研磨液组合物制造技术

一种含有水系介质和研磨粒子的研磨液组合物，其中，该研磨粒子中粒径为２～２００ｎｍ的研磨粒子含量为５０体积％以上，该研磨粒子含有的粒径为２ｎｍ以上且小于５８ｎｍ的小粒径研磨粒子为粒径２～２００ｎｍ的研磨粒子总量的４０～７５体积％，含有的粒径为５８ｎｍ以上且小于７５ｎｍ的中粒径研磨粒子为粒径２～２００ｎｍ的研磨粒子总量的０～５０体积％，含有的粒径为７５ｎｍ至２００ｎｍ的大粒径研磨粒子为粒径２～２００ｎｍ的研磨粒子总量的１０～６０体积％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种研磨液组合物、使用该研磨液组合物的研磨方法、半导体基板的平坦化方法及半导体装置的制造方法。更具体说，本专利技术涉及一种对形成有薄膜的表面上具有凹凸的半导体基板进行平坦化时特别有用的研磨液组合物、及使用该研磨液组合物对半导体基板进行平坦化的研磨方法、使用该研磨液组合物的半导体基板的平坦化方法和通过使用该研磨液组合物对半导体基板进行研磨的工序的半导体装置的制造方法。
技术介绍
在目前超大规模集成电路中，存在着使晶体管及其他半导体元件缩小化从而提高安装密度的倾向。因此，开发出了各种微细加工技术。该技术之一便是化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，简写为CMP)。该技术在半导体装置的制造工序中，例如在进行嵌入元件分离(浅槽隔离，STI)、层间绝缘膜的平坦化、嵌入金属配线的形成、插头的形成、嵌入电容器的形成等方面是一项非常重要的技术。其中，从半导体装置的微细化、高密度化方面考虑，在层压各种金属、绝缘膜等时进行的使研磨表面凹凸部的平面差减小的平坦化是重要的工序，因此要求快速实现平坦化。作为在上述制造工序中使用的CMP用研磨液，其一例便是使用将研磨粒子分散到水中形成的研磨液。以往，该研磨粒子包括锻制二氧化硅或氧化铝等的粒子。其中，由于价廉且纯度高，多使用锻制二氧化硅，但由于在制造过程中形成凝集粒子(二次粒子)，因此存在易于引起划痕的缺点。另一方面，称为胶体二氧化硅的二氧化硅颗粒，其粒子表面形状近乎球状且近于单分散，不易形成凝集粒子，因此可以减轻划痕并已开始使用，但通常存在研磨速度慢的缺点。对于使用胶体二氧化硅的研磨液组合物，特开2001-323254号公报中公开了具有特定粒径分布的二氧化硅研磨液，该研磨液的主要特点是将被研磨面的表面粗糙度从5～15左右(0.5～1.5nm左右)降低到3以下(0.3nm以下)，但以该特定粒径分布将半导体基板表面100～20000(10～2000nm)的凹凸平面差进行平坦化需要时间。又，特开2002-30274号公报公开了使用粒径不同的两种胶体二氧化硅混合物的研磨用组合物，制得平均波度小的研磨面(几以下)。制得该平均波度小的研磨面(几以下)的课题就是例如在所有硬盘的后研磨工序中产生的初期被研磨面的平均波度为几十，研磨后面的平均波度达到几以下的课题，因此，这里具体公开的所谓平均波度为几以下的研磨面是对于硬盘后研磨之后的面而言的，与作为本专利技术对象的具有凹凸平面差的被研磨面，例如半导体基板等的平坦化有本质上的差异。又，为了对集成电路进行平坦化，美国专利第6143662号公报公开了一种使用浆料的CMP方法，该浆料由平均粒径为2～30nm的小研磨粒子和平均粒径是其2～10倍的大研磨粒子构成，小研磨粒子和大研磨粒子的体积比为5∶1～100∶1，但由于小研磨粒子占大部分，为83％以上，因此研磨速度低，到平坦化结束所需的时间长，因此从平坦化效率方面考虑是不理想的。
技术实现思路
