專利名稱：：半導(dǎo)體集成電路裝置用拋光劑、拋光方法、以及制造半導(dǎo)體集成電路裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體集成電路裝置制造步驟中的拋光技術(shù)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于含有二氧化硅類材料層的半導(dǎo)體集成電路裝置的制造步驟中的拋光技術(shù)。
背景技術(shù)：
：隨著近來半導(dǎo)體集成電路裝置向更高集成度和更高功能性的發(fā)展，需要開發(fā)用于實(shí)現(xiàn)微細(xì)化和高密度的微加工技術(shù)。具體地講，根據(jù)化學(xué)機(jī)械拋光法(以下稱為"CMP")的平坦化技術(shù)的重要性正在提高。例如，隨著半導(dǎo)體集成電路裝置的微細(xì)化或者布線的多層化發(fā)展，在制造步驟中的各層表面上的凸凹(高度差)往往變大。為了防止該高度差超出光刻的焦點(diǎn)深度而無法獲得足夠高的分辨率的問題，CMP已經(jīng)成為不可缺少的技術(shù)。此外，對于常規(guī)的半導(dǎo)體裝置，被稱為LOCOS(硅的局部氧化)法的硅襯底的選擇性熱氧化法已用于諸如晶體管的元件間的電隔離。然而，該技術(shù)具有通過熱氧化形成的隔離區(qū)域由于體積膨脹而在表面上產(chǎn)生凸凹的問題。另外，存在氧化在橫向繼續(xù)進(jìn)行從而侵入到元件區(qū)域的問題，這成為微細(xì)化的障礙。因此，近年來，已引入了通過淺溝槽隔離元件的方法(淺溝槽隔離，以下稱為"STI")。這是一項(xiàng)其中將溝槽布置在硅襯底上以使元件區(qū)域電絕緣并且將諸如氧化硅膜的絕緣膜嵌入該溝槽中的技術(shù)。利用圖l，通過圖解描述STI步驟。圖l(a)示出了其中溝槽10在硅襯底1上形成，同時(shí)用氮化硅膜3等遮住元件區(qū)域，然后使氧化硅膜2等(一種包含二氧化硅的膜)沉積以填充溝槽10的狀態(tài)。其后，通過CMP拋光和移除形成凹部的氮化硅膜3上多余的氧化硅膜2，并使溝槽10中限定凹部的絕緣膜保留。STI步驟就是這樣一種方法。當(dāng)進(jìn)行CMP時(shí)，通常在氧化硅膜的拋光速率與氮化硅膜的拋光速率間保持選擇比率，并且當(dāng)?shù)枘?如圖l(b)所示暴露時(shí)，通常該氮化硅膜3作為阻止層以使得拋光停止。此處，如果過度地進(jìn)行拋光，則如圖l(c)所示，嵌入溝槽部分10中的氧化硅膜被拋光并凹進(jìn)去而產(chǎn)生諸如凹痕20的被稱為凹陷的結(jié)構(gòu)缺陷，并且存在平坦化可能會變得不足或電性能可能會惡化的情況。凹陷的程度取決于溝槽寬度，并且具體地講，具有寬的寬度的溝槽往往產(chǎn)生大的凹陷。通常用于CMP的拋光磨粒迄今為硅石磨粒，但該磨粒提供在氧化硅膜的拋光速率與氮化硅膜的拋光速率間小的選擇比率。因此，在STI步驟中，已經(jīng)改用在這些膜間拋光選擇性優(yōu)異的二氧化鈰磨粒。專利文獻(xiàn)1公開了通過使用拋光劑相對于凹部優(yōu)先拋光凸部的平坦化技術(shù)，所述拋光劑含有二氧化鈰磨粒和作為添加劑的具有由羧基或羧基的鹽組成的親水基的有機(jī)化合物。該專利中使用的添加劑為用于改善凹陷的溝槽寬度依賴性的添加劑，并且為了減少甚至具有寬溝槽的凹陷，上述添加劑的濃度要高。然而，如果使添加劑濃度高，則促進(jìn)了二氧化鈰磨粒的凝集而引起磨粒的沉降和使拋光劑分散穩(wěn)定性惡化。此外，存在下述問題當(dāng)磨粒的凝集發(fā)生時(shí)，劃痕數(shù)量增加并且裝置變得有缺陷。例如，專利文獻(xiàn)1公開了相對于拋光液的總質(zhì)量，在純水中含有1%二氧化鈰作為磨粒和6.0%聚羧酸銨作為添加劑的拋光液的實(shí)例。然而，由于添加劑的高濃度，發(fā)生磨粒的嚴(yán)重凝集，并且當(dāng)靜置拋光液5時(shí)二氧化鈰磨粒在幾分鐘內(nèi)完全沉淀出來。根據(jù)CMP的拋光步驟包括未進(jìn)行拋光的等待時(shí)間。因此，磨粒的沉降可能會在拋光劑并未一直被攪拌或流動(dòng)的部分中產(chǎn)生，從而造成配管元件的堵塞。為了解決該問題，存在緊挨著在拋光墊之前的配管中或在拋光墊上把添加劑混合到拋光劑中的方法，但容易引起混合不充分或濃度不均勻并且拋光特性容易變得不穩(wěn)定。此外，存在下述問題由于磨粒變得可能凝集或粘附到拋光墊上，因此劃痕數(shù)量增加。與常規(guī)的硅石磨粒相比，二氧化鈰磨粒在拋光特性方面優(yōu)異，但由于其比重大而容易發(fā)生沉降。而且，存在一個(gè)嚴(yán)重的問題當(dāng)為了改善拋光特性而過度添加添加劑時(shí)，凝集加速，并且顯著的凝集/沉降發(fā)生。專利文獻(xiàn)2公開了適用于淺溝槽隔離的拋光劑，其為含有二氧化鈰粒子、水和陰離子性表面活性劑的拋光劑，以及公開了當(dāng)在其中pH為x和粘度為y的(x,y)坐標(biāo)系上表示時(shí)，該拋光劑優(yōu)選在由點(diǎn)A(5.5,0.9)、點(diǎn)B(5.5，3.0)、點(diǎn)C(10.0,3.0)和點(diǎn)D(9.0,0.9)四點(diǎn)圍成的區(qū)域范圍內(nèi)。