TWI486428B - A silicon nitride polishing composition, and a control method using the same - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用於CMP研磨處理，尤其用於對氮化矽膜進行研磨時的氮化矽研磨用組合物及使用其之選擇比之控制方法。
CMP(chemical mechanical polishing，化學機械拋光法)係半導體製程中重要之要素技術，尤其為了實現用以實現高密度配線之多層配線結構而成為不可或缺之技術。
利用CMP之加工對象多種多樣，用於層間絕緣膜或埋入絕緣膜等之二氧化矽(SiO2
)，成為配線層或用以連接配線層之插塞之鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)等金屬，用以防止金屬擴散之鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)等阻障金屬層，溝槽型電容器形成用多晶矽，成為蝕刻掩模之氮化矽(SiN)等成為對象。
為了對該等多種多樣之加工對象實施最佳研磨，必需使用對每個對象最佳化之研磨墊或研磨用組合物。
於半導體製程之配線形成步驟中，例如對於矽晶圓，藉由使用氯系氣體之RIE(reactive ion etching，反應性離子蝕刻)，形成對應於所欲形成之配線圖案之槽，以及形成對應於所欲形成之插塞之孔後，於槽及孔之內壁面形成包含鈦、氮化鈦等之阻障層，繼而藉由電鍍等於基板表面之整個面被覆作為配線金屬之例如鎢膜，於槽及孔中埋入鎢，進而藉由CMP而除去槽及孔以外之區域之多餘鎢膜。
用以於矽晶圓上形成槽或孔之蝕刻中，於晶圓表面形成蝕刻掩模，該蝕刻掩模係用氮化矽膜。蝕刻掩模本身隨蝕刻而被除去一部分，剩餘之膜係藉由配線金屬之電鍍而被覆，必需藉由CMP而與金屬膜同時被除去。
然而，用作蝕刻掩模之氮化矽膜之機械強度非常高，因此該氮化矽膜之利用CMP之研磨速度較低(參照專利文獻1)，預計引起研磨步驟之長期化。
由上述問題，至今氮化矽膜之除去係藉由蝕刻而被除去。該蝕刻係於乾式或濕式製程中進行，但即使於可比較縮短作業時間之濕式製程中，亦需要將蝕刻液加溫成高溫等之作業(參照專利文獻2)，引起研磨步驟之長期化，因此使半導體製程之處理量下降。
又，如上所述，CMP之加工對象多種多樣，例如將金屬膜、絕緣膜及氮化矽膜作為加工對象時，重要的是不僅控制對於各個膜之研磨速度，並且控制作為兩種研磨速度之比的選擇比。選擇比根據加工之目的，亦有研磨速度大致相同即選擇比較好的是1之情形，或任一者之研磨速度變高或變低即選擇比較好的是大於或小於1之情形。
因此，要求控制為使選擇比不僅為特定值，亦可成為各種值。
然而，於先前之氮化矽膜研磨用組合物中，例如若變更組成，則兩種研磨速度均發生變化而難以調整為所需選擇比，或即使可調整選擇比，亦導致研磨速度本身大幅下降等，難以充分控制。
專利文獻1：日本專利特開2000-109795號公報
專利文獻2：日本專利特開平9-45660號公報
本發明之目的在於提供一種可於半導體製程中提高氮化矽膜之利用CMP之研磨速度的氮化矽研磨用組合物。本發明之其他目的在於提供一種可容易地控制基於氮化矽膜之研磨速度的選擇比的選擇比之控制方法。
本發明係一種氮化矽研磨用組合物，其特徵在於：其係氮化矽研磨用組合物，其包含
1)膠質氧化矽，及
2)包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之研磨助劑。
又，本發明之特徵在於：上述磷酸系化合物包含選自磷酸、焦磷酸及多磷酸中之至少一種。
又，本發明之特徵在於：上述膠質氧化矽之平均粒徑為15nm以上、80nm以下。
又，本發明之特徵在於：進而包含氧化劑。
又，本發明係一種氮化矽研磨用組合物，其特徵在於：其係氮化矽研磨用組合物；其包含
1)膠質氧化矽，
