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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE69917010 T2
Publication typeGrant
Application numberDE1999617010
Publication date7 Apr 2005
Filing date24 Feb 1999
Priority date24 Feb 1998
Also published asDE69917010D1, EP1061111A1, EP1061111A4, EP1061111B1, US6410444, US6436835, US20020045350, WO1999043761A1
Publication number1999617010, 99617010, DE 69917010 T2, DE 69917010T2, DE-T2-69917010, DE1999617010, DE69917010 T2, DE69917010T2, DE99617010
InventorsKagetaka Shiojiri-shi ICHIKAWA, Takanori Shiojiri-shi KIDO
ApplicantShowa Denko K.K.
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Schleifmittelzusammensetzung zum polieren eines halbleiterbauteils und herstellung des halbleiterbauteils mit derselben Abrasive composition for polishing a semiconductor device and manufacturing the semiconductor device having the same translated from German
DE 69917010 T2
Abstract  available in
Claims(6)  translated from German
  1. Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung bei dem Flachgraben-Isolierverfahren (shallow trench isolation process), wobei die Zusammensetzung hauptsächlich Wasser, Ceroxid-Pulver und eine oder mehr wasserlösliche organische Verbindungen mit mindestens einer der folgenden Gruppen: einer -COOH-Gruppe, einer -COOM x -Gruppe (worin M x ein Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, das, bzw. die ein Wasserstoffatom unter Salzbildung ersetzen kann), einer -SO 3 H-Gruppe und eine -SO 3 M y -Gruppe (worin M y ein Atom oder eine funktionelle Gruppe darstellt, das bzw. die befähigt ist, ein Wasserstoffatom unter Salzbildung zu ersetzen) umfasst, wobei die Primärteilchengröße des Ceroxidpulvers 0,005 bis 0,5 μm beträgt und wobei, wenn eine Siliciumnitridschicht und eine Siliciumoxidschicht, die gesondert auf einem Siliciumsubstrat mit Hilfe der Methode der chemischen Dampfabscheidung (CVD-Methode) ausgebildet sind, unabhängig voneinander unter den gleichen Bedingungen poliert werden, das Verhältnis der Polierrate für die letztere zu der für die erstere 10 oder mehr beträgt. Abrasive composition for polishing a semiconductor device in the shallow trench isolation (shallow trench isolation process), wherein the composition is mainly water, cerium oxide powder and one or more water-soluble organic compounds having at least one of the following groups: a -COOH group, a -COOM x group (wherein M is an atom or a functional group X, the, or can replace a hydrogen atom to form a salt), a -SO 3 H group and a -SO 3 M y group (wherein M y is an atom or is a functional group, which shall be capable of replacing a hydrogen atom to form a salt), wherein the primary particle size of cerium oxide powder is 0.005 to 0.5 microns and wherein when a silicon nitride layer and a silicon oxide layer, the separately on a silicon substrate by the method of chemical vapor deposition (CVD method) are formed, are polished independently under the same conditions, the ratio of the polishing rate for the latter to that for the former is 10 or more.
  2. Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Konzentration von Ceroxid in der Schleifzusammensetzung 0,1 bis 10 Gew.-% ist und die Menge der zugesetzten wasserlöslichen organischen Verbindung, angegeben als Gewichtsverhältnis zu dem Ceroxid, 0,001 bis 20 beträgt. Abrasive composition for polishing a semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of cerium oxide in the abrasive composition is from 0.1 to 10 wt .-% and the amount of added water-soluble organic compound in terms of weight ratio to the cerium oxide, is from 0.001 to 20.
  3. Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wasserlösliche Verbindung aus der aus einem Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensationsprodukt, Äpfelsäure, Milchsäure, Weinsäure, Laurylbenzolsulfonsäure, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure und Adipinsäure bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Abrasive composition for polishing a semiconductor device according to claim 1, wherein the water soluble compound is selected from the group consisting of a naphthalenesulfonic acid-formaldehyde condensation product, malic acid, lactic acid, tartaric acid, Laurylbenzolsulfonsäure, aspartic acid, glutamic acid, succinic acid, fumaric acid and adipic acid.
  4. Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wasserlösliche Verbindung Ammoniumpolyacrylat ist. Abrasive composition for polishing a semiconductor device according to claim 1, wherein the water soluble compound is ammonium polyacrylate.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, welches folgende Stufen umfasst: Ausbilden einer Siliciumnitridschicht auf einem Halbleitersubstrat, selektives Entfernen eines Teils der Siliciumnitidschicht, wobei das Halbleitersubstrat freigelegt wird, Ätzen des Halbleitersubstrats unter Verwendung der Siliciumnitridschicht als Maske unter Ausbildung eines Grabens, Abscheiden einer Siliciumoxidschicht auf der Siliciumnitridschicht und dem Halbleitersubstrat, so dass der Graben mit der Siliciumoxidschicht vollständig gefüllt wird, und Planar-Polieren der Siliciumoxidschicht unter Verwendung der Siliciumnitridschicht als Sperre, so dass das Siliciumoxid selektiv in dem Graben zurückbleibt, wobei das Planar-Polieren unter Verwendung einer Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung durchgeführt wird, die hauptsächlich Wasser, Ceroxid-Pulver und eine oder mehr wasserlösliche Verbindungen, die mindestens eine der folgenden Gruppen enthalten: eine -COOH-Gruppe, eine -COOM x -Gruppe (wobei M x ein Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die befähigt ist, ein Wasserstoffatom unter Bildung eines Salzes zu ersetzen), eine -SO 3 H-Gruppe oder eine SO 3 M y -Gruppe (worin M y ein Atom oder eine funktionelle Gruppe darstellt, das bzw. die befähigt ist, ein Wasserstoffatom unter Salzbildung zu ersetzen), umfasst, wobei, wenn eine Siliciumnitridschicht und eine Siliciumoxidschicht, die gesondert auf einem Halbleitersubstrat mit Hilfe der Methode der chemischen Dampfabscheidung (CVD-Methode) ausgebildet wurden, unabhängig voneinander unter den gleichen Bedingungen poliert werden, das Verhältnis der Polierrate für die erstere zu der für die letztere 10 oder mehr beträgt. A process for producing a semiconductor device, which comprises the steps of: forming a silicon nitride layer on a semiconductor substrate, selectively removing a part of the Siliciumnitidschicht, wherein the semiconductor substrate is exposed, etching the semiconductor substrate using the silicon nitride layer as a mask to form a trench, depositing a silicon oxide layer on the silicon nitride layer and the semiconductor substrate so that the trench with the silicon oxide layer is completely filled, and planar polishing the silicon oxide layer using said silicon nitride layer as a barrier, so that the silicon oxide remains selectively in the trench, wherein the planar polishing using an abrasive composition for polishing is carried out to a semiconductor device, which is mainly water, cerium oxide powder and one or more water-soluble compounds containing at least one of the following groups: a -COOH group, a -COOM x group (wherein M x is an atom or a functional group which is capable of replacing a hydrogen atom to form a salt), a -SO 3 H group or an SO 3 M y group (wherein M y is an atom or functional group, which shall be capable of a hydrogen atom replaced with salt formation), wherein when a silicon nitride layer and a silicon oxide film that have been formed separately on a semiconductor substrate using the method of chemical vapor deposition (CVD method), are polished independently under the same conditions, the ratio of the polishing rate for the former to the latter is for 10 or more.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Konzentration von Ceroxid in der Schleifzusammensetzung 0,1 bis 10 Gew.-% ist und die Menge der zugesetzte wasserlöslichen organischen Verbindung, angegeben als Gewichtsverhältnis zu dem Ceroxid, 0,001 bis 20 beträgt. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the concentration of cerium oxide in the abrasive composition is from 0.1 to 10 wt .-% and the amount of the added water-soluble organic compound in terms of weight ratio to the cerium oxide, is from 0.001 to 20.
