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TECHNISCHES
GEBIET
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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.
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STAND DER
TECHNIK
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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.
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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.
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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.
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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.
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EP-A-0786504
offenbart Schleifzusammensetzungen zum Polieren einer Halbleitervorrichtung
bei einem Flachgraben-Isolierverfahren, welche Wasser, Ceroxid und
Oxalsäure
oder Äpfelsäure enthalten
können. Das
eingesetzte Ceroxid-Pulver hat jedoch eine primäre Teilchengröße von 0,98 μm, was die
Selektivität
in der Polierstufe beeinträchtigt.
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EP-A-1043379,
ein Dokument mit älterer
Priorität,
betrifft eine Polierzusammensetzung, die Wasser, Ceroxid und Polyacrylsäure enthält, zum
Polieren von Halbleitervorrichtungen. 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. Deshalb
kann eine Selektivität
in der Polierstufe von 10 oder höher
nicht erzielt werden.
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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. Deshalb besteht Bedarf an der Erhöhung des Selektivitätsverhältnisses.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleifzusammensetzung
zum Polieren einer Halbleitervorrichtung bereitzustellen, welche
die vorstehend beschriebenen Probleme überwindet.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung
bereitzustellen, bei der die vorstehend genannten Probleme gelöst wurden.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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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 -COOMx-Gruppe (worin Mx ein
Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die ein H-Atom unter Bildung
eines Salzes ersetzen kann), einer -SO3H-Gruppe
und einer -SO3My-Gruppe
(worin My 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.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung
einer Halbleitervorrichtung bereit, welches die folgenden Stufen
umfasst:
Ausbilden einer Siliciumnitridschicht auf einem Halbleitersubstrat,
selektives
Entfernen eines Teils der Siliciumnitridschicht, 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 -COOMx-Gruppe (wobei Mx ein
Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die befähigt ist, ein Wasserstoffatom unter
Bildung eines Salzes zu ersetzen), eine -SO3H-Gruppe
oder eine -SO3My-Gruppe
(worin My 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.
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In
diesem Verfahren wird eine Flachgraben-Isolierung mit weniger Kratzern
auf der polierten Oberfläche
und mit höherer
Kontrollierbarkeit gebildet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die 1–4 sind
Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung in der Reihenfolge
der Verfahrensstufen zur Bildung einer Flachgraben-Isolierung.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Die
Schleifzusammensetzung zum Polieren einer Halbleitervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zunächst
beschrieben.
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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. 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.
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Die
mittlere Teilchengröße des feinen
Ceroxid-Pulvers ist vorzugsweise 0,01 bis 1,0 μm, stärker bevorzugt 0,1 bis 0,5 μm. 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.
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Die
Größe der primären Teilchen
von Ceroxid ist 0,005 bis 0,5 μm,
vorzugsweise 0,02 bis 0,2 μm. 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.
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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.-%.
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.
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Die
wasserlösliche
organische Verbindung für
den Einsatz in der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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Dies
ist eine wasserlösliche
organische Verbindungen mit mindestens einer -COOH-Gruppe, -COOMx-Gruppe (worin Mx ein
Atom oder eine funktionelle Gruppe ist, die ein H-Atom unter Bil dung
eines Salzes ersetzen kann), -SO3H-Gruppe
und eine -SO3My-Gruppe
(worin My ein Atom oder eine funktionelle
Gruppe ist, die ein H-Atom unter Bildung eines Salzes ersetzen kann).
Im Fall eines Salzes ist ein Alkalimetall vorzugsweise nicht enthalten.
Die wasserlösliche
organische Verbindung für
den Einsatz in der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders eingeschränkt, solange
sie mindestens eine der vorstehend beschriebenen Gruppen hat. Die
wasserlösliche
organische Verbindung kann allein oder in Kombination eingesetzt
werden.
