一种通过将水溶性季铵盐，无机酸盐和磨料颗粒混入水介质而得到的用于化学机械抛光的水分散体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
用于化学机械抛光的水分散体及用途本专利技术的背景本专利技术的领域：本专利技术涉及一种用于化学机械抛光的水分散体和利用该分散体的化学机械抛光工艺。另外，本专利技术尤其涉及一种具有高储存稳定性，甚至防止在高浓度状态下储存时随着时间而变质，可通过化学机械抛光而提供具有优异的平面化和减少表面缺陷的抛光表面并可用于生产半导体设备的用于化学机械抛光的水分散体，利用这种分散体的具有优异的抛光和去除选择性的化学机械抛光工艺，和半导体设备的生产工艺。
技术介绍
：随着集成度和多层布线在半导体设备中的形成的增加，采用一种化学机械抛光用于抛光所要处理的膜。该技术通过将合适的布线材料包埋在具有所需图案的凹槽，孔或类似物(在工艺晶片的电介质上形成)中并随后化学和机械抛光电介质而用于去除过量布线材料和形成布线。除了形成布线，这种化学机械抛光工艺还用于形成电容器，门电极和类似物和采用在硅晶片如SOI(在绝缘体上的硅)基材的镜面抛光。通过这种化学机械抛光工艺抛光的物体包括各种膜如多晶硅膜(聚晶体管线硅膜)，单晶硅膜，氧化硅膜，铝膜，钨膜和铜膜。在这种化学机械抛光步骤中，如果通过将布线材料包埋在凹槽或类似物中而形成的具有厚度X(埃)的起始过量膜在去除速率V(埃/分钟)下抛光，那么物体应该通过仅进行抛光标准时间X/V(min)而自然得到。但在半导体设备的实际的生产步骤中，进行超过标准时间X/V(min)的-->过抛光以去除留在除凹槽或类似物之外的其它部分上的布线材料。″凹弯″(一部分布线变成凹面形式)或″侵蚀″(通过交替形成布线部分和绝缘部分而形成的交替布线的一部分变成凹面形式)由这些过抛光所引起。这些现象不优选，因为半导体设备产量下降。另外，表面包括磨损状状态的所谓的″擦痕″的缺陷在某些情况下可通过抛光而引起。该现象在某些情况下也可如同凹弯和侵蚀而降低半导体设备的产量。已经提出各种组合物如用于抑制这些凹弯和侵蚀的用于化学机械抛光的水分散体，用于抑制表面缺陷如擦痕的用于化学机械抛光的水分散体和同时具有这两种性能的用于化学机械抛光的水分散体。例如已经公开，优异的表面平面化能力可通过使用包含硅石和哌嗪的组合物抛光硅晶片而实现(日本专利申请延迟公开No.154760/1993)。但该公开组合物中的基本组分哌嗪是一种控制环境排放的目标物质，因此其使用在安全和对环境影响方面带来问题。另外，公开了包含至少一种选自二氧化硅，氧化铝，氧化铈，氧化钛，氮化硅，氧化锆和二氧化锰的磨料颗粒和水，和另外包含溶解态碱性有机化合物的用于抛光的组合物。据说利用这些用于抛光的组合物可实现大的去除速率，并可减少表面缺陷在抛光表面上的出现(参见，例如，日本专利申请延迟公开No.321569/1998)。随着要求增加集成度和半导体设备的微型化，发展了布线节距的微型化和较薄电介质的形成。通过对布线节距的微型化，氧化硅膜和由氮化物如氮化硅或氮化钛组成的阻碍层也变得细小。但如果阻碍层过抛光，不能实现阻碍层的预期功能，并造成侵蚀或类似现象，这样在某些情况下可损害作为半导体基材的功能。另外，抛光表面上的包括擦痕的表面缺陷影响使得沉积在其上的电介质的电性能变差，且该影响通过形成较薄电介质而变得更大。如果具有上述阻碍层的所要抛光的表面使用上述这种用于抛光的组合物进行抛光，不容易同时提高针对所要抛光的层和阻碍层的抛光和去除选择性，并减少包括擦痕的表面缺陷。-->本文所用的″抛光和去除选择性″是指所要抛光的一种材料实现高速率的抛光和去除，同时其它材料的抛光和去除速率低的性能，和是指当抛光由例如，至少2材料组成的所要抛光的表面时，仅一种所要抛光的材料可以高效率抛光而没有过抛光其它所要抛光的材料的性能。更具体地，术语″针对所要所要抛光的层和阻碍层的抛光和去除选择性″是指当同时抛光都所要抛光的层和阻碍层时仅所要抛光的层可以高效率抛光而没有过抛光阻碍层的性能。为了解决上述问题，已经提出了在针对多晶硅膜和氧化硅膜的抛光和去除选择性方面改进的组合物和在抛光氮化物的去除速率(以下还称作″抛光速率″)方面受到控制的组合物。例如，日本专利申请延迟公开No.321569/1998公开，氧化硅膜的抛光速率可通过上述用于抛光的组合物而控制，这样增加针对多晶硅膜和氧化硅膜的抛光和去除选择性。但没有研究控制氮化物的抛光速率。还公开了一种用于抛光的组合物，其中组合包含四甲基铵盐，碱和过氧化氢。据说利用该组合物可控制氮化物的抛光速率以增加针对氧化物和氮化物的抛光和去除选择性(例如，日本专利申请延迟公开No.270401/1998)。但该组合物具有优异的针对氧化物和氮化物的抛光和去除选择性，但没有研究针对多晶(成为门电极的材料)和氮化物的抛光和去除选择性和针对多晶和氧化硅的抛光和去除选择性。对于上述用于抛光的组合物，尤其是，没有研究在高浓度状态下的长期稳定性，其中相应组分的浓度高于实际用于抛光的抛光可适应状态，而且该组合物被设定在制备组合物之后的几个小时内使用。因此，该组合物包括实际的使用成本增加方面的因素，如需要在其中组分浓度已控制低至其使用时的状态下传输和储存。