此外，公開了為實(shí)現(xiàn)全局平坦化，需要將表面活性劑的添加量和pH各調(diào)節(jié)至能夠提供圖案凹部的拋光速率充分小于凸部的拋光速率的拋光特性的范圍，以及公開了拋光劑的粘度優(yōu)選為1.02.5mPa-s、更優(yōu)選為1.01.4mPa-s。此外，公開了由于粘度隨著表面活性劑的添加量增加而增加，所以就將粘度調(diào)節(jié)至1.01.4mPa's的范圍而言，為了實(shí)現(xiàn)具有較小圖案依存性的平坦化特性，在加入表面活性劑后拋光劑的pH值優(yōu)選為5.59、更優(yōu)選為6~8.5，以及公開了在上述pH值范圍內(nèi)，能夠使氧化硅膜的拋光速率與氮化硅膜的拋光速率間的選擇比率大。而且，通過實(shí)施例舉例說明了預(yù)先將少量分散劑添加到磨粒中的情況。然而，當(dāng)根據(jù)該公布的實(shí)施例制備拋光劑時(shí)，通過將表面活性劑添加到其中分散了磨粒的液體中，會發(fā)生凝集而使平均粒徑大至磨粒分散體的平均粒徑的23倍。因此，拋光劑中的磨粒具有差的可分散性并且在幾分鐘內(nèi)就沉淀出來。因而，在使用時(shí)存在困難并且拋光速率不夠。此外，雖然在高表面活性劑濃度的情況下獲得小的凹陷變化和優(yōu)異的平坦化特性，但具有較低表面活性劑濃度的基于實(shí)施例的拋光劑導(dǎo)致了大的凹陷變化和不令人滿意的平坦化特性。此外，表面活性劑濃度的增加導(dǎo)致劃痕數(shù)量急劇增加。這是因?yàn)槿绻砻婊钚詣舛雀?，則促進(jìn)二氧化鈰磨粒的凝集和沉降。認(rèn)為，當(dāng)即使少量的作為造成劃痕原因的粗粒子存在于拋光磨粒中時(shí)，粗粒子也通過凝集堆積在拋光墊上，從而作為劃痕增加的原因。另外，認(rèn)為拋光磨粒本身在由于凝集導(dǎo)致的巨大晶粒生長后可能會產(chǎn)生劃痕。如上所述，在常規(guī)的技術(shù)中，尚未獲得滿足拋光劑的分散穩(wěn)定性和優(yōu)異的劃痕特性并且同時(shí)滿足拋光中優(yōu)異的平坦化特性的拋光劑。因而，難以獲得具有令人滿意的特性的半導(dǎo)體裝置。專利文獻(xiàn)1:日本專利No.3,278,532(權(quán)利要求書)專利文獻(xiàn)2:JP-A-2000-160137(權(quán)利要求書)專利文獻(xiàn)3:JP-A-11-12561(權(quán)利要求書)專利文獻(xiàn)4:JP-A-2001-35818(權(quán)利要求書)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題因此，本發(fā)明的目的是解決上述問題并且提供半導(dǎo)體用拋光劑，卄ZV抓e^WI巳口血小^/1、:H+門4Ml、&WArhfA*口女:J:4rh業(yè)rh曰右^廿異的平坦化特性。解決問題的手段7本發(fā)明的實(shí)施方式1提供了一種拋光劑，其為在制造半導(dǎo)體集成電路裝置中用于拋光待拋光面的化學(xué)機(jī)械拋光用拋光劑，該拋光劑包含二氧化鈰粒子、水溶性聚醚胺、選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)、以及水，其中拋光劑的pH值為6~9，以及其中相對于該拋光劑的總質(zhì)量，所述物質(zhì)的含量為大于0.02質(zhì)量％。實(shí)施方式2提供了如實(shí)施方式1中所述的拋光劑，其中所述水溶性聚醚胺的重均分子量為1002,000，并且相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，該水溶性聚醚胺的含量范圍為0.001~20質(zhì)量％。實(shí)施方式3提供了如實(shí)施方式1或2中所述的拋光劑，其中所述物質(zhì)的聚丙烯酸部分的重均分子量為1,000~1,000，000，并且相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，該物質(zhì)的含量范圍為大于0.02質(zhì)量％且在0.5質(zhì)量%以下。實(shí)施方式4提供了如實(shí)施方式1~3中任一項(xiàng)所述的拋光劑，其中相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，所述二氧化鈰粒子的含量范圍為0.1~5質(zhì)量％。實(shí)施方式5提供了一種待拋光面的拋光方法，其包括將拋光劑供給拋光墊、使半導(dǎo)體集成電路裝置的待拋光面與所述拋光墊接觸、以及通過兩者間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拋光，其中所述待拋光面為二氧化硅類材料層的待拋光面，以及其中所述拋光劑為實(shí)施方式1~4中任一項(xiàng)所述的拋光劑。實(shí)施方式6提供了如實(shí)施方式5中所述的拋光方法，其中所述二氧化硅類材料層為硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、硼硅酸鹽玻璃(BSG)層或磷硅酸鹽玻璃(PSG)層。實(shí)施方式7提供了如實(shí)施方式6中所述的拋光方法，其中所述二氧化硅類材料中硼的濃度或者磷的濃度或者硼和磷各自的濃度為0.1~20質(zhì)量％。實(shí)施方式8提供了如實(shí)施方式5中所述的拋光方法，其中所述二氧化硅類材料層為二氧化硅層。