[发明专利]二氧化硅系复合微粒分散液、其制造方法以及包含二氧化硅系复合微粒分散液的研磨用浆料

说明书

本发明的课题在于提供一种即便是二氧化硅膜、Si晶片、难以加工的材料也可以高速研磨，同时可以实现高表面精度(低划痕等)，进而由于不含杂质，因此能够在半导体基板、布线基板等的半导体器件的表面的研磨中优选使用的二氧化硅系复合微粒分散液。本发明通过一种二氧化硅系复合微粒分散液来解决上述课题，其包含二氧化硅系复合微粒，该二氧化硅系复合微粒在以无定形二氧化硅为主要成分的母颗粒的表面上结合有以结晶性二氧化铈为主要成分的子颗粒，进而具有覆盖这些颗粒的二氧化硅覆膜，且具备下述特征。母颗粒与子颗粒的质量比为特定范围。当供于X射线衍射时，仅检测到二氧化铈的结晶相。结晶性二氧化铈的(111)面(2θ＝28度附近)的微晶直径为特定范围。Na等的含有率低。二氧化硅覆膜的Si原子数％相对于Ce原子数％的比为特定范围。

技术领域

本发明涉及适合作为在半导体器件制造中使用的研磨剂的二氧化硅系复合微粒分散液，尤其涉及用于将形成在基板上的被研磨膜通过化学机械研磨(chemicalmechanical polish、CMP)平坦化的二氧化硅系复合微粒分散液、其制造方法以及包含二氧化硅系复合微粒分散液的研磨用浆料。

背景技术

半导体基板、布线基板等半导体器件等通过高密度化·小型化实现高性能化。该半导体的制造工序中，应用了所谓的化学机械研磨(CMP)，具体而言已成为浅沟槽隔离、层间绝缘膜的平坦化、接触插塞、Cu镶嵌布线的形成等所必须的技术。

一般来说，CMP用研磨剂包含磨粒和化学成分，化学成分起到使对象覆膜氧化、腐蚀等从而促进研磨的作用。而磨粒具有通过机械作用进行研磨的作用，使用胶体二氧化硅、气相二氧化硅、二氧化铈颗粒作为磨粒。尤其是二氧化铈颗粒，由于其显示出相对于氧化硅膜特别高的研磨速度，因此被应用在了浅沟槽隔离工序的研磨中。

浅沟槽隔离工序中，不仅进行氧化硅膜的研磨，还进行氮化硅膜的研磨。为了使隔离容易地进行，希望氧化硅膜的研磨速度高、氮化硅膜的研磨速度低，该研磨速度比(选择比)也很重要。

以往，作为对这些部件的研磨方法，采用的是进行较粗糙的1次研磨处理后进行精密的2次研磨处理，从而得到平滑的表面或划痕等伤痕少的具有极高精度的表面的方法。

对于这样的作为精研磨的2次研磨中使用的研磨剂，迄今提出了例如下述的方法等。

例如，专利文献1中记载了一种由氧化铈单晶形成的氧化铈超微粒(平均粒径10～80nm)的制造方法，其特征在于，将硝酸铈的水溶液与碱以pH成为5～10的用量比搅拌混合，然后急速加热至70～100℃，在该温度下进行熟化，进而，记载了根据该制造方法能够提供粒径的均匀性高且颗粒形状的均匀性也高的氧化铈超微粒。

另外，非专利文献1公开了一种包括与专利文献1中所记载的氧化铈超微粒的制造方法类似的制造工序的涂覆有二氧化铈的二氧化硅的制造方法。该涂覆有二氧化铈的二氧化硅的制造方法不包括专利文献1中所记载的制造方法中包含的煅烧-分散的工序。

进而，专利文献2中记载了一种二氧化硅系复合颗粒，其特征在于，在无定形二氧化硅颗粒A的表面上具有含有选自锆、钛、铁、锰、锌、铈、钇、钙、镁、氟、镧、锶中的1种以上的元素的结晶氧化物层B。另外，作为优选的实施方式，记载了一种二氧化硅系复合颗粒，其特征在于，其在无定形二氧化硅颗粒A的表面上具有属于含有铝等元素的无定形氧化物层的、与无定形二氧化硅层不同的无定形氧化物层C，进而在其上具有含有选自锆、钛、铁、锰、锌、铈、钇、钙、镁、氟、镧、锶中的1种以上的元素的结晶氧化物层B。另外，还记载了这样的二氧化硅系复合颗粒由于在无定形二氧化硅颗粒A的表面上具有结晶氧化物层B，因此能够提高研磨速度，而且通过对二氧化硅颗粒进行预处理，煅烧时颗粒之间的烧结被抑制，从而能够提高在研磨浆料中的分散性，进而，由于不含氧化铈，或能够大幅减少氧化铈的使用量，因此能够提供便宜、研磨性能高的研磨材料。另外，记载了在二氧化硅系颗粒A与氧化物层B之间进一步具有无定形氧化物层C的二氧化硅系复合颗粒在颗粒的烧结抑制效果与提高研磨速度的效果上尤其优异。

现有技术文献