JPH02146732A - 研摩液及び研摩方法 - Google Patents
研摩液及び研摩方法Info
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- JPH02146732A JPH02146732A JP63188905A JP18890588A JPH02146732A JP H02146732 A JPH02146732 A JP H02146732A JP 63188905 A JP63188905 A JP 63188905A JP 18890588 A JP18890588 A JP 18890588A JP H02146732 A JPH02146732 A JP H02146732A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔目 次〕
概要
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
作用
実施例
一実施例の工程断面図 （第１図）
加工速度と研摩加重の関係図 （第２図）オーバポリッ
シング量と溝内シリコンの研摩量の関係図 （第３図） ＳｔとＳｉＯ□との研摩レート比の図（第４図）エチレ
ンジアミン濃度と加工速度の関係を示す図（第５図） コロイダルシリカの含有比率とＳｉ基板の研摩速度の関
係図（第６図） 他の実施例の工程断面図 （第７図） 発明の効果 （概 要〕 半導体基板、特に素子分離溝内に多結晶シリコンを残す
多結晶シリコンの研摩及び誘電体分離基板の研摩を行う
際の研摩液及び研摩方法に関し、ストッパ用絶縁膜の研
削による損耗を減少させ、はつエツチング反応による溝
部内のシリコンの消耗を防止し得る研摩液及び研摩方法
の提供を目的とし、 半導体基板の研摩に用いる研摩液であって、エチレンジ
アミン若しくはヒドラジンの水溶液にコロイダルシリカ
を添加してなる研摩液、エチレンジアミン若しくはヒド
ラジンの水溶液にシリコンを溶かし込んでシリコンの水
酸化物を析出せしめてなる研摩液、及び半導体基板の研
摩に際して、上記前れかの研摩液を用い、絶縁膜をスト
ッパとして平面研摩手段により研摩を行う研摩方法によ
って構成される。
シング量と溝内シリコンの研摩量の関係図 （第３図） ＳｔとＳｉＯ□との研摩レート比の図（第４図）エチレ
ンジアミン濃度と加工速度の関係を示す図（第５図） コロイダルシリカの含有比率とＳｉ基板の研摩速度の関
係図（第６図） 他の実施例の工程断面図 （第７図） 発明の効果 （概 要〕 半導体基板、特に素子分離溝内に多結晶シリコンを残す
多結晶シリコンの研摩及び誘電体分離基板の研摩を行う
際の研摩液及び研摩方法に関し、ストッパ用絶縁膜の研
削による損耗を減少させ、はつエツチング反応による溝
部内のシリコンの消耗を防止し得る研摩液及び研摩方法
の提供を目的とし、 半導体基板の研摩に用いる研摩液であって、エチレンジ
アミン若しくはヒドラジンの水溶液にコロイダルシリカ
を添加してなる研摩液、エチレンジアミン若しくはヒド
ラジンの水溶液にシリコンを溶かし込んでシリコンの水
酸化物を析出せしめてなる研摩液、及び半導体基板の研
摩に際して、上記前れかの研摩液を用い、絶縁膜をスト
ッパとして平面研摩手段により研摩を行う研摩方法によ
って構成される。
本発明は半導体基板、特に素子分離溝内に多結晶シリコ
ンを残す多結晶シ１ノコンの研摩、及び誘電体分離基板
の研摩を行う際の研摩液及び研摩方法に関する。
ンを残す多結晶シ１ノコンの研摩、及び誘電体分離基板
の研摩を行う際の研摩液及び研摩方法に関する。
絶縁物分離構造を有する半導体装置の分離溝内には通常
多結晶シリコンが埋込まれるが、この多結晶シリコンを
分離溝内へ残す際の多結晶シリコン層の研摩、及び誘電
体分離基板を形成する際の半導体基板の研摩は、平面研