實(shí)施方式9提供了制造半導(dǎo)體集成電路裝置的方法，其包括通過實(shí)施方式8中所述的方法拋光待拋光面的步驟。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明，可獲得分散穩(wěn)定性優(yōu)異、產(chǎn)生較少諸如劃痕的缺陷并且在拋光中具有優(yōu)異的平坦化特性的拋光劑。圖1為在拋光半導(dǎo)體裝置中半導(dǎo)體裝置的示意性側(cè)向截面圖。圖2為示出了適用于本發(fā)明拋光方法的拋光設(shè)備的一個(gè)例子的視圖。圖3為具有圖案的晶片的示意性側(cè)向截面圖。附圖標(biāo)記和符號的說明1硅襯底2氧化硅膜3氮化硅膜10溝槽20凹痕31半導(dǎo)體裝置32拋光頭33拋光盤34拋光墊35拋光劑供應(yīng)配管36拋光劑51硅晶片的溝槽具體實(shí)施例方式下面利用附圖、表、公式、實(shí)施例等描述本發(fā)明的實(shí)施方式。附帶地講，這些附圖、表、公式、實(shí)施例等以及基于這些的描述僅為了舉例說明本發(fā)明并且不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明的范圍。只要與本發(fā)明的目的一致，其它實(shí)施方式也可屬于本發(fā)明的范疇。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指相同的要素。本發(fā)明的拋光劑為用于拋光半導(dǎo)體集成電路裝置(以下有時(shí)簡稱為"半導(dǎo)體裝置")的待拋光面的化學(xué)機(jī)械拋光用拋光劑，該拋光劑包含二氧化鈰粒子、水溶性聚醚胺、選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)、以及水，其中拋光劑的pH值為6~9，并且相對于該拋光劑的總質(zhì)量，上述物質(zhì)的含量為大于0.02質(zhì)量％?？梢栽试S分散劑共存。附帶提及，本發(fā)明中所述"待拋光面"指在制造半導(dǎo)體裝置期間出現(xiàn)的中間階段的表面。在含有二氧化硅類材料層的半導(dǎo)體裝置的制造步驟中，當(dāng)該拋光劑用于拋光二氧化硅類材料層的待拋光面時(shí)，減少了諸如劃痕的缺陷并且具有平坦表面的層能夠在短時(shí)間內(nèi)容易地形成。一個(gè)半導(dǎo)體裝置中可包含兩個(gè)以上的二氧化硅類材料層。拋光劑的分散穩(wěn)定性也優(yōu)異。在本發(fā)明中，二氧化鈰在拋光劑中用作拋光磨粒。按照慣例，對于二氧化硅類材料的拋光，已知的是二氧化鈰磨粒顯示出特別高的拋光速率。這是因?yàn)?，?dāng)二氧化鈰與待拋光的膜表面上的Si-O部分接觸時(shí)，在該兩者間形成化學(xué)鍵從而產(chǎn)生大于單獨(dú)機(jī)械作用的粉碎力。因此，在使用二氧化鈽進(jìn)行拋光中，重要的是控制磨粒與拋光對象間的接觸。10用于本發(fā)明的二氧化鈰磨粒不受特別限制，但可優(yōu)選使用例如在專利文獻(xiàn)3或4中公開的二氧化鈰磨粒。g卩，可優(yōu)選使用通過向硝酸銨鈽(IV)水溶液中添加堿以產(chǎn)生氫氧化鈰凝膠并對該凝膠進(jìn)行過濾、洗滌和燒制而獲得的二氧化鈰粉末。此外，也可優(yōu)選使用通過粉碎高純度碳酸鈰，接著燒制、粉碎并分級而獲得的二氧化鈰磨粒。從拋光特性和分散穩(wěn)定性方面來看，二氧化鈰磨粒的平均粒度(直徑)優(yōu)選為0.01~0.5pm、更優(yōu)選為0.020.3pm、甚至更優(yōu)選為0.050.2pm。如果平均粒徑過大，則存在諸如劃痕的拋光缺陷可能會易于在半導(dǎo)體襯底表面上產(chǎn)生的顧慮，而如果平均粒徑太小，則存在拋光速率可能會降低的顧慮。此外，如果平均粒徑太小，則每單位體積的表面積的比例變大，并且磨?？赡軙艿狡浔砻鏍顟B(tài)影響。因此，取決于諸如pH值或添加劑濃度的條件，存在磨粒易于發(fā)生凝集的情況。當(dāng)凝集發(fā)生時(shí)，諸如劃痕的拋光缺陷易于在半導(dǎo)體襯底表面上產(chǎn)生。二氧化鈰磨粒與拋光劑總質(zhì)量的比值優(yōu)選為0.1~5質(zhì)量％。如果該比值小于0.1質(zhì)量％，則不可能獲得足夠高的拋光速率，而如果其超過5質(zhì)量％，則情況通常變?yōu)閽伖鈩╅_始具有增加的粘度以及其操作變得困難。用于本發(fā)明的二氧化硅類材料通常為二氧化硅本身或二氧化硅中含有其它元素的材料。在這種情況下，"含有"指均勻地含有其它元素。至于本文的"其它元素"，可使用任意元素。其例子包括硼、磷、碳、氮以及氟。在用于本發(fā)明的二氧化硅類材料含有硼和磷中的至少一種的情況下，拋光速率隨著所含元素的濃度而明顯不同，并且這使得易于成功地達(dá)到本發(fā)明的效果。至于含有磷或硼或者含有磷和硼的二氧化硅類材料，當(dāng)在二氧化硅類材料中磷的濃度、硼的濃度或者硼和磷各自的濃度在0.1-20質(zhì)量％的范圍時(shí)，效果大。含有磷或硼或者含有磷和硼的二氧化硅類材料可根據(jù)Si02-CVD(化學(xué)氣相沉積法)，通過同時(shí)將SiH4(硅烷)、02和諸如B2H6(乙硼垸)和PH3(膦)的無機(jī)氣體、或諸如B(OCH3)3(三甲氧基硼烷)和P(OCH3)3(三甲氧基膦)的有機(jī)氣體添加到原料氣體中而形成。