用于化学机械研磨的浆料组合物的制作方法

文档序号:19324143发布日期:2019-12-04 00:53阅读:176来源:国知局

本申请主张于2017年04月27日及2018年02月21日提交韩国专利局,申请号分别为10-2017-0054609及10-2018-0020654的韩国专利申请的优先权,其全部内容以引用的方式并入本申请中。

本发明涉及一种用于化学机械研磨的浆料组合物。更详细地,本发明涉及一种用于化学机械研磨的浆料组合物及利用它的研磨方法,该浆料组合物包含磷酸盐化合物作为选择比调节剂,可以调节研磨对象的选择比。



背景技术:

随着半导体元件高集成化、高密度化及多层结构化,使用更微细的图案形成技术,因此半导体元件的表面结构变得复杂,而且层间膜之间的段差也变得更大。

当这些层间膜之间有段差时,半导体元件制造工艺中会产生不良,所以使段差最小化变得很重要。因此,为了减小这些层间膜之间的段差,采用半导体基板的平坦化技术。

在上述半导体基板的平坦化技术中,为了在半导体工艺中清除钨等金属,使用反应离子蚀刻法或化学机械研磨法(chemicalmechanicalpolishing:cmp)等。所述反应离子蚀刻法存在工艺实施后半导体基板上产生残留物的问题,因此更多使用化学机械研磨法。

上述化学机械研磨法使用包含研磨剂等的水溶性浆料组合物,对半导体基板进行研磨。

使用上述浆料组合物对绝缘膜、金属膜、包含绝缘膜和金属膜的多层膜进行研磨时,存在对各研磨对象的研磨速率不同的问题。



技术实现要素:

所要解决的问题

本发明旨在提供一种用于化学机械研磨的浆料组合物,所述浆料组合物包含特定研磨选择比调节剂,比以往更容易调节半导体基板的绝缘膜的研磨速度,进而可以调节研磨选择比。

另外,本发明旨在提供一种利用所述浆料组合物的半导体基板的研磨方法,所述研磨方法可以对所述半导体基板的绝缘膜和金属膜单独或同时进行研磨。

解决问题的方法

根据本发明一实施例的用于化学机械研磨的浆料组合物包含:

1)研磨剂;以及

2)研磨选择比调节剂,其选自由a)选自由具有磷酸盐基的环状化合物、具有磷酸盐基的无机化合物及具有磷酸盐基的金属化合物所组成的群组中的至少一种具有磷酸盐基的化合物、b)三级胺化合物及c)它们的混合物所组成的群组。

更具体地,所述研磨选择比调节剂可为具有磷酸盐基的环状化合物。

这种所述研磨选择比调节剂可为用于调节氮化硅膜的研磨速度的氮化硅膜研磨选择剂。

在这种情况下,根据一实施例,在所述研磨选择比调节剂中,c)可以1:0.25至1:5的重量比包含a)的化合物和b)三级胺化合物。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含催化剂。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种ph调节剂。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种杀生剂。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种反应调节剂。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含水、乙醇或它们的混合物。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种氧化剂。

所述具有磷酸盐基的环状化合物可为选自由肌醇单磷酸盐、肌醇二磷酸盐、肌醇三磷酸盐、肌醇四磷酸盐、肌醇五磷酸盐、肌醇六磷酸盐、葡萄糖-1-磷酸盐及葡萄糖-6-磷酸盐所组成的群组中的至少一种。

所述三级胺化合物可为选自由三甲基胺、三乙基胺、三丁基胺及三丙基胺所组成的群组中的至少一种。

在本发明中,所述研磨剂以全部浆料组合物的总重量计可包含0.01至10重量%。

所述催化剂以全部浆料组合物的总重量计可包含0.00001至1重量%。

所述研磨选择比调节剂以全部浆料组合物的总重量计可包含0.0001至10重量%。

此外,根据本发明另一实施例的用于化学机械研磨的浆料组合物以全部浆料组合物的总重量计包含研磨剂0.01至10重量%、研磨选择比调节剂0.0001至10重量%、催化剂0.00001至1重量%、ph调节剂0.0005至5重量%、杀生剂0.0001至0.1重量%及余量的水。

