表面選擇性研磨組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有氮化硅（SiN)表面相對于氧化硅表面的研磨速度比高和/或SiN 表面相對于多晶娃（polysilicon)表面的研磨速度比高的特性的、包含娃和水溶性聚合物 的研磨組合物。
【背景技術】
[0002] 對于半導體器件制造中的氮化硅膜去除工序，例如可以看到，元件分離結構形成 工序中去除作為阻擋膜的氮化硅膜等各種各樣的局面，但以往這樣的工序通常是利用在 150 °C左右的高溫下使用了磷酸硝酸混合液等的濕式蝕刻處理而實施的，幾乎沒有利用過 使用了磨粒的研磨工序。
[0003] 例如，專利文獻1中記載的方法中，通過在氧化硅磨粒中添加磷酸或磷酸衍生物， 使（相對于氮化硅膜的研磨速度V (相對于氧化硅膜的研磨速度）所表示的選擇比最大成 為10倍左右。專利文獻1中記載的研磨用組合物的情況下，在對氮化硅膜進行研磨而露出 氧化硅膜和氮化硅膜所共存的面的時刻結束研磨的工序中，應該殘留的氮化硅膜被過度研 磨時，在一定程度上會產生被化學性腐蝕的弊端。另外，磷酸自身對于氮化硅膜、氧化硅膜 具有著滲透性，因此也可能會對制造的半導體的電特性帶來影響。如果為了防止或抑制這 些不良影響而減少磷酸或磷酸衍生物的添加量，則不僅會導致氮化硅膜的研磨速度降低、 氮化硅膜的去除效率惡化，而且還會導致選擇比降低。其結果是，由于本來應作為研磨阻擋 膜的氧化硅膜也附隨地被研磨，由于與阻擋膜的露出密度相應地產生相對的凹部的侵蝕而 使平坦性受損。
[0004] 另外，專利文獻2中為了提供相對于氮化物（氮化硅膜等）具有高選擇比的研磨 用組合物，提出將研磨漿料的pH調整在1~5的范圍內的方案。然而，即使使用該研磨組 合物，不僅也伴有與專利文獻1相同的弊端，而且顯現由使用的磨粒自身的機械研磨力帶 來的氧化硅膜的研磨速度，因此導致作為目標的選擇比也僅為2左右，非常低。
[0005] 此外，專利文獻3中提出含有膠態二氧化硅和具有磺酸基或膦酸基的有機酸的、 pH為2. 5~5的研磨組合物。然而，該研磨組合物也不能充分滿足用戶對氮化硅的研磨速 度相關的要求。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開平11-176773號公報
[0009] 專利文獻2:日本特開2004-214667號公報
[0010] 專利文獻3:日本特開2010-41037號公報
【發明內容】
[0011] 發明要解決的問題
[0012] 半導體器件制造工藝中，需要在高速下對SiN磨削、研磨和/或去除、以及相對于 氧化硅和/或多晶硅以高選擇比來選擇性地研磨SiN。本發明的目的在于提供用于以高選 擇比研磨SiN的研磨組合物和研磨方法。
[0013] 用于解決問題的方案
[0014] 本發明通過使用以下實施方式的研磨組合物，可以提供具有氮化硅（SiN)表面 相對于氧化硅表面的研磨速度的研磨速度比高并且SiN表面相對于多晶硅（Poly-Si、 polysilicon)表面的研磨速度的研磨速度比高的特性的、包含二氧化娃和水溶性聚合物的 研磨組合物。
[0015] 一個實施方式中，這樣的研磨組合物包含二氧化硅和水溶性聚合物，具有6以下 的pH，此時，二氧化硅以與其表面鍵合的狀態包含1以上的有機酸，水溶性聚合物為烴基具 有12以上的碳原子的聚氧化亞烷基烴基醚。
[0016] 一個實施方式中，二氧化硅為膠態二氧化硅。二氧化硅為如本說明書中提供的那 樣對各種表面進行研磨和/或磨削的有效的磨粒。
[0017] 一個實施方式中，聚氧化亞烷基烴基醚為C18H 370(CH2CH20)2(lH或聚氧乙烯（20)硬 脂基醚。
[0018] 其它的實施方式中，以質量％計在組合物中存在0.001%~0.5%的聚氧化亞烷 基烴基醚。其它的實施方式中，以質量％計在組合物中存在100~450ppm的聚氧化亞烷基 烴基醚。研磨組合物中的聚氧化亞烷基烴基醚不足0. 001 %或超過0. 5%時，SiN表面的研 磨速度相對于氧化硅和/或多晶硅表面的研磨速度之比有變低的傾向。
[0019] 另外的實施方式中，組合物還包含與膠態二氧化硅鍵合的有機酸以外的有機酸。