摩手段を用い絶縁膜をストッパにしてにして行われるの
で、研ｒｔ精度を向上するために、シリコンの研摩レー
トに対して絶縁膜の研摩レートが極度に小さい研摩液が
要望される。
多結晶シリコンが埋込まれるが、この多結晶シリコンを
分離溝内へ残す際の多結晶シリコン層の研摩、及び誘電
体分離基板を形成する際の半導体基板の研摩は、平面研
摩手段を用い絶縁膜をストッパにしてにして行われるの
で、研ｒｔ精度を向上するために、シリコンの研摩レー
トに対して絶縁膜の研摩レートが極度に小さい研摩液が
要望される。
従来上記研摩に使用する研摩液の代表的なものとして、
例えば水溶性のアルキルアミン等のアミン系物質の水溶
液にコロイダルシリカを加えた研摩液がコロイダルシリ
カ・スラリーとして市販されている。
例えば水溶性のアルキルアミン等のアミン系物質の水溶
液にコロイダルシリカを加えた研摩液がコロイダルシリ
カ・スラリーとして市販されている。
また別に半導体材料の研摩には、従来から水酸化カリウ
ム（ＫＯＨ）の水溶液にアルミナ（Ａ１２０３）を混合
してなる研摩液もよく用いられる。
ム（ＫＯＨ）の水溶液にアルミナ（Ａ１２０３）を混合
してなる研摩液もよく用いられる。
一方、多結晶シリコンが埋込まれた素子分離溝の形成は
、以下に第８図（ａｌ〜（Ｃ１に断面図で示す工程によ
ってなされる。
、以下に第８図（ａｌ〜（Ｃ１に断面図で示す工程によ
ってなされる。
即ち第８図（ａ）に示すように、半導体例えばシリコン
基板１面に通常のりソグラフィ手段により分離溝２を形
成し、次いで例えは熱酸化法により分離溝２の内部で分
離絶縁膜３Ａとして機能し、基板１の上面でス１〜ソバ
膜３Ｂとして機能する二酸化シリコン（ＳｉＯ□）膜３
を形成する。
基板１面に通常のりソグラフィ手段により分離溝２を形
成し、次いで例えは熱酸化法により分離溝２の内部で分
離絶縁膜３Ａとして機能し、基板１の上面でス１〜ソバ
膜３Ｂとして機能する二酸化シリコン（ＳｉＯ□）膜３
を形成する。
次いで第８図（ｂｌに示すように上記基板上に、ＣＶＤ
法により、前記分離′ａ２内を完全に埋め、且つ上面が
ほぼ平坦化される厚さに多結晶シリコン層４を形成する
。
法により、前記分離′ａ２内を完全に埋め、且つ上面が
ほぼ平坦化される厚さに多結晶シリコン層４を形成する
。
そして上記多結晶シリコン層４を、所定の研摩液を用い
平面研摩手段により、第８図ＦＣ＋に示すよ・うに基板
１上面のストッパ膜３Ｂとして機能するＳｉＯ□絶縁膜
３が表出するまで研摩し、上記分離ａ２内に多結晶シリ
コン４を残す方法で形成される。
平面研摩手段により、第８図ＦＣ＋に示すよ・うに基板
１上面のストッパ膜３Ｂとして機能するＳｉＯ□絶縁膜
３が表出するまで研摩し、上記分離ａ２内に多結晶シリ
コン４を残す方法で形成される。
なお上記ストッパ膜には、ＣＶＤ法による窒化シリコン
（ＳｉＪ４） 、ＳｉＯ□等他の無機絶縁膜も用いられ
る。
（ＳｉＪ４） 、ＳｉＯ□等他の無機絶縁膜も用いられ
る。
従来上記多結晶シリコンの研摩工程に、水溶性のアルキ
ルアミン等のアミン系物質の水溶液にコロイダルシリカ
を加えてなる前記コロイダルシリカ・スラリーと称する
研摩液（Ａ）、或いは水酸化カリウムの水溶液にアルミ
ナを混合してなる研摩液（Ｂ）が用いられていた。
ルアミン等のアミン系物質の水溶液にコロイダルシリカ
を加えてなる前記コロイダルシリカ・スラリーと称する
研摩液（Ａ）、或いは水酸化カリウムの水溶液にアルミ
ナを混合してなる研摩液（Ｂ）が用いられていた。
しかし従来の研摩液（八）を用いた場合、該研摩液（Ａ
）が主として、インゴットから切り出し、ラッピングし
た後のシリコン基板を研摩するためのもので、数％のコ
ロイダルシリカを含んでいて機械的な研摩除去作用が強
く、且つ化学的にシリコンをエツチングする作用が少な