另外,所述浆料组合物以全部浆料组合物的总重量计还可包含反应调节剂0.0001至1重量%。而且,所述浆料组合物以全部浆料组合物的总重量计还可包含氧化剂0.005至10重量%。

另外,根据本发明又一实施例的半导体基板的研磨方法,使用所述用于化学机械研磨的浆料组合物,所述研磨方法包含:

a)对形成于半导体基板上的绝缘膜或金属膜进行研磨的工艺;或者

b)对形成于半导体基板上绝缘膜和金属膜同时进行研磨的工艺。

所述绝缘膜可包含氮化硅膜、氧化硅膜、或氮化硅膜和氧化硅膜。所述金属膜可为钨膜。

在所述b)工艺中,所述绝缘膜为氮化硅膜或氧化硅膜时,氮化硅膜或氧化硅膜与金属膜的研磨选择比可为1:3以上。

在所述b)工艺中,所述绝缘膜包含氮化硅膜和氧化硅膜时,氮化硅膜:氧化硅膜:金属膜的研磨选择比可为1:0.5~2:3~10。

发明效果

本发明的浆料组合物使用具有磷酸盐基的化合物或者选择性地更包含三级胺化合物的物质作为研磨选择比调节剂,从而可以对半导体基板的包含氮化硅膜、氧化硅膜等的绝缘膜或包含钨的金属膜单独或同时进行研磨,均可以显示出优异的效果。也就是说,当利用本发明的浆料组合物时,具有磷酸盐基的化合物可以选择性地进一步增加绝缘膜的研磨速度,特别是氮化硅膜的研磨速度。此外,本发明中可用作研磨选择比调节剂的三级胺化合物可进一步增加绝缘膜的研磨速度,特别是氧化硅膜的研磨速度。进一步地,本发明通过适当调节所述研磨选择比调节剂的含量,也可以对由氮化硅膜、氧化硅膜、钨膜等三种膜组成的研磨对象膜同时进行研磨,因此它们的选择比也容易调节。

具体实施方式

本发明可加以各种变换以及具有各种实施例,因此例示出特定实施例进行详细描述。然而,本发明并不受限于特定实施方式,凡在本发明的技术思想和技术范围下所作的所有变换、均等物或替代物,均应落入本发明的范围内。

还应当理解,单数形式也意在包含复数形式,除非在上下文中有明确的指示。当在说明中使用术语“包含”或“具有”来描述某个特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在时,并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或加入。

下面详细描述本发明的用于化学机械研磨的浆料组合物(cmp组合物)及利用它的半导体基板的研磨方法。

用于化学机械研磨的浆料组合物

根据本发明一实施例可提供一种用于化学机械研磨的浆料组合物,所述浆料组合物包含:1)研磨剂;以及2)研磨选择比调节剂,其选自由a)选自由具有磷酸盐基的环状化合物、具有磷酸盐基的无机化合物及具有磷酸盐基的金属化合物所组成的群组中的至少一种具有磷酸盐基的化合物、b)三级胺化合物及c)它们的混合物所组成的群组。

也就是说,本发明公开了一种可调节选择比的浆料组合物及利用它的半导体基板的研磨方法。

此外,若使用本发明的浆料组合物,就能对绝缘膜或金属膜单独进行研磨,或者可对绝缘膜和金属膜同时进行研磨。此时,所述绝缘膜可包含形成于半导体基板上的由氮化硅膜或氧化硅膜所组成的一种绝缘膜、以及由氮化硅膜和氧化硅膜所组成的两种绝缘膜。另外,所述金属膜可包含形成于半导体基板上的至少一种金属膜,更具体为钨膜。

为此,本发明在浆料组合物中使用所述a)至c)的化合物作为研磨选择比调节剂。

所述a)的化合物使用具有磷酸盐基的化合物,具体如上所述使用选自三个成分中的至少一种。更具体地,以相同含量作对比,最有效的研磨选择比调节剂可为具有磷酸盐基的环状化合物,其包含环状脂肪族化合物。