已知作為含有磷或硼或者含有磷和硼的二氧化硅類材料的材料包括硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、硼硅酸鹽玻璃(BSG)和磷硅酸鹽玻璃(PSG)。認(rèn)為用小拋光量在待拋光面上實(shí)現(xiàn)凸凹的高平坦化的效果應(yīng)當(dāng)歸因于水溶性聚醚胺對二氧化鈰磨粒表面和待拋光面的吸附作用。具體地講，認(rèn)為當(dāng)水溶性聚醚胺被吸附時(shí)，在拋光壓力低的凹部中，抑制了由于二氧化鈰與待拋光膜中的Si-O部分接觸而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，從而延遲拋光的進(jìn)行，而在拋光壓力高的凸部中，被吸附的水溶性聚醚胺容易離開并且優(yōu)先繼續(xù)進(jìn)行拋光。結(jié)果，能夠達(dá)到待拋光面的高平坦化。在使用水溶性聚醚胺的情況下，即使當(dāng)可以小拋光量實(shí)現(xiàn)待拋光面的高平坦化時(shí)，也可能存在引起下述問題的顧慮用于實(shí)現(xiàn)高平坦化所需的時(shí)間被延長，或者拋光劑中二氧化鈰粒子的可分散性惡化。然而，根據(jù)本發(fā)明，這類問題可通過選擇pH值范圍和共存選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)而克服。附帶提及，BPSG是含有硅、磷、硼和氧作為主要成分的玻璃。磷和硼的含量各自可在0.1~20質(zhì)量％的范圍內(nèi)變化。BSG為含有硅、硼和氧作為主要成分的玻璃。硼含量可在0.1~20質(zhì)量％的范圍內(nèi)變化。此外，PSG為含有硅、磷和氧作為主要成分的玻璃。磷含量可在0.1~20質(zhì)量％的范圍內(nèi)變化。拋光劑中的水溶性聚醚胺不受特別限制，并且可從已知的化合物中進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x取。水溶性可在任何水平，只要在用作拋光劑的濃度下，當(dāng)用眼睛觀察時(shí)化合物處于完全溶解在拋光劑溶液中的狀態(tài)。對水溶性聚醚胺的分子量沒有特別限制，只要其在具有水溶性的12范圍內(nèi)的分子量，但就重均分子量而言，所述分子量優(yōu)選為100~2，000。如果重均分子量小于100，則作用小，而如果其超出2,000，則在純水中的可溶性在許多情況下均降低。從提高二氧化鈰磨粒的分散穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，水溶性聚醚胺的重均分子量更優(yōu)選為150800、甚至更優(yōu)選為150400。聚醚胺指具有兩個(gè)以上的氨基和兩個(gè)以上的醚氧原子的化合物。氨基優(yōu)選為伯氨基(-NH2)。仲氨基(-NH-)或叔氨基可存在，但用于本發(fā)明的聚醚胺優(yōu)選為具有兩個(gè)以上的伯氨基并且基本上不具有其它氨基的化合物、更優(yōu)選為僅具有兩個(gè)伯氨基的聚醚二胺。聚醚胺優(yōu)選為具有這樣結(jié)構(gòu)的化合物，在該結(jié)構(gòu)中，多元醇或聚醚多元醇中羥基的氫原子被氨基垸基取代。多元醇優(yōu)選為二至六元醇、更優(yōu)選為二羥基醇，以及聚醚多元醇優(yōu)選為二至六價(jià)聚氧亞垸基多元醇、更優(yōu)選為聚氧亞烷基二醇。氨基垸基優(yōu)選為具有2~6個(gè)碳原子的氨基烷基，例如2-氨乙基、2-氨丙基、2-氨基-l-甲基乙基、3-氨丙基、2-氨基-l,l-二甲基乙基以及4-氨丁基。多元醇優(yōu)選為可具有醚氧原子的碳原子數(shù)為2~8的二元醇，例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、以及二丙二醇。聚醚多元醇優(yōu)選為重復(fù)單元是碳原子數(shù)2~6的氧亞烷基的聚醚二醇，例如諸如三乙二醇和四乙二醇的聚乙二醇(即聚氧亞乙基二醇)、諸如三丙二醇和四丙二醇的聚丙二醇(即聚氧亞丙基二醇)、或諸如聚(氧亞丙基'氧亞乙基)二醇的具有兩個(gè)以上氧亞烷基的聚氧亞烷基二醇。聚醚二胺優(yōu)選為具有由下式(l)表示的結(jié)構(gòu)的化合物H2N-(R-X-)k-R-NH2(1)其中R表示碳原子數(shù)為2-8的亞烷基，X表示氧原子，以及k表示2以上的整數(shù)。一分子中的多個(gè)R可彼此不同。聚醚二胺更優(yōu)選為具有由下式(2)表示的結(jié)構(gòu)的化合物H2N-R2-0-(Rl-0-)m-R2-NH2(2)其中W表示亞乙基或亞丙基，R"表示碳原子數(shù)為26的亞垸基，m表示l以上的整數(shù)，以及w和ie可相同或不同。由式(2)表示的聚醚二胺的具體例子包括聚氧亞丙基二胺(其中R1和R2為亞丙基以及m為1以上的整數(shù)的化合物)、聚氧亞乙基二胺(其中R/和R2為亞乙基以及m為1以上的整數(shù)的化合物)、4，7，10-三氧雜—十三烷-l，13-二胺(其中W為亞乙基，R為三亞甲基以及m為整數(shù)2的化合物)。