Η 型離子交換樹脂與OH型離子交換樹脂之混合物的樹脂管 柱中，採用固定的速率由一個方向將其接觸離子交換樹 脂。 將用量佔生成的高濃度產物量總質量的1 00 %質量比 之離子交換水，加入1-公升聚乙烯瓶中，且將展示於表8 中”添加劑3 ”之列的水溶液分別地加入離子交換水中，以 得到展示於表8中的”添加劑3 ”之列相應的混合量，且將 生成的混合物完全攪拌。之後，於攪拌下將展示於表8中 M添加劑3”之列的水溶液分別地加入，以得到展示於表8 中’’添加劑3 ”之列相應的混合量。同時，加入硏磨料顆 粒，將所生成的混合物完全攪拌，且分別地經由孔隙度5 -59- 1296282 (56) // m的濾膜將其過濾以得到相應的水性分散液[2e]及[2fj 之高濃度產物[2 ed]及[2 fd]，即比較第二水性分散液材料 (II)。附帶地，展示於表7及8中硏磨料顆粒粒徑是以平 均一級粒徑敘述，且針對膠體二氧化矽是以平均二級粒徑 之順序敘述。針對複合微粒的粒徑，則記述其平均粒徑。 在表7及8中的縮寫分別指以下化合物。 TMAH :四甲基氫氧化銨（25 %質量比的水溶液）； TEAH :四乙基氫氧化銨（20 %質量比的水溶液） HEC :羥乙基纖維素（1 %質量比的水溶液）； CMC :羧基甲基纖維素（1 %質量比的水溶液）。 在表7中提及的碳酸銨係呈20 %質量比的水溶液形 式使用，硝酸銨係呈20 %質量比的水溶液形式使用，且 二乙醇胺呈20 %質量比的水溶液形式使用，而在表7中 的KOH係呈10 %質量比的水溶液形式使用，且及HC1係 呈3 0 %質量比之濃度而使用。此類經分別地製備的以得 到如展示於表7及8中的相應混合量。 -60- 1296282 (57)

其它添加劑 混合量 (wt%) I I I I o r-H 其它添加劑 混合量 (wt%) 1—Η 〇 1 0.05 1 種類 壊 進 壊 凝 種類 1 TMAH 壊 TMAH 壊 硏磨料顆粒 混合量 (wt%) 〇 ο ON in 寸 ο O 硏磨料顆粒 混合量 (wt%) 〇 ο VO 1 粒徑 (nm)— 〇 卜 CN r-H O 卜 m CO 180 o 卜 m 粒徑 (nm) Ο 卜 cn iTi CS r-H 180 1 種類 膠體二氧化矽 膠體二氧化矽 膠體二氧化矽 i- i複合微粒 煙燻二氧化矽 種類 | 膠體二氧化矽 膠體二氧化矽 複合微粒 壊 無機酸鹽 混合量 (wt%) 〇 m Ό r-H Ο 寸 v〇 τ-Η 〇\ o <ja 混合量 (wt%) ο m Ο ο 卜 寸 種類 碳酸銨 I硝酸銨 碳酸銨 碳酸銨 碳酸銨 m 繼 種類 三乙醇胺 二乙醇胺 三乙醇胺 三乙醇胺 四級院基銨鹽 混合量 (wt%) 〇 ο cn Ο CO o CN 水溶性聚合物 混合量 (wt%) i-Η 〇 0.50 0.60 0.75 種類 TMAH TMAH TEAH TMAH TMAH 種類 HEC HEC HEC CMC 淤漿之 高濃度 產物 2Ad 2Bd 2Cd 2Dd 2Ed 淤漿之 高濃度 產物 2ad 2bd 2cd 2dd 液體 I 液體 II -61 - 1296282 (58)

-62- 1296282 (59) 附帶地，在表7及9中；”液體I”及”液體II”分別指 第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液材料（Π)。 [3]製備化學機械拋光用水性分散液（二液混合型淤漿）： 於步驟[2]中製備高濃度產物 [2Ad]至[lGd]及[2ad]至 [2fd]且在製備之後於25°C放置2小時之後，將各部分取 出，且將離子交換水加入其中而稀釋爲於表9中及表10 中所展示的相應稀釋比例，以得到淤漿[2A]至[2G]及比較 淤漿[2a]至[2f]。在如此得到的各淤漿之相應各成分含量 及pH値展示於表9中及表10中。 於40 °C下將高濃度產物儲存90天之後，採用如上述 相同方法將其稀釋以得到淤漿[1A]至[II]及比較淤漿[la] 至[le]。如此得到的各淤漿之PH値展示於表9中及表1 〇 中〇 在表 9中及表 10中的各個縮寫 TMAH、TEAr及 ΤΡΑΗ意指如在表7及表8中的相同化合物。 (60)1296282