这种a)的研磨选择比调节剂更有效地增加绝缘膜中氮化硅膜的研磨速度。因此,所述研磨选择比调节剂可以是用于调节氮化硅膜的研磨速度的氮化硅膜研磨选择剂。所述研磨选择比调节剂根据使用含量可进一步提高氮化硅膜的研磨速度。

此时,所述具有磷酸盐基的环状化合物可具有4至7个碳原子。具体例如,用作所述研磨选择比调节剂的具有磷酸盐基的环状化合物可为环状脂肪族化合物,具体可为选自由下述结构的肌醇单磷酸盐、肌醇二磷酸盐、肌醇三磷酸盐、肌醇四磷酸盐、肌醇五磷酸盐、肌醇六磷酸盐、葡萄糖-1-磷酸盐及葡萄糖-6-磷酸盐所组成的群组中的至少一种。

肌醇单磷酸盐(inositolmonophosphate,ip)

肌醇二磷酸盐(inositolbisphosphate,ip2)

肌醇三磷酸盐(inositoltrisphosphate,ip3)

肌醇四磷酸盐(inositoltetraphosphate,ip4)

肌醇五磷酸盐(inositolpentakisphosphate,ip5)

肌醇六磷酸盐(inositolhexaphosphate,ip6)(植酸(phyticacid)或植酸盐(phytate))

葡萄糖-1-磷酸盐(glucose1-phosphate)

葡萄糖-6-磷酸盐(glucose6-phosphate)

此外,所述具有磷酸盐基的无机化合物有磷酸一铵(monoammoniumphosphate,map)、磷酸二铵(diammoniumphosphate,dsp)、磷酸三铵(triammoniumphosphate,tsp)等,这些可以选用至少一种。

所述具有磷酸盐基的金属化合物有磷酸一钠(monosodiumphosphate,msp)、磷酸二钠(disodiumphosphate,dsp)、磷酸三钠(trisodiumphosphate,tsp)等,这些可以选用至少一种。

另外,根据本发明另一实施例,所述研磨选择比调节剂可以使用b)的三级胺化合物。此外,本发明的研磨选择比调节剂可为所述a)的选自具有磷酸盐基的化合物中的至少一种化合物和b)的三级胺的混合物。

作为研磨选择比调节剂使用三级胺化合物时,可以提高氧化硅膜的研磨速度。如果绝缘膜由氮化硅膜和氧化硅膜组成,则可以显示出能够同时调节氮化硅膜和氧化硅膜的研磨速度的优点。

所述三级胺化合物有三甲基胺、三乙基胺、三丁基胺、三丙基胺等,而且可以使用选自它们中的任何一种以上。

若代替所述三级胺化合物使用一级胺化合物或二级胺化合物,则难以增加半导体基板的金属膜(如氧化硅膜)的研磨速度。此外,若代替三级胺化合物使用聚胺化合物,则降低用作研磨剂的二氧化硅的分散性,可能会出现产生沉淀的问题。

此外,根据本发明一实施例,当所述研磨选择比调节剂中使用c)的成分时,所述c)可以1:0.25至1:5的重量比包含a)的具有磷酸盐基的化合物及b)三级胺化合物。若所述a)的具有磷酸盐基的化合物与b)的三级胺化合物的重量比超出1:0.25,则存在氮化硅膜:氧化硅膜的研磨速度选择比降低的问题。另外,若所述a)的具有磷酸盐基的化合物与b)的三级胺化合物的重量比超出1:5,则氮化硅膜:氧化硅膜的研磨速度选择比变得过大,可能会发生冲蚀(erosion)。

更具体地,当所述研磨选择比调节剂为c)时,可以1:0.7至1:3的重量比包含a)的具有磷酸盐基的环状化合物和b)的三级胺化合物。当以所述范围使用两种物质时,氮化硅膜:氧化硅膜的选择比可调节成1:0.5至2。然而,若无法满足所述范围,则难以调节氮化硅膜与氧化硅膜的研磨选择比。