由于將水溶性聚醚胺添加到拋光劑中，通過控制二氧化硅類材料層的拋光速率，以優(yōu)先拋光凸部而延遲進(jìn)行凹部的拋光，能夠拋光二氧化硅類材料層，從而能夠以相當(dāng)小的圖案依存性實(shí)現(xiàn)拋光至高平坦化。從在上述控制拋光速率獲得足夠高的效果的觀點(diǎn)看，拋光劑中水溶性聚醚胺的濃度為0.001~20質(zhì)量％，并且優(yōu)選通過考慮拋光速率、拋光劑混合物的均勻度、水溶性聚醚胺的重均分子量等而設(shè)定適當(dāng)?shù)臐舛?。拋光劑中水溶性聚醚胺的濃度?yōu)選為0.03-5質(zhì)量％、更優(yōu)選為0.05-3質(zhì)量％。用于本發(fā)明中的選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)的例子包括聚丙烯酸和其銨鹽、胺鹽或金屬鹽(例如堿金屬鹽、堿土金屬鹽)。優(yōu)選聚丙烯酸和其銨鹽。其可為混合物。聚丙烯酸的鹽能夠充當(dāng)二氧化鈰用分散劑。在任何情況下，該物質(zhì)的聚丙烯酸部分的重均分子量優(yōu)選為1,0001，000,000。如果重均分子量小于1,000，則這種物質(zhì)通常幾乎不可得到，而如果其超出l，OOO，OOO，則粘度升高并且其操作變得困難。在本發(fā)明的拋光劑中上述物質(zhì)的比例大于0.02質(zhì)量％是重要的。如果該比例為0.02質(zhì)量％以下，則磨粒的可分散性不足。相對于拋光劑的總質(zhì)量，上述物質(zhì)的含量范圍優(yōu)選為大于0.02質(zhì)量％且在0.5質(zhì)量%以下。如果該比例超出0.5質(zhì)量％，則存在可能進(jìn)行磨粒的凝集的顧慮。磨粒的不足的可分散性或凝集的進(jìn)行在拋光時(shí)引起產(chǎn)生諸如劃痕的缺陷。附帶提及，存在這樣的情況，即上述物質(zhì)還能夠用作具有其它作用的試劑，例如磨粒用分散劑。然而，在這類情況中，"具有其它作用的試劑"的含量當(dāng)然包含在本發(fā)明拋光劑中的上述物質(zhì)的比例之內(nèi)。例如，在其中0.005質(zhì)量％聚丙烯酸銨作為磨粒用分散劑被添加到本發(fā)明的拋光劑中，以及0.02質(zhì)量％聚丙烯酸被進(jìn)一步添加以充當(dāng)上述物質(zhì)的情況下，在本發(fā)明的拋光劑中上述物質(zhì)的比例為0.025質(zhì)量%。對本發(fā)明中使用的水沒有特別限制，但考慮到對其它試劑、雜質(zhì)的混入的影響以及對pH的影響，可以優(yōu)選使用純水、超純水、離子交換水等?？紤]到拋光劑的拋光特性和分散穩(wěn)定性，本發(fā)明拋光劑在6~9的pH值下使用。如果pH值小于6，則存在可分散性可能會降低的顧慮，而如果其超出9，則就全部的待拋光面而言的拋光速率極有可能降低。在本發(fā)明的拋光劑中，可以允許其它組分共存。其它組分典型地為分散劑。分散劑包括水溶性有機(jī)聚合物或陰離子性表面活性劑。至于水溶性有機(jī)聚合物，優(yōu)選例如具有羧酸基團(tuán)或羧酸銨的聚合物。本發(fā)明的拋光劑未必需要以所有拋光劑成分預(yù)先混合的形式供給至拋光位置。即，拋光材料可在供給拋光位置的時(shí)候混合以完成拋光劑的組成。例如，可將組成分為含有二氧化鈰粒子、水和任選分散劑的溶液l，以及含有水溶性聚醚胺等的溶液2，并且可以在拋光時(shí)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)混合比例而使用這些溶液。當(dāng)需要根據(jù)在二氧化硅類材料層中15的硼的濃度或磷的濃度調(diào)節(jié)拋光速率時(shí)，這是一種有用的方法。在通過使用本發(fā)明的拋光劑而拋光半導(dǎo)體襯底的情況下，將拋光劑供給拋光墊，使半導(dǎo)體裝置的待拋光面與拋光墊接觸，以及通過兩者之間的相對運(yùn)動(dòng)而拋光二氧化硅類材料層的待拋光面。對于本發(fā)明的拋光劑，關(guān)于二氧化硅類材料的條件與上述條件相同。至于拋光設(shè)備，可使用一般的拋光設(shè)備。圖2示出了適用于本發(fā)明的拋光方法的拋光設(shè)備的一個(gè)例子。其是這樣一種系統(tǒng)在從拋光劑供應(yīng)配管35供應(yīng)拋光劑36的同時(shí)，將半導(dǎo)體裝置31保持在拋光頭32上并使其與貼附于拋光盤33表面的拋光墊34接觸，并且同時(shí)使拋光頭32和拋光盤33旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)。然而，本發(fā)明中使用的拋光設(shè)備不限于此。拋光頭32不僅可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而且可以進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。拋光盤33和拋光墊34各自的尺寸可以等于或小于半導(dǎo)體裝置31的尺寸。在這種情況下，優(yōu)選拋光頭32和拋光盤33相對移動(dòng)，以便能夠拋光半導(dǎo)體裝置的整個(gè)表面。此外，拋光盤33和拋光墊34可以不采用旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，而是每一個(gè)可以例如通過帶式系統(tǒng)在一個(gè)方向上移動(dòng)。