本专利技术的综述本专利技术是基于前述情况进行的且其第一目的是提供一种用于化学机械抛光的水分散体，它具有优异的表面平面化能力例如通过化学机械抛光的表面的凹弯，侵蚀或类似现象在平面化步骤中减少，具有优异的针对多晶和氧化硅的抛光和去除选择性和针对多晶和氮化物的抛光-->和去除选择性，甚至在高浓度状态下具有优异的长期稳定性；使用该组合物化学机械抛光工艺；和半导体设备的生产工艺。本专利技术的第二目的是提供一种用于化学机械抛光的水分散体，这样通过化学机械抛光，抛光的表面凹弯、侵蚀或包括擦痕的表面缺陷在平面化步骤中受到抑制，而且它具有优异的针对多晶和氧化硅的抛光和去除选择性和针对多晶和氮化物的抛光和去除选择性，甚至在高浓度状态下具有优异的长期稳定性；使用该组合物化学机械抛光工艺；和半导体设备的生产工艺。根据本专利技术，因此提供了通过将水溶性季铵盐，无机酸盐和磨料颗粒混入水介质而得到的用于化学机械抛光的第一水分散体(以下还称作″第一淤浆″)。根据本专利技术，还提供了一种通过将至少一种水溶性季铵盐，不为该水溶性季铵盐的另一碱性有机化合物，无机酸盐，水溶性聚合物和磨料颗粒混入水介质而得到的用于化学机械抛光的第二水分散体(以下还称作″第二淤浆″)。根据本专利技术，进一步提供了一种制备用于化学机械抛光的水分散体的材料，包括通过将至少一种水溶性季铵盐和无机酸盐混入水介质而得到的第一水分散体材料(I)，和通过将至少一种水溶性聚合物和非水溶性季铵盐的另一碱性有机化合物混入水介质而得到的第二水分散体材料(II)，其中磨料颗粒被混入第一水分散体材料(I)和第二水分散体材料(II)中的至少一种，且用于化学机械抛光的水分散体通过第一水分散体材料(I)和第二水分散体材料(II)而得到。根据本专利技术，进一步提供了一种化学机械抛光工艺，包括将所要抛光的表面使用上述用于化学机械抛光的任何水分散体抛光。化学机械抛光工艺可进一步包括，将所要抛光的表面使用非以上用于化学机械抛光的水分散体的另一用于化学机械抛光的水分散体抛光。根据本专利技术，进一步提供了一种用于生产半导体设备的方法，其中半导体设备通过将半导体基材上的所要抛光的表面使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种通过将水溶性季铵盐，无机酸盐和磨料颗粒混入水介质而得到的用于化学机械抛光的水分散体。2.根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体，其中水溶性季铵盐，无机酸盐和磨料颗粒的含量比例分别为0.005-5％质量，0.005-5％质量和0.01-10％质量。3.根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体，进一步包含水溶性聚合物。4.根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体，其中水溶性季铵盐是表示为以下结构式(1)的化合物 [NR4]+[OH]- (1)其中R是具有1-4个碳原子的烷基。5.根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体，其中无机酸盐是无机铵盐。6.根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体，它用于抛光硅型膜。7.一种化学机械抛光工艺，包括用根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体抛光所要抛光的表面。8.根据权利要求7的化学机械抛光工艺，其中表示为多晶硅膜去除速率与氧化硅膜去除速率的比率的第一特定去除速率比率在其中氧化硅膜和多晶硅膜在相同的条件下抛光的情况下是至少30。9.根据权利要求7的化学机械抛光工艺，其中表示为多晶硅膜去除速率与氮化物膜去除速率的比率的第二特定去除速率比率在其中氮化物膜和多晶硅膜在相同的条件下抛光的情况下是至少50。10.一种用于生产半导体设备的方法，其中半导体设备通过将半导体基材上的所要抛光的表面用根据权利要求1的用于化学机械抛光的水分散体进行抛光而制成。11.一种通过将至少一种水溶性季铵盐，非水溶性季铵盐的另一碱性有机化合物，无机酸盐，水溶性聚合物和磨料颗粒混入水介质而得到的用于化学机械抛光的水分散体。12.根据权利要求11的用于化学机械抛光的水分散体，其中水溶性季铵盐，非水溶性季铵盐的另一碱性有机化合物，无机酸盐，水溶性聚合物和磨料颗粒的含量比例分别为0.005-10％质量，0.005-10％质量，0.005-8％质量，0.001-5％质量和0.01-10％质量。13.根据权利要求11的用于化学机械抛光的水分散体，其中水溶性季铵盐是表示为以下结构式(1)的化...
【专利技术属性】
技术研发人员：西元和男，坂野达章，竹村彰浩，服部雅幸，川桥信夫，宫下直人，重田厚，松井嘉孝，井田和彦，
申请(专利权)人：JSR株式会社，株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：
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