m 製備90 天後稀釋 10.8 10.5 10.4 10.5 r-H r-H ΓΠ 製備90 天後稀釋 10.1 10.2 10.2 10.5 製備2小 時後稀釋 10.8 10.6 10.6 10.6 11.0 Ρη 製備2小 時後稀釋 10.1 10.3 10.2 10.6 其它添加劑 混合量 (wt%) 1 1 1 1 r-H ο g 混合量i (wt%) 0.02 1 0.005 1 種類 壊 壊 壊 壊 减 {AJ κ 種類 ΤΜΑΗ 壊 ΤΜΑΗ 壊 硏磨料顆粒 混合量 (wt%) ON 〇· ON ο ON d 〇· Os Ο 鼷 龚 刪 混合量 (wt%) ο τ—Η VO o 1 粒徑 (nm) 〇 m νη <Ν ιτΓ τ-Η o irT 180 Ο m 粒徑 」nm) ο in cn ιτΓ r-H o 00 r-H 1 種類 膠體二 氧化石夕 膠體二 氧化矽 i膠體二 氧化石夕 複合 微粒 膠體二 氧化砂 種類 膠體二 氧化石夕 膠體二 氧化矽 複合 微粒 壊 無機酸鹽 混合量 (wt%) ό 0.16 00 ο 0.16 0.09 鹼性有機化合物 混合量 (wt%) 〇· Ο r-H 卜 ο ON ο 種類 碳酸銨 硝酸銨 碳酸銨 碳酸銨 碳酸銨 種類 三乙醇胺 二乙醇胺 三乙醇胺 三乙醇胺 四級烷基銨鹽 混合量 (wt%) IT) Ο cn 〇· 〇\ ο cn Ο CN 〇· 水溶性聚合物 混合量 (wt%) 0.03 r-H O’ 0.06 0.15 種類 ΤΜΑΗ ΤΜΑΗ ΤΕΛΗ ΤΜΑΗ ΤΜΑΗ 種類 HEC HEC HEC CMC 稀釋比例 ο ο ο ο 稀釋比例 ο 淤漿 C C4 cs Q (Ν ω CN 淤漿 a CN 液體 I 液體 II -64 - 1296282 (61)

製備90 天後稀釋 10.1 r-H r—H 製備3個 月後稀釋 10.1 11.0 Λ 製備2小 時後稀釋 I 10.3 12.2 製備2小 時後稀釋 10.3 Π, 硏磨料顆粒 混合量 (wt%) Ό d 〇 硏磨料顆粒 混合量 (wt%) 〇 v〇 〇 粒徑 (nm) ο 卜 cn 〇 卜 cn 粒徑 (nm) 〇 in 種類 i膠體二氧化矽 膠體二氧化矽 種類 膠體二氧化矽 膠體二氧化矽 添加劑2 混合量 (wt%) d 1 添加劑4 混合量 (wt%) 0.04 d 種類 I ί____________ HC1 壊 種類 ! KOH 三乙醇胺 nu 混合量 (wt%) 寸 〇· iT) Ο 添加劑3 混合量 (wt%) f-H 〇· 1 -Μ 騰 種類 i_ TMAH KOH 種類 HEC 壊 稀釋 比例 o ο 稀釋 比例 ο 淤漿之 高濃度 產物 2Fd 2Gd 淤漿之高 濃度產物 2ed s CS 液體 I 液體 II -65- 1296282 (62) 附帶地，在表中9及10，”液體I”及”液體Π” 第一水性分散液材料（I)與第二水性分散液材料（Π)。 [4]多晶矽膜拋光性能之評估： 實施例2-1 : (i) 多晶矽膜拋光速率之評估： 使用於步驟[3]製備的水性分散液[2A](於製備 之後稀釋的產物）及水性分散液[2a](於製備2小時 釋的產物），用以拋光具有熱氧化反應膜的8英寸 上的多晶矽膜（膜厚：5,000 A )。特別地，將此矽 置在化學機械拋光裝置（型號” EP01 12”，由 Corporation製作）上，於以下條件之下，採用由多 基甲酸酯製作的拋光墊（Rodel Nitta公司之產物； ”IC 1 000")而拋光此多晶矽膜。