Description  translated from German
  • TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL FIELD
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung, genauer gesagt eine Schleifzusammensetzung für den Einsatz bei der Elementisolierung einer Halbleitervorrichtung durch das Flachgraben-Isolierverfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Einsatz der Schleifzusammensetzung. The present invention relates to an abrasive composition for polishing a semiconductor device, more specifically an abrasive composition for use in element isolation of a semiconductor device by the shallow trench isolation process, as well as a process for producing a semiconductor device using the abrasive composition.
  • STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
  • [0002] [0002]
    Bei den Verfahren zur Isolierung von Elementen einer Halbleitervorrichtung richtet sich die Aufmerksamkeit nicht mehr so sehr auf das LOCOS(Local Oxidation of Silicon)-Verfahren, sondern zunehmend auf das Flachgraben-Isolierverfahren, bei dem eine Siliciumnitridschicht auf einem Siliciumsubstrat gebildet wird, flache Gräben gebildet werden und eine Oxidschicht darauf abgeschieden wird und dann durch das CMP-Verfahren unter Einsatz der Siliciumnitridschicht als Sperre planar gemacht wird, da die effektive Elementregion breit ist und eine Halbleitervorrichtung mit hoher Dichte hergestellt werden kann. In the method for isolating elements of a semiconductor device, attention is not so much on the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method, but increasingly on the shallow trench isolation process in which a silicon nitride layer is formed on a silicon substrate formed shallow trenches and an oxide layer is to be deposited thereon and is then made by the CMP method using the silicon nitride layer as a barrier planar, since the effective element region is wide and a semiconductor device with high density can be produced.
  • [0003] [0003]
    In vielen der Flachgraben-Isolierverfahren wird eine Siliciumnitridschicht als der zu polierenden Oxidschicht gebildet, die Siliciumnitridschicht wird als Sperre beim Polieren verwendet, die zu planierende Oberfläche wird poliert, wobei eine gleichförmige und genaue Dicke erhalten wird, und das Polieren wird abgeschlossen, wenn eine vorbestimmte Dicke entfernt worden ist. In many of the shallow trench isolation processes, a silicon nitride is formed as the to be polished oxide layer, the silicon nitride layer is used as a barrier during polishing which is polished to planing surface, with a uniform and precise thickness is obtained, and the polishing is finished when a predetermined thickness has been removed.
  • [0004] [0004]
    Als Schleifzusammensetzung, die für diesen Zweck eingesetzt wird, beschreibt JP-A-9-194823 eine Zusammensetzung unter Einsatz von Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder Graphit als teilchenförmiges Schleifmittel, und JP-A-9-208933 beschreibt eine Schleifzusammensetzung, die feines Pulver von Siliciumnitrid enthält, dem eine Säure, wie Gluconsäure, zugegeben worden ist. As the abrasive composition to be used for this purpose, JP-A-9-194823 describes a composition using silicon nitride, silicon carbide or graphite as the particulate abrasive and JP-A-9-208933 describes an abrasive composition comprising silicon nitride fine powder of , which has been added an acid such as gluconic acid.
  • [0005] [0005]
    Diese Schleifzusammensetzungen enthalten ein Schleifmittel mit hoher Härte und stellen eine hohe Polierrate sicher, sie sind jedoch dahingehend nachteilig, dass auf der polierten Oberfläche viele Kratzer erzeugt werden, welche die Leistungseigenschaften der Halbleitervorrichtung beeinträchtigen. These abrasive compositions contain an abrasive having high hardness and provide a high polishing rate safe, but they are disadvantageous in that many scratches on the polished surface are generated, which affect the performance characteristics of the semiconductor device.
  • [0006] [0006]
    EP-A-0786504 offenbart Schleifzusammensetzungen zum Polieren einer Halbleitervorrichtung bei einem Flachgraben-Isolierverfahren, welche Wasser, Ceroxid und Oxalsäure oder Äpfelsäure enthalten können. EP-A-0786504 discloses abrasive compositions for polishing a semiconductor device in a shallow trench isolation process, which may contain water, ceria and oxalic acid or malic acid. Das eingesetzte Ceroxid-Pulver hat jedoch eine primäre Teilchengröße von 0,98 μm, was die Selektivität in der Polierstufe beeinträchtigt. The cerium oxide powder used, however, has a primary particle size of 0.98 microns, which impairs the selectivity in the polishing step.
  • [0007] [0007]
    EP-A-1043379, ein Dokument mit älterer Priorität, betrifft eine Polierzusammensetzung, die Wasser, Ceroxid und Polyacrylsäure enthält, zum Polieren von Halbleitervorrichtungen. EP-A-1043379, a document with an older priority, relates to a polishing composition comprising water, cerium oxide and polyacrylic acid for polishing semiconductor devices. Die als Dispergiermittel eingesetzte Polyacrylsäure ist jedoch in einer Menge von 0,01 bis 5 Teilen, bezogen auf 100 Teile der Ceroxid-Teilchen, enthalten, was zu einem Verhältnis des Polyacrylsäurepolymers zu Ceroxid von 0,0001 bis 0,05 führt. However, the polyacrylic acid used as a dispersant is in an amount of 0.01 to 5 parts, based on 100 parts of the cerium oxide particles contain, resulting in a ratio of polyacrylic acid polymer to cerium oxide from 0.0001 to 0.05. Deshalb kann eine Selektivität in der Polierstufe von 10 oder höher nicht erzielt werden. Therefore, a selectivity in the polishing step of 10 or higher can not be obtained.