2)包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之研磨助劑，及3)氧化劑；並且其構成為可根據上述氧化劑之含量及上述氮化矽研磨用組合物之pH值，而控制金屬膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第1選擇比、及氧化絕緣膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第2選擇比。
又，本發明係一種選擇比之控制方法，其特徵在於：其係使用上述包含氧化劑之氮化矽研磨用組合物之選擇比之控制方法；並且根據上述氧化劑之含量而控制上述第1選擇比，根據上述氮化矽研磨用組合物之pH值而控制上述第2選擇比。
根據本發明，藉由包含膠質氧化矽、與包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之研磨助劑，可提高氮化矽膜之研磨速度。
又，根據本發明，作為上述磷酸系化合物，較好的是選自磷酸、焦磷酸及多磷酸中之至少一種。
又，根據本發明，作為上述研磨例，較好的是使用二氧化矽。
又，根據本發明，藉由進而包含氧化劑，可進行金屬膜之研磨，且可根據氧化劑之含量，亦可不使氮化矽膜之研磨速度發生變化而控制金屬膜之研磨速度。
又，根據本發明，包含膠質氧化矽、包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之研磨助劑、及氧化劑。此時，構成為金屬膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第1選擇比、以及氧化絕緣膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第2選擇比，可根據上述氧化劑之含量及上述氮化矽研磨用組合物之pH值進行控制。
又，根據本發明，係使用上述包含氧化劑之氮化矽研磨用組合物的選擇比之控制方法，可根據上述氧化劑之含量來容易地控制上述第1選擇比，且根據上述氮化矽研磨用組合物之pH值來容易地控制上述第2選擇比。
本發明之目的、特色、及優點可根據下述詳細說明與圖式而明確。
以下參考圖式，對本發明之較佳實施形態進行詳細說明。
氮化矽(氮化矽(silicon nitride))係具有Si3
N4
之結構，燒結體之彎曲強度於高溫下亦較大，且耐摩耗性優異之材料。於半導體製程中，可用作絕緣膜、蝕刻掩模、自對準接觸用保護膜，但由於機械強度高，故而無法獲得研磨速度。
本發明尤其適合於此種氮化矽膜之研磨，進而可充分應對會與氮化矽膜同時進行研磨之金屬膜之研磨。
本發明之氮化矽研磨用組合物之特徵在於：包含膠質氧化矽、與包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之研磨助劑，並且可藉由包含該等，而提高氮化矽膜之研磨速度。
以下，對本發明之氮化矽研磨用組合物進行詳細說明。
作為本發明之氮化矽研磨用組合物中所含之磷酸系化合物，較好的是使用選自磷酸、焦磷酸及多磷酸以及該等之鹽中之至少一種，尤其好的是焦磷酸。
藉由含有包含選自由磷酸系化合物及硫酸系化合物所組成之群中之至少一種的研磨助劑，而提高氮化矽膜之研磨速度，尤其藉由使用焦磷酸、其鹽、及/或硫酸，而進一步提高研磨速度。
二氧化矽之平均粒徑並無特別限定，較好的是藉由使用光散射法之粒度分布測定而求出之平均粒徑為15nm以上且80nm以下之膠質氧化矽，更好的是30nm以上且70nm以下。
可藉由使平均粒徑為15nm以上且80nm以下，而顯著提高氮化矽膜之研磨速度。即使平均粒徑在該範圍外，亦發揮研磨速度之提高效果，若與範圍內比較則其提高效果變低。可藉由使平均粒徑為30nm以上且70nm以下，而更顯著地提高氮化矽膜之研磨速度。
氮化矽研磨用組合物之pH值係藉由添加有機酸或無機酸等pH值調整劑而進行調整，例如可列舉：硝酸、鹽酸、乙酸、乳酸、檸檬酸、酒石酸、丙二酸等。該等之中尤其好的是硝酸。