對拋光設(shè)備的拋光條件沒有特別限制，但通過在施加載荷的同時(shí)將拋光頭32壓向拋光墊34，可以增加拋光速率。此時(shí)，拋光壓力優(yōu)選為約0.550kPa，并且考慮到半導(dǎo)體裝置中拋光速率的均勻性、平面性以及防止諸如劃痕的拋光缺陷，更優(yōu)選為約340kPa。拋光盤和拋光頭各自的旋轉(zhuǎn)頻率優(yōu)選為大約50500rpm，但并不限于此。至于拋光墊，可以使用由無紡布、發(fā)泡的聚氨酯、多孔樹脂、無孔樹脂等形成的拋光墊。此外，可以在拋光墊的表面上進(jìn)行例如網(wǎng)格形狀、同心形狀或螺旋形狀的開槽加工，以便促進(jìn)拋光劑的供應(yīng)或使給定量的拋光劑保留下來。16這樣，通過使用本發(fā)明的拋光劑進(jìn)行拋光，在二氧化硅類材料層的待拋光面上凸凹的高平坦化可以用小的拋光量在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。拋光后的表面非常平坦，并且能夠容易地使剩余膜厚度變大。拋光后的表面也具有很少的拋光缺陷，所以能夠降低成膜的成本并且能夠改善成膜的生產(chǎn)能力。因此，在使用本發(fā)明拋光方法的半導(dǎo)體裝置的制造中，能夠降低成本并且能夠改善生產(chǎn)能力。本發(fā)明能夠特別適用于采用ILD、STI或PMD的半導(dǎo)體裝置。實(shí)施例下面舉例說明與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)例。例1、2、3和11為本發(fā)明的實(shí)施例，其它的為比較例。在實(shí)施例和比較例中，如果不另外說明，則"％"指"質(zhì)量％"。通過下列方法對特性值進(jìn)行評價(jià)。(pH值)通過由YokogawaElectricCorporation制造的pH8111測量pH值。(磨粒的平均粒徑)通過使用激光散射*衍射儀(商品名為LA-920，由Horiba,Ltd.制造)，測定平均粒徑。(拋光劑的分散穩(wěn)定性)在將20mL拋光劑放入直徑為18mm的玻璃制試管中并且靜置10天后，作為直至發(fā)生分成兩層而產(chǎn)生上清液的時(shí)間來測定各例中的"凝結(jié)時(shí)間"。(拋光特性)(l)拋光條件使用以下設(shè)備和條件進(jìn)行拋光。拋光機(jī)全自動(dòng)CMP設(shè)備MIRRA(由APPLIEDMATERIALS制造)拋光劑供應(yīng)速率200ml/分鐘拋光墊具有K-凹槽的雙層墊IC-1400或具有K-凹槽的單層墊IC-1000(由Rodel制造)。拋光墊的調(diào)整MEC100-PH3.5L(由MitsubishiMaterialsCorp制造)拋光盤的旋轉(zhuǎn)頻率127rpm拋光頭的旋轉(zhuǎn)頻率129rpm拋光壓力27.6kPa(在例l、2、4、5和9的拋光劑的情況下)(2)評價(jià)拋光速率的測量使用膜厚度儀UV-1280SE(由KLA-Tencor制造)。拋光后缺陷的測量通過使用缺陷檢測儀KLA-2132(由KLA-Tencor制造)，測量在拋光后的晶片平面中諸如劃痕的缺陷的數(shù)量。(3)待拋光的材料在測量凸部的膜厚度的變化以評價(jià)通過拋光實(shí)現(xiàn)的平坦化的過程中，使用如下帶有圖案的晶片，該帶有圖案的晶片是通過高密度等離子CVD法，在由InternationalSEMATECH制造的型號STI864CMP000的圖案晶片上形成Si02(HDP-Si02膜，膜厚度0.8pm)而獲得的。這種帶有圖案的晶片具有模擬STI圖案的條紋圖案，其中圖案寬度為0.5~500pm，圖案間距為100pm以及圖案密度為1090%，并且硅表面上的圖案凹槽被完全覆蓋。圖3顯示出帶有圖案的晶片的示意性側(cè)向截面圖。附圖標(biāo)記51表示硅晶片的溝槽。拋光后凸部的膜厚度的變化為其中拋光容易進(jìn)行的圖案密度稀疏的部分與其中拋光難以進(jìn)行的稠密的部分間的膜厚度的差值。因此，凸部的膜厚度的較小的變化表示由于圖案密度形成的高度差較小，即平坦化性能較高。附帶提及，帶有圖案的晶片表面上的高度差即圖案溝槽深度(圖3中對應(yīng)于L)在所有情況中均為350nm，但本發(fā)明不僅限于這一數(shù)值。至于圖案晶片，對于一個(gè)芯片內(nèi)具有20~90%的圖案密度的各個(gè)部分，在一點(diǎn)測量每一個(gè)圖案密度的圖案中心部分的凸部的膜厚度，并確定每一個(gè)圖案密度的凸部的膜厚度。凸部的膜厚度的變化為在一個(gè)芯片內(nèi)具有各自圖案密度的凸部間膜厚度差的最大值與最小值之間的差值。對于膜厚度的測量，使用光干涉型全自動(dòng)膜厚度測量儀UV1280SE(由KLA陽Tencor制造)。附帶提及，圖案密度的數(shù)值指例如在10%的情況下，當(dāng)從與其表面垂直的方向觀察圖案晶片時(shí)，凸部的圖案寬度與凸部的圖案寬度和凹部的圖案寬度的總和的比值為10%。至于拋光后的缺陷，對具有PE-TEOS膜(通過使用原硅酸四乙酯(TEOS)作為原料的等離子CVD法而形成的Si02膜)的Si晶片進(jìn)行拋光60秒、洗滌、干燥并且然后通過KLA-2132測量。缺陷的數(shù)量指每一張晶片檢測到的缺陷總數(shù)。為了獲得其平均值，每個(gè)等級(levd)使用兩張晶片。