  • [0008] [0008]
    Außerdem sind die vorstehend beschriebenen Techniken hinsichtlich des "Selektivitätsverhältnisses" unzureichend, wobei dieses Verhältnis ein Wert ist, der durch Teilen der Polierrate für eine Oxidschicht durch die Polierrate für eine Siliciumnitridschicht erhalten wird und der zeigt, wie einfach die Oxidschicht und in vielen Fällen die Siliciumdioxidschicht im Oxidschicht und in vielen Fällen die Siliciumdioxidschicht im Vergleich zu der Siliciumnitridsperrschicht poliert wird. In addition, the techniques described above with respect to the "selectivity ratio" are insufficient, and this ratio is a value obtained by dividing the polishing rate for an oxide layer by the polishing rate for a silicon nitride layer and shows how easy the oxide layer, and in many cases, the silicon dioxide layer in the oxide layer, and in many cases, the silicon dioxide layer is polished as compared with the Siliciumnitridsperrschicht. Deshalb besteht Bedarf an der Erhöhung des Selektivitätsverhältnisses. Therefore, there is a need to increase the selectivity ratio.
  • [0009] [0009]
    Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche die vorstehend beschriebenen Probleme überwindet. An object of the present invention is to provide an abrasive composition for polishing a semiconductor device, which overcomes the problems described above.
  • [0010] [0010]
    Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei der die vorstehend genannten Probleme gelöst wurden. A further object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the above-mentioned problems have been solved.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
  • [0011] [0011]
    Als Ergebnis umfangreicher Untersuchungen zur Lösung dieser Aufgaben haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung (1) eine Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung bei dem Flachgraben-Isolierverfahren gefunden, wobei die Zusammensetzung hauptsächlich Wasser, Ceroxid-Pulver und eine oder mehrere wasserlösliche organische Verbindungen mit mindestens einer -COOH-Gruppe, einer -COOM x -Gruppe (worin M x ein Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die ein H-Atom unter Bildung eines Salzes ersetzen kann), einer -SO 3 H-Gruppe und einer -SO 3 M y -Gruppe (worin M y ein Atom oder eine funktionelle Gruppe darstellt, die ein H-Atom unter Bildung eines Salzes ersetzen kann) enthält, wobei, wenn eine Siliciumnitridschicht und eine Siliciumoxidschicht, die auf einem Siliciumsubstrat durch das CVD-Verfahren getrennt gebildet wurden, unter denselben Bedingungen unabhängig voneinander poliert werden, das Verhältnis der Polierrate der Letztgenannten zu derjenigen der Erstgenannten 10 oder mehr ist. As a result of extensive investigations to solve these objects, the inventors of the present invention (1) have found an abrasive composition for polishing a semiconductor device in the shallow trench isolation process, said composition mainly water, cerium oxide powder and one or more water-soluble organic compounds having at least one - COOH group, a -COOM x group (wherein M is an atom or functional group is x, which can replace an H atom to form a salt), a -SO 3 H group and a -SO 3 M y - group (wherein M y represents an atom or a functional group capable of replacing a H atom to form a salt), wherein when a silicon nitride layer and a silicon oxide film, that have been separately formed on a silicon substrate by the CVD method under the same conditions are polished independently of one another, the ratio of the polishing rate for the latter to that of the former is 10 or more.
  • [0012] [0012]
    Unter Einsatz der erfindungsgemäßen Schleifzusammensetzung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, (2) worin die Kon zentration von Ceroxid in der Schleifzusammensetzung 0,1 bis 10 Gew.-% und die Menge der zugegebenen wasserlöslichen organischen Verbindung, angegeben als Gewichtsverhältnis zu Ceroxid, 0,001 bis 20 ist, und (3) wobei, wenn eine Siliciumnitridschicht und eine Siliciumoxidschicht, die auf einem Siliciumsubstrat durch das CVD-Verfahren getrennt gebildet wurden, unter denselben Bedingungen unabhängig voneinander poliert werden, das Verhältnis der Polierrate der Letztgenannten zu derjenigen der Erstgenannten 10 oder höher ist, können die Kratzer auf der polierten Oberfläche erheblich verringert werden, und das Selektivitätsverhältnis kann deutlich erhöht werden. Using the abrasive composition of the invention for producing a semiconductor device (2) in which the Kon concentration of cerium oxide in the abrasive composition is from 0.1 to 10 wt .-% and the amount of the added water-soluble organic compound in terms of weight ratio to cerium oxide, is from 0.001 to 20 and (3) wherein when a silicon nitride layer and a silicon oxide film, that have been separately formed on a silicon substrate by the CVD method, are under the same conditions polished independently of one another, the ratio of the polishing rate for the latter to that of the former is 10 or higher, can be significantly reduced scratches on the polished surface, and the selectivity ratio can significantly increase.
  • [0013] [0013]
    Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereit, welches die folgenden Stufen umfasst: The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
    Ausbilden einer Siliciumnitridschicht auf einem Halbleitersubstrat, Forming a silicon nitride layer on a semiconductor substrate,
    selektives Entfernen eines Teils der Siliciumnitridschicht, wobei das Halbleitersubstrat freigelegt wird, selectively removing a part of the silicon nitride layer, wherein the semiconductor substrate is exposed,
    Ätzen des Halbleitersubstrats unter Verwendung der Siliciumnitridschicht als Maske unter Ausbildung eines Grabens, Etching the semiconductor substrate using the silicon nitride layer as a mask to form a trench,
    Abscheiden einer Siliciumoxidschicht auf der Siliciumnitridschicht und dem Halbleitersubstrat, so dass der Graben mit der Siliciumoxidschicht vollständig gefüllt wird, und Planar-Polieren der Siliciumoxidschicht unter Verwendung der Siliciumnitridschicht als Sperre, so dass das Siliciumoxid selektiv in dem Graben zurückbleibt, Depositing a silicon oxide layer on the silicon nitride layer and the semiconductor substrate so that the trench with the silicon oxide layer is completely filled, and planar polishing the silicon oxide layer using said silicon nitride layer as a barrier, so that the silicon oxide remains selectively in the trench,
    wobei das Planar-Polieren unter Verwendung einer Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung durchgeführt wird, die hauptsächlich Wasser, Ceroxid-Pulver und eine oder mehr wasserlösliche Verbindungen, die mindestens eine der folgenden Gruppen enthalten: eine -COOH-Gruppe, eine -COOM x -Gruppe (wobei M x ein Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die befähigt ist, ein Wasserstoffatom unter Bildung eines Salzes zu ersetzen), eine -SO 3 H-Gruppe oder eine -SO 3 M y -Gruppe (worin M y ein Atom oder eine funktionelle Gruppe darstellt, das bzw. die befähigt ist, ein Wasserstoffatom unter Salzbildung zu ersetzen), umfasst, wherein the planar polishing is carried out using an abrasive composition for polishing a semiconductor device, which is mainly water, cerium oxide powder and one or more water-soluble compounds containing at least one of the following groups: a -COOH group, a -COOM x group (where M is an atom or a functional group X which is capable of replacing a hydrogen atom to form a salt), a -SO 3 H group or a -SO 3 M y group (wherein M y is an atom or represents a functional group, which shall be capable of replacing a hydrogen atom to form a salt), comprising,
    wobei, wenn eine Siliciumnitridschicht und eine Siliciumoxidschicht, die gesondert auf einem Halbleitersubstrat mit Hilfe der Methode der chemischen Dampfabscheidung (CVD-Methode) ausgebildet wurden, unabhängig voneinander unter den gleichen Bedingungen poliert werden, das Verhältnis der Polierrate für die Erstere zu der für die Letztere 10 oder mehr beträgt. wherein when a silicon nitride layer and a silicon oxide film that have been formed separately on a semiconductor substrate using the method of chemical vapor deposition (CVD method), are polished independently under the same conditions, the ratio of the polishing rate for the former to that for the latter 10 or more.