即，本专利技术主要涉及一种含有水系介质和研磨粒子的研磨液组合物，其中，该研磨粒子中粒径为2～200nm的研磨粒子含量为50体积％以上，该研磨粒子含有的粒径为2nm以上且小于58nm的小粒径研磨粒子为粒径2～200nm的研磨粒子总量的40～75体积％，含有的粒径为58nm以上且小于75nm的中粒径研磨粒子为粒径2～200nm的研磨粒子总量的0～50体积％，含有的粒径为75nm至200nm的大粒径研磨粒子为粒径2～200nm的研磨粒子总量的10～60体积％。一种含有水系介质和研磨粒子的研磨液组合物，其中，研磨粒子含有平均粒径为2～50nm的研磨粒子组A和平均粒径为52～200nm的研磨粒子组B，且A和B的重量比A/B为0.5/1～4.5/1。一种研磨方法，其使用上述记载的研磨液组合物使半导体基板平坦化。一种研磨方法，其使用上述记载的研磨液组合物使半导体基板平坦化。一种半导体基板的平坦化方法，其使用上述记载的研磨液组合物。一种半导体基板的平坦化方法，其使用上述记载的研磨液组合物。一种半导体装置的制造方法，其包含使用上述记载的研磨液组合物对半导体基板进行研磨的工序。一种半导体装置的制造方法，其包含使用上述记载的研磨液组合物对半导体基板进行研磨的工序。具体实施例方式本专利技术涉及一种能够在短时间内将表面具有凹凸的被研磨面半导体基板平坦化的研磨液组合物、使用该研磨液组合物将具有凹凸的被研磨面半导体基板平坦化的研磨方法、半导体基板的平坦化方法、以及包含使用上述研磨液组合物对半导体基板进行研磨的工序的半导体装置的制造方法。作为本专利技术的研磨液组合物，如上所述，其包含以下两种形态(形态1)一种含有水系介质和研磨粒子的研磨液组合物，其中，该研磨粒子中粒径为2～200nm的研磨粒子的含量为50体积％以上，该研磨粒子含有的粒径为2nm以上且小于58nm的小粒径研磨粒子为粒径2～200nm的研磨粒子总量的40～75体积％，含有的粒径为58nm以上且小于75nm的中粒径研磨粒子为粒径2～200nm的研磨粒子总量的0～50体积％，含有的粒径为75nm至200nm的大粒径研磨粒子为粒径2～200nm的研磨粒子总量的10～60体积％，以及(形态2)一种含有水系介质和研磨粒子的研磨液组合物，其中，研磨粒子含有平均粒径为2～50nm的研磨粒子组A和平均粒径为52～200nm的研磨粒子组B，且A和B的重量比A/B为0.5/1～4.5/1。在形态1及2中，上述研磨粒子包括例如无机粒子，包括金属、金属或准金属(metalloid)的碳化物、金属或准金属的氮化物、金属或准金属的氧化物、金属或准金属的硼化物、金刚石等的粒子。金属或准金属元素为元素周期表中3A、4A、5A、3B、4B、5B、6B、7B或8B族的元素。无机粒子的实例包括二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆、氮化硅、二氧化锰、碳化硅、氧化锌、金刚石及氧化镁的粒子。其中优选二氧化硅、氧化铝、氧化铈，从减轻划痕的观点出发，更优选二氧化硅。作为其具体例，二氧化硅粒子为胶体二氧化硅粒子、锻制二氧化硅粒子、表面改性二氧化硅粒子等；氧化铝为α-氧化铝粒子、γ-氧化铝粒子、δ-氧化铝粒子、θ-氧化铝粒子、η-氧化铝粒子、无定形氧化铝粒子、其他用不同制造法制备的锻制氧化铝粒子或胶体氧化铝粒子等；氧化铈是氧化数为3或4的那些，以及结晶系为六方晶系、等轴晶系或面心立方晶系等。又，在这些无机粒子中更优选胶体二氧化硅粒子。由于胶体二氧化硅粒子的形状近乎球形，可以以一次粒子的状态稳定分散，不易形成凝集粒子，因此可以减轻对被研磨表面的划痕。胶体二氧化硅粒子可以使用以硅酸钠等硅酸碱金属盐为原料的水玻璃(硅酸钠)法或以四乙氧基硅烷等为原料的烷氧基硅烷法制备。这些研磨粒子可以单独使用或2种以上混合使用。形态1中使用的研磨粒子含有50体积％以上的粒径为2～200nm的研磨粒子。从平坦化特性和减轻划痕的观点出发，上述粒径为2～200nm的研磨粒子的含量优选为70体积％以上，更优选为85体积％以上，特别优选为95体积％以上，最优选为100体积％。形态1中上述粒径为2～200nm的研磨粒子，其中分别含有占总量的40～75体积％的粒径为2nm以上且小于58nm的小粒径研磨粒子、0～50体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高階重昭，米田康洋，萩原敏也，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：