[发明专利]化学机械研磨用水系分散体及半导体装置的化学机械研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造半导体装置之时所用的化学机械研磨用水系分散体及使用了该化学机械研磨用水系分散体的化学机械研磨方法。

背景技术

通常来说，化学机械研磨(以下也称作“CMP”。)的被研磨面会露出多晶硅膜(Polycrystalline Silicon膜)、单晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜、铝、钨、铜等多种多样的材料。

以往，使用以上述材料当中的一种作为靶子(target)的化学机械研磨用水系分散体(以下也称作“浆料”。)，将该作为靶子的材料利用CMP除去。但是，如果与其他材料的研磨速度比有很大不同，则作为靶子的材料就会被过度研磨，从而有时会引起凹陷(dishing)、腐蚀等缺陷。另外，必须按照每种作为靶子的材料来选择化学机械研磨用水系分散体并利用CMP除去，无论怎样做都会有生产率降低的问题。

近年来，伴随着半导体设备的结构多样化，要求将多晶硅膜、氧化硅膜及氮化硅膜三种材料同时研磨。为了同时研磨这三种材料，必须提供一种使各个膜的研磨速度基本上相同的化学机械研磨用水系分散体。

迄今为止，例如在特开平11-176773号公报、特开2001-7061号公报、特开2001-35820号公报、特开2002-190458号公报、特开2004-269577号公报等中，提出过使氮化硅膜与氧化硅膜的研磨速度比大致为1的化学机械研磨用水系分散体。但是，尚不存在能够将多晶硅膜、氧化硅膜及氮化硅膜同时并且以相同的研磨速度进行研磨的化学机械研磨用水系分散体。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种对多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜具有足够的研磨速度而使对各个膜的研磨速度基本上相同的化学机械研 磨用水系分散体及使用了它的半导体装置的化学机械研磨方法。

本发明的化学机械研磨用水系分散体，pH为4～5，用于同时对由选自多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜中的2种以上形成的被研磨面进行研磨，其含有：0.1～4质量％的(A)：具有10nm～100nm的平均粒径的胶态二氧化硅；以及0.1～3质量％的(B)：选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵及硫酸氢铵中的至少一种，所述(A)成分与所述(B)成分的质量比(A)/(B)为1～3。

本发明的化学机械研磨用水系分散体可以还含有选自硝酸、硫酸、碳酸、乳酸、甲酸、苯甲酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、丙二酸、富马酸、马来酸、琥珀酸、草酸、苯二甲酸、己二酸、癸二酸及它们的铵盐中的至少一种。

本发明的化学机械研磨用水系分散体中，多晶硅膜与氧化硅膜的研磨速度比(多晶硅膜/氧化硅膜)及氮化硅膜与氧化硅膜的研磨速度比(氮化硅膜/氧化硅膜)可以为0.9～1.1。

本发明的半导体装置的化学机械研磨方法的特征在于，使用上述的任意一种化学机械研磨用水系分散体，同时对由选自多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜中的2种以上形成的被研磨面进行研磨。

本发明的化学机械研磨用水系分散体对多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜具有足够的研磨速度，可以使对各个膜的研磨速度基本上相同。这样，就可以同时地对由选自多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜中的2种以上形成的被研磨面进行研磨。另外，如果使用本发明的化学机械研磨用水系分散体，则对具有多晶硅膜、氮化硅膜及氧化硅膜的设备进行化学机械研磨时，则无需根据研磨对象在途中更换浆料，而可以连续地研磨除去。另外，由于对任何的膜来说研磨速度都基本上相同，因此只要控制研磨时间，就可以很容易地设定为所需的膜厚。

附图说明

图1是示意性地表示第一实验例中所用的评价用基板的剖面图。

图2是示意性地表示第一实验例中所用的评价用基板的剖面图。

图3是示意性地表示第一实验例中所用的评价用基板的剖面图。

图4是示意性地表示第二实验例中所用的评价用基板的剖面图。

图5是示意性地表示第二实验例中所用的评价用基板的剖面图。

图6是示意性地表示第二实验例中所用的评价用基板的剖面图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式进行说明。

而且，本发明并不限定于下述的实施方式，也包含在不改变本发明主旨的范围中实施的各种变形例。

1.化学机械研磨用水系分散体