いことにより、シリコンと絶縁膜との間の研摩速度の差
が充分に得られず、そのために上記絶縁膜３Ｂがストッ
パ機能を充分に果たさずに多結晶シリコン層４と共に研
摩除去されて、第９図（ａｌに示すように、シリコン基
板１面に研摩によるダメージ５が形成され、且つ絶縁分
離溝２の深さｄ２が浅く形成される等によって、該基板
を用いて形成される半導体装置の性能が損なわれるとい
う問題があった。
）が主として、インゴットから切り出し、ラッピングし
た後のシリコン基板を研摩するためのもので、数％のコ
ロイダルシリカを含んでいて機械的な研摩除去作用が強
く、且つ化学的にシリコンをエツチングする作用が少な
いことにより、シリコンと絶縁膜との間の研摩速度の差
が充分に得られず、そのために上記絶縁膜３Ｂがストッ
パ機能を充分に果たさずに多結晶シリコン層４と共に研
摩除去されて、第９図（ａｌに示すように、シリコン基
板１面に研摩によるダメージ５が形成され、且つ絶縁分
離溝２の深さｄ２が浅く形成される等によって、該基板
を用いて形成される半導体装置の性能が損なわれるとい
う問題があった。
また従来の研摩液（Ｂ）を用いた場合、該研摩剤（Ｂ）
が通常１０〜２０％程度の水酸化カリウムの水溶液に粒
径１μｍ以下のアルミナ粉末を数％程度混合した組成を
有するために、前記研摩液（Ａ）と異なって水酸化カリ
ウムによって化学的にシリコンをエツチングする作用が
強く、機械的研摩除去作用は比較的少ない。そのためス
１−ソバとして用いられる絶縁膜３Ｂは研摩されにくい
が、基板全面を一様に研摩するためにオーハポリソシン
グ（研摩）を行った際、第９図（ｂ）に示すように分離
溝２内に残った多結晶シリコン層４の上部かエツチング
されて該分離溝２部上に段差Ｓが形成され、該基板を用
いて形成される半導体装置に断線等による歩留りの低下
を饗すという問題があった。
が通常１０〜２０％程度の水酸化カリウムの水溶液に粒
径１μｍ以下のアルミナ粉末を数％程度混合した組成を
有するために、前記研摩液（Ａ）と異なって水酸化カリ
ウムによって化学的にシリコンをエツチングする作用が
強く、機械的研摩除去作用は比較的少ない。そのためス
１−ソバとして用いられる絶縁膜３Ｂは研摩されにくい
が、基板全面を一様に研摩するためにオーハポリソシン
グ（研摩）を行った際、第９図（ｂ）に示すように分離
溝２内に残った多結晶シリコン層４の上部かエツチング
されて該分離溝２部上に段差Ｓが形成され、該基板を用
いて形成される半導体装置に断線等による歩留りの低下
を饗すという問題があった。
更にまた研摩液（Ｂ）においては、砥粒として硬度の高
いアルミナが添加されているので、長時間のオーハポリ
ソシングを行った際には、ストッパとして用いられる絶
縁膜３Ｂも除去されて前記研摩液（Ａ）と同様な障害も
発生する。
いアルミナが添加されているので、長時間のオーハポリ
ソシングを行った際には、ストッパとして用いられる絶
縁膜３Ｂも除去されて前記研摩液（Ａ）と同様な障害も
発生する。
そこで本発明は、ストッパ用絶縁膜の研削による損耗を
減少させ、且つエツチング反応のみによる溝部内のシリ
コンの消耗を防止し得る研摩液及び研摩方法の提供を目
的とする。
減少させ、且つエツチング反応のみによる溝部内のシリ
コンの消耗を防止し得る研摩液及び研摩方法の提供を目
的とする。
上記課題は、半導体基板の研摩に用いる研摩液であって
、エチレンジアミン（ＮｌｈＣＨ２ＣＨ□ＮＨ２）若し
くはヒドラジン（Ｎ２１１４．）の水溶液にコロイダル
シリカを添加してなる本発明による研摩液、及びエチレ
ンジアミン（Ｎ１１２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）若しくはヒ
ドラジン（Ｎ２１１ｔ）の水溶液にシリコンを溶かし込
んでシリコンの水酸化物を析出せしめてなる本発明によ