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Spezifische
bevorzugte Beispiele davon umfassen Polyacrylsäure ((-CH
2CHCOOH-)
n, Molekulargewicht: 500–10000), Polymethacrylsäure ((-CH
2CCH
3COOH-)
n, Molekulargewicht: 500–10000), Ammoniumsalze davon,
Naphthalinsulfonsäure-Formalinkondensat
(der folgenden Formel:
Molekulargewicht:
500–10000),
Ammoniumsalze davon, sowie Äpfelsäure (HOOCCH(OH)CH
2COOH, Molekulargewicht: 134,09), Milchsäure (CH
3CH(OH)COOH, Molekulargewicht: 90,08), Weinsäure (HOOC(CHOH)
3COOH, Molekulargewicht: 150,09), Gluconsäure (HOCH
2(HCOH)
4COOH, Molekulargewicht: 196,16),
Zitronensäuremonohydrat
(HOOCCH
2C(OH)(COOH)CH
2COOH·H
3O, Molekulargewicht: 210,14), Bernsteinsäure (HOOC(CH
2)
2COOH, Molekulargewicht:
118,09), Adipinsäure
(HOOC(CH
2)
4COOH,
Molekulargewicht: 146,14), Fumarsäure (HOOCCH=CHCOOH, Molekulargewicht:
116,07) und andere organische Säuren,
Ammoniumsalze davon, Asparaginsäure
(HOOCCH
2CH(NH
2)COOH,
Molekulargewicht: 133,10), Glutaminsäure (HOOCCH
2CH
2CH(NH
2)COOH, Molekulargewicht:
147,13) und andere saure Aminosäuren,
Ammoniumsalze davon, Glycin (H
2NCH
2COOH, Molekulargewicht: 75,07), 4-Aminobuttersäure (H
2N(CH
2)
3COOH,
Molekulargewicht: 103,12), 6-Aminohexansäure (H
2N(CH
2)
5COOH, Molekulargewicht: 131,17),
12-Aminolaurinsäure
(H
2N(CH
2)
11COOH, Molekulargewicht: 215,33), Arginin (H
2NC(=NH)NH(CH
2)
3CH(NH
3)COOH, Molekulargewicht:
174,20), Glycidylglycin (H
2NCH
2CONHCH
2COOH, Molekulargewicht: 132,12) und andere
neutrale oder basische Aminosäuren,
Laurylbenzolschweflige Säure (CH
3(CH
2)
11C
6H
4SO
3H,
Molekulargewicht: 326,50) und Ammoniumsalze davon und dergleichen.
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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.
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Der
pH-Wert der erfindungsgemäßen Schleifzusammensetzung
wird nachfolgend beschrieben.
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Der
pH-Wert kann, falls erforderlich, kontrolliert werden, da er einen
Einfluss auf die Polierraten sowohl der Siliciumdioxidschicht als
auch des Siliciumnitrids hat. 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. 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. Der pH-Wert von 4 oder höher ist in einigen Fällen bevorzugt,
es kann jedoch auch ein pH-Wert von unter 4 eingesetzt werden.
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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.
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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. Sie ist außerdem
durch eine erhebliche Verringerung der Anzahl an Kratzer auf der
polierten Oberfläche
gekennzeichnet.
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Das
Verfahren zur Bildung einer Flachgraben-Isolierung in einer Halbleitervorrichtung
unter Einsatz der Schleifzusammensetzung wird nachfolgend beschrieben.
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Es
wird Bezug auf die Zeichnungen genommen. Wie 1 zeigt, wird die Oberfläche eines
Halbleitersubstrats, wie Silicium, oxidiert, wobei eine dünne Siliciumoxidschicht 2 gebildet
wird, auf die eine Siliciumnitridschicht 3 in einer Dicke
von beispielsweise 200 nm durch CVD abgeschieden wird. Durch Fotolithografie unter
Einsatz eines Fotoresists werden beispielsweise Öffnungen 4 mit einer
Breite von beispielsweise 500–5000
nm auf der Siliciumnitridschicht an Stellen gebildet, wo Gräben gebildet
werden sollen.
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Unter
Einsatz der Siliciumnitridschicht 3 mit den Öffnungen
als Maske wird das Halbleitersubstrat 1 einem selektiven Ätzen unterzogen,
wobei flache Gräben
mit einer Tiefe von beispielsweise 500 nm gebildet werden.
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Siliciumoxid 5 wird
auf die gesamte Oberfläche
des Halbleitersubstrats 1 mit darauf befindlicher Siliciumnitridschicht 3 beispielsweise
durch das einseitige CVD-Verfahren abgeschieden, was hervorragende
Fülleigenschaften
erlaubt, sodass die Gräben 4 mit
dem Siliciumoxid 5 vollständig gefüllt werden können (2).
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Wenn
Planar-Polieren unter Einsatz einer Schleifzusammensetzung auf dieser
Konstruktion durchgeführt
wird, wird die Oberfläche
der Siliciumoxidschicht 5 allmählich als planate Oberfläche trotz
der Anwesenheit der Vertiefungsbereiche der Gräben 4 poliert. Mit
fortschreitendem Polieren erreicht die polierte Oberfläche die
Oberfläche
der Siliciumnitridschicht 3, wobei zuvor die Oberfläche vollständig planar
wird und die Vertiefungen der Gräben
verschwinden. Das Polieren wird dann abgeschlossen, wenn die Oberfläche der
Siliciumnitridschicht 3 erscheint. Somit werden die Flachgraben-Isolierungen 5' wie in 3 gezeigt gebildet. Die Siliciumnitridschicht 3 kann
als Isolierschicht auf der Halbleitervorrichtung eingesetzt werden,
sie wird jedoch üblicherweise
wie in 4 gezeigt entfernt.
