[发明专利]悬浮液和研磨方法

说明书

一种悬浮液，其中，含有磨粒和液状介质，所述磨粒包含第1粒子和与该第1粒子接触的第2粒子，所述第1粒子含有二氧化铈，所述第1粒子的ζ电位为负，所述第2粒子含有4价金属元素的氢氧化物，所述第2粒子的ζ电位为正。

技术领域

本发明涉及悬浮液(slurry)和研磨方法。特别地，本发明涉及作为半导体元件制造技术的基板表面平坦化工序所使用的悬浮液和研磨方法。再详细地，本发明涉及浅槽隔离(Shallow Trench Isolation。以下称为“STI”)绝缘材料、前金属绝缘材料、层间绝缘材料等平坦化工序中所使用的悬浮液和研磨方法。

背景技术

近年来，半导体元件的制造工序中，用于实现高密度化及微细化的加工技术的重要性日益增加。作为该加工技术之一的CMP(化学·机械·抛光：化学机械研磨)技术，在半导体元件的制造工序中，对于STI的形成、前金属绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化、插塞或包埋式金属配线的形成来说，成为必须的技术。

作为最常用的研磨液，可列举例如包含气相二氧化硅、胶体二氧化硅等二氧化硅(氧化硅)粒子的作为磨粒的二氧化硅系研磨液。二氧化硅系研磨液具有通用性高的特征，通过适当地选择磨粒含量、pH、添加剂等，可以研磨无论是绝缘材料还是导电材料的种类繁多的材料。

另一方面，作为主要以氧化硅等绝缘材料为对象的研磨液，对包含铈化合物粒子作为磨粒的研磨液的需求也扩大。例如，包含氧化铈(二氧化铈)粒子作为磨粒的氧化铈系研磨液，可以以比二氧化硅系研磨液还低的磨粒含量高速地研磨氧化硅(例如，参照下述专利文献1和2)。

然而，近年来，半导体元件的制造工序中，在寻求实现配线进一步的微细化，研磨时产生的研磨损伤成为问题。即，使用迄今为止的氧化铈系研磨液进行研磨时，即使产生微小的研磨损伤，如果该研磨损伤的大小小于迄今为止的配线宽度，那么就没有问题，然而要实现配线进一步的微细化时，即使研磨损伤微小也成为问题。

对于该问题，研究了使用了4价金属元素的氢氧化物粒子的研磨液(例如，参照下述专利文献3～5)。此外，对于4价金属元素的氢氧化物的粒子的制造方法也有研究(例如，参照下述专利文献6和7)。这些技术旨在充分利用具有4价金属元素的氢氧化物粒子的化学作用的同时极力减小机械作用，从而减少粒子引起的研磨损伤。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开平10-106994号公报

【专利文献2】日本特开平08-022970号公报

【专利文献3】国际公开第2002/067309号

【专利文献4】国际公开第2012/070541号

【专利文献5】国际公开第2012/070542号

【专利文献6】日本特开2006-249129号公报

【专利文献7】国际公开第2012/070544号

发明内容

发明要解决的课题

可是，近年来，使设备的单元部在纵向上层叠的3D-NAND设备已经兴起。本技术中，单元形成时的绝缘材料的高度差比传统的平面型高出数倍。由此，为了维持设备制造的产量，就需要在CMP工序等中尽快消除如上所述的较高的高度差，需要提高绝缘材料的研磨速度。

本发明是解决上述课题的发明，目的在于提供能够提高绝缘材料的研磨速度的悬浮液，和使用该悬浮液的研磨方法。

解决课题的手段

本发明的悬浮液含有磨粒和液状介质，包含上述磨粒包含第1粒子和与该第1粒子接触的第2粒子，上述第1粒子含有二氧化铈，上述第1粒子的ζ电位为负，上述第2粒子含有4价金属元素的氢氧化物，上述第2粒子的ζ电位为正。