另外,可以1:0.25至1:5的重量比包含选自所述具有磷酸盐基的无机化合物和具有磷酸盐基的金属化合物中的任何一种化合物及三级胺化合物。在这种情况下,容易调节氮化硅膜与氧化硅膜的研磨选择比。

此外,研磨选择比调节剂的含量以浆料组合物的总重量计可为0.0001至10重量%,具体可为0.0001至5重量%,更具体可为0.0001至1重量%,最具体可为0.0001至0.5重量%。另外,当使用研磨选择比调节剂时,若使用三级胺化合物,则以全部组合物的总重量计使用0.0001至5重量%为佳,使用0.0001至0.5重量%为更佳。若所述研磨选择比调节剂的含量小于0.0001重量%,则存在研磨速度调节效果不足的问题,若大于10重量%,则存在研磨速度不会再增加的问题。

另外,根据本发明一实施例的浆料组合物是与所述研磨选择比调节剂一起进一步包含研磨剂的浆料组合物。

作为用于本发明的浆料组合物的所述研磨剂(abrasive),可以使用实施机械研磨的常规研磨剂(abrasive)中的硅酸胶(colloidalsilica)或熏硅(fumedsilica)。

所述研磨剂的含量以全部组合物的总重量计可为0.01至10重量%,具体可为0.1至8重量%。若研磨剂的含量小于0.01重量%,则存在研磨速度下降的问题,若大于10重量%,则存在产生过多划痕的问题。

根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含催化剂。

所述催化剂可提高如钨等金属膜的研磨速度,具体可以使用选自硝酸铁、氯化铁等铁盐及纳米硅铁(fesi)所组成的群组中的至少一种。

所述催化剂的含量以浆料组合物的总重量计可为0.00001至1重量%,具体可为0.0001至0.5重量%。若所述催化剂的含量小于0.00001重量%,则存在金属膜的研磨速度下降的问题,若大于1重量%,则存在化学反应性过高而导致研磨速度不均匀的问题。

此外,根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种ph调节剂。

在本发明中,浆料组合物的ph范围可为1至4,具体可为1.5至3.5。因此,本发明在反应中使用酸性或碱性ph调节剂,由此可以调节浆料组合物的ph。若浆料组合物的ph范围低于1,则因酸性度过低而存在操作上的问题,若浆料组合物的ph范围高于4,则部分金属膜的研磨速度会减小。

所述ph调节剂(phadjustingagent)是在调节浆料组合物的ph时使用,可以使用选自由酸性调节剂和碱性调节剂所组成的群组中的任何一种,将浆料组合物调节成操作性好且具有优异的研磨速度的所述ph范围。

所述酸性调节剂为硝酸、盐酸、硫酸等,碱性调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化四甲铵、氢氧化四丁铵,更具体为氢氧化四甲铵、氢氧化四丁铵等。半导体材料中钾、钠被列为金属杂质(metalimpurity)管理项目,由于会导致晶圆污染及不良,所以使用量受到限制。

所述ph调节剂的含量以浆料组合物的总重量计可为0.0005至5重量%,具体可为0.001至1重量%。若所述ph调节剂的含量小于0.0005重量%,则存在ph调节效果不足的问题,若大于5重量%,则存在浆料性能会改变的问题。

另外,根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种杀生剂(biocide)。

所述杀生剂是为了防止微生物污染而使用,例如可以使用聚六亚甲基胍(phmg)或异噻唑啉酮类化合物等。作为所述异噻唑啉酮类化合物,可以使用选自由甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,mit)、甲基氯异噻唑啉酮(cmit)及1,2-苯并异噻唑-3(2h)-酮((1,2-benzisothiazol-3(2h)-one:benzisothiazolinone,bit)所组成的群组中的至少一种。

所述杀生剂的含量以浆料组合物的总重量计可为0.0001至0.1重量%,具体可为0.001至0.05重量%。

若所述杀生剂的含量小于0.0001重量%,则存在因杀菌作用有限而产生微生物的问题,若大于0.1重量%,则存在浆料性能会改变的问题。

另外,根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含至少一种反应调节剂。作为所述反应调节剂,可以使用丙二酸、磷酸、碘酸钾等。所述反应调节剂的含量以浆料组合物的总重量计可为0.0001至1重量%,具体可为0.001至0.5重量%。若所述反应调节剂的含量小于0.0001重量%,则存在基板不均匀性增加的问题,若大于1重量%,则存在研磨速度会降低的问题。