在去離子水中攪拌混合二氧化鈰磨粒和作為分散劑的重均分子量為5，000的聚丙烯酸銨，以得到100:0.7的質(zhì)量比，以及通過應(yīng)用超聲波分散和過濾，制備磨粒濃度為10%和分散劑濃度為0.07%的混合物。用去離子水將該混合物稀釋至原來的5倍以制備磨粒濃度為2%和分散劑濃度為0.014%的磨?；旌衔顰。磨?；旌衔顰的pH值為7.6，以及磨粒的平均粒徑為0.19nm。其后，將作為水溶性聚醚胺的重量平均分子量為230的聚氧亞丙基二胺(商品名為聚醚胺，由BASF制備)和分子量為5,000的聚丙烯酸溶解在去離子水中，以制備聚氧亞丙基二胺濃度為1.0質(zhì)量％且聚丙烯酸濃度為0.6質(zhì)量y。的添加劑溶液Bl。以1:1的質(zhì)量比攪拌混合添加劑溶液B1和磨粒混合物A，以制備具有表1中示出的組成和pH值的拋光劑。在各例中，根據(jù)本發(fā)明的定義，聚丙烯酸銨和聚丙烯酸均屬于在本發(fā)明中使用的"選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)"。以與例1中相同的方法制備具有表1中示出的組成和pH值的拋光劑，所不同的是，制備并使用聚氧亞丙基二胺濃度為0.6質(zhì)量％且聚丙烯酸濃度為0.6質(zhì)量％的添加劑溶液B2。通過將作為pH調(diào)節(jié)劑的氨水添加到以與例1中相同的方法獲得的拋光劑中，制備pH為9.0的拋光劑。以與例1中相同的方法制備具有表1中示出的組成和pH值的拋光劑，所不同的是，制備并使用聚氧亞丙基二胺濃度為1.0質(zhì)量％且未使用聚丙烯酸的添加劑溶液B4。以與例1中相同的方法制備具有表1中示出的組成和pH值的拋光劑，所不同的是，制備并使用未使用聚氧亞丙基二胺且聚丙烯酸濃度為0.34質(zhì)量。/o的添加劑溶液B5，并且添加了氨水作為pH調(diào)節(jié)劑。20制備其中通過將硝酸作為pH調(diào)節(jié)劑添加到在與例4中相同的條件下制備的拋光劑中而將pH值調(diào)節(jié)至表1中示出的值的拋光劑。制備其中通過將氨和硝酸作為pH調(diào)節(jié)劑分別添加到在與例1中相同的條件下制備的拋光劑中而將pH值調(diào)節(jié)至表1中示出的值的例9和IO的拋光劑。在去離子水中攪拌混合二氧化鈰磨粒和作為分散劑的重量平均分子量為5,000的聚丙烯酸銨，以得到50:0.35的質(zhì)量比，以及通過應(yīng)用超聲波分散和過濾，制備磨粒濃度為5.0%且分散劑濃度為0.035%的混合物。用去離子水將該混合物稀釋至原來的5倍以制備磨粒濃度為1.0%且分散劑濃度為0.007%的磨?；旌衔锶芤篈l。以與例1中相同的方式以1:1質(zhì)量比攪拌混合溶液A1和與例2中相同的添加劑溶液B2，以獲得拋光劑。未使用pH調(diào)節(jié)劑。所得拋光劑具有0.5質(zhì)量％的磨粒濃度、0.3質(zhì)量％的聚氧亞丙基二胺濃度、0.3質(zhì)量％的聚丙烯酸濃度，及6.1的pH值。對于上述各例，各拋光劑的組成、pH值、凝結(jié)時(shí)間、拋光特性的評價(jià)結(jié)果等均在表1和2中示出。拋光時(shí)間均為150秒。通過測量拋光后各個(gè)圖案密度的凸部之間的膜厚度差，測定凸部的膜厚度的變化。然而，未對其中結(jié)果未在表2中示出的項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>(l)磨粒二氧化鈰(粒徑0.19,)(2)分散劑對于各體系，0.007質(zhì)量％的聚丙烯酸銨[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>在例1、2、3和11中，分散穩(wěn)定性良好。在例1、2和11中，也可保持缺陷數(shù)量小。此外，在例1和2中，無論圖案密度的大小，也均可保持拋光后凸部的膜厚度的變化小。換句話說，可以小的圖案依存性在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)待拋光面的凸凹的高平坦化，并且諸如劃痕的缺陷數(shù)量少。另一方面，在例4中，分散穩(wěn)定性良好，但凸部的膜厚度的變化大。推測這可能是由于根據(jù)本發(fā)明的物質(zhì)的量不足。在例5中，分散穩(wěn)定性良好，但缺陷數(shù)量大大增加。推測這是由于未使用水溶性聚醚胺。在例68中，在根據(jù)本發(fā)明的pH值范圍內(nèi)對根據(jù)本發(fā)明的物質(zhì)的作用進(jìn)行檢測。從這些結(jié)果看，應(yīng)當(dāng)理解當(dāng)存在不足的根據(jù)本發(fā)明的物質(zhì)時(shí)，pH降低導(dǎo)致分散穩(wěn)定性的惡化。上述結(jié)果表明當(dāng)滿足了本發(fā)明的要求時(shí)，能夠以小的拋光量在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)待拋光面的凸凹的高平坦化，并且不僅缺陷的數(shù)量少，而且拋光劑的可分散性良好。同時(shí)，表明如果水溶性聚醚胺不存在，則缺陷數(shù)量增加，以及如果上述物質(zhì)不存在或其量不夠大，則在低pH的情況下在凸部中拋光劑的可分散性發(fā)生惡化，而在高pH的情況下拋光特性(凸部中膜厚度的變化)不足。