る研摩液、及び上記何れかの研摩液を用い絶縁膜をスト
ッパとして平面研摩手段により研摩を行う本発明による
研摩方法によって解決される。
、エチレンジアミン（ＮｌｈＣＨ２ＣＨ□ＮＨ２）若し
くはヒドラジン（Ｎ２１１４．）の水溶液にコロイダル
シリカを添加してなる本発明による研摩液、及びエチレ
ンジアミン（Ｎ１１２ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）若しくはヒ
ドラジン（Ｎ２１１ｔ）の水溶液にシリコンを溶かし込
んでシリコンの水酸化物を析出せしめてなる本発明によ
る研摩液、及び上記何れかの研摩液を用い絶縁膜をスト
ッパとして平面研摩手段により研摩を行う本発明による
研摩方法によって解決される。
Ｉｌ！ｌｌち本発明に係る研摩液はエチレンジアミン若
しくはヒドラジンの水溶液に微量のコロイダルシリカ或
いはシリコン水酸化物が添加されてなっている。
しくはヒドラジンの水溶液に微量のコロイダルシリカ或
いはシリコン水酸化物が添加されてなっている。
エチレンジアミン若しくはヒドラジンの水溶液中にコロ
イダルシリカ或いはシリコン水化物を含む研摩液による
シリコンの研摩は、エチレンジアミン若しくはヒドラジ
ンによるシリコン表面の酸化によるシリコン水和物膜の
形成と、コロイダルシリカ或いはシリコン水酸化物によ
る該シリコン永和膜の摩擦除去作用によって進行する。
イダルシリカ或いはシリコン水化物を含む研摩液による
シリコンの研摩は、エチレンジアミン若しくはヒドラジ
ンによるシリコン表面の酸化によるシリコン水和物膜の
形成と、コロイダルシリカ或いはシリコン水酸化物によ
る該シリコン永和膜の摩擦除去作用によって進行する。
この機構は市販のコロイダルシリカ・スラリー即ち前記
研摩液（八）と同様であるが、本発明の研摩液において
は上記シリコンの酸化剤にアミン系物質より酸化力の強
いエチレンジアミン若しくはヒドラジンを用いることに
よってシリコン面に形成されるシリコン水和物膜の膜厚
を厚くしている。
研摩液（八）と同様であるが、本発明の研摩液において
は上記シリコンの酸化剤にアミン系物質より酸化力の強
いエチレンジアミン若しくはヒドラジンを用いることに
よってシリコン面に形成されるシリコン水和物膜の膜厚
を厚くしている。
そしてこの厚いシリコン水和物膜は少ない機械的外力に
よって剥離するので本発明に係る研摩液においてはコロ
イダルシリカの含有量を従来より１桁程度減少させて、
なお且つ従来の数倍以上のシリコンの研摩レートが得ら
れる。
よって剥離するので本発明に係る研摩液においてはコロ
イダルシリカの含有量を従来より１桁程度減少させて、
なお且つ従来の数倍以上のシリコンの研摩レートが得ら
れる。
一方、研摩ストッパに用いられる絶縁膜に対してはエチ
レンジアミン若しくはヒドラジンの化学作用は働かず、
その研摩レートはコロイダルシリカの含有量で決まるの
で、本発明に係る研摩液においては上記のようにその含
有量が極めて少ないことにより、該絶縁膜の研摩レート
は著しく低くなる。
レンジアミン若しくはヒドラジンの化学作用は働かず、
その研摩レートはコロイダルシリカの含有量で決まるの
で、本発明に係る研摩液においては上記のようにその含
有量が極めて少ないことにより、該絶縁膜の研摩レート
は著しく低くなる。
また、前記酸化により形成されるシリコン水和物膜の厚
さは数１００人に制限されてそれ以上酸化が進行せず、
且つコロイダルシリカの含有量が極めて微量であること
からストッパ用絶縁膜の上面より下位に位置するシリコ
ン水和物膜は除去されない。そのため溝内にシリコンを
埋込む際、溝の上部に段差が形成されることがなくなる
。
さは数１００人に制限されてそれ以上酸化が進行せず、
且つコロイダルシリカの含有量が極めて微量であること
からストッパ用絶縁膜の上面より下位に位置するシリコ