經由分離的管線將 水性分散液送入壓盤。多晶矽膜之拋光速率發現焦 A /min 〇 載體負載：3 00 g/cm2 載體旋轉速度：50 rpm 壓盤旋轉速度：55 rpm 淤漿之進料速率125毫升/min 拋光時間：1分鐘。 [ii] 針對多晶矽膜與氧化矽膜的拋光與移除選擇1 估： 分別指 2小時 之後稀 矽基材 基材放 Ebara 孔聚胺 商品名 相應的 2500 之評 -66- 1296282 (63) 採用如在評估[i]之中相同方法測定氧化矽膜之拋光速 率，除了使用8 -英寸氧化砂膜基材（膜厚：5,000 A )代替 在評估[Π中具有熱氧化反應膜的8-英寸矽基材，且拋光 時間改爲3分鐘。結果，拋光速率爲6 A /m in。由此項 結果，由水性分散液[2A]及水性分散液[2a]之混合物所構 成的二液混合型淤漿，針對多晶矽膜與氧化矽膜之拋光與 移除選擇性可計算爲4 1 5。 [iii] 針對多晶矽膜及氮化矽膜的拋光與移除選擇性之評 估： 採用如在評估[i]之中相同方法測定氮化矽膜之拋光速 率，除了使用8-英寸氮化矽膜基材（膜厚：i，〇〇〇 A )代替 在評估[i]中具有熱氧化反應膜的8-英寸矽基材，且拋光 時間改爲3分鐘。結果，拋光速率爲5 A / m i η。由此項結 果，由水性分散液[2Α]及水性分散液[2a]之混合物所構成 的二液混合型淤漿，針對多晶矽膜與氮化矽膜之拋光與移 除選擇性可計算爲5 00。 [iv] 浸蝕之評估： 採用如在評估[i]之中相同方法進行拋光處理，除了廣 泛地使用具有多晶矽沈積（多晶矽的沈積量：3,5 00 A)在氧 化矽膜上（包含接線50/zm寬/非接線部分9 “瓜寬的圖 案與接線2 // m寬/非接線部分〇 · 3 5 e m寬的圖案）之晶 圓，而代替在評估[i]中具有熱氧化反應膜的8-英寸矽基 -67- 1296282 (64) 材，且設定拋光時間以使超過標準時間的3 0%。於拋光之 後，採用步進高度及表面粗糙計（型號” P-10” ，由KLA-Tencor公司製作）測量供選擇的接線寬在50μ m的接線位 點及供選擇的接線寬在2 // m的接線位點之浸鈾。結果， 在兩個供選擇接線位點的浸蝕分別爲510 A及440 A。當 此類値分別不大於600 A與5 00 A，其抗浸蝕性可安全地 視爲良好的。 附帶地，由以下方法計算超過標準時間30%的拋光時 間，基於在評估[Π中多晶矽膜測量之拋光速率。 (v) 刮痕之評估： 考量在評估（0中多晶矽膜於拋光之後’發生在各拋光 表面上全部的表面刮痕之總數，係經由晶圓缺陷檢驗裝置 (型號"KLA23 5 Γ，，由 KLA-Tencor公司製作）計數。結 果，敷到一絛刮痕。 (vi) 水性分散液高濃度產物之穩定性評估： 採用如在評估（i)至（v)之中實質上相同方法執行各相 應項目的評估，除了使用在製備之後於40 °C儲存90天之 後由稀釋高濃度產物[2 Ad]及[2 ad]所得到的所得到的二液 混合型淤漿，代替在評估⑴至（v)中的於製備之後2小時 由稀釋高濃度產物[2Ad]及[2ad]所得到的二液混合型辦 漿。其結果展示於表1 1。 由表1 1中可明顯看出，可瞭解淤漿水性分散液[2A] -68 - 1296282 (65) 及水性分散液[2a]之性能幾乎相同於在介於當於製備之後 2小時稀釋高濃度產物產物[2Ad]及[2ad]，與當於在製備 之後於40°C儲存90天之後稀釋濃度產物[2Ad]及[2ad]之 間，且如此具有卓越的在高濃度狀態下的長期穩定性。 實施例2·2至2-7及比較例2-1至2-5 : 採用如在實施例2· 1中實質上相同方法進行評估，除 了使用展示於表1 1及1 2中對應的第一水性分散液材料（I) 與第二水性分散液材料（II)，代替在實施例丨中的水性 分散液[2Α]及[2a]。其結果展示於表丨丨及12。 -69- 1296282 (66) II術 實施例2-7 (N T3 供料線混 合 125:125 2200 440 550 400 350 ο 2250 450 560 400 350 〇 實施例2-6 Q CN 供料線混合 175:100 2300 460 575 500 350 r-H 2400 400 | 600 450 400 〇 實施例2-5 (N (N 桌上混合 150:15 1900 270 I- 380 500 400 ο 1950 280 325 600 450 r-H 實施例2-4 〇 CN 供料線混 合 175:75 2950 420 I I- 490 550 500 CN 2800 400 560 600 450 cn 實施例2-3 PQ CS| 供料線混 合 125:125 1200 240 1- 300 350 300 1150 1 290 290 300 300 Ο 實施例2-2 < (N cd CN 桌上混合 75: 175 1750 350 1 1 435 350 300 〇 1600 400 350 350 Ο 實施例2-1 < CN cd 桌上混合 125:125 2500 415 500 510 440 2450 S 410 490 450 400 r-H 第一水性分散液材料(I) 第二水性分散液材料(II) 混合方法(I : II) 淤漿進料速率比例(I: II) 多晶矽之拋光速率(A/分鐘） 多晶矽：氮化矽的拋光速率 比例 多晶矽：氧化矽的拋光速率 比例 i浸蝕(A) 線寬50 μ m 線寬2 // m 刮痕-(計數/晶圓） 多晶矽之拋光速率(A/分鐘）| 多晶矽：氮化矽的拋光速率 比例 多晶矽：氧化矽的拋光速率 比例 浸蝕(人） 線寬50/zm 線寬2 // m 刮痕-(計數/晶圓） 製備2小 時後稀釋 製備90 天後稀釋 -70- 1296282 (67) CNI 漱 比較例2-5 < CS <〇 桌上混合 75:175 1800 180 800 700 1850 CO 185 850 700 〇 比較例2-4 Ο <4H (S 供料線混合 175:75 1 | 3300 660 825 900 800 3100 丨 620 775 950 800 比較例2-3 闪 <υ <Ν 供料線混合 125: 125 1100 r-H 100 900 r—i 1200 r-H 00 1050 950 ο 比較例2-2 1 σ3 (Ν 桌上混合 —:200 450 150 225 350 300 ο 550 1 180 ί 275 350 300 ο 比較例2-1 < (N 1 桌上混合 200:- 4250 850 850 750 600 ο CO 4100 820 910 800 400 \r\ 第一水性分散液材料(I) 第二水性分散液材料(II) 混合方法(I: II) 淤漿進料速率比例(I: II) 多晶矽之拋光速率(Α/分鐘） 多晶矽：氮化矽的拋光速率比例 多晶矽：氧化矽的拋光速率比例 浸蝕(A) 線寬50/z m 線寬2/z m -1 刮痕-(計數/晶圓） 1 多晶矽之拋光速率(A/分鐘） 多晶矽：氮化矽的拋光速率比例 多晶矽：氧化矽的拋光速率比例 浸蝕(A) 線寬50/z m 線寬2/z m 刮痕-(計數/晶圓） 製備2小 時後稀釋 製備90 _ 天後稀釋 -71 - 1296282 (68) [5]單晶矽膜拋光性能之評估： 實施例2-8 : (vii) 單晶矽膜拋光速率之評估： 採用如在步驟[4] (i)中相同方法，使用於步驟[3]製備 的水性分散液[2A]及[2a](於製備2小時之後稀釋的產 物），且將矽晶圓（E & Μ公司之產物）置於化學機械拋光裝 置（型號"ΕΡ01 12"，由 Ebara Corporation 製作），而實施 拋光。單晶砂膜之拋光速率爲1400 A /min。 (viii) 刮痕之評估： 針對在評估（vi i)中於拋光之後的矽晶圓，採用如在評 估（v)中的相同方法，計算刮痕之數目。結果，未發現刮 痕。 (ix)水性分散液高濃度產物之穩定性評估： 採用如在評估（vii)之中實質上相同方法進行評估，除 了使用由在製備之後於40°C儲存90天之後稀釋高濃度產 物[2 Ad]及[2ad]所得到的二液混合型淤漿，代替由在評估 (vii)中於製備之後2小時稀釋高濃度產物[2Ad]及[2ad]所 得到的二液混合型淤漿。 結果，單晶矽膜之拋光速率爲1 3 00 A /min，未發現 刮痕，且甚至當使用由在製備之後於4 0 °C儲存90天之後 稀釋高濃度產物[2Ad]及[2ad]所得到的二液混合型淤漿’ 僅有微小的拋光性能差異。 -72- 1296282 (69) [本發明之效應] 依據本發明的第一化學機械拋光用冰性分散液具有卓 越的表面平坦化能力，因此，在要經由化學機械拋光而將 待拋光表面作平坦化步驟中，凹下、浸蝕或其類似者有低 的發生機率，且有高的架上穩定性，因此可防止隨時間劣 化，且甚至可在高濃度狀態之下貯存且因此而有卓越的長 期穩定性。 依據本發明的第一化學機械拋光法當針對矽膜如多晶 矽膜拋光可達到高拋光速率，且針對多晶矽膜與氧化矽膜 之拋光與移除具有卓越的選擇性，且針對多晶矽膜與氮化 物膜的拋光與移除具有卓越的選擇性。 依據本發明的第二化學機械拋光用水性分散液，具有 卓越的表面平坦化能力，因此，在要經由化學機械拋光而 將待拋光表面作平坦化步驟中，凹下、浸蝕或其類似者有 低的發生機率，不會引起或至少減輕表面缺陷包含刮痕， 高的架上穩定性，因此可防止隨時間劣化，且甚至可在高 濃度狀態之下貯存且因此而有卓越的長期穩定性。 在依據本發明的化學機械拋光用第二水性分散液中， 當水溶性四級銨鹽爲由式（1)代表的化合物，可更加改良 拋光速率。 當無機酸鹽爲無機銨鹽，可充分地預防凹下與浸蝕。 當其使用於矽型膜的拋光，拋光速率高，且可預防凹 下及其類似者。 -73- 1296282 (70) 依據本發明第二化學機械拋光方法 而拋光待拋光表面，可減輕凹下、浸蝕 可預防刮痕。 當於相同條件之下進行拋光，針對 率對氧化矽膜之拋光速率比例爲至少 可具有充分的選擇性。 當於相同條件之下進行拋光，針對 率對氮化物膜之拋光速率比例至少50 光可具有充分的選擇性。 依據本發明的半導體裝置製造方法 表面平滑與高品質的半導體裝置。 ，可用充分的速率 及其類似者，且也 多晶矽膜之拋光速 3 0，此類膜的拋光 多晶矽膜之拋光速 ，此類膜與層的拋 ，可提供具有卓越 • 74-

Claims (1)

1296282 拾、申請專利範圍 第9 2 1 3 0 2 7 4號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國96年12月14日 1 · 一種化學機械拋光用水性分散液，其係由將水溶 1生四級銨鹽、無機酸鹽及硏磨料顆粒混合入水性介質中而 得到，且係用於矽型膜之拋光，此矽型膜包括多晶矽膜及 /或非結晶形矽膜， 其中水溶性四級銨鹽、無機酸鹽及硏磨料顆粒的含量 比例分別爲0 · 0 0 5至5質量％、〇 . 〇 〇 5至5質量％及0 · 0 1 至1 0質量％。 2 ·如申請專利範圍第1項之化學機械拋光用水性分 散液，其另外包含水溶性聚合物。 3 ·如申請專利範圍第1項之化學機械拋光用水性分 散液，其中水溶性四級銨鹽爲由下式（1)代表的化合物： [NR4] + [OH]- (1) 其中R爲具有1至4個碳原子的烷基基團。 4 .如申請專利範圍第1項之化學機械拋光用水性分 散液，其中無機酸鹽爲無機銨鹽。 5 · —種化學機械拋光法，包含使用如申請專利範圍 第1項之化學機械拋光用水性分散液將待拋光而由至少多 晶矽膜及/或非結晶形矽膜所形成之表面進行拋光之步 1296282 驟 6 ·如申請專利範圍第5項之化學機械拋光法，其中 當氧化矽膜與多晶矽膜係於相同條件下拋光之情形下，以 多晶矽膜之移除速率對氧化矽膜之移除速率的比例所表示 之第一特定移除速率比例爲至少30。 