本發明之氮化矽研磨用組合物中除了上述組成以外，亦可進而包含添加劑。
作為添加劑，可列舉：檸檬酸、乳酸、鄰苯二甲酸氫鉀等。藉由進而包含該等添加劑，氮化矽膜之研磨速度進一步提高。
作為其他添加劑，可於不損及研磨用組合物之較佳特性之範圍內，包含自先前以來該領域之研磨用組合物中常用之各種添加劑之1種或2種以上。
本發明之氮化矽研磨用組合物中進而包含氧化劑亦較為有效。
如上所述，氮化矽膜有與鎢等配線金屬及鈦等阻障金屬層同時研磨之情形，因此，作為氮化矽研磨用組合物，較好的是亦具有充分的金屬膜之研磨速度。
為了提高上述金屬膜等之研磨速度，本發明之氮化矽研磨用組合物中可進而包含氧化劑。
作為本發明之氮化矽研磨用組合物中所含之氧化劑，可列舉：氯酸、溴酸、碘酸、過碘酸、過硫酸化合物及該等之鹽、以及過氧化氫與硝酸鐵之組合。作為鹽，較好的是鉀鹽、鈉鹽、鈣鹽。作為氧化劑，尤其自避免鹼或鹼土金屬之污染之觀點考慮，較好的是碘酸及過碘酸。
又，已知藉由添加氧化劑，氮化矽膜及二氧化矽膜等氧化絕緣膜之研磨速度完全不受影響，於使氧化劑之添加量發生變化之情形時，氮化矽膜及二氧化矽膜之研磨速度不發生變化，僅金屬膜之研磨速度發生變化。因此，可藉由使氧化劑之添加量發生變化，而控制由氮化矽膜及二氧化矽膜之研磨速度與金屬膜之研磨速度之比所表示的選擇比。
因此，本發明之氮化矽研磨用組合物中之氧化劑之含量可考慮金屬膜之研磨速度、或選擇比而適當決定。
又，已知於使氮化矽研磨用組合物之pH值發生變化之情形時，氮化矽膜及金屬膜之研磨速度完全不受影響，於使氮化矽研磨用組合物之pH值發生變化之情形時，不會使氮化矽膜及金屬膜之研磨速度發生變化，僅二氧化矽膜之研磨速度發生變化。因此，可藉由使pH值發生變化，而控制由氮化矽膜及金屬膜之研磨速度與二氧化矽膜之研磨速度之比所表示的選擇比。
如此，本發明之氮化矽研磨用組合物係如下氮化矽研磨用組合物，其可根據氧化劑之含量及氮化矽研磨用組合物之pH值，而容易地控制金屬膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第1選擇比、及氧化絕緣膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第2選擇比。
以下，對根據氧化劑之含量來控制第1選擇比，根據氮化矽研磨用組合物之pH值來控制第2選擇比的選擇比之控制方法進行說明。
使用包含氧化劑之本發明之氮化矽研磨用組合物，對氮化矽膜、金屬膜及氧化絕緣膜進行研磨時，將氮化矽膜之研磨速度設為R1，將金屬膜之研磨速度設為R2，且將氧化絕緣膜之研磨速度設為R3時，將金屬膜之研磨速度R2相對於氮化矽膜之研磨速度R1之比設為第1選擇比R2/R1，將氧化絕緣膜之研磨速度R3相對於氮化矽膜之研磨速度R1之比設為第2選擇比R3/R1。
此處，可藉由使氧化劑之含量發生變化，而僅使金屬膜之研磨速度R2發生變化。氮化矽膜之研磨速度R1大致固定，因此第1選擇比R2/R1僅由金屬膜之研磨速度R2決定。即，可僅使氧化劑之含量發生變化而使第1選擇比R2/R1發生變化，可容易地控制選擇比。
又，可藉由使氮化矽研磨用組合物之pH值發生變化，而僅使氧化絕緣膜之研磨速度R3發生變化。氮化矽膜之研磨速度R1大致固定，因此第2選擇比R3/R1僅由氧化絕緣膜之研磨速度R3決定。即，可僅使氮化矽研磨用組合物之pH值發生變化而使第2選擇R3/R1發生變化，可容易地控制選擇比。
使金屬膜為多晶矽膜時，若使氧化劑之含量自0變化至0.17重量%，則氮化矽膜之研磨速度R1大致固定，僅金屬膜之研磨速度R2發生變化。此時，第1選擇比R2/R1為0.29~1.77，可將第1選擇比控制為小於1之值，亦可控制為1以上。
使氧化絕緣膜為TEOS(tetraethyl orthosilicate，正矽酸乙酯)膜時，若使氮化矽研磨用組合物之pH值自2.5變化至5.5，則氮化矽膜之研磨速度R1大致固定，僅氧化絕緣膜之研磨速度R3發生變化。此時，第2選擇比R3/R1為0.63~1.41，可將第2選擇比控制為小於1之值，亦可控制為1以上。
本發明之氮化矽研磨用組合物之剩餘部分為水，作為所使用之水並無特別限制，但若考慮半導體裝置等之製造步驟中之使用，則例如較好的是純水、超純水、離子交換水、蒸餾水等。
對於本發明之氮化矽研磨用組合物之製造方法，可使用現有之研磨用組合物之製造方法。再者，本發明之氮化矽研磨用組合物可於使用時稀釋成任意之濃度。
以下，對本發明之實施例及比較例進行說明。
利用如下之組成來製作本發明之實施例及比較例。
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
研磨助劑：焦磷酸 0.25重量%
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
研磨助劑：硫酸 0.25重量%
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
研磨助劑：焦磷酸鉀 0.25重量%
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
研磨助劑：磷酸 0.25重量%
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
研磨助劑：多磷酸 0.25重量%
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
研磨助劑：焦磷酸 0.25重量%
研磨助劑：硫酸 0.25重量%
研磨粒：膠質氧化矽 6.0重量%
實施例1~6及比較例之膠質氧化矽係使用平均粒徑為34nm者。
實施例1~6、及比較例係使用硝酸將pH值調整為1.5。
實施例1~5係改變磷酸系化合物之種類者，實施例6係將作為磷酸系化合物之焦磷酸與作為硫酸系化合物之硫酸併用者，比較例除了不包含研磨助劑以外，與實施例相同。
使用上述實施例1~6及比較例，測定氮化矽膜之研磨速度。研磨條件、及研磨速度之評價方法如下所示。
[研磨條件]
被研磨基板：氮化矽基板
研磨裝置：Ecomet 3(BUEHLER公司製造)
研磨墊：IC1400-K-grv.(Nitta Haas股份有限公司製造)
研磨平台轉速：120(rpm)
載體轉速：40(rpm)
研磨負重面壓：345(hPa)
半導體研磨用組合物之流量：30(ml/min)
研磨時間：60(s)
[研磨率]
研磨率係由每單位時間藉由研磨而除去之各膜之厚度()所表示。藉由研磨而除去之膜厚度係藉由自研磨前之膜厚度中減去研磨後之膜厚度而算出。金屬膜之膜厚度係使用KLA-Tenoor公司製造之OmniMap RS35c進行測定，非金屬膜之膜厚度係使用NANOMETRICS公司製造之Nanospec/AFT5100進行測定。
圖1係表示實施例1~6及比較例之氮化矽膜之研磨速度的圖表。縱軸表示氮化矽膜之研磨速度()。
由圖表所示，包含磷酸系化合物之實施例1~6與不包含磷酸系化合物之比較例相比，研磨速度提高。尤其，包含焦磷酸之實施例1、包含硫酸之實施例2之研磨速度較高，將焦磷酸與硫酸併用之實施例6進而變高。
[焦磷酸含量]
作為研磨助劑，使用作為磷酸系化合物之焦磷酸，對含量進行研究。
基於實施例1之組成，使焦磷酸含量自0.0重量%變化至2.0重量%，測定各個氮化矽膜之研磨速度。研磨條件等與上述相同。再者，焦磷酸含量為0重量%即為比較例。
圖2係表示焦磷酸之含量對於氮化矽膜之研磨速度之影響的圖表。橫軸表示焦磷酸含量(重量%)，縱軸表示氮化矽膜之研磨速度()。
僅含有焦磷酸即可提高氮化矽膜之研磨速度，藉由含有0.1重量%以上，則該提高效果變得顯著。
[二氧化矽平均粒徑]
對膠質氧化矽之平均粒徑進行研究。
基於實施例1之組成，使膠質氧化矽之平均粒徑變化至16nm、33nm、67nm、77nm，測定各個氮化矽膜之研磨速度。研磨條件等與上述相同。
膠質氧化矽之平均粒徑係藉由使用光散射法之粒度分布測定(大塚電子股份有限公司製造，粒徑測定系統ELS-Z2)而求出。
圖3係表示膠質氧化矽之平均粒徑對於氮化矽膜之研磨速度之影響的圖表。橫軸表示膠質氧化矽之平均粒徑(nm)，縱軸表示氮化矽膜之研磨速度()。
藉由將膠質氧化矽之平均粒徑設為15nm以上且80nm以下，可顯著提高氮化矽膜之研磨速度，藉由設為30nm以上且70nm以下，可更顯著提高。又，已知即使為15nm以上且80nm以下之範圍外亦發揮研磨速度之提高效果。
[添加劑之影響]
對添加有檸檬酸、乳酸、鄰苯二甲酸氫鉀作為添加劑時之研磨速度進行研究。
實施例7除了進而添加檸檬酸作為添加劑以外，與實施例1相同。實施例8除了進而添加乳酸作為添加劑以外，與實施例1相同。實施例9除了進而添加鄰苯二甲酸氫鉀作為添加劑以外，與實施例1相同。添加劑之含量於任一實施例中均為0.25重量%。
圖4係表示實施例7~9之氮化矽膜之研磨速度的圖表。縱軸表示氮化矽膜之研磨速度()。為了進行比較，一併表示實施例1之研磨速度。
添加檸檬酸、乳酸、及鄰苯二甲酸氫鉀作為添加劑之實施例7~9與實施例1相比，研磨速度進一步提高。
[蝕刻之影響]
此處，為了確認利用本發明之氮化矽研磨用組合物進行之氮化矽之除去並非藉由蝕刻，而測定蝕刻率。
蝕刻率之測定係藉由使氮化矽膜浸漬於研磨用組合物中，將自浸漬前之膜厚度中減去浸漬後之膜厚度所得之值除以浸漬時間(分鐘)而算出。
藉由測定，可知利用本發明之氮化矽研磨用組合物進行之氮化矽膜之蝕刻率在2分鐘之浸漬中為0。由此確認，利用本發明之氮化矽研磨用組合物進行之氮化矽之除去並非藉由蝕刻者，而係藉由CMP者。
[氧化劑添加]
對添加有碘酸、過碘酸及過氧化氫與硝酸鐵之混合物作為氧化劑時之金屬膜(鎢)、TEOS膜、氮化矽膜之研磨速度進行研究。
研磨條件於上述研磨條件中，不同的只是使用鎢基板、TEOS基板、氮化矽基板作為被研磨基板。
實施例10除了進而添加0.15重量%之碘酸以外，與實施例1相同。實施例11除了進而添加0.19重量%之過碘酸以外，與實施例1相同。實施例12除了進而添加4.0重量%之過氧化氫與0.02重量%之硝酸鐵之混合物以外，與實施例1相同。
圖5係表示實施例10~12之金屬膜(鎢)、TEOS膜、氮化矽膜之研磨速度的圖表。縱軸表示各膜之研磨速度()。圖表係對於每個實施例自左開始依序分別表示鎢膜之研磨速度、TEOS膜之研磨速度、氮化矽膜之研磨速度。
根據圖5，可藉由使用包含氧化劑之本發明之氮化矽研磨用組合物，而同時研磨金屬膜(鎢)、TEOS膜、氮化矽膜。
[氧化劑含量]
進而，對氧化劑之含量之影響進行研究。
基於實施例10之組成，使氧化劑之含量變化為0.05重量%(實施例13)、0.1重量%(實施例14)、0.175重量%(實施例15)及0.25重量%(實施例16)，測定各個金屬膜(鎢)、TEOS膜、氮化矽膜之研磨速度。
圖6係表示氧化劑之含量對於各膜之研磨速度之影響的圖表。橫軸表示氧化劑之含量(重量%)，左縱軸表示各膜之研磨速度()，右縱軸表示選擇比。
圖表係對於每個實施例自左開始依序分別表示鎢膜之研磨速度、氮化矽膜之研磨速度、TEOS膜之研磨速度。又，選擇比係TEOS膜之研磨速度相對於鎢膜之研磨速度之比。選擇比=1.0係指TEOS膜與鎢膜之研磨速度相同。
由圖表可知，即使氧化劑之含量發生變化，氮化矽膜之研磨速度、TEOS膜之研磨速度亦幾乎未發生變化。並且，可知鎢膜之研磨速度係根據氧化劑之含量而發生變化，隨著含量之增加，研磨速度會增加。
因此可知，藉由使氧化劑之含量發生變化，可於氮化矽膜之研磨速度、TEOS膜之研磨速度固定之狀態下，使金屬膜之研磨速度發生變化來控制選擇比。
進而可知選擇比可控制為小於1之值，亦可控制為1以上。
對於選擇比之控制進一步進行研究。
對使用碘酸作為氧化劑時之氮化矽膜之研磨速度R1、金屬膜之研磨速度R2、氧化絕緣膜(TEOS膜)之研磨速度R3進行測定，對第1選擇比及第2選擇比之控制進行研究。
[第1選擇比]
首先，對氧化劑含量發生變化時金屬膜之研磨速度R2相對於氮化矽膜之研磨速度R1之比即第1選擇比R2/R1之控制進行研究。研究第1選擇比之金屬膜為多晶矽膜、鎢膜及鈦膜。
第1選擇比之研究中，使用基於實施例6之組成而添加有碘酸作為氧化劑之組成。使氧化劑之含量變化為0.04重量%(實施例17)、0.08重量%(實施例18)、0.17重量%(實施例19)，測定氮化矽膜之研磨速度R1、多晶矽膜之研磨速度R2s及TEOS膜之研磨速度R3。研磨條件如下所示。
[研磨條件]
研磨裝置：EPO222D(Ebara公司製造)
研磨墊：IC1000-050-A2/S400 Perforate(Nitta Haas股份有限公司製造)
研磨平台轉速：80(rpm)
載體轉速：83(rpm)
研磨負重面壓：240(hPa)
半導體研磨用組合物之流量：150(ml/min)
研磨時間：60(s)
圖7係表示氧化劑之含量對於多晶矽膜之研磨速度R2s之影響的圖表，圖8係表示氧化劑之含量對於氮化矽膜之研磨速度R1之影響的圖表，圖9係表示氧化劑之含量對於TEOS膜之研磨速度R3之影響的圖表。橫軸表示氧化劑之含量(重量%)，縱軸表示研磨速度()。
多晶矽膜之研磨速度R2s於實施例17中為577，於實施例18中為887，於實施例19中為1331，由圖7之圖表可知，若氧化劑濃度變高，則研磨速度R2s亦變高。作為參考，氧化劑之含量為0時多晶矽膜之研磨速度R2s為221。
關於氮化矽膜之研磨速度R1，與使用實施例13~16之上述圖6所示之結果相同，重新示於圖8之圖表中。又，使用實施例17~19來測定TEOS膜之研磨速度R3之結果示於圖11之圖表中。
由圖8可知，即使氧化劑之含量發生變化，氮化矽膜之研磨速度R1亦大致固定。又，由圖9可知，即使氧化劑之含量發生變化，TEOS膜之研磨速度R3亦大致固定。
如此，即使氧化劑之含量發生變化，氮化矽膜之研磨速度R1亦大致固定，因此第1選擇比R2s/R1可以多晶矽膜之研磨速度R2s進行調整。若氧化劑之含量自0變化至0.17重量%，則第1選擇比R2s/R1自0.29變化至1.77。此處，氮化矽膜之研磨速度R1為750。
可知若僅使氧化劑之含量發生變化，則第1選擇比R2s/R1可於0.29~1.77之間容易地控制為所需值。
進而，對鎢膜之研磨速度R2w及鈦膜之研磨速度R2t進行研究。關於鎢膜之研磨速度R2w，與使用實施例13~16之上述圖6所示之結果相同，重新示於圖10之圖表中。又，使用實施例13~16來測定鈦膜之研磨速度R2t之結果示於圖11之圖表中。
鎢膜之研磨速度R2w於實施例13中為307，於實施例14中為496，於實施例15中為900，於實施例16中為1294。鈦膜之研磨速度R2t於實施例13中為733，於實施例14中為1231，於實施例15中為1421，於實施例16中為2166。由圖10及圖11可知，若氧化劑濃度變高，則鎢膜之研磨速度R2w及鈦膜之研磨速度R2t亦變高。
即使氧化劑之含量發生變化，氮化矽膜之研磨速度R1亦大致固定，因此第1選擇比R2w/R1可以鎢膜之研磨速度R2w進行調整。若氧化劑之含量自0.05變化至0.25重量%，則第1選擇比R2w/R1自0.39變化至1.71。
可知若僅使氧化劑之含量發生變化，則第1選擇比R2w/R1可於0.39~1.71之間容易地控制為所需值。
又，第1選擇比R2t/R1可以鈦膜之研磨速度R2t進行調整。若氧化劑之含量自0.05變化至0.25重量%，則第1選擇比R2t/R1自0.94變化至2.87。
可知若僅使氧化劑之含量發生變化，則第1選擇比R2t/R1可於0.94~2.87之間容易地控制為所需值。
[第2選擇比]
其次，對使pH值發生變化時TEOS膜之研磨速度R3相對於氮化矽膜之研磨速度R1之比即第2選擇比R3/R1之控制進行研究。
第2選擇比之研究中，使用基於實施例6之組成而添加有0.08重量%碘酸作為氧化劑之組成。使研磨用組合物之pH值變化為2.5(實施例20)、3.5(實施例21)、4.2(實施例22)及5.5(實施例23)，測定氮化矽膜之研磨速度R1、TEOS膜之研磨速度R3。研磨條件與上述第1選擇比之研究之條件相同。
