用于化学机械抛光的浆料和化学机械抛光方法技术

本发明专利技术提供用于化学机械抛光的浆料，其包含：研磨剂颗粒(a)；具有pKa值大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)；和水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供用于化学机械抛光的浆料，其包含：研磨剂颗粒(a)；具有pKa值大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)；和水。【专利说明】
本专利技术涉及用于化学机械抛光的浆料和使用所述浆料的化学机械抛光方法，所述 浆料优选用于半导体基板的制造。
技术介绍
通过经由构成回路的晶体管、电阻、配线等的小型化而实现的高密集化、或者同 时通过高速响应，已使半导体回路显示出高的性能。另外，配线的积层化（layering)已 使得能够实现较高的密集化和较高的集成化。已使得能够实现以上的半导体制造技术包 括STI (浅沟槽隔离）、层间介电膜的平坦化、镶嵌（damascene)工艺、和金属插塞（metal plug)。STI是晶体管元件隔离的一种，镶嵌是金属配线的埋置（embedding)技术的一种，且 金属插塞是具有穿透层间介电膜的结构的使用金属的三维配线的一种。对于每一步骤而言 必需的技术是CMP (化学机械抛光），其不断地用于STI形成、层间介电膜的平坦化、镶嵌工 艺以及金属插塞埋置的每一步骤。这些精细图案是通过经由光刻法步骤形成的抗蚀剂掩模 的转录形成的。随着小型化的继续进行，用于光刻法的投影器透镜的焦点深度变浅，并且， 由于晶片上的凹陷和凸起需要比所述深度小，因此，所要求的平坦性水平变高。通过经由 CMP使被加工的表面平坦化，可获得纳米级或原子水平的平坦表面，且通过三维配线（即， 积层化）所导致的高性能变为可能。 在STI形成步骤中，在将沟槽形成为元件隔离区且在除凹槽之外的区域上形成抛 光终止膜之后，在所述凹槽内部和在所述抛光终止膜上形成用于元件隔离的绝缘膜。然后， 通过经由CMP的抛光移除过量的绝缘膜，直至所述抛光终止膜出现，并平坦化。作为终止 膜，通常使用氮化硅，并且，作为绝缘膜，经常使用氧化硅。 为了高的平坦化和元件保护，当暴露出终止膜时，降低抛光终止膜和绝缘膜的速 率是必要的。为了确实地在晶片的整个表面上暴露出终止膜，晶片上的其中抛光速率快的 区域甚至在暴露出终止膜之后还被抛光相当长的时间。因此，当绝缘膜的抛光速率甚至在 暴露出终止膜之后也是高的时，图案的作为元件隔离区（STI区）的凹陷部分上的绝缘膜被 过分地移除（表面凹陷（dishing)现象），且元件的性质和可靠性降低。 目前，对于STI形成，主要使用包含组合的铈土（氧化铈）研磨剂颗粒和阴离子型 聚合物的浆料来实现高的平坦化和抑制当过度抛光时的抛光（例如，专利文献1和2)。另 夕卜，使用组合的阴离子型聚合物和聚乙烯基吡咯烷酮、阳离子型化合物和两性化合物的体 系也是已知的（例如，专利文献3)。此外，使用选自特定的氨基醇、氨基羧酸、羟基羧酸等的 低分子量化合物的体系也是已知的（例如，专利文献4和5)。 专利文献 I :JP-B-3672493 专利文献 2 :JP-B-3649279 专利文献 3 :JP-A-2007-273973 专利文献 4 : JP-A-2006-520530 专利文献 5 :JP-A-2008-539581
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题 STI区通常可通过下列步骤形成。图1-图4为逐步显示半导体器件的制造过程中 的STI形成步骤的示意性截面图。对图中各部分的尺寸进行设定以促进理解，而且，各部分 与各部分之间的尺寸比例不必与实际的比例一致。 首先，在基板1表面上的氧化绝缘膜2 (氧化硅等）上积层（layer)终止膜3。然 后，在氧化绝缘膜2和终止膜3积层于其上的基板1上通过光刻法积层抗蚀剂膜（未示出）， 且在蚀刻之后，移除抗蚀剂膜以形成沟槽4 (经蚀刻的部分）（图1)。