ン水和物膜は除去されない。そのため溝内にシリコンを
埋込む際、溝の上部に段差が形成されることがなくなる
。
以上のことは、該研摩液にコロイダルシリカの代わりに
シリコンの水酸化物を含有せしめた際にも同様である。
シリコンの水酸化物を含有せしめた際にも同様である。
かくて絶縁膜をストッパとしてシリコンの研摩を行うに
際して、本発明に係る研摩液及び研摩方法を用いること
によって、研摩ストッパである絶縁膜にダメージを与え
ずにシリコンの研摩レートを大幅に向上させることが可
能になり、且つストッパ膜から表出しているシリコン面
が深く研摩されることがなくなって研摩精度が向上する
。
際して、本発明に係る研摩液及び研摩方法を用いること
によって、研摩ストッパである絶縁膜にダメージを与え
ずにシリコンの研摩レートを大幅に向上させることが可
能になり、且つストッパ膜から表出しているシリコン面
が深く研摩されることがなくなって研摩精度が向上する
。
以下本発明を、図を参照し実施例により具体的に説明す
る。
る。
第１図（ａｌ〜（ｄｌは本発明の研摩方法の一実施例の
工程断面図、第２図は多結晶シリコンの研摩における加
工（研摩）速度と研摩加重の関係図、第３図はオーバポ
リッシング量と溝内シリコン研摩量の関係図、第４図は
本発明に係る研摩液と従来の研摩液のＳｉとＳｉＯ□と
の研摩レート比を示す図、第５図はエチレンジアミンの
濃度と加工速度との関係図、第６図はコロイダルシリカ
の含有率とシリコン基板の研摩速度との関係図、第７図
は本発明の他の実施例の工程断面図である。
工程断面図、第２図は多結晶シリコンの研摩における加
工（研摩）速度と研摩加重の関係図、第３図はオーバポ
リッシング量と溝内シリコン研摩量の関係図、第４図は
本発明に係る研摩液と従来の研摩液のＳｉとＳｉＯ□と
の研摩レート比を示す図、第５図はエチレンジアミンの
濃度と加工速度との関係図、第６図はコロイダルシリカ
の含有率とシリコン基板の研摩速度との関係図、第７図
は本発明の他の実施例の工程断面図である。
全図を通し同一対象物は同一符合で示す。
また配合比率の％は全て重量％である。
第１図（ａ）参照
本発明の方法により半導体装置における素子間の絶縁分
離領域を形成するに際しては、所要の導電型及び不純物
濃度を有するシリコン基板Ｉに、通常のフォトリソグラ
フィ手段により例えば幅２μｍ、深さ２μｍ程度の分離
溝２を形成し、次いで例えば熱酸化法により分離溝２の
内面を含むシリコン基板１の表面に厚さ０．１〜０．２
μｍ程度の５ｉＯｚ膜３を形成する。この５ｉＯ７膜３
は分離溝２内で分離絶縁膜３八として機能し、シリコン
基板工の上面で研摩ストッパ膜３Ｂとして機能する。
離領域を形成するに際しては、所要の導電型及び不純物
濃度を有するシリコン基板Ｉに、通常のフォトリソグラ
フィ手段により例えば幅２μｍ、深さ２μｍ程度の分離
溝２を形成し、次いで例えば熱酸化法により分離溝２の
内面を含むシリコン基板１の表面に厚さ０．１〜０．２
μｍ程度の５ｉＯｚ膜３を形成する。この５ｉＯ７膜３
は分離溝２内で分離絶縁膜３八として機能し、シリコン
基板工の上面で研摩ストッパ膜３Ｂとして機能する。
第１図（ｂｌ参照
次いでこのシリコン基板１上に、ＣＶＤ法によって、分
離溝２内を充分に埋め且つ上面がほぼ平坦になる例えば
１．５μｍ程度の厚さにノンドープの多結晶シリコン層
４を形成する。
離溝２内を充分に埋め且つ上面がほぼ平坦になる例えば
１．５μｍ程度の厚さにノンドープの多結晶シリコン層
４を形成する。
第１図（Ｃ）参照
次いで通常の硬質の研摩布が貼付された平面研摩盤を用
い、本発明に係る例えばエチレンジアミンの３％水溶液
に０．４％程度のコロイダルシリカを添加してなる研摩
液を注下しながら上記基板の上面即ち多結晶シリコン層
４の上面を化学的且つ機械的に研摩する。（メカノケミ