此外,对于根据本发明一实施例的浆料组合物,除了上述的成分之外,为了满足组合物的100重量%,作为余量成分还可包含水、乙醇(roh)或它们的混合物。当包含水时,可以是去离子水、离子交换水、超纯水或蒸馏水,所述蒸馏水一般可以使用经1至3次蒸馏而得到的蒸馏水。在这种情况下,本发明的浆料组合物可以是水溶性组合物。所述乙醇可以使用c2至c10的直链或侧链型乙醇。所述浆料组合物根据需要还可包含有机溶剂。在这种情况下,可作为难溶于水的成分的助溶剂来使用,或者为了提高对研磨对象膜的浆料组合物的湿润性而使用。

另外,根据本发明一实施例的浆料组合物还可包含氧化剂。

当研磨对象包含钨时,可进一步包含所述氧化剂。

所述氧化剂以包含于浆料组合物的状态保存,也可以添加液形式保存与包含研磨剂的其余浆料组合物分开,以免浆料组合物的稳定性下降。将所述氧化剂以添加液形式保存时,可在涂布于研磨对象膜之前,将所述氧化剂配入其余浆料组合物,或者可在研磨期间独立于浆料组合物,将所述氧化剂涂布在研磨对象膜上。作为可用作所述氧化剂的具体例,可以选择过氧化氢、碘酸钾、过锰酸钾、氨、胺化合物、铵化合物、硝酸盐化合物及其混合物中的至少一种,但不限于此。

所述氧化剂的含量以浆料组合物的总重量计可为0.005至10重量%,具体可为0.2至5重量%。

若所述氧化剂的含量小于0.005重量%,则存在金属膜的研磨速度会降低的问题,若大于10重量%,则存在因化学反应性过大而导致金属膜的研磨速度不均匀的问题。

根据本发明另一实施例可提供一种用于化学机械研磨的浆料组合物,所述浆料组合物以全部浆料组合物的总重量计包含研磨剂0.01至10重量%、研磨选择比调节剂0.0001至10重量%、催化剂0.00001至1重量%、ph调节剂0.0005至5重量%、杀生剂0.0001至0.1重量%及余量的水。

另外,所述浆料组合物以全部浆料组合物的总重量计还可包含反应调节剂0.0001至1重量%。而且,所述浆料组合物以全部浆料组合物的总重量计还可包含氧化剂0.005至10重量%。在这种情况下,本发明可提供一种用于化学机械研磨的浆料组合物,所述浆料组合物包含研磨剂0.01至10重量%、研磨选择比调节剂0.0001至10重量%、催化剂0.00001至1重量%、ph调节剂0.0005至5重量%、杀生剂0.0001至0.1重量%、反应调节剂0.0001至1重量%及余量的水。

半导体基板的研磨方法

根据本发明又一实施例提供一种半导体基板的研磨方法,使用所述用于化学机械研磨的浆料组合物,所述研磨方法包含:a)对形成于半导体基板上的绝缘膜或金属膜进行研磨的工艺;或者b)对形成于半导体基板上绝缘膜和金属膜同时进行研磨的工艺。

所述绝缘膜可包含氮化硅膜、氧化硅膜、或氮化硅膜和氧化硅膜。所述金属膜可包含钨膜。

另外,对绝缘膜单独进行研磨时,用于研磨的浆料组合物中可以不包含催化剂和氧化剂。而且,对绝缘膜和金属膜同时进行研磨时,浆料组合物中包含催化剂和氧化剂会更有利于提高研磨效率。

此外,本发明的用于化学机械研磨的浆料组合物包含一定含量的所述特定研磨选择比调节剂,因此比以往提高研磨速度,进而可对由一种膜组成的半导体基板的绝缘膜或金属膜进行研磨,或者可对由一种以上膜组成的绝缘膜和金属膜同时进行研磨。