  • [0014] [0014]
    In diesem Verfahren wird eine Flachgraben-Isolierung mit weniger Kratzern auf der polierten Oberfläche und mit höherer Kontrollierbarkeit gebildet. In this method, a shallow trench isolation with fewer scratches on the polished surface and with higher controllability is formed.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • [0015] [0015]
    Die The 1 1 - 4 4 sind Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung in der Reihenfolge der Verfahrensstufen zur Bildung einer Flachgraben-Isolierung. are cross-sectional views of a semiconductor device in the order of the process steps for forming a shallow trench isolation.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • [0016] [0016]
    Die Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zunächst beschrieben. The abrasive composition for polishing a semiconductor device according to the present invention will be described first.
  • [0017] [0017]
    Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte feine Ceroxid-Pulver ist vorzugsweise hochrein, wobei die Reinheit vorzugsweise 99 Gew.-% oder mehr, stärker bevorzugt 99,9 Gew.-% oder mehr ist. Employed in the present invention, fine cerium oxide powder is highly pure, preferably, the purity of preferably 99 wt .-% or more, more preferably 99.9 wt .-% or more. Wenn die Reinheit unter diesem Bereich liegt, ist es schwierig, die Verunreinigungselemente, die nachteilige Wirkungen auf die Eigenschaften des Halbleiters haben, von der Oberfläche der Halbleitervorrichtung zu entfernen, selbst wenn die Halbleitervorrichtung nach dem Polieren gereinigt wird, wodurch die Anzahl der Schadstellen erhöht wird und Ausbeute verringert wird. When the purity is less than this range, it is difficult to control the impurity elements having adverse effects on the properties of the semiconductor, to remove from the surface of the semiconductor device even if the semiconductor device is cleaned after the polishing, whereby the number of damaged areas is increased and yield is reduced.
  • [0018] [0018]
    Die mittlere Teilchengröße des feinen Ceroxid-Pulvers ist vorzugsweise 0,01 bis 1,0 μm, stärker bevorzugt 0,1 bis 0,5 μm. The average particle size of the cerium oxide fine powder is preferably 0.01 to 1.0 microns, more preferably 0.1 to 0.5 microns. Wenn die mittlere Teilchengröße unter 0,01 μm ist, wird die Polierrate für die Oxidschicht und in vielen Fällen für die Siliciumdioxidschicht verringert, während, wenn sie 1,0 μm übersteigt, feine Kratzer auf der polierten Oberfläche leicht gebildet werden. If the average particle size of less than 0.01 microns, the polishing rate for the oxide layer is reduced and in many cases for the silicon dioxide layer, while if it exceeds 1.0 micron, fine scratches are readily formed on the polished surface.
  • [0019] [0019]
    Die Größe der primären Teilchen von Ceroxid ist 0,005 bis 0,5 μm, vorzugsweise 0,02 bis 0,2 μm. The size of the primary particles of cerium oxide is 0.005 to 0.5 .mu.m, preferably 0.02 to 0.2 microns. Wenn die Größe der Primärteilchen unter 0,005 μm ist, wird die Polierrate für die Oxidschicht extrem verringert, und ein ausreichendes Selektivitätsverhältnis kann nicht erreicht werden, während, wenn sie 0,5 μm übersteigt, feine Kratzer auf der polierten Oberfläche leicht gebildet werden. If the size of the primary particles is less than 0.005 microns, the polishing rate is extremely reduced for the oxide layer, and a sufficient selectivity ratio can not be achieved, while if it exceeds 0.5 micron, fine scratches are easily formed on the polished surface.
  • [0020] [0020]
    Die Konzentration von Ceroxid (feines Pulver) in der Schleifzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hängt von den Polierbedingungen ab, beispielsweise dem Druck, die Konzentration ist jedoch bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt 0,3 bis 5 Gew.-%. The concentration of cerium oxide (fine powder) in the abrasive composition of the present invention depends on the polishing conditions, for example the pressure, but the concentration is preferably 0.1 to 10 wt .-%, more preferably 0.3 to 5 wt .-% , Wenn die Konzentration unter 0,1 Gew.-% ist, wird die Polierrate für die Oxidschicht verringert, während, wenn sie 10 Gew.-% übersteigt, die Verbesserung in der Wirkung, nämlich die Verbesserung der Polierrate für die Oxidschicht durch Erhöhung der Konzentration erhöht wird und die Profitabilität in nachteilhafter Weise verringert wird. If the concentration is below 0.1 wt .-%, the polishing rate for the oxide layer is reduced, while if it exceeds 10 wt .-%, the improvement in the effect, namely the improvement of the polishing rate for the oxide layer by increasing the concentration is increased and the profitability is reduced disadvantageously.
  • [0021] [0021]
    Die wasserlösliche organische Verbindung für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. The water-soluble organic compound for use in the present invention is described below.
  • [0022] [0022]
    Dies ist eine wasserlösliche organische Verbindungen mit mindestens einer -COOH-Gruppe, -COOM x -Gruppe (worin M x ein Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die ein H-Atom unter Bil dung eines Salzes ersetzen kann), -SO 3 H-Gruppe und eine -SO 3 M y -Gruppe (worin M y ein Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die ein H-Atom unter Bildung eines Salzes ersetzen kann). This is a water-soluble organic compounds having at least one -COOH group, -COOM x group (wherein M is an atom or a functional group X, which can replace a hydrogen atom under Bil formation of a salt), -SO 3 H group and a -SO 3 M y group (wherein M y is an atom or functional group capable of replacing a H atom to form a salt). Im Fall eines Salzes ist ein Alkalimetall vorzugsweise nicht enthalten. In the case of a salt of an alkali metal is preferably not contained. Die wasserlösliche organische Verbindung für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie mindestens eine der vorstehend beschriebenen Gruppen hat. The water-soluble organic compound for use in the present invention is not particularly limited as long as it has at least one of the groups described above. Die wasserlösliche organische Verbindung kann allein oder in Kombination eingesetzt werden. The water-soluble organic compound can be used alone or in combination.