カル・ポリッシング） この研摩により前述のように多結晶シリコン層４の表面
にはエチレンジアミンの強い酸化作用によりＳｔ （Ｏ
Ｈ）Ｘの組成を有する厚さ数１００人程度のシリコン永
和物膜６が形成され、このシリコン永和物膜６がコロイ
ダルシリカによる摩擦によって剥離されて研摩が進行す
る。この図は研摩途中の状態を示している。
い、本発明に係る例えばエチレンジアミンの３％水溶液
に０．４％程度のコロイダルシリカを添加してなる研摩
液を注下しながら上記基板の上面即ち多結晶シリコン層
４の上面を化学的且つ機械的に研摩する。（メカノケミ
カル・ポリッシング） この研摩により前述のように多結晶シリコン層４の表面
にはエチレンジアミンの強い酸化作用によりＳｔ （Ｏ
Ｈ）Ｘの組成を有する厚さ数１００人程度のシリコン永
和物膜６が形成され、このシリコン永和物膜６がコロイ
ダルシリカによる摩擦によって剥離されて研摩が進行す
る。この図は研摩途中の状態を示している。
第２図はこの多結晶シリコンの研摩における加工（研摩
）速度と研摩加重との関係を示した図で、曲線（Ｃ）は
本発明に係る上記エチレンジアミン３％水溶液に０．４
％のコロイダルシリカを添加してなる研摩液（Ｃ）を用
いた時の加工速度を表し、曲線（Ａ）は前記水溶性のア
ルキルアミンに数％のコロイダルシリカを含んだコロイ
ダルシリカ・スラリーと称する市販の研摩液（Ａ）を用
いた従来方法の加工速度を表している。
）速度と研摩加重との関係を示した図で、曲線（Ｃ）は
本発明に係る上記エチレンジアミン３％水溶液に０．４
％のコロイダルシリカを添加してなる研摩液（Ｃ）を用
いた時の加工速度を表し、曲線（Ａ）は前記水溶性のア
ルキルアミンに数％のコロイダルシリカを含んだコロイ
ダルシリカ・スラリーと称する市販の研摩液（Ａ）を用
いた従来方法の加工速度を表している。
なお上記データは４００１１φの定盤（研摩盤）を用い
た片面真空吸着方式の研摩装置によるものであるが、こ
の図かられかるように、上記本発明に係る研摩液（Ｃ）
においては、コロイダルシリカの含有率が市販のコロイ
ダルシリカ・スラリー（Ａ）より１桁程度低いのに係わ
らず、各加工圧で２倍以上の研摩速度が得られる。これ
はシリコンの酸化で形成される水和物膜の厚さが従来よ
り厚く形成できることによる。
た片面真空吸着方式の研摩装置によるものであるが、こ
の図かられかるように、上記本発明に係る研摩液（Ｃ）
においては、コロイダルシリカの含有率が市販のコロイ
ダルシリカ・スラリー（Ａ）より１桁程度低いのに係わ
らず、各加工圧で２倍以上の研摩速度が得られる。これ
はシリコンの酸化で形成される水和物膜の厚さが従来よ
り厚く形成できることによる。
第１図（ｄｌ参照
更に上記研摩を継続し、ストッパ膜３Ｂとして機能する
ＳｉＯ□膜３が表出した後、基板面全面における研摩を
完全に行うために、時間的に＋１００％程度のオーバポ
リッシングを行い、多結晶シリコン層４が絶縁膜として
機能する５ｉＯｚ膜３を介して分離溝２内にほぼ上面ま
で埋込まれてなる素子間箱縁分離領域７が完成する。
ＳｉＯ□膜３が表出した後、基板面全面における研摩を
完全に行うために、時間的に＋１００％程度のオーバポ
リッシングを行い、多結晶シリコン層４が絶縁膜として
機能する５ｉＯｚ膜３を介して分離溝２内にほぼ上面ま
で埋込まれてなる素子間箱縁分離領域７が完成する。
第３図は時間的なオーバポリッシング量（単位％）と前
記分離溝２内多結晶シリコンの研摩量（単位μｍ）との
関係を示した図で、上記実施例で用いられた本発明に係
る研摩液（Ｃ）を用いた際には、曲線（Ｃ）に示される
ように、上記１００％のオーバポリッシングにおいて分
離溝内の多結晶シリコンの研摩量は０．１〜０．１２μ
ｍ程度であり、５００％程度のオーバポリッシングを行
っても研摩量は ０．２μｍ以下であって、製造歩留り