因此,本发明的浆料组合物用于对选自半导体基板的氮化硅膜、氧化硅膜或钨膜中的一种进行研磨,或者用于对选自它们中的两种或三种所组成的绝缘膜和金属膜同时进行研磨,从而能够提高研磨速度。此时,将所述浆料组合物用于对包含钨膜的金属膜进行研磨时,所述氧化剂可在使用之前加入到浆料组合物。

例如,用于研磨钨的浆料组合物而言,制备不包含过氧化氢的组合物为100%的产品并保存,可在研磨(cmp)前加入过氧化氢混合后使用。因为,若以过氧化氢包含于浆料组合物的状态予以保存,则由于过氧化氢分解,其含量很难保持一定,从而会导致产品的寿命缩短。

具体地,虽然所述研磨对象不受限制,但是主要对组成半导体基板的氧化硅膜(sio2)、氮化硅膜(si3n4)等绝缘膜或钨(w)膜等金属膜分别进行研磨,或者可以对由它们组成的两种或三种膜同时进行研磨。

另外,在所述b)工艺中,当所述绝缘膜为氮化硅膜时,氮化硅膜与金属膜的研磨选择比可为1:3以上或1:3~10,具体可为1:4~8。

进一步地,在所述b)工艺中,当所述绝缘膜包含氮化硅膜和氧化硅膜时,氮化硅膜:氧化硅膜:金属膜的研磨选择比可为1:0.5~2:3~10。

下面通过本发明的具体实施例进一步详细描述本发明的作用和效果。但,下述实施例是本发明的例示而已。本发明的权利范围不限于下述实施例。

[实施例]

关于实施例和比较例,半导体基板的金属膜的研磨条件和研磨速度测定方法如下:

1.实验晶圆:钨(w)8英寸blanket,氧化硅膜(pe-teos)8英寸blanket,氮化硅膜(si3n4)8英寸blanket

2.研磨设备(polisher):mirra3400(appliedmaterials公司)

3.研磨条件:按照表1的方法进行

【表1】

4.研磨垫(pad):ic-1000(rohm&haas公司)

5.厚度(研磨速度)测定仪器(厚度单位:符号:)

钨膜:cmt-2000(4-pointprobe,(株)changmintech.)

氧化硅膜和氮化硅膜:thermawaveop-2600(klatencor)

[式1]

研磨速度=cmp前厚度–cmp后厚度

6.particlesize(粒度)分析仪器

els-z(otsukaelectronics)

7.ph分析仪器

metrohm704(metrohm)

<比较例1至3及实施例1至11:制备包含具有磷酸盐基的化合物的浆料>

将研磨剂(200nm熏硅)、催化剂(硝酸铁、硅铁)、研磨选择比调节剂(表2的成分)、杀生剂(methylisothiazolinone)及蒸馏水放入混合器,通过机械搅拌器(mechanicalstirrer)来搅拌进行混合。

所述搅拌完毕后,作为ph调节剂使用硝酸和tmah,将浆料组合物的ph调节成2。然后,在对半导体膜进行研磨之前,将浓度为31%的过氧化氢3重量%进一步加入所述调节ph的组合物中,从而制备出实施例1至11的浆料组合物。

此时,研磨剂及研磨选择比调节剂的含量和组分如下表2所示。此外,将不包含研磨选择比调节剂的浆料组合物作为比较例1。

另外,将研磨选择比调节剂的含量超出本申请范围(0.0001至10重量%)的浆料组合物分别作为比较例2及3。

在浆料组合物中,杀生剂的含量为0.01重量%,研磨剂、催化剂及研磨选择比调节剂的含量和成分如下表2所示,并加入硝酸和tmah使浆料组合物的ph成为2,余量成分调节成蒸馏水的含量。

【表2】

对于所述比较例1至3及实施例1至11的浆料组合物,通过上述的方法测定研磨速度,其结果示于下表3中。

【表3】

由表3的结果来看,如实施例1至11,浆料组合物中包含具有磷酸盐基的化合物作为研磨选择比调节剂时,随着其含量的增加,氮化硅膜的研磨速度增加,而且不会对氧化硅膜和钨膜的研磨速度产生影响。

