[发明专利]二氧化硅系复合微粒分散液及其制造方法

说明书

本发明的目的在于，提供即使是二氧化硅膜、Si晶圆、难加工材料也可以以高速进行研磨，同时可以达成高面精度(低擦痕等)，可以优选用于半导体基板、布线基板等半导体装置的表面的研磨的二氧化硅系复合微粒分散液。通过含有二氧化硅系复合微粒的二氧化硅系复合微粒分散液来解决上述问题，所述二氧化硅系复合微粒在将非晶质二氧化硅作为主要成分的母颗粒的表面上具有将结晶性二氧化铈作为主要成分的子颗粒、且具备下述特征。前述二氧化硅系复合微粒的二氧化硅与二氧化铈的质量比为100:11～316。前述二氧化硅系复合微粒供于X射线衍射时，仅检出二氧化铈的结晶相。前述二氧化硅系复合微粒供于X射线衍射进行测定得到的前述结晶性二氧化铈的微晶粒径为10～25nm。

技术领域

本发明涉及作为半导体装置制造中使用的研磨剂合适的二氧化硅系复合微粒分散液，特别是涉及用于通过化学机械研磨(chemical-mechanical polishing、CMP)使形成于基板上的被研磨膜平坦化的二氧化硅系复合微粒分散液、其制造方法以及含有二氧化硅系复合微粒的研磨用磨粒分散液。

背景技术

半导体基板、布线基板等半导体装置等通过高密度化、微细化而实现高性能化。该半导体的制造工序中，所谓的化学机械研磨(CMP)被适用，具体而言，成为对于浅沟槽元件分离、层间绝缘膜的平坦化、接触插塞、Cu镶嵌布线的形成等而言必须的技术。

通常，CMP用研磨剂包含磨粒和化学成分，化学成分发挥下述作用：通过使对象覆膜氧化、腐蚀等而促进研磨。另一方面，磨粒具有通过机械的作用进行研磨的作用，使用胶态二氧化硅、气相二氧化硅，二氧化铈颗粒作为磨粒。特别是二氧化铈颗粒对于氧化硅膜特异性地表现出高的研磨速度，因此被适用于浅沟槽元件分离工序中的研磨。

浅沟槽元件分离工序中，不仅进行氧化硅膜的研磨、也进行氮化硅膜的研磨。为了使元件分离容易，优选氧化硅膜的研磨速度高、氮化硅膜的研磨速度低，该研磨速度比(选择比)也是重要的。

以往，作为这种构件的研磨方法，进行下述方法：进行比较粗略的1次研磨处理之后，进行精密的2次研磨处理，由此得到平滑的表面或擦痕等缺陷少的精度极其高的表面。

关于作为这种精研磨的2次研磨中使用的研磨剂，以往例如提出了以下的方法等。

例如专利文献1中记载了一种由氧化铈单晶形成的氧化铈超微粒(平均粒径10～80nm)的制造方法，其特征在于，将硝酸铈的水溶液和碱以pH形成5～10的量比进行搅拌混合，接着急速加热到70～100℃，在该温度下进行熟化，进而记载了根据该制造方法，可以提供粒径的均匀性高、并且颗粒形状的均匀性也高的氧化铈超微粒。

另外，非专利文献1公开了包括与专利文献1中记载的氧化铈超微粒的制造方法类似的制造工序的二氧化铈涂布二氧化硅的制造方法。该二氧化铈涂布二氧化硅的制造方法不具有专利文献1中记载的制造方法中包括的焙烧-分散的工序。

进而专利文献2中记载了一种二氧化硅系复合颗粒，其特征在于，在非晶质的二氧化硅颗粒A的表面具有含有选自锆、钛、铁、锰、锌、铈、钇、钙、镁、氟、镧、锶中的一种以上元素的结晶质的氧化物层B。另外，作为优选方式，记载了一种二氧化硅系复合颗粒，其特征在于，其在非晶质的二氧化硅颗粒A的表面具有含有铝等元素的、与非晶质的二氧化硅层不同的非晶质的氧化物层C，进而在其上具有含有选自锆、钛、铁、锰、锌、铈、钇、钙、镁、氟、镧、锶中的一种以上元素的结晶质的氧化物层B。并且记载了，这种二氧化硅系复合颗粒，由于在非晶质的二氧化硅颗粒A的表面具有结晶质的氧化物层B，可以提高研磨速度，并且通过对于二氧化硅颗粒进行前处理，焙烧时颗粒之间的烧结得到抑制，可以提高研磨浆料中的分散性，进而由于不含有氧化铈或可以大幅降低氧化铈的用量，因此可以提供廉价且研磨性能高的研磨材料。另外记载了，在二氧化硅系颗粒A与氧化物层B之间还具有非晶质的氧化物层C时，颗粒的烧结抑制效果和提高研磨速度的效果特别优异。

现有技术文献

专利文献