通过CVD等积层绝缘 膜5 (氧化硅等）以填充沟槽4 (图2)。然后，通过经由CMP的抛光移除在终止膜3上形成 的多余的绝缘膜5以完全暴露出终止膜。在理想的抛光中，埋置在沟槽4中以形成STI区 6的终止膜3和绝缘膜5不具有台阶高度且是平坦的（图3)。 由于绝缘膜5在终止膜3及沟槽4上的初始高度不同（图2)，且绝缘膜5的抛光 速率高于终止膜3的抛光速率，因此，当通过抛光移除终止膜3上的绝缘膜5时，填充在沟 槽4中的绝缘膜倾向于被过度移除。结果，在形成STI区6的绝缘膜5和终止膜3之间产 生台阶高度h，且用于元件隔离的绝缘膜5的膜厚度t变薄（图4)，由此，半导体元件的可 靠性易于发生降低。 此外，由于基板具有波纹度且在基板上的浆料和压力的分布不是完全均匀的，因 此，实际上难以均匀地抛光整个基板。当抛光基板以使其上的整个终止膜3完全暴露时，出 现如下问题：在早期阶段中所暴露出的终止膜3的一部分中，填充在沟槽4中的绝缘膜5被 过度地抛光（过抛光）。在被过抛光的部分中，台阶高度进一步增高，且用于元件隔离的绝 缘膜5的膜厚度也进一步降低。 专利文献1-5中描述的用于化学机械抛光的浆料不必令人满意地使绝缘膜和终 止膜之间的台阶高度最小化。另外，专利文献5中描述的用于化学机械抛光的浆料有时未 能完全移除在终止膜上的绝缘膜，且导致元件中的缺陷。 因此，本专利技术旨在提供在使待抛光的膜平坦化的能力（在下文中有时简写为"平 坦化性能"）和移除多余的绝缘膜的能力方面优良的用于化学机械抛光的浆料，特别是能够 在STI形成步骤中使绝缘膜和终止膜之间的台阶高度极小的用于化学机械抛光的浆料（在 下文中有时简写为"用于CMP的浆料"）、以及使用所述浆料的化学机械抛光方法（在下文 中有时简写为"CMP"）。 用于解决问题的手段 本专利技术人已经进行了深入细致的研宄并发现，包含研磨剂颗粒（a)和具有pKa大 于9的氨基和不少于3个羟基的化合物（b)(在下文中有时简写为"化合物（b) "）以及水 的用于化学机械抛光的浆料可实现上述目标，且完成了下面的本专利技术。 用于化学机械抛光的浆料，包含 研磨剂颗粒（a)， 具有pKa大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物（b)，和 水。 前述的浆料，其中 前述研磨剂颗粒（a)的浓度为0. 1-20质量％，和 前述化合物（b)的浓度为0· 001-1质量％。 前述或的浆料，其中前述研磨剂颗粒（a)为选自氧化铈、氧化锰、氧化 铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆和氧化钽的至少一种。 前述-中任一项的浆料，其中前述化合物（b)的所述氨基的PKa为 9. 2~10, 5〇 前述-中任一项的浆料，其中前述化合物（b)的所述氨基的数量为1。 前述-中任一项的浆料，其中前述化合物（b)具有100-1000的分子量。 前述_中任一项的浆料，其中前述化合物（b)为葡糖胺和/或其衍生 物。 前述_中任一项的浆料，进一步包含浓度为0. 001-5质量％的水溶性聚 合物（c)。 前述的浆料，其中前述水溶性聚合物（c)为阴离子型聚合物和/或非离子 型聚合物。 前述或的浆料，其中前述水溶性聚合物（c)为选自如下的至少一种： 水溶性聚合物（cl)，其通过如下获得：使25-100质量％的选自（甲基）丙烯酸、 马来酸、衣康酸和乙烯基吡咯烷酮的至少一种单体和75-0质量％的另外的具有不饱和双 键的单体聚合； 水溶性聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于化学机械抛光的浆料，包含：研磨剂颗粒(a)，具有pKa大于9的氨基和不少于3个羟基的化合物(b)，和水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤充，冈本知大，加藤晋哉，
申请(专利权)人：可乐丽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP