(57)【要約】      （修正有）【課題】シャロートレンチ分離のための二酸化ケイ素および窒化ケイ素のケミカルメカニカルポリッシングのための組成物であって、改善された洗浄性能を示すと共に、改善された選択制および可制御性を提供する。【解決手段】半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するために有用な水性組成物であって、カルボン酸ポリマー０．０１〜５重量%、砥粒０．０２〜６重量%、ポリビニルピロリドン０．０１〜１０重量%、カチオン化合物０．００５〜５重量%、双性イオン化合物重量%、および残部の水を含むものであって、ポリビニルピロリドンの平均分子量が、１００g/モル〜１，０００，０００g/モルである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するための有用な水性組成物であって、カルボン酸ポリマー０．０１〜５重量%、砥粒０．０２〜６重量%、ポリビニルピロリドン０．０１〜１０重量%、カチオン化合物０．００５〜５重量%、双性イオン化合物０．００５〜５重量%および残部の水を含み、ポリビニルピロリドンが１００g/モル〜１，０００，０００g/モルの平均分子量を有する、組成物。
【請求項２】
組成物が、０．０２〜１重量%のポリビニルピロリドンを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
ポリビニルピロリドンが、１，５００〜１０，０００g/モルの平均分子量を有する、請求項１記載の組成物。
【請求項４】
双性イオン化合物が、次の構造
【化１】
2007273973.tif 000004
（式中、ｎは整数であり、Ｙは水素またはアルキル基を含み、Ｚはカルボキシル、硫酸塩または酸素を含み、Ｍは窒素、リンまたは硫黄原子を含み、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は独立して、水素、アルキル基およびアリール基を含む群から選択される置換基を含む）を有する、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
カルボン酸ポリマーがポリアクリル酸である、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
カチオン化合物が、アルキルアミン、アリールアミン、四級アンモニウム化合物およびアルコールアミンを含む群から選択される、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
砥粒がセリアである、請求項１記載の組成物。
【請求項８】
水性組成物が４〜９のｐＨを有する、請求項１記載の組成物。
【請求項９】
半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するために有用な水性組成物であって、カルボン酸ポリマー０．０１〜５重量%、セリア０．０２〜６重量%、ポリビニルピロリドン０．０１〜１０重量%、エタノールアミン０．００５〜５重量%、ベタイン０．００５〜５重量%および残部の水を含み、前記ポリビニルピロリドンの平均分子量が１００g/モル〜１，０００，０００g/モルである、組成物。
【請求項１０】
組成物が０．０２〜１重量%のポリビニルピロリドンを含む、請求項９記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ材料のケミカルメカニカルプラナリゼーション（ＣＭＰ）に関し、より詳細には、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスにおいて半導体ウェーハからシリカおよび窒化ケイ素を研磨するためのＣＭＰ組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの寸法が小さくなり、マイクロ電子回路における集積密度が高くなったことにより、分離構造のサイズの相当する縮小が必要となっている。この縮小は、基板表面の最小量を占有する一方、効率のよい分離を提供する構造の上等な、または再生産可能な形成を定める。
【０００３】
ＳＴＩ技術は、集積回路に形成される様々な能動要素を電気的に分離する分離構造を形成するための、広く使用されている半導体製造方法である。従来のＬＯＣＯＳ（ケイ素の選択酸化）技術に対する、ＳＴＩ技術を使用する大きな利点の１つは、サブミクロンレベルの集積で製造するための、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）ＩＣデバイスに対する高い拡張性である。別の利点は、ＳＴＩ技術が、分離構造を形成するためのＬＯＣＯＳ技術に特徴的な、いわゆるバードビーク浸食（bird's beak encroachment）の発生の防止に役立つことである。
【０００４】
ＳＴＩ技術では、第１のステップは、通常異方性エッチングで、基板の所定の位置に複数のトレンチを形成することである。次に、これらの各トレンチ内にシリカを堆積させる。次いで、シリカをＣＭＰで窒化ケイ素（停止層）まで下方へと研磨し、ＳＴＩ構造を形成する。
【０００５】
現在、ＳＴＩ用途のための利用可能な様々なスラリーがある。第１世代スラリー（「Ｇｅｎ−Ｉ」）は、通常、セリア砥粒および分散剤から成る。Ｇｅｎ−Ｉスラリーは、低コストでかつ簡単な系であり、高い除去率および処理能力を提供する。しかし、Ｇｅｎ−Ｉスラリーは、過剰な窒化物のエロージョンおよびトレンチディッシングが生じるために、１３０nm以下の技術ノードに対して適切ではない。第２世代スラリー（「Ｇｅｎ−ＩＩ」）は、通常、Ｇｅｎ−Ｉにあるようなセリアおよび分散剤に加え、化学的添加剤を含有している。化学的添加剤は、窒化ケイ素に対する酸化ケイ素の除去選択比の増大を助成するので、優れた清浄能力を提供し、窒化物のエロージョンを穏やかにし、およびトレンチディッシングを抑制する。このＧｅｎ−ＩＩスラリーは、今日、１３０ｎｍおよび１３０nm未満（sub-130nm）のノードで最も広く利用されているＳＴＩスラリーである。それにもかかわらず、さらに進んだ技術ノード（例えば、９０nm未満）へアプローチする場合には、スラリーの除去挙動におけるパターン依存性のために、ディッシングおよび窒化物エロージョンのような領域において課題が生じる。第３世代スラリー（「Ｇｅｎ−ＩＩＩ」）は、いわゆる「ストップオンプレイナー（stop-on-planar）」または「逆プレストニアン（reverse Prestonian）」スラリーである。Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは、通常、水性環境中で酸化ケイ素表面に対して大きな親和性を有する化学的添加剤を含有し、「動的」吸着挙動を示す。Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは、明確な酸化物除去しきい値（非プレストニアン（non-Prestonian））を有することができるか、またはその酸化物除去速度が経時的に低下するものであってよい。Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは、高度なＳＴＩの用途のためには、最初にトポグラフィーを選択的に除去することにより研磨の間のパターン依存性に対処するように設計されている。しかし、実施の間には、そのような設計のアプローチは、それ自体が課題を生じさせる。例えば、Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは、活性のフィーチャを清浄することができないために広く適合されていない。したがって、Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは、通常、清浄のために別のスラリー（例えばＧｅｎ−ＩＩスラリー）と組み合わせて使用する必要がある。
【０００６】
米国特許出願公開第２００２/０，０４５，３５０号明細書によれば、Kidoらは、酸化セリウムおよび水溶性有機化合物を含む、半導体デバイスを研磨するための公知の砥粒組成物を開示している。場合によっては、この組成物は、粘度調整剤、緩衝剤、界面活性剤およびキレート剤を含有していてよいが、これらのいずれも特定されていない。Kidoの化合物は、適切な研磨性能を提供するが、マイクロ電子回路における常に増大する集積密度は、改善された組成物および方法を要求する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、必要とされているのは、シャロートレンチ分離のための二酸化ケイ素（「シリカ」）および窒化ケイ素のケミカルメカニカルポリッシングのための組成物であって、研磨プロセスの間に、改善された洗浄性能を示すと共に、改善された選択性および可制御性を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様では、本発明は、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するために有用な水性組成物であって、カルボン酸ポリマー０．０１〜５重量%、砥粒０．０２〜６重量%、ポリビニルピロリドン０．０１〜１０重量%、カチオン化合物０．００５〜５重量%、双性イオン化合物０．００５〜５重量%および残部の水を含み、ここでポリビニルピロリドンが１００g/モル〜１，０００，０００g/モルの平均分子量を有する、組成物を提供する。
【０００９】
第２の態様では、本発明は、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するために有用な水性組成物であって、カルボン酸ポリマー０．０１〜５重量%、セリア０．０２〜６重量%、ポリビニルピロリドン０．０１〜１０重量%、エタノールアミン０．００５〜５重量%、ベタイン０．００５〜５重量%および残部の水を含み、ポリビニルピロリドンが１００〜１，０００，０００g/モルの平均分子量を有する、組成物を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の組成物および方法は、シャロートレンチ分離プロセスのための、半導体ウェーハ上の活性層に対する予想されなかった除去の抑制および清浄を提供する。組成物は、有利には、研磨プロセスの間の選択性および可制御性を改善させるために、砥粒、分散剤、平坦化促進剤および性能強化剤を含む。特に、本発明は、セリア、カルボン酸ポリマー、ポリビニルピロリドンおよび残部の水を含む、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素の研磨のための有用な水性組成物を提供する。本発明の組成物は、平坦化を促進し、ウェーハの清浄時間およびシリカの除去を調整するカチオン性化合物を、さらに含有する。また、組成物は、平坦化を促進し窒化物除去に対する抑制剤として働く双性イオン化合物を含有する。
【００１１】
有利には、新規な研磨組成物は、ポリビニルピロリドン約０．０１〜１０重量%を含有し、酸化物除去の間の圧力しきい値を提供する。好ましくは、ポリビニルピロリドンは、０．０１５〜５重量%の量で存在する。より好ましくは、ポリビニルピロリドンは、０．０２〜０．５重量%の量で存在する。さらに、より大きな数平均分子量のポリビニルピロリドンとより小さな数平均分子量のポリビニルピロリドンとの混合物を使用してもよい。
【００１２】
また、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定されたとして、１００〜１，０００，０００g/モルである。好ましくは、ポリビニルピロリドンは、５００〜５００，０００g/モルの重量平均分子量を有する。より好ましくは、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、約１，５００〜約１０，０００g/モルである。
【００１３】
ポリビニルピロリドンに加えて、組成物は有利には、砥粒粒子のための分散剤として働くカルボン酸ポリマー（後述の通り）０．０１〜５重量%を含有する。好ましくは、組成物は、カルボン酸ポリマー０．０５〜１．５重量%を含有する。また、ポリマーは、好ましくは４，０００〜１，５００，０００の数平均分子量を有する。さらに、より大きな数平均分子量のカルボン酸ポリマーとより小さな数平均分子量のカルボン酸ポリマーとの混合物を使用することができる。これらのカルボン酸ポリマーは、一般には溶液中に存在するが、水性分散液中に存在していてもよい。カルボン酸ポリマーは、有利には、砥粒粒子のための分散剤として働く（後述の通り）。上記ポリマーの数平均分子量は、ＧＰＣによって決定される。
【００１４】
カルボン酸ポリマーは、好ましくは、不飽和モノカルボン酸および不飽和ジカルボン酸から形成される。典型的な不飽和モノカルボン酸モノマーは、３〜６個の炭素原子を含有し、アクリル酸、オリゴマーアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸およびビニル酢酸を含む。典型的な不飽和ジカルボン酸は、４〜８個の炭素原子を含有し、その無水物も含み、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、イタコン酸、無水イタコン酸およびシクロヘキサンジカルボン酸を含む。さらに、上記酸の水溶性塩も使用することができる。
【００１５】
特に有用であるのは、約１，０００〜１，５００，０００、好ましくは３，０００〜２５０，０００、より好ましくは２０，０００〜２００，０００の数平均分子量を有する「ポリ（メタ）アクリル酸」である。ここで使用するとき、「ポリ（メタ）アクリル酸」は、アクリル酸のポリマー、メタクリル酸のポリマー、またはアクリル酸およびメタクリル酸のコポリマーであると定義される。異なる数平均分子量のポリ（メタ）アクリル酸の混合物が、特に好ましい。これらのポリ（メタ）アクリル酸の混合物またはミクスチャでは、１，０００〜１００，０００好ましくは４，０００〜４０，０００の数平均分子量を有するより小さな数平均分子量のポリ（メタ）アクリル酸を、１５０，０００〜１，５００，０００、好ましくは２００，０００〜３００，０００の数平均分子量を有するより大きな数平均分子量のポリ（メタ）アクリル酸と組み合わせて使用する。通常、より小さな数平均分子量のポリ（メタ）アクリル酸の、より大きな数平均分子量のポリ（メタ）アクリル酸に対する重量%比は、約１０：１〜１：１０、好ましくは５：１〜１：５、より好ましくは３：１〜２：３である。好ましい混合物は、約２０，０００の数平均分子量を有するポリ（メタ）アクリル酸と約２００，０００の数平均分子量を有するポリ（メタ）アクリル酸とを、２：１の重量比で含む。
【００１６】
さらに、コポリマーおよびターポリマーを含有するカルボン酸を、カルボン酸成分がポリマーの５〜７５重量%で使用することができる。そのようなポリマーの典型的な例は、（メタ）アクリル酸およびアクリルアミドまたはメタクリルアミドのポリマー；（メタ）アクリル酸およびスチレンおよび他のビニル芳香族モノマーのポリマー；アルキル（メタ）アクリレート（アクリル酸もしくはメタクリル酸のエステル）およびモノカルボン酸もしくはジカルボン酸、例えばアクリル酸もしくはメタクリル酸またはイタコン酸のポリマー；置換基、例えばハロゲン（つまり、塩素、フッ素、臭素）、ニトロ、シアノ、アルコキシ、ハロアルコキシ、カルボキシ、アミノ、アミノアルキルを有する置換ビニル芳香族モノマーおよび不飽和モノカルボン酸もしくはジカルボン酸およびアルキル（メタ）アクリレートのポリマー；窒素環、例えばビニルピリジン、アルキルビニルピリジン、ビニルブチロラクタム、ビニルカプロラクタムを含有するモノエチレン性不飽和モノマー、および不飽和モノカルボン酸もしくはジカルボン酸のポリマー；オレフィン、例えばプロピレン、イソブチレンまたは１０〜２０個の炭素原子を有する長鎖アルキルオレフィンおよび不飽和モノカルボン酸もしくはジカルボン酸のポリマー；ビニルアルコールエステル、例えば酢酸ビニルおよびステアリン酸ビニル、またはハロゲン化ビニル、例えばフッ化ビニル、塩化ビニル、フッ化ビニリデン、またはビニルニトリル、例えばアクリロニトリルおよびメタクリロニトリル、および不飽和モノカルボン酸もしくはジカルボン酸のポリマー；アルキル基中に１〜２４個の炭素原子を有するアルキル（メタ）アクリレートおよび不飽和モノカルボン酸、例えばアクリル酸もしくはメタクリル酸のポリマーである。これらのポリマーは、この発明の新規な研磨組成物で使用することができる様々なポリマーのほんのわずかな例である。また、生分解性、光分解性または他の手段によって分解可能なポリマーを使用することが可能である。生分解性のあるそのような組成物の例は、ポリ（アクリレート  コメチル  ２−シアノアクリレート）のセグメントを含むポリアクリル酸ポリマーである。
【００１７】
有利には、研磨組成物は、シリカ除去を簡単にするための砥粒０．２〜６重量%を含有する。この範囲では、砥粒が０．５重量%以上の量で存在していることが望ましい。また、この範囲内では、２．５重量%以下の量で存在していることが望ましい。
【００１８】
砥粒は、５０〜２００ナノメートル（nm）の平均粒径を有する。本明細書での目的において、粒径と言った場合、砥粒の平均粒径を指す。より好ましくは、８０〜１５０nmの平均粒径を有する砥粒を使用することが望ましい。砥粒の粒径を８０nm以下まで減少すると研磨組成物の平坦化を改善する傾向があるが、これにより除去率が減少する傾向もある。
【００１９】
砥粒の例は、無機酸化物、無機水酸化物、金属臭化物、金属炭化物、金属窒化物、ポリマー粒子およびこれらの少なくとも１つを含む混合物を含む。適切な無機酸化物は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（Ｚｒ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｎＯ２）またはこれらの酸化物の少なくとも１つを含む組合せを含む。これらの無機酸化物を改質した形態、例えば、所望であれば、ポリマー被覆された無機酸化物粒子および無機物被覆された粒子も使用してもよい。適切な金属炭化物、金属臭化物および金属窒化物は、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、臭化アルミニウム、炭化タンタル、炭化チタン、またはこれらの金属炭化物、金属臭化物および金属窒化物の少なくとも１つを含む組合せを含む。所望であれば、ダイアモンドも砥粒として使用することができる。別の砥粒には、ポリマー粒子および被覆されたポリマー粒子が含まれる。好ましい砥粒はセリアである。
【００２０】
化合物は、水の残部を含有する溶液中で広いｐＨ範囲にわたり有効性を提供するものである。この溶液の有用なｐＨ範囲は、少なくとも４から９へわたっている。さらに、この溶液は、有利には、脱イオン水の残部に頼り、偶発的な不純物が制限される。本発明の研磨流体のｐＨは、好ましくは４．５〜８であり、より好ましくは５．５〜７．５である。本発明の組成物のｐＨを調節するために使用される酸は、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸などである。本発明の組成物のｐＨを調節するために使用される典型的な塩基は、例えば、水酸化アンモニウムおよび水酸化カリウムである。
【００２１】
さらに、組成物は、有利には、平坦化を促進しかつ窒化物の除去に対する抑制剤として働く双性イオン化合物０．００５〜５重量%を含有する。有利には、組成物は、双性イオン化合物０．０１〜１．５重量%を含有する。
【００２２】
用語「双性イオン化合物」は、カチオン性置換基およびアニオン性置換基をほぼ等しい比率で含有し、物理的架橋、例えばＣＨ２基によって結合していて化合物は全体として中性である化合物を意味する。本発明の双性イオン化合物には、以下の構造が含まれる。
【００２３】
【化２】
2007273973.tif 000002
【００２４】
式中、ｎは整数であり、Ｙはハロゲンまたはアルキル基を含み、Ｚはカルボキシル、硫酸塩または酸素であり、Ｍは窒素、リンまたは硫黄原子であり、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は独立して、水素、アルキル基およびアリール基を含む群から選択される置換基を含む。
【００２５】
ここで定義される、用語「アルキル」（alkyl-またはalk-）は、置換もしくは非置換の、直鎖の、分枝もしくは環式の炭化水素鎖を指し、好ましくは１〜２０個の炭素原子を含有する。アルキル基は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ｓ−ブチル、シクロブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシルおよびシクロヘキシルを含む。
【００２６】
用語「アリール」は、置換もしくは非置換の芳香族炭素環式基を指し、好ましくは６〜２０個の炭素原子を含有する。アリール基は、単環式または多環式であることができる。アリール基は、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ベンジル、トリル、キシリル、フェニルエチル、安息香酸、アルキル安息香酸、アニリンおよびＮ−アルキルアニリノを含む。
【００２７】
好ましい双性イオン化合物は、例えば、ベタインを含む。本発明の好ましいベタインは、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニオアセテートであり、次の構造で表される。
【００２８】
【化３】
2007273973.tif 000003
【００２９】
有利には、本発明の組成物は、カチオン化合物０．００５〜５重量%を含んでいてもよい。好ましくは、組成物は、場合により、カチオン化合物０．０１〜１．５重量%を含む。本発明のカチオン化合物は、有利には、平坦化を促進し、ウェーハ清浄時間を調整し、酸化物除去を抑制するように働いてもよい。好ましいカチオン化合物は、アルキルアミン、アリールアミン、四級アンモニウム化合物およびアルコールアミンを含む。典型的なカチオン化合物は、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、エタノールアミンおよびプロパノールアミンを含む。
【００３０】
したがって、本発明は、シャロートレンチ分離プロセスのための、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するために有用な組成物を提供する。特に、本発明は、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するために有用な水性組成物であって、カルボン酸ポリマー０．０１〜５重量%、砥粒０．０２〜６重量%、ポリビニルピロリドン０．０１〜１０重量%、カチオン化合物０．００５〜５重量%、双性イオン化合物０．００５〜５重量%および残部の水を含み、ポリビニルピロリドンは、１００〜１，０００，０００g/モルの平均分子量を有する。組成物は、特に、ｐＨ範囲４〜９での、改善されたしきい値圧力応答および清浄性能を示す。
【実施例】
【００３１】
全ての実施例の溶液は、セリア１．８重量%、ポリアクリル酸０．２７重量%、ベタイン０．５重量%およびエタノールアミン０．１５重量%を含有した。さらに、本発明の実施例は、ポリビニルピロリドンを０．１重量%含有した。スラリーを、砥粒パッケージと化学的パッケージとを混合することによって調製した。砥粒パッケージは、ブレードミキサを使用してポリアクリル酸濃縮物を脱イオン水中に溶解させ、セリア濃縮物をポリアクリル酸溶液中に添加することによって得た。次いで、セリア−ポリアクリル酸−水混合物を、硝酸または水酸化アンモニウムを使用して滴定した。混合物を、次いで高剪断ケイディミル（Kady Mill）に供給した。化学的パッケージは、残りの全ての薬品を適切な量の脱イオン水に溶解させ、ブレードミキサで混合し、所望であれば、硝酸または水酸化アンモニウムを使用して最終のｐＨまで滴定することによって調製した。最終の（最終的に得られる）スラリーは、砥粒パッケージと化学的パッケージとを混合し、所望のｐＨに滴定することによって調製した。
【００３２】
パターン形成されたウェーハは、ＨＤＰおよびＬＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜を備えたPraesagus, Inc.より入手したＳＴＩ−ＭＩＴ−８６４（商標）マスクであった。ＭＩＴ−８６４マスクの設計は、４mm×４mmのフィーチャからなる２０mm×２０mmダイを有していた。マスクにおけるフィーチャは、それぞれ１０%〜１００%の密度で１００μmのピッチを有し、１〜１０００μmのピッチで５０%密度を有していた。ここで、５０%密度は、繰り返し構造のアレイにおけるスペースとして定義され、ここでスペース幅/（スペース幅＋ライン幅）×１００%＝５０%である。例えば、スペース幅＋ライン幅＝１０００ミクロンである場合、５０%スペースは、５００ミクロンの幅を有する。全試験でＩＣ１０００（商標）研磨パッドを使用した。Applied Materials Mirra（登録商標）２００mm研磨機により、ＩＣ１０００（商標）ポリウレタン研磨パッド（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc., of Newark, DE）を使用し、１．５psiのダウンフォース条件下、研磨溶液流量１５０cc/分、プラテン速度５２RPMおよび支持体速度５０RPMで、試料を平坦化した。研磨溶液は、硝酸または水酸化アンモニウムによって調節し、６．５のｐＨを有した。全ての溶液は、脱イオン水の残部を含有していた。酸化物および窒化物膜の厚さは、Therma-Wave, Inc.のOpti-probe（登録商標）2600測定器を使用して測定した。
【００３３】
実施例１：清浄性能の比較
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃに示すように、Ｇｅｎ−Ｉ、Ｇｅｎ−ＩＩおよびＧｅｎ−ＩＶスラリーの比較を、１８００Å/分の除去速度で実施し、清浄性能を評価した。Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは、清浄能力の不足のために除外した。図１に示したデータは、ウェーハスケール均一性の保持度合いの情報についての中心、中間および端部のダイで得られた研磨後の結果の平均である。これら３つのうち、Ｇｅｎ−ＩＶが最低の窒化物損失を有した（図１Ａ）。Ｇｅｎ−Ｉは、Ｇｅｎ−Ｉの窒化物損失がより高い１０%のフィーチャを除いて、Ｇｅｎ−ＩＩよりも全体的に低い窒化物損失を有した。また、ＭＩＴウェーハ上の、様々な密度フィーチャ、並びに広いトレンチに対するディッシングおよびエロージョンに対して最高の性能を有するスラリーはＧｅｎ−ＩＶであり、その次がＧｅｎ−ＩＩであった（図１Ｂおよび１Ｃ）。全トレンチ酸化物損失は、ディッシングおよびエロージョンの組合せを反映している。
【００３４】
実施例２：ストップオンプレイナー性能の比較