[0020] 在各種實施方式中，本發明中提供的研磨組合物的SiN/氧化硅和/或SiN/多晶 硅去除選擇性是通過研磨組合物的稀釋、尤其組合物的二氧化硅成分的稀釋來控制的。在 一些實施方式中，二氧化硅濃度變低時，SiN/氧化硅去除選擇性變高。
[0021] 意外的是，本發明的研磨組合物的SiN/多晶硅去除選擇性是通過改變水溶性聚 合物的濃度來控制的。水溶性聚合物的濃度變得越高，SiN/多晶硅去除選擇性變得越高。雖 然機理尚未明確，但可以認為是由于水溶性聚合物在多晶硅上存在的范圍比SiN上更廣、 和/或覆蓋多晶硅，因此在研磨中妨礙多晶硅的去除。
[0022] 另外，本說明書中所提供的為用于包含使用本發明的研磨組合物的研磨的方法。 本發明的研磨組合物和方法例如在半導體器件制造工藝中有用。一些實施方式中，這樣的 組合物在使用柔軟的研磨墊的方法中有用。對這樣的柔軟墊的例子沒有限定，包括聚氨酯 制的軟墊。其它的實施方式中，這樣的組合物在使用硬或中度硬的研磨墊的方法中有用。對 這樣的硬墊的例子沒有限定，包括聚氨酯制的硬墊。
[0023] 另外的實施方式中，用于研磨的方法包含使SiN、氧化硅和/或多晶硅與本發明的 研磨組合物接觸。另外的實施方式中，SiN相對于氧化硅和/或多晶硅被選擇性地去除。
【附圖說明】
[0024] 圖1表示本發明的研磨組合物與低缺陷ILD組合物相比研磨性更優異。
[0025] 圖2用圖表顯示作為本發明的研磨組合物的樣品A的缺陷數與以往例的樣品B為 同等或比樣品B少。
[0026] 圖3用圖表顯示作為本發明的研磨組合物的樣品A的、與TE0S二氧化硅和多晶硅 相比對SiN選擇性的研磨功能更優異、以及組合物濃度對研磨率和選擇性的影響。
[0027] 圖4用圖表顯不樣品A的研磨速度。
[0028] 圖5A用圖表顯示變更本發明的研磨組合物中成分的濃度對研磨速度和研磨選擇 性帶來的影響。
[0029] 圖5B用圖表顯示變更本發明的研磨組合物中成分的濃度對研磨速度和研磨選擇 性帶來的影響。
【具體實施方式】
[0030] 本說明書中的以下用語如下述進行定義。即使是以單數使用的用語，如前后文的 關系所示，也包括復數的方式。例如，pH調節劑意指1種以上的pH調節劑。
[0031] "約"如前后文的關系所示，是指某一量的±1%、± % 5%或±10%。在本說明書 中使用時，所有的量、數及其范圍在前面加置"約"。
[0032] "烴基"是指含有碳原子和氫原子的部位。碳原子數通常約為1~70沁~C 7Q)。
[0033] "烷基"是指飽和的、直鏈或支鏈的1價的烴基部分。碳原子數通常為1~40。
[0034] "烯基"是指含有5個以下的碳-碳雙鍵的、直鏈或支鏈的1價的烴基部分。碳原 子數通常為1~40。
[0035] "炔基"是指含有5個以下的碳-碳三鍵的、直鏈或支鏈的1價的烴基部分。碳原 子數通常為1~40。
[0036] "芳基"是指芳香族的環烴基部分。碳原子數通常為6~10。
[0037] "環烷基"是指環式的非芳香族烴基部分。環烷基有完全飽和或部分不飽和的情 況。碳原子數通常為3~15。部分不飽和環烷基含有1~4的碳-碳雙鍵。
[0038] "亞烷基"是指飽和的、2價的直鏈或支鏈的烴基部分。碳原子數通常為2~200。
[0039] "聚氧化亞烷基"是指8~60的氧原子取代碳原子鏈而成的亞烷基。氧化亞烷基 的重復數通常為8~60。
[0040] (組合物和方法）
[0041] 本發明提供顯示出SiN表面相對于氧化硅表面的、和SiN表面相對于多晶硅表面 的高研磨速度比的研磨組合物。一個實施方式中，這樣的組合物包含二氧化硅和水溶性聚 合物，具有6以下的pH。該情況下，二氧化硅以與其表面鍵合的狀態包含1個以上的有機 酸或其鹽，水溶性聚合物為烴基具有12以上的碳原子的聚氧化亞烷基烴基醚。碳原子不足 12時，SiN表面的研磨速度相對于氧化硅和/或多晶硅表面的研磨速度比有變低的傾向。
[0042] A?二氧化硅
[0043] 一個實施方式中，二氧化硅為膠態二氧化硅。一個實施方式中，二氧化硅包含用 鍵合于各顆粒的、1~6、2~5或3~4種的有機酸基或其鹽進行了衍生物化的二氧化 硅。一些實施方式中，有機酸為羧酸和磺酸的一者或二者。如有機酸的官能團與二氧化硅 鍵合那樣，本領域技術