  • [0023] [0023]
    Spezifische bevorzugte Beispiele davon umfassen Polyacrylsäure ((-CH 2 CHCOOH-) n , Molekulargewicht: 500–10000), Polymethacrylsäure ((-CH 2 CCH 3 COOH-) n , Molekulargewicht: 500–10000), Ammoniumsalze davon, Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat (der folgenden Formel: Specific preferred examples thereof include polyacrylic acid ((CH 2 CHCOOH-) n, molecular weight: 500-10000), polymethacrylic acid ((-CH 2 CCH 3 COOH) n, molecular weight: 500 to 10000), ammonium salts thereof, naphthalenesulfonic acid-formalin condensate ( the following formula: Molekulargewicht: 500–10000), Ammoniumsalze davon, sowie Äpfelsäure (HOOCCH(OH)CH 2 COOH, Molekulargewicht: 134,09), Milchsäure (CH 3 CH(OH)COOH, Molekulargewicht: 90,08), Weinsäure (HOOC(CHOH) 3 COOH, Molekulargewicht: 150,09), Gluconsäure (HOCH 2 (HCOH) 4 COOH, Molekulargewicht: 196,16), Zitronensäuremonohydrat (HOOCCH 2 C(OH)(COOH)CH 2 COOH·H 3 O, Molekulargewicht: 210,14), Bernsteinsäure (HOOC(CH 2 ) 2 COOH, Molekulargewicht: 118,09), Adipinsäure (HOOC(CH 2 ) 4 COOH, Molekulargewicht: 146,14), Fumarsäure (HOOCCH=CHCOOH, Molekulargewicht: 116,07) und andere organische Säuren, Ammoniumsalze davon, Asparaginsäure (HOOCCH 2 CH(NH 2 )COOH, Molekulargewicht: 133,10), Glutaminsäure (HOOCCH 2 CH 2 CH(NH 2 )COOH, Molekulargewicht: 147,13) und andere saure Aminosäuren, Ammoniumsalze davon, Glycin (H 2 NCH 2 COOH, Molekulargewicht: 75,07), 4-Aminobuttersäure (H 2 N(CH 2 ) 3 COOH, Molekulargewicht: 103,12), 6-Aminohexansäure (H 2 N(CH 2 ) 5 COOH, Molekulargewicht: 131,17), 12-Aminolaurinsäure (H 2 N(CH 2 ) 11 COOH, Molekulargewicht: 215,33), Arginin (H 2 NC(=NH)NH(CH 2 ) 3 CH(NH 3 )COOH, Molekulargewicht: 174,20), Glycidylglycin (H 2 NCH 2 CONHCH 2 COOH, Molekulargewicht: 132,12) und andere neutrale oder basische Aminosäuren, Laurylbenzolschweflige Säure (CH 3 (CH 2 ) 11 C 6 H 4 SO 3 H, Molekulargewicht: 326,50) und Ammoniumsalze davon und dergleichen. Molecular weight: 500-10000), ammonium salts thereof, and malic acid (HOOCCH (OH) CH 2 COOH, molecular weight: 134.09), lactic acid (CH 3 CH (OH) COOH, molecular weight: 90.08), tartaric acid (HOOC (CHOH ) 3 COOH, molecular weight: 150.09), gluconic acid (HOCH 2 (HCOH) 4 COOH, molecular weight: 196.16), citric acid (HOOCCH 2 C (OH) (COOH) CH 2 COOH · H 3 O, molecular weight: 210 , 14), succinic acid (HOOC (CH 2) 2 COOH, molecular weight: 118.09), adipic acid (HOOC (CH 2) 4 COOH, molecular weight: 146.14), fumaric acid (HOOCCH = CHCOOH, molecular weight: 116.07) and other organic acids, ammonium salts thereof, aspartic acid (HOOCCH 2 CH (NH 2) COOH, molecular weight: 133.10), glutamic acid (HOOCCH 2 CH 2 CH (NH 2) COOH, molecular weight: 147.13) and other acidic amino acids, ammonium salts thereof, glycine (H 2 NCH 2 COOH, molecular weight: 75.07), 4-aminobutyric acid (H 2 N (CH 2) 3 COOH, molecular weight: 103.12), 6-aminohexanoic acid (H 2 N (CH 2) 5 COOH, molecular weight: 131.17), 12-aminolauric (H 2 N (CH 2) 11 COOH, molecular weight: 215.33), arginine (H 2 NC (= NH) NH (CH 2) 3 CH (NH 3 ) COOH, molecular weight: 174.20), Glycidylglycin (H 2 NCH 2 COOH CONHCH2, molecular weight: 132.12) and other neutral or basic amino acids, Laurylbenzolschweflige acid (CH 3 (CH 2) 11 C 6 H 4 SO 3 H , molecular weight: 326.50) and ammonium salts thereof and the like.
  • [0024] [0024]
    Die Menge der zugegebenen wasserlöslichen organischen Verbindung variiert in Abhängigkeit von der Art der Verbindung, der Konzentration des feinen Ceroxid-Pulvers in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, dem pH-Wert der Zusammensetzung oder den Polierbedingungen, wie dem Druck, sie ist jedoch, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis zu dem Ceroxid, 0,001 bis 20, stärker bevorzugt 0,005 bis 10, noch stärker bevorzugt 0,005 bis 5. Wenn der Gewichtsanteil unter 0,1 ist, ist die Menge der wasserlöslichen organischen Verbindung, die an die Oberfläche der Siliciumnitridschicht adsorbiert wird, im Vergleich zu dem Schleifkorn, das in dem Polierverfahren zum Einsatz kommt, gering, und es wird eine schwache Adsorptionsschicht gebildet, was dazu führt, dass die Verhinderung des direkten Kontakts des feinen Ceroxid-Pulvers mit der Siliciumnitridschicht nicht ausreichend erzielt wird und die Polierrate für die Siliciumnitridschicht nicht verringert werden kann, während, wenn das Verhältnis 20 übersteigt, die Wirkung durch die Erhöhung der Menge nicht noch stärker erhöht ist, und die Profitabilität sinkt in nachteiliger Weise. The amount of the added water-soluble organic compound varies depending on the kind of the compound, the concentration of fine cerium oxide powder in the composition according to the invention, the pH of the composition or the polishing conditions such as the pressure, it is, however, expressed as a weight ratio to the cerium oxide, from 0.001 to 20, more preferably from 0.005 to 10, still more preferably 0.005 to 5. If the weight fraction is less than 0.1, the amount of the water-soluble organic compound which is adsorbed on the surface of the silicon nitride layer, as compared to the abrasive grain, which is used in the polishing method is used, low, and it is formed a weak adsorption layer, which leads to that the prevention of direct contact of fine cerium oxide powder with the silicon nitride film is not obtained sufficiently and the polishing rate is not reduced for the silicon nitride layer can be, while if the ratio exceeds 20, the effect is not increased even more by increasing the amount and profitability disadvantageously decreases.
  • [0025] [0025]
    Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Schleifzusammensetzung wird nachfolgend beschrieben. The pH of the abrasive composition of the invention is described below.