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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. Es ist auch nicht
erwünscht,
wenn Kratzer auf der polierten Oberfläche vorhanden sind, da diese eine
Beeinträchtigung
der Eigenschaften der Halbleitervorrichtung bewirken können.
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Die
vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Schleifzusammensetzung wurde
entwickelt, um die geeignetste Zusammensetzung für das Planar-Polieren bereitzustellen.
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.
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Das
Verfahren zum Durchführen
des Polierens unter Einsatz der erfindungsgemäßen Schleifzusammensetzung
kann ein beliebiges bekanntes Polierverfahren oder mechanochemisches
Polierverfahren sein.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
Beispiele eingehender beschrieben, die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht darauf beschränkt.
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Beispiel 1
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100
g hochreine Ceroxid-Aufschlämmung
(GPL-C1010, hergestellt von Showa Denko K. K., d50 =
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. Wasser wurde zusätzlich zugegeben,
um eine aufgeschlämmte
Schleifzusammensetzung in einer Gesamtmenge von 1.000 g herzustellen.
Die erhaltene Zusammensetzung hatte einen pH-Wert von 7,2, eine
Ceroxid-Konzentration von 1 Gew.-% und eine Ammoniumpolyacrylat-Konzentration
von 1 Gew.-%. Die Menge der zugegebenen wasserlöslichen organischen Verbindung
war, ausgedrückt
als Gewichtsverhältnis zu
Ceroxid, 1,0.
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Die
Poliereigenschaften dieser Schleifmittelaufschlämmung für die Siliciumdioxidschicht
und für
die Siliciumnitridschicht wurden wie folgt beurteilt.
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Polierbedingungen
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Polierendes Material
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- (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
- (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
- Polierauflage: Auflage vom Zweischichttyp zum Polieren einer
Halbleitervorrichtung (IC1000/Suba400, hergestellt von Rodel-Nitta
Co., Ltd.).
- Poliermaschine:
einseitige Poliermaschine zum Polieren
einer Halbleitervorrichtung (Modell SH-24, hergestellt von Speedfam Co.,
Ltd., Arbeitsplattendurchmesser: 610 mm)
- Umdrehungsgeschwindigkeit der Platte: 70 UpM
- Arbeitsdruck: 300 gf/cm2
- Zugabegeschwindigkeit der Aufschlämmung: 100 ml/min
- Polierzeit: 1 Minute
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Beurteilungskriterien
und Beurteilungsverfahren
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- Polierrate: Schichtdickenmessvorrichtung vom Lichtinterferenztyp
- 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)
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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.
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Dementsprechend
war das Selektivitätsverhältnis 66.
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Kratzer
wurden weder auf der Siliciumdioxidschicht noch auf der Siliciumnitridschicht
beobachtet.
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Beispiele 2 bis 9
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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. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 zusammen mit den Ergebnissen des Beispiels 1 gezeigt.
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Beispiele 10 bis 15
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Aufschlämmungen
wurden unter Einsatz desselben Ceroxids wie in Beispiel 1 hergestellt,
es wurde jedoch die Art der wässrigen
organischen Verbindung geändert.
Die Ceroxid-Konzentration und die Konzentration der wasserlöslichen
organischen Verbindung wurden jeweils auf 1 Gew.-% eingestellt.
Das Gewichtsverhältnis
zwischen ihnen war demgemäß 1. Der
pH-Wert jeder Schleifmittelaufschlämmung wurde durch Zugeben von
Ammoniak auf etwa 7 eingestellt. Die Poliereigenschaften wurden
auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 beurteilt, und die erzielten
Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Beispiele 16 bis 23
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Aufschlämmungen
wurden unter Einsatz desselben Ceroxids wie in Beispiel 1 hergestellt,
wobei jedoch die Art der wässrigen
organischen Verbindung geändert
wurde. Die Ceroxid-Konzentration wurde auf 1 Gew.-% eingestellt,
und die Konzentration der wasserlöslichen organischen Verbindung
wurde auf 0,1 Gew.-% eingestellt. Das Gewichtsverhältnis zwischen
ihnen war demgemäß 0,1. Die
Poliereigenschaften wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1
beurteilt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine
Aufschlämmung
von 10 Gew.-% wurde durch Auflösen
einer Kieselgelaufschlämmung
(SC-1, hergestellt von Cabot Corporation, 30 Gew.-%) hergestellt
und hinsichtlich der Poliereigenschaften beurteilt. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine
Aufschlämmung
von 1 Gew.-% wurde durch Verdünnen
desselben Ceroxids wie in Beispiel 1 hergestellt. Die wasserlösliche organische
Verbindung wurde nicht zugegeben. Der Poliertest wurde auf dieselbe Weise
wie in Beispiel 1 durchgeführt,
und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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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.
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INDUSTRIELLE
ANWENBARKEIT
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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.