図２および３に示すように、Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーおよびＧｅｎ−ＩＶスラリーを、これらのストップオンプレイナー性能について評価した。Ｇｅｎ−ＩおよびＧｅｎ−ＩＩスラリーは、ストップオンプレイナー性能の不足のために除外した。図２に、２つのスラリーに対する、研磨後（ストップオンプレイナー方式で）の酸化物オーバーフィル（overfill）残部を示す。提供されたデータは、中心、中間および端部のダイの結果の平均であった。両スラリーは、平坦化に関して良好に機能した。研磨後のオーバーフィル厚さがＣＰＭ前のレベルに近いことにより示されているように、Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーは「ハードな」停止を提供した。研磨後のオーバーフィル厚さが、ＣＭＰ前の厚さと清浄（ゼロ）厚さとの間の半分のレベルにあることにより示されているように、Ｇｅｎ−ＩＶは「ソフトな」停止を提供した。Ｇｅｎ−ＩＶについては、停止厚さ（研磨後オーバーフィル残部）は、研磨条件の攻撃性によって制御することができる。図３に、Ｇｅｎ−ＩＩＩスラリーおよびＧｅｎ−ＩＶスラリーについて残されたステップ高を示す、ＭＩＴウェーハ上の研磨後の１００μmピッチ５０%フィーチャのＡＦＭトポグラフィーを示す。示すように、Ｇｅｎ−ＩＶスラリーは、顕著に改善されたステップ高低減性能を提供した。
【００３５】
実施例３：ＤＳＴＩ性能の比較
図４Ａ〜４Ｃおよび図５に示すように、ＤＳＴＩ性能の直接的な比較により、密度フィーチャおよび広いトレンチの両方において窒化物損失および全酸化物損失に関してＧｅｎ−ＩＩを超えるＧｅｎ−ＩＶの明らかな改善を生じる。図４Ａ〜４Ｃに示すように、いずれの場合（Ｇｅｎ−ＩＩおよびＧｅｎ−ＩＶ）も、ＭＩＴウェーハの清浄時間は３分より短かった。中心、中間および端部のダイから得られたデータを個々にプロットし、ウェーハスケールの均一性の情報を明らにした。最適化されていないプロセスでＧｅｎ−ＩＶスラリーを使用した場合、最も課題のあるフィーチャ（１００μmピッチ５０%密度）のＣＭＰ後の窒化物損失は約７０Åであった。最も課題のあるフィーチャにおけるＣＭＰ後の全トレンチ酸化物損失は約３５０Åであった。図５は、Ｇｅｎ−Ｉ、Ｇｅｎ−ＩＩおよびＧｅｎ−ＩＶスラリーを使用して研磨したＭＩＴマスク上の１００μmピッチ、５０%密度フィーチャの典型的なＣＭＰ後のＡＦＭトポグラフィープロットを示す。Ｇｅｎ−Ｉスラリーは、ＣＭＰ後のステップ高は約５００Åを提供した。Ｇｅｎ−ＩＩスラリーは、約２００ÅまでＣＭＰ後のステップ高低減を提供した。さらに、Ｇｅｎ−ＩＶスラリーは、５０Å未満までステップ高を低減させた。
【００３６】
したがって、本発明は、シャロートレンチ分離プロセスのための、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するための有用な組成物を提供する。この組成物は、「ハイブリッド」な挙動を提供する、つまり、「ストップオンプレイナー」および清浄活性の特徴の両方の性能を有する。組成物は、有利には、砥粒、分散剤、平坦化促進剤および研磨プロセス中の改善された選択性および可制御性をもたらす性能向上剤を含む。特に、本発明は、半導体ウェーハ上のシリカおよび窒化ケイ素を研磨するための有用な水性組成物であって、セリア、カルボン酸ポリマー、ポリビニルピロリドンおよび残部の水を含むものを提供する。本発明の組成物は、平坦化を促進しかつウェーハ清浄時間およびシリカ除去を調整するカチオン化合物、ならびに平坦化を促進しかつ窒化物除去の抑制剤として働く双性イオン化合物を含む、性能向上剤をさらに含有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のスラリーの清浄性能を示す。
【図２】本発明のスラリーのストップオンプレイナー性能を示す。
【図３】本発明のスラリーのステップ高低減性能を示す。
【図４】本発明のスラリーの直接的なＳＴＩ性能を示す。
【図５】本発明のスラリーのステップ高低減性能をさらに示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
1. Title of Invention
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2. Detailed Description of Invention
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3. Brief Description of Drawings
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1.Claims
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2007273973.tif 000024
1. Abstract
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2. Representative Drawing
None
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