に対して前筒支障を生じない。なおこれに対して水酸化
カリウム溶液にアルミナを添加してなる従来の研摩液（
Ｂ）による曲線は（Ｂ）に示されるようになり、該従来
の研摩液（Ｂ）において研摩マージンは精々３０％以下
であった。このように本発明の研摩液（Ｃ）によって得
られる研摩マージンの大幅な増大は、研摩品質の安定化
に大きく寄与する。
記分離溝２内多結晶シリコンの研摩量（単位μｍ）との
関係を示した図で、上記実施例で用いられた本発明に係
る研摩液（Ｃ）を用いた際には、曲線（Ｃ）に示される
ように、上記１００％のオーバポリッシングにおいて分
離溝内の多結晶シリコンの研摩量は０．１〜０．１２μ
ｍ程度であり、５００％程度のオーバポリッシングを行
っても研摩量は ０．２μｍ以下であって、製造歩留り
に対して前筒支障を生じない。なおこれに対して水酸化
カリウム溶液にアルミナを添加してなる従来の研摩液（
Ｂ）による曲線は（Ｂ）に示されるようになり、該従来
の研摩液（Ｂ）において研摩マージンは精々３０％以下
であった。このように本発明の研摩液（Ｃ）によって得
られる研摩マージンの大幅な増大は、研摩品質の安定化
に大きく寄与する。
第４図は上記実施例の研摩液（Ｃ）と従来のコロイダル
シリカ・スラリー（Ａ）及び（ＸＯＨ＋Ａｌ□０３）研
摩液（Ｂ）におけるシリコンの研摩レートと研摩ストッ
パ用５ｉＯ７膜の研摩レートの比（Ｒ−５ｉ／Ｒ−３ｉ
Ｏ７）を示した図である。図示のように本発明に係る研
摩液（Ｃ）の研摩レート比の値は従来の研摩剤（Ａ）、
（Ｂ）に比べて１桁〜２桁大きいので、上記オーバポリ
ッシングにおいて研摩ストッパ用の５ｉＯＪｉｄ３は殆
どダメージを受けることがない。
シリカ・スラリー（Ａ）及び（ＸＯＨ＋Ａｌ□０３）研
摩液（Ｂ）におけるシリコンの研摩レートと研摩ストッ
パ用５ｉＯ７膜の研摩レートの比（Ｒ−５ｉ／Ｒ−３ｉ
Ｏ７）を示した図である。図示のように本発明に係る研
摩液（Ｃ）の研摩レート比の値は従来の研摩剤（Ａ）、
（Ｂ）に比べて１桁〜２桁大きいので、上記オーバポリ
ッシングにおいて研摩ストッパ用の５ｉＯＪｉｄ３は殆
どダメージを受けることがない。
また第５図はコロイダルシリカの含有量を０．４％に固
定した際の、エチレンジアミンの濃度と加工速度との関
係を示した図で、曲線αに表されるようにニジ−レンジ
アミンの濃度は比較的速い加工速度が得られ実用的に有
利な０．１〜１０％の範囲が適切と思われる。
定した際の、エチレンジアミンの濃度と加工速度との関
係を示した図で、曲線αに表されるようにニジ−レンジ
アミンの濃度は比較的速い加工速度が得られ実用的に有
利な０．１〜１０％の範囲が適切と思われる。
また上記研摩液を循環使用した際には、除去されたシリ
コンの水和物が液中に分散し、コロイダルシリカと同様
の働きをする。この分散したシリコンの水和物のス１〜
ソバ用５ｉ（ｈ膜に対する研摩レートは、コロイダルシ
リカの１７１０以下（シリコン換算で同重量の場合）で
あるのでストッパ用ＳｉＯ□膜にダメージを与えずに更
にシリコンの研摩レートを高めることができ、先に述べ
た研摩の際の有利性は更に向上する。
コンの水和物が液中に分散し、コロイダルシリカと同様
の働きをする。この分散したシリコンの水和物のス１〜
ソバ用５ｉ（ｈ膜に対する研摩レートは、コロイダルシ
リカの１７１０以下（シリコン換算で同重量の場合）で
あるのでストッパ用ＳｉＯ□膜にダメージを与えずに更
にシリコンの研摩レートを高めることができ、先に述べ
た研摩の際の有利性は更に向上する。
第６図は循環方式で前記研摩液を使用した場合における
、エチレンジアミンの濃度を３％に維持した際のコロイ
ダルシリカの含有率とシリコン基板の研摩速度との関係
を示す図で、曲線βからコロイダルシリカの含有率が０
．０４％付近で研摩速度が急激に上昇して非常に高い研