附帶提及，即使當(dāng)水溶性聚醚胺存在并且上述物質(zhì)以足夠大的量存在時(shí)，如例10所示，如果拋光劑的pH小于6，則拋光劑的可分散性發(fā)生惡化，以及如例9所示，如果其超過9，則拋光特性變得不足。雖然已詳細(xì)地并且參照本發(fā)明的具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的條件下對其進(jìn)行各種變化和修改應(yīng)當(dāng)是顯而易見的。本申請基于2006年9月13日提交的日本專利申請No.2006-248220，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。產(chǎn)業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠適用于采用ILD、STI或PMD的半導(dǎo)體裝置。2權(quán)利要求1.一種拋光劑，其為在半導(dǎo)體集成電路裝置的制造中用于對待拋光面進(jìn)行拋光的化學(xué)機(jī)械拋光用拋光劑，所述拋光劑包含二氧化鈰粒子、水溶性聚醚胺、選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)、以及水，其中所述拋光劑的pH值為6～9，以及其中相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，所述物質(zhì)的含量為大于0.02質(zhì)量％。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋光劑，其中所述水溶性聚醚胺的重均分子量為100~2,000,并且相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，所述水溶性聚醚胺的含量范圍為0.001-20質(zhì)量％。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋光劑，其中所述物質(zhì)的聚丙烯酸部分的重均分子量為1,000~1,000，000，并且相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，所述物質(zhì)的含量范圍為大于0.02質(zhì)量％且在0.5質(zhì)量％以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的拋光劑，其中相對于所述拋光劑的總質(zhì)量，所述二氧化鈰粒子的含量范圍為0.1~5質(zhì)量％。5.—種待拋光面的拋光方法，其包括將拋光劑供給拋光墊、使半導(dǎo)體集成電路裝置的待拋光面與所述拋光墊接觸、以及通過兩者之間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拋光，其中所述待拋光面為二氧化硅類材料層的待拋光面，以及其中所述拋光劑為根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的拋光劑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光方法，其中所述二氧化硅類材料層為硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)層、硼硅酸鹽玻璃(BSG)層或磷硅酸鹽玻璃(PSG)層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拋光方法，其中所述二氧化硅類材料中磷的濃度或者硼的濃度或者磷和硼各自的濃度在0.1~20質(zhì)量％的范圍。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光方法，其中所述二氧化硅類材料層為二氧化硅層。9.一種制造半導(dǎo)體集成電路裝置的方法，其包括通過權(quán)利要求8中所述的拋光方法對待拋光面進(jìn)行拋光的步驟。全文摘要本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體用拋光劑，當(dāng)該拋光劑在制造半導(dǎo)體集成電路裝置過程中用于拋光二氧化硅類材料層的表面時(shí)，其顯示出優(yōu)異的分散穩(wěn)定性。該拋光劑具有用于拋光的優(yōu)異的平坦化特性。本發(fā)明具體公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光用拋光劑，該拋光劑在制造半導(dǎo)體集成電路裝置過程中用于拋光作為待拋光目標(biāo)表面的二氧化硅類材料層的表面。該化學(xué)機(jī)械拋光用拋光劑包含二氧化鈰粒子、水溶性聚醚胺、選自聚丙烯酸和其鹽的至少一種物質(zhì)、以及水。該拋光劑的pH值在6～9的范圍內(nèi)，并且相對于拋光劑的總質(zhì)量，上述物質(zhì)的含量為大于0.02質(zhì)量％。文檔編號B24B37/04GK101517709SQ200780034048公開日2009年8月26日申請日期2007年9月10日優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日發(fā)明者吉田伊織,金喜則申請人:旭硝子株式會社