另外,在具有磷酸盐基的化合物中,使用环状化合物的实施例1至6,在相同含量下氮化硅膜研磨速度提高效果最好。此外,使用具有磷酸盐基的无机化合物或具有磷酸盐基的金属化合物的实施例7至11,在相同含量下显示出类似的提高效果。但,为了减少金属污染,比金属化合物更优选使用无机化合物。

相比之下,比较例1由于未包含本申请的具有磷酸盐基的化合物,氮化硅膜的研磨速度低于实施例结果。此外,比较例2至3由于超出本申请的研磨选择比调节剂的含量范围,其结果为不良。

<比较例4至5及参考例1至6:制备包含一级至三级胺化合物的浆料>

对如下表4作为研磨选择比调节剂使用一级、二级、三级胺化合物的情形进行实验,以确认效果。将研磨剂(90nm硅酸胶)、催化剂(硅铁)、研磨选择比调节剂(表4的成分)、杀生剂(methylisothiazolinone)及蒸馏水在机械搅拌器(mechanicalstirrer)中搅拌进行混合。在浆料组合物中,杀生剂的含量为0.01重量%。

所述搅拌完毕后,作为ph调节剂使用硝酸和tmah,将浆料组合物的ph调节成2。然后,在对半导体膜进行研磨之前,将浓度为31%的过氧化氢3重量%进一步加入所述调节ph的组合物中,从而制备出比较例4至5及参考例1至6的浆料组合物,并通过上述的方法进行了研磨实验。此外,将作为研磨选择比调节剂使用一级胺和二级胺的浆料组合物分别作为比较例4及比较例5。

【表4】

对所述比较例4至5及参考例1至6的浆料组合物的研磨速度测定结果示于下表5中。

【表5】

由表5的结果来看,如参考例1至6作为研磨选择比调节剂包含三级胺化合物的浆料组合物比起包含一级胺化合物和二级胺化合物(比较例4、5)的浆料组合物有效地提高氧化硅膜的研磨速度。另外,对于参考例1至6,对氮化硅膜和钨膜几乎没有影响,而对氧化硅膜有效地提高了研磨速度。而且,对于参考例6,随着三级胺化合物的含量增加,进一步提高氧化硅膜的研磨速度。

<比较例6至8及实施例12至18:制备包含具有磷酸盐基的化合物和三级胺化合物的浆料>

通过所述表5的结果进行了用于证明浆料组合物中作为研磨选择比调节剂除具有磷酸盐基的化合物外进一步包含三级胺化合物时效果更好的实验。

将研磨剂(70nm硅酸胶)、催化剂(硝酸铁、硅铁)、研磨选择比调节剂(表6的成分)、杀生剂(methylisothiazolinone)及蒸馏水在机械搅拌器(mechanicalstirrer)中搅拌进行混合。在浆料组合物中,杀生剂的含量为0.01重量%。

所述搅拌完毕后,作为ph调节剂使用硝酸和tmah,将浆料组合物的ph调节成3。然后,在对半导体膜进行研磨之前,将浓度为31%的过氧化氢3重量%进一步混入所述调节ph的组合物中,从而制备出比较例7至8及实施例12至18的浆料组合物,并通过上述的方法进行了研磨实验。此外,将没有使用研磨选择比调节剂的浆料组合物作为比较例6。

【表6】

对所述比较例6至8及实施例12至18的浆料组合物的研磨速度及选择比测定结果示于表7中。

【表7】

由表7来看,使用实施例12至18的浆料组合物对半导体基板的绝缘膜和金属膜进行研磨时,与比较例6至8的浆料组合物相比,提高了氮化硅膜和氧化硅膜等绝缘膜的研磨速度,进而可以调节选择比。

也就是说,在浆料组合物中,作为研磨选择比调节剂以1:0.25至1:5的重量比包含a)选自由具有磷酸盐基的环状化合物、具有磷酸盐基的无机化合物及具有磷酸盐基的金属化合物所组成的群组中的至少一种化合物及b)三级胺化合物时,浆料组合物显示出优异的效果。

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