  • [0026] [0026]
    Der pH-Wert kann, falls erforderlich, kontrolliert werden, da er einen Einfluss auf die Polierraten sowohl der Siliciumdioxidschicht als auch des Siliciumnitrids hat. The pH may, if necessary, be controlled, since it has an influence to the polishing rates of both the silicon dioxide layer and the silicon nitride. Wenn der pH-Wert gesenkt werden soll, können anorganische Säuren, wie Salpetersäure, Chlorwasserstoffsäure und Schwefelsäure, organische Säuren, wie Äpfelsäure, Milchsäure, Weinsäure, Gluconsäure, Citronensäuremonohydrat, Bernsteinsäure, Adipinsäure und Fumarsäure, und saure Aminosäuren, wie Asparaginsäure und Glutaminsäure, eingesetzt werden. If the pH is to be lowered, inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid, organic acids such as malic acid, lactic acid, tartaric acid, gluconic acid, citric acid monohydrate, succinic acid, adipic acid and fumaric acid, and acidic amino acids such as aspartic acid and glutamic acid, is used be. Wenn der pH-Wert erhöht werden soll, können Ammoniak, Amine, wie Ethanolamin, oder neutrale oder basische Aminosäuren, wie Glycin, 4-Aminobuttersäure, 6-Aminohexansäure, 12-Aminolaurinsäure, Argininsäure und Glycidylglycin eingesetzt werden. If the pH is to be increased, such as glycine, 4-aminobutyric acid, 6-aminohexanoic acid, 12-aminolauric acid, arginine acid and Glycidylglycin, ammonia, amines, such as ethanolamine, or neutral or basic amino acids are used. Der pH-Wert von 4 oder höher ist in einigen Fällen bevorzugt, es kann jedoch auch ein pH-Wert von unter 4 eingesetzt werden. The pH of 4 or higher is preferred in some cases, but it can also be used a pH value of below 4.
  • [0027] [0027]
    Die erfindungsgemäße Schleifzusammensetzung kann außerdem ein Schleifmittel, das nicht Ceroxid ist, und Additive, die üblicherweise in Schleifzusammensetzungen eingesetzt werden, wie Viskositäts-einstellende Mittel, Puffer, oberflächenaktive Mittel und Geliermittel, enthalten. The abrasive composition of the invention may also include a grinding agent which is not cerium oxide, and additives commonly used in abrasive compositions, such as viscosity-adjusting agents, buffers, surfactants and gelling agents contain.
  • [0028] [0028]
    Die erfindungsgemäße Schleifzusammensetzung ist durch eine hohe Selektivität in der Polierrate zwischen Siliciumoxid und Siliciumnitrid charakterisiert, und das Selektivitätsverhältnis kann mindestens 10, vorzugsweise 30 oder mehr und stärker bevorzugt 50 oder mehr sein. The abrasive composition of the invention is characterized by a high selectivity in the polishing rate between silicon oxide and silicon nitride and the selectivity ratio can be at least 10, preferably 30 or more and more preferably 50 or more. Sie ist außerdem durch eine erhebliche Verringerung der Anzahl an Kratzer auf der polierten Oberfläche gekennzeichnet. It is also characterized by a substantial reduction in the number of scratches on the polished surface.
  • [0029] [0029]
    Das Verfahren zur Bildung einer Flachgraben-Isolierung in einer Halbleitervorrichtung unter Einsatz der Schleifzusammensetzung wird nachfolgend beschrieben. The method for forming a shallow trench isolation in a semiconductor device using the abrasive composition is described below.
  • [0030] [0030]
    Es wird Bezug auf die Zeichnungen genommen. Reference is made to the drawings. Wie How 1 1 zeigt, wird die Oberfläche eines Halbleitersubstrats, wie Silicium, oxidiert, wobei eine dünne Siliciumoxidschicht shows the surface of a semiconductor substrate in which a thin silicon oxide film such as silicon is oxidized, 2 2 gebildet wird, auf die eine Siliciumnitridschicht is formed on a silicon nitride 3 3 in einer Dicke von beispielsweise 200 nm durch CVD abgeschieden wird. is deposited to a thickness of eg 200 nm by CVD. Durch Fotolithografie unter Einsatz eines Fotoresists werden beispielsweise Öffnungen For example, by photolithography using a photoresist openings 4 4 mit einer Breite von beispielsweise 500–5000 nm auf der Siliciumnitridschicht an Stellen gebildet, wo Gräben gebildet werden sollen. formed with a width of 500-5000 nm, for example, on the silicon nitride at locations where trenches are to be formed.
  • [0031] [0031]
    Unter Einsatz der Siliciumnitridschicht Using the silicon nitride layer 3 3 mit den Öffnungen als Maske wird das Halbleitersubstrat with the openings as a mask, the semiconductor substrate 1 1 einem selektiven Ätzen unterzogen, wobei flache Gräben mit einer Tiefe von beispielsweise 500 nm gebildet werden. subjected to a selective etching, shallow trenches with a depth are formed, for example, 500 nm.
  • [0032] [0032]
    Siliciumoxid Silica 5 5 wird auf die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 1 1 mit darauf befindlicher Siliciumnitridschicht having thereon a silicon nitride layer 3 3 beispielsweise durch das einseitige CVD-Verfahren abgeschieden, was hervorragende Fülleigenschaften erlaubt, sodass die Gräben For example, the unilateral CVD method, which allows excellent filling properties so that the trenches 4 4 mit dem Siliciumoxid with the silica 5 5 vollständig gefüllt werden können ( can be completely filled ( 2 2 ). ).
  • [0033] [0033]
    Wenn Planar-Polieren unter Einsatz einer Schleifzusammensetzung auf dieser Konstruktion durchgeführt wird, wird die Oberfläche der Siliciumoxidschicht If Planar-polishing is carried out using an abrasive composition to this construction, the surface of the silicon oxide layer is 5 5 allmählich als planate Oberfläche trotz der Anwesenheit der Vertiefungsbereiche der Gräben gradually as planate surface despite the presence of the focus areas of the trenches 4 4 poliert. polished. Mit fortschreitendem Polieren erreicht die polierte Oberfläche die Oberfläche der Siliciumnitridschicht With the progress of polishing, the polished surface reaches the surface of silicon nitride layer 3 3 , wobei zuvor die Oberfläche vollständig planar wird und die Vertiefungen der Gräben verschwinden. Where previously the surface is completely planar and the recesses of the trenches disappear. Das Polieren wird dann abgeschlossen, wenn die Oberfläche der Siliciumnitridschicht Polishing is completed when the surface of the silicon nitride layer 3 3 erscheint. appears. Somit werden die Flachgraben-Isolierungen Thus, the shallow trench isolations are 5' 5 ' wie in as in 3 3 gezeigt gebildet. shown formed. Die Siliciumnitridschicht The silicon nitride 3 3 kann als Isolierschicht auf der Halbleitervorrichtung eingesetzt werden, sie wird jedoch üblicherweise wie in can be used as an insulating layer on the semiconductor device, but it is usually as described in 4 4 gezeigt entfernt. shown removed.