圖12表示pH值對於TEOS膜之研磨速度R3之影響的圖表，圖13表示pH值相對於氮化矽膜之研磨速度R1之影響的圖表。橫軸表示研磨用組合物之pH值，縱軸表示研磨速度()。
TEOS膜之研磨速度R3於實施例20中為1215，於實施例21中為1024，於實施例22中為902，於實施例23中為511，由圖12之圖表可知，若pH值變大，則研磨速度R3變低。
由圖13可知，即使氧化劑之pH值發生變化，氮化矽膜之研磨速度R1亦大致固定。
如此，即使pH值發生變化，氮化矽膜之研磨速度R1亦大致固定，因此第2選擇比R3/R1可以TEOS膜之研磨速度R3進行調整。若使pH值自2.5變化至5.5，則第2選擇比R3/R1自0.63變化至1.41。
可知若僅使pH值發生變化，則第2選擇比R3/R1可於0.63~1.47之間容易地控制為所需值。
如以上所述，本發明之氮化矽研磨用組合物可僅使氧化劑之添加量發生變化，而將第1選擇比R2/R1容易地控制為小於1之值，亦可控制為1以上。又，可僅使pH值發生變化，而將第2選擇比R3/R1容易地控制為小於1之值，亦可控制為1以上。
本發明只要不脫離其精神或主要特徵，則可以其他各種形態實施。因此，上述實施形態於所有方面僅為例示，本發明之範圍係示於申請專利範圍中，並不受說明書本文之任何約束。進而，屬於申請專利範圍之變形或變更全部在本發明之範圍內。
圖1係表示實施例1~6及比較例之氮化矽膜之研磨速度的圖表；
圖2係表示焦磷酸之含量對於氮化矽膜之研磨速度之影響的圖表；
圖3係表示膠質氧化矽之平均粒徑對於氮化矽膜之研磨速度之影響的圖表；
圖4係表示實施例7~9之氮化矽膜之研磨速度的圖表；
圖5係表示實施例10~12之金屬膜(鎢)、TEOS膜、氮化矽膜之研磨速度的圖表；
圖6係表示氧化劑之含量對於各膜之研磨速度之影響的圖表；
圖7係表示氧化劑之含量對於多晶矽膜之研磨速度R2s之影響的圖表；
圖8係表示氧化劑之含量對於氮化矽膜之研磨速度R1之影響的圖表；
圖9係表示氧化劑之含量對於TEOS膜之研磨速度R3之影響的圖表；
圖10係表示氧化劑之含量對於鎢膜之研磨速度R2w之影響的圖表；
圖11係表示氧化劑之含量對於鈦膜之研磨速度R2t之影響的圖表；
圖12係表示pH值對於TEOS膜之研磨速度R3之影響的圖表；及
圖13係表示pH值對於氮化矽膜之研磨速度R1之影響的圖表。
(無元件符號說明)
Claims (6)
- 一種氮化矽研磨用組合物，其特徵在於：其係氮化矽研磨用組合物，其包含1)膠質氧化矽，及2)包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之至少一者之研磨助劑，以及3)大於0重量%~0.17重量%之氧化劑，且pH為1.5~5.5。
- 如請求項1之氮化矽研磨用組合物，其中上述磷酸系化合物包含選自磷酸、焦磷酸、多磷酸中之至少一種。
- 如請求項1之氮化矽研磨用組合物，其中上述膠質氧化矽之平均粒徑為15nm以上、80nm以下。
- 如請求項2之氮化矽研磨用組合物，其中上述膠質氧化矽之平均粒徑為15nm以上、80nm以下。
- 一種氮化矽研磨用組合物，其特徵在於：其係氮化矽研磨用組合物，其包含1)膠質氧化矽，2)包含磷酸系化合物及硫酸系化合物之研磨助劑，及3)氧化劑；並且其構成為可根據上述氧化劑之含量及上述氮化矽研磨用組合物之pH值，而控制金屬膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第1選擇比、以及氧化絕緣膜之研磨速度相對於氮化矽膜之研磨速度之比即第2選擇比。
- 一種選擇比之控制方法，其特徵在於：其係使用如請求項5之氮化矽研磨用組合物之選擇比之控制方法，並且根據上述氧化劑之含量而控制上述第1選擇比，根據上述氮化矽研磨用組合物之pH值而控制上述第2選擇比。
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