表面选择性研磨组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有氮化硅（SiN)表面相对于氧化硅表面的研磨速度比高和/或SiN 表面相对于多晶娃（polysilicon)表面的研磨速度比高的特性的、包含娃和水溶性聚合物 的研磨组合物。
【背景技术】
[0002] 对于半导体器件制造中的氮化硅膜去除工序，例如可以看到，元件分离结构形成 工序中去除作为阻挡膜的氮化硅膜等各种各样的局面，但以往这样的工序通常是利用在 150 °C左右的高温下使用了磷酸硝酸混合液等的湿式蚀刻处理而实施的，几乎没有利用过 使用了磨粒的研磨工序。
[0003] 例如，专利文献1中记载的方法中，通过在氧化硅磨粒中添加磷酸或磷酸衍生物， 使（相对于氮化硅膜的研磨速度V (相对于氧化硅膜的研磨速度）所表示的选择比最大成 为10倍左右。专利文献1中记载的研磨用组合物的情况下，在对氮化硅膜进行研磨而露出 氧化硅膜和氮化硅膜所共存的面的时刻结束研磨的工序中，应该残留的氮化硅膜被过度研 磨时，在一定程度上会产生被化学性腐蚀的弊端。另外，磷酸自身对于氮化硅膜、氧化硅膜 具有着渗透性，因此也可能会对制造的半导体的电特性带来影响。如果为了防止或抑制这 些不良影响而减少磷酸或磷酸衍生物的添加量，则不仅会导致氮化硅膜的研磨速度降低、 氮化硅膜的去除效率恶化，而且还会导致选择比降低。其结果是，由于本来应作为研磨阻挡 膜的氧化硅膜也附随地被研磨，由于与阻挡膜的露出密度相应地产生相对的凹部的侵蚀而 使平坦性受损。
[0004] 另外，专利文献2中为了提供相对于氮化物（氮化硅膜等）具有高选择比的研磨 用组合物，提出将研磨浆料的pH调整在1~5的范围内的方案。然而，即使使用该研磨组 合物，不仅也伴有与专利文献1相同的弊端，而且显现由使用的磨粒自身的机械研磨力带 来的氧化硅膜的研磨速度，因此导致作为目标的选择比也仅为2左右，非常低。
[0005] 此外，专利文献3中提出含有胶态二氧化硅和具有磺酸基或膦酸基的有机酸的、 pH为2. 5~5的研磨组合物。然而，该研磨组合物也不能充分满足用户对氮化硅的研磨速 度相关的要求。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开平11-176773号公报
[0009] 专利文献2:日本特开2004-214667号公报
[0010] 专利文献3:日本特开2010-41037号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 半导体器件制造工艺中，需要在高速下对SiN磨削、研磨和/或去除、以及相对于 氧化硅和/或多晶硅以高选择比来选择性地研磨SiN。本发明的目的在于提供用于以高选 择比研磨SiN的研磨组合物和研磨方法。
[0013] 用于解决问题的方案
[0014] 本发明通过使用以下实施方式的研磨组合物，可以提供具有氮化硅（SiN)表面 相对于氧化硅表面的研磨速度的研磨速度比高并且SiN表面相对于多晶硅（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 研磨组合物。
[0015] 一个实施方式中，这样的研磨组合物包含二氧化硅和水溶性聚合物，具有6以下 的pH，此时，二氧化硅以与其表面键合的状态包含1以上的有机酸，水溶性聚合物为烃基具 有12以上的碳原子的聚氧化亚烷基烃基醚。
[0016] 一个实施方式中，二氧化硅为胶态二氧化硅。二氧化硅为如本说明书中提供的那 样对各种表面进行研磨和/或磨削的有效的磨粒。
[0017] 一个实施方式中，聚氧化亚烷基烃基醚为C18H 370(CH2CH20)2(lH或聚氧乙烯（20)硬 脂基醚。
[0018] 其它的实施方式中，以质量％计在组合物中存在0.001%~0.5%的聚氧化亚烷 基烃基醚。其它的实施方式中，以质量％计在组合物中存在100~450ppm的聚氧化亚烷基 烃基醚。研磨组合物中的聚氧化亚烷基烃基醚不足0. 001 %或超过0. 5%时，SiN表面的研 磨速度相对于氧化硅和/或多晶硅表面的研磨速度之比有变低的倾向。
[0019] 另外的实施方式中，组合物还包含与胶态二氧化硅键合的有机酸以外的有机酸。