  • [0034] [0034]
    Bei dem Planar-Polieren für die Bildung einer Flachgraben-Isolierung wie vorstehend beschrieben, sollte das Verhältnis der Polierrate von Siliciumoxid zu Siliciumnitrid, das heißt das Selektivitätsverhältnis, hoch sein, um das Siliciumoxid effektiv zu polieren und sicherzustellen, dass das Polieren beim Siliciumnitrid gestoppt wird. In the planar polishing for forming a shallow trench isolation as described above, the ratio of the polishing rate of silicon oxide to silicon nitride, ie the selectivity ratio be high to polish the silica effectively and ensure that polishing is stopped at the silicon nitride , Es ist auch nicht erwünscht, wenn Kratzer auf der polierten Oberfläche vorhanden sind, da diese eine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Halbleitervorrichtung bewirken können. It is also not desirable if scratches are present on the polished surface since they may cause deterioration of the characteristics of the semiconductor device.
  • [0035] [0035]
    Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Schleifzusammensetzung wurde entwickelt, um die geeignetste Zusammensetzung für das Planar-Polieren bereitzustellen. The abrasive composition of the invention described above was developed to provide the most suitable composition for planar polishing. Mit der erfindungsgemäßen Schleifzusammensetzung können mindestens 10, vorzugsweise 50 oder mehr und sogar 60 oder mehr an Selektivitätsverhältnis erzielt werden, wodurch ein hochkontrolliertes Planar-Polieren durchgeführt werden kann und die Bildung von Kratzern auf der polierten Oberfläche verhindert werden kann. With the abrasive composition of the invention may comprise at least 10, preferably 50 or more and even 60 or more are obtained on selectivity ratio, whereby a highly controlled planar polishing can be carried out and the formation of scratches on the polished surface can be prevented.
  • [0036] [0036]
    Das Verfahren zum Durchführen des Polierens unter Einsatz der erfindungsgemäßen Schleifzusammensetzung kann ein beliebiges bekanntes Polierverfahren oder mechanochemisches Polierverfahren sein. The method for performing polishing using the abrasive composition of the invention may be any known polishing method or mechanochemical polishing method.
  • BEISPIELE EXAMPLES
  • [0037] [0037]
    Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Beispiele eingehender beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. The present invention is described below with reference to the examples detail, but the present invention is not limited thereto.
  • Beispiel 1 Example 1
  • [0038] [0038]
    100 g hochreine Ceroxid-Aufschlämmung (GPL-C1010, hergestellt von Showa Denko KK, d 50 = 0,5 μm, Primärteilchengröße: 0,1 μm, Konzentration von Ceroxid mit einer Reinheit von 99,9 Gew.-% oder mehr: 10 Gew.-%) wurden mit 100 g einer Lösung, erhalten durch Auflösen von 10 g Ammoniumpolyacrylat im Wasser, gemischt. 100 g high purity cerium oxide slurry (GPL-C1010, manufactured by Showa Denko KK, d 50 = 0.5 microns, primary particle size: 0.1 .mu.m, concentration of cerium oxide with a purity of 99.9 wt .-% or more: 10 wt .-%) were mixed with 100 g of a solution obtained by dissolving 10 g of ammonium polyacrylate in water mixed. Wasser wurde zusätzlich zugegeben, um eine aufgeschlämmte Schleifzusammensetzung in einer Gesamtmenge von 1.000 g herzustellen. Water was further added to prepare a slurried abrasive composition in a total amount of 1,000 g. Die erhaltene Zusammensetzung hatte einen pH-Wert von 7,2, eine Ceroxid-Konzentration von 1 Gew.-% und eine Ammoniumpolyacrylat-Konzentration von 1 Gew.-%. The resulting composition had a pH of 7.2, a cerium oxide concentration of 1 wt .-% and an ammonium polyacrylate concentration of 1 wt .-%. Die Menge der zugegebenen wasserlöslichen organischen Verbindung war, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis zu Ceroxid, 1,0. The amount of the added water-soluble organic compound was expressed as a weight ratio to cerium oxide, 1.0.
  • [0039] [0039]
    Die Poliereigenschaften dieser Schleifmittelaufschlämmung für die Siliciumdioxidschicht und für die Siliciumnitridschicht wurden wie folgt beurteilt. The polishing properties of this abrasive slurry for the silicon dioxide layer and for the silicon nitride layer was evaluated as follows.
  • Polierbedingungen Polishing conditions
  • Polierendes Material Buffing Material
    • (1) Siliciumdioxidschicht (Dicke: etwa 1 μm), gebildet auf einem Siliciumhalbleiterscheibchen mit einem Durchmesser von 6'' und einer Dicke von 625 μm durch das CVD-Verfahren (1) silicon dioxide layer (thickness: about 1 .mu.m) formed on a silicon semiconductor discs with a diameter of 6 '' and a thickness of 625 .mu.m by the CVD method
    • (2) Siliciumnitridschicht (Dicke: etwa 0,5 μm), gebildet auf einem Siliciumhalbleiterscheibchen mit einem Durchmesser von 6'' und einer Dicke von 625 μm durch das CVD-Verfahren (2) silicon nitride layer (thickness: about 0.5 microns), formed on a silicon semiconductor discs with a diameter of 6 '' and a thickness of 625 micron by the CVD method,
    • Polierauflage: Auflage vom Zweischichttyp zum Polieren einer Halbleitervorrichtung (IC1000/Suba400, hergestellt von Rodel-Nitta Co., Ltd.). Polishing pad: Pad from two-layer type of polishing a semiconductor device (IC1000 / SUBA400 manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.).
    • Poliermaschine: einseitige Poliermaschine zum Polieren einer Halbleitervorrichtung (Modell SH-24, hergestellt von Speedfam Co., Ltd., Arbeitsplattendurchmesser: 610 mm) Polishing machine: one-sided polishing machine for polishing a semiconductor device (Model SH-24, manufactured by Speedfam Co., Ltd., countertop diameter: 610 mm)
    • Umdrehungsgeschwindigkeit der Platte: 70 UpM Of disc rotation speed: 70 rpm
    • Arbeitsdruck: 300 gf/cm 2 Working pressure: 300 gf / cm 2
    • Zugabegeschwindigkeit der Aufschlämmung: 100 ml/min Addition rate of the slurry: 100 ml / min
    • Polierzeit: 1 Minute Polishing time: 1 minute
  • Beurteilungskriterien und Beurteilungsverfahren Assessment criteria and assessment procedures
    • Polierrate: Schichtdickenmessvorrichtung vom Lichtinterferenztyp Polishing rate: layer thickness measurement device light interference type
    • Kratzer: Dunkelfeldbeobachtung mit einem optischen Mikroskop (3% der Halbleiterscheibchenoberfläche wurden bei 200-facher Vergrößerung beobachtet, und die Anzahl der Kratzer wurde in Anzahl der Kratzer/Halbleiterscheibchen umgewandelt) Scratches: darkfield observation with an optical microscope (3% of the semiconductor die of surface were observed at 200x magnification, and the number of scratches was converted into number of scratches / semiconductor slices)
  • [0040] [0040]
    Als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Poliertests war die Polierrate für die Siliciumdioxidschicht hoch und betrug 5.050 Å/min, und die Polierrate für die Siliciumnitridschicht war extrem gering und betrug 77 Å/min. As a result of the polishing tests described above, the polishing rate was high and the silicon dioxide layer was 5.050 Å / min, and the polishing rate of the silicon nitride was extremely low and was 77 Å / min.