7 ·如申請專利範圍第5項之化學機械拋光法，其中 當氮化物膜與多晶矽膜係於相同條件下拋光之情形下，以 多晶矽膜之移除速率對氮化物膜之移除速率的比例所表示 41 之第二特定移除速率比例爲至少50。 8 · —種半導體裝置製造方法，其中使用如申請專利 範圍第1項之化學機械拋光用水性分散液，對半導體基材 上待拋光而由至少多晶矽膜及/或非結晶形矽膜所形成之 表面進行拋光之步驟，而製作半導體裝置。 9 · 一種化學機械拋光用水性分散液，其係由將至少 水溶性四級銨鹽、該水溶性四級銨鹽之外的另一種鹼性有 機化合物、無機酸鹽、水溶性聚合物及硏磨料顆粒混合入 ® 水性介質中而得到，且係用於矽型膜之拋光，此矽型膜包 括多晶矽膜及/或非結晶形矽膜。 1 〇.如申請專利範圍第9項之化學機械拋光用水性分 散液，其中該水溶性四級銨鹽、該水溶性四級銨鹽之外的 另一種鹼性有機化合物、無機酸鹽、水溶性聚合物及硏磨 料顆粒的含量比例分別爲0.0 0 5至1 0質量％、〇 . 〇 〇 5至1 〇 質量％、0.005至8質量％、0.001至5質量％及〇.〇1至10 質量％。 -2 - !296282 11.如申請專利範圍第9項之化學機械拋光用水性分 散液，其中該水溶性四級銨鹽爲由下式（1)代表的化合 物： [NR4] + [OH]- (1) 其中R爲具有1至4個碳原子的烷基基團。 12.如申請專利範圍第9項之化學機械拋光用水性分 散液，其中該無機酸鹽爲無機銨鹽。 13· —種化學機械拋光法，包含使用如申請專利範圍 第9項之化學機械拋光用水性分散液，將待拋光而由至少 多晶矽膜及/或非結晶形矽膜所形成之表面進行拋光之步 驟。 1 4·如申請專利範圍第1 3項之化學機械拋光法，其 中當氧化矽膜與多晶矽膜係於相同條件下拋光之情形下， 以多晶砂膜之移除速率對氧化砂膜之移除速率的比例所表 禾之第一特定移除速率比例爲至少30。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之化學機械拋光法，其 中當氮化物膜與多晶砂膜係於相同條件下拋光之情形下， 以多晶矽膜之移除速率對氮化物膜之移除速率的比例所表 示之第二特定移除速率比例爲至少5〇。 1 6 · —種半導體裝置製造方法，其中使用如申請專利 範圍第9項之化學機械拋光用水性分散液，對半導體基材 上待拋光而由至少多晶矽膜及/或非結晶形矽膜所形成之 -3 - 1296282 表面進行拋光之步驟，而製作半導體裝置。 1 7 · —種用於製備化學機械拋光用水性分散液之材 料，該水性分散液係用於矽型膜（包括多晶矽膜及/或非 結晶形矽膜）之拋光，該材料包含將至少水溶性四級銨鹽 與無機酸鹽混合入水性介質中所得到的第一水性分散液材 料（I)，及將至少水溶性聚合物與該水溶性四級銨鹽之外 的另一種鹼性有機化合物混合入水性介質中所得到的第二 水性分散液材料（II)，其中硏磨料顆粒係混合入第一水性 分散液材料（I)與第二水性分散液材料（II)的至少一者之 中，而化學機械拋光用的水性分散液係藉第一水性分散液 材料（I)與第二水性分散液材料（II)兩者而製備。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之用於製備化學機械拋 光用水性分散液之材料，其中該水溶性四級銨鹽爲由下式 (1)代表的化合物： [nr4] + [oh]- (1) 其中R爲具有1至4個碳原子的烷基基團。 1 9.如申請專利範圍第1 7項之用於製備化學機械拋 光用水性分散液之材料，其中第一水性分散液材料（I)對 第二水性分散液材料（II)的質量比例[(1)/(11)]爲3 0/70至 70/3 0 ° 20.如申請專利範圍第1 7項之用於製備化學機械拋 光用水性分散液之材料，其中該無機酸鹽爲無機銨鹽。 -4-