[0020] 在各种实施方式中，本发明中提供的研磨组合物的SiN/氧化硅和/或SiN/多晶 硅去除选择性是通过研磨组合物的稀释、尤其组合物的二氧化硅成分的稀释来控制的。在 一些实施方式中，二氧化硅浓度变低时，SiN/氧化硅去除选择性变高。
[0021] 意外的是，本发明的研磨组合物的SiN/多晶硅去除选择性是通过改变水溶性聚 合物的浓度来控制的。水溶性聚合物的浓度变得越高，SiN/多晶硅去除选择性变得越高。虽 然机理尚未明确，但可以认为是由于水溶性聚合物在多晶硅上存在的范围比SiN上更广、 和/或覆盖多晶硅，因此在研磨中妨碍多晶硅的去除。
[0022] 另外，本说明书中所提供的为用于包含使用本发明的研磨组合物的研磨的方法。 本发明的研磨组合物和方法例如在半导体器件制造工艺中有用。一些实施方式中，这样的 组合物在使用柔软的研磨垫的方法中有用。对这样的柔软垫的例子没有限定，包括聚氨酯 制的软垫。其它的实施方式中，这样的组合物在使用硬或中度硬的研磨垫的方法中有用。对 这样的硬垫的例子没有限定，包括聚氨酯制的硬垫。
[0023] 另外的实施方式中，用于研磨的方法包含使SiN、氧化硅和/或多晶硅与本发明的 研磨组合物接触。另外的实施方式中，SiN相对于氧化硅和/或多晶硅被选择性地去除。
【附图说明】
[0024] 图1表示本发明的研磨组合物与低缺陷ILD组合物相比研磨性更优异。
[0025] 图2用图表显示作为本发明的研磨组合物的样品A的缺陷数与以往例的样品B为 同等或比样品B少。
[0026] 图3用图表显示作为本发明的研磨组合物的样品A的、与TE0S二氧化硅和多晶硅 相比对SiN选择性的研磨功能更优异、以及组合物浓度对研磨率和选择性的影响。
[0027] 图4用图表显不样品A的研磨速度。
[0028] 图5A用图表显示变更本发明的研磨组合物中成分的浓度对研磨速度和研磨选择 性带来的影响。
[0029] 图5B用图表显示变更本发明的研磨组合物中成分的浓度对研磨速度和研磨选择 性带来的影响。
【具体实施方式】
[0030] 本说明书中的以下用语如下述进行定义。即使是以单数使用的用语，如前后文的 关系所示，也包括复数的方式。例如，pH调节剂意指1种以上的pH调节剂。
[0031] "约"如前后文的关系所示，是指某一量的±1%、± % 5%或±10%。在本说明书 中使用时，所有的量、数及其范围在前面加置"约"。
[0032] "烃基"是指含有碳原子和氢原子的部位。碳原子数通常约为1~70沁~C 7Q)。
[0033] "烷基"是指饱和的、直链或支链的1价的烃基部分。碳原子数通常为1~40。
[0034] "烯基"是指含有5个以下的碳-碳双键的、直链或支链的1价的烃基部分。碳原 子数通常为1~40。
[0035] "炔基"是指含有5个以下的碳-碳三键的、直链或支链的1价的烃基部分。碳原 子数通常为1~40。
[0036] "芳基"是指芳香族的环烃基部分。碳原子数通常为6~10。
[0037] "环烷基"是指环式的非芳香族烃基部分。环烷基有完全饱和或部分不饱和的情 况。碳原子数通常为3~15。部分不饱和环烷基含有1~4的碳-碳双键。
[0038] "亚烷基"是指饱和的、2价的直链或支链的烃基部分。碳原子数通常为2~200。
[0039] "聚氧化亚烷基"是指8~60的氧原子取代碳原子链而成的亚烷基。氧化亚烷基 的重复数通常为8~60。
[0040] (组合物和方法）
[0041] 本发明提供显示出SiN表面相对于氧化硅表面的、和SiN表面相对于多晶硅表面 的高研磨速度比的研磨组合物。一个实施方式中，这样的组合物包含二氧化硅和水溶性聚 合物，具有6以下的pH。该情况下，二氧化硅以与其表面键合的状态包含1个以上的有机 酸或其盐，水溶性聚合物为烃基具有12以上的碳原子的聚氧化亚烷基烃基醚。碳原子不足 12时，SiN表面的研磨速度相对于氧化硅和/或多晶硅表面的研磨速度比有变低的倾向。
[0042] A?二氧化硅
[0043] 一个实施方式中，二氧化硅为胶态二氧化硅。一个实施方式中，二氧化硅包含用 键合于各颗粒的、1~6、2~5或3~4种的有机酸基或其盐进行了衍生物化的二氧化 硅。一些实施方式中，有机酸为羧酸和磺酸的一者或二者。如有机酸的官能团与二氧化硅 键合那样，本领域技术