  • [0041] [0041]
    Dementsprechend war das Selektivitätsverhältnis 66. Accordingly, the selectivity ratio was 66th
  • [0042] [0042]
    Kratzer wurden weder auf der Siliciumdioxidschicht noch auf der Siliciumnitridschicht beobachtet. Scratches were observed either on the silicon dioxide layer on the silicon nitride yet.
  • Beispiele 2 bis 9 Examples 2-9
  • [0043] [0043]
    Aufschlämmungen wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Ceroxid-Konzentration und die Ammoniumpolyacrylat-Konzentration geändert wurden, und dann wurde die Beurteilung hinsichtlich der Poliereigenschaften auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Were slurries under the same conditions as in Example 1, except that the cerium oxide concentration and the ammonium polyacrylate concentration were changed, and then the judgment as to the polishing properties was conducted in the same manner as in Example 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammen mit den Ergebnissen des Beispiels 1 gezeigt. The results are shown in Table 1 together with the results of Example 1.
  • Beispiele 10 bis 15 Examples 10 to 15
  • [0044] [0044]
    Aufschlämmungen wurden unter Einsatz desselben Ceroxids wie in Beispiel 1 hergestellt, es wurde jedoch die Art der wässrigen organischen Verbindung geändert. Slurries were prepared using the same cerium oxide as in Example 1 except that the kind of the aqueous organic compound, it has been changed. Die Ceroxid-Konzentration und die Konzentration der wasserlöslichen organischen Verbindung wurden jeweils auf 1 Gew.-% eingestellt. The cerium oxide concentration and the concentration of the water-soluble organic compound were respectively adjusted to 1 wt .-%. Das Gewichtsverhältnis zwischen ihnen war demgemäß 1. Der pH-Wert jeder Schleifmittelaufschlämmung wurde durch Zugeben von Ammoniak auf etwa 7 eingestellt. The weight ratio between them was accordingly 1. The pH of each abrasive slurry was adjusted by adding ammonia to about 7. Die Poliereigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 beurteilt, und die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. The polishing properties were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results obtained are shown in Table 2.
  • Beispiele 16 bis 23 Examples 16 to 23
  • [0045] [0045]
    Aufschlämmungen wurden unter Einsatz desselben Ceroxids wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Art der wässrigen organischen Verbindung geändert wurde. Slurries were prepared using the same cerium oxide as in Example 1 except that the kind of the aqueous organic compound was changed. Die Ceroxid-Konzentration wurde auf 1 Gew.-% eingestellt, und die Konzentration der wasserlöslichen organischen Verbindung wurde auf 0,1 Gew.-% eingestellt. The cerium oxide concentration was adjusted to 1 wt .-%, and the concentration of the water-soluble organic compound was set to 0.1 wt .-%. Das Gewichtsverhältnis zwischen ihnen war demgemäß 0,1. The weight ratio between them was therefore 0.1. Die Poliereigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 beurteilt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. The polishing properties were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
  • Vergleichsbeispiel 1 Comparative Example 1
  • [0046] [0046]
    Eine Aufschlämmung von 10 Gew.-% wurde durch Auflösen einer Kieselgelaufschlämmung (SC-1, hergestellt von Cabot Corporation, 30 Gew.-%) hergestellt und hinsichtlich der Poliereigenschaften beurteilt. A slurry of 10 wt .-% was prepared by dissolving a Kieselgelaufschlämmung (SC-1, manufactured by Cabot Corporation, 30 wt .-%) and evaluated on the polishing properties. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. The results are shown in Table 3.
  • Vergleichsbeispiel 2 Comparative Example 2
  • [0047] [0047]
    Eine Aufschlämmung von 1 Gew.-% wurde durch Verdünnen desselben Ceroxids wie in Beispiel 1 hergestellt. A slurry of 1 wt .-% was prepared by diluting the same cerium oxide as in Example 1. Die wasserlösliche organische Verbindung wurde nicht zugegeben. The water-soluble organic compound was not added. Der Poliertest wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. The polishing test was carried out in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
  • [0048] [0048]
    Die Ergebnisse zeigen, dass wenn eine Siliciumnitridschicht und eine Siliciumoxidschicht, die auf einem Siliciumsubstrat durch das CVD-Verfahren getrennt gebildet wurden, unter denselben Bedingungen unabhängig voneinander poliert wurden, das Verhältnis der Polierrate für die Letztgenannte zu derjenigen der Erstgenannten, nämlich das Selektivitätsverhältnis, im Fall der vorliegenden Erfindung 10 deutlich überstieg. The results show that when a silicon nitride layer and a silicon oxide film, that have been separately formed on a silicon substrate by the CVD method, was polished under the same conditions independently of each other, the ratio of the polishing rate for the latter to that of the former, namely, the selectivity ratio, in case of the present invention over 10 increased significantly.
  • INDUSTRIELLE ANWENBARKEIT INDUSTRIAL ANWENBARKEIT
  • [0049] [0049]
    Die erfindungsgemäße Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung hat für Siliciumdioxid als Oxidschicht eine hohe Polierrate, ein großes Selektivitätsverhältnis zu der Polierrate für die Siliciumnitridschicht, und sie führt zu weniger Kratzern auf der polierten Oberfläche, sie ist somit als Zusammensetzung für das Polieren einer Halbleitervorrichtung geeignet und wird zum Polieren der Oxidschicht, in vielen Fällen Siliciumdioxidschicht, mit einer Siliciumnitridschicht als Sperre eingesetzt. The abrasive composition of the invention for polishing a semiconductor device has suitable for silica as an oxide layer, a high polishing rate, a large selectivity ratio to the polishing rate for the silicon nitride layer, and it results in fewer scratches on the polished surface, it is therefore as a composition for polishing a semiconductor device, and is , with a silicon nitride film used for polishing the oxide layer, in many cases, silicon dioxide layer as a barrier.
Classifications
International ClassificationC09K3/14, H01L21/3105
Cooperative ClassificationC09K3/1463, H01L21/31053
European ClassificationH01L21/3105B2, C09K3/14D2