摩速度が得られ、以後その含有比率を増しでも余り研摩
速度が増さないことが分る。この点から高研摩速度を有
し、且つストッパ膜のダメージを少なくして研摩精度を
あげるために、コロイダルシリカの含有率は０．１〜０
．５％程度が適切と思われる。
、エチレンジアミンの濃度を３％に維持した際のコロイ
ダルシリカの含有率とシリコン基板の研摩速度との関係
を示す図で、曲線βからコロイダルシリカの含有率が０
．０４％付近で研摩速度が急激に上昇して非常に高い研
摩速度が得られ、以後その含有比率を増しでも余り研摩
速度が増さないことが分る。この点から高研摩速度を有
し、且つストッパ膜のダメージを少なくして研摩精度を
あげるために、コロイダルシリカの含有率は０．１〜０
．５％程度が適切と思われる。
なおコロイダルシリカの含有率及びエチレンジアミンの
濃度は研摩布の種類研摩条件等によって変化し、例えば
軟質の研摩布を使用した場合、コロイダルシリカの含有
率を成る程度多くしないと高い研摩速度が得られないが
、ストッパ用絶縁膜のダメージを抑えるために３％を上
回らないことが望ましい。
濃度は研摩布の種類研摩条件等によって変化し、例えば
軟質の研摩布を使用した場合、コロイダルシリカの含有
率を成る程度多くしないと高い研摩速度が得られないが
、ストッパ用絶縁膜のダメージを抑えるために３％を上
回らないことが望ましい。
またエチレンジアミンの濃度は種々の研摩条件において
１０％以下で好結果が得られ、より高濃度になった場合
には加工速度の低下を雪す。
１０％以下で好結果が得られ、より高濃度になった場合
には加工速度の低下を雪す。
なおまた、エチレンジアミンの代わりにヒドラジン（Ｎ
２Ｈ４，）を用いた際にも、上記実施例と同様のヒドラ
ジンの濃度及びコロイダルシリカの含有率で、上記実施
例と全く同様の結果が得られる。
２Ｈ４，）を用いた際にも、上記実施例と同様のヒドラ
ジンの濃度及びコロイダルシリカの含有率で、上記実施
例と全く同様の結果が得られる。
また、エチレンジアミン若しくはヒドラジン溶液中にシ
リコンを溶かし込んで５ｉ（ＯＮ）Ｘを前記コロイダル
シリカとほぼ等しい比率（Ｓｉ換算）に析出させてなる
本発明に係る研摩液においても、前記実施例同様の効果
が得られる。
リコンを溶かし込んで５ｉ（ＯＮ）Ｘを前記コロイダル
シリカとほぼ等しい比率（Ｓｉ換算）に析出させてなる
本発明に係る研摩液においても、前記実施例同様の効果
が得られる。
更にまた、研摩面に突起が発生するのを防止するために
、水酸化カリウム（ＫＯＩ＋）等により水素イオン濃度
（ｐＨ）の調節を行ってもよい。
、水酸化カリウム（ＫＯＩ＋）等により水素イオン濃度
（ｐＨ）の調節を行ってもよい。
本発明は前記実施例に示された絶縁分離溝内に多結晶シ
リコンを埋込む際のほか、誘電体分離基板を形成する際
にも有効に適用される。
リコンを埋込む際のほか、誘電体分離基板を形成する際
にも有効に適用される。
この場合、第７図に示すようにシリコン基板１に深さ４
０〜５０μｍ程度のＶ字型溝８を形成し、該基板１面に
熱酸化等により厚さ２μｍ程度のＳｉＯ□誘電体膜９を
形成し、該■字型ａ８内を含む基板１上に基体となる厚
さ５００μｍ程度の多結晶シリコン層１０を形成し、該
シリコン基板１をその裏面から前記Ｖ字型ａ８先端部の
ＳｉＯ□ｉＯ□膜９が表出するまで平面研摩し、多結晶
シリコン基体１０上に前記誘電体膜９を有する７字型溝
８を介して島状に分離画定された単結晶シリコン基体１
１Ａ、１１Ｂ等が配設された誘電体分離基板が形成され
る。
０〜５０μｍ程度のＶ字型溝８を形成し、該基板１面に
熱酸化等により厚さ２μｍ程度のＳｉＯ□誘電体膜９を
形成し、該■字型ａ８内を含む基板１上に基体となる厚
さ５００μｍ程度の多結晶シリコン層１０を形成し、該
シリコン基板１をその裏面から前記Ｖ字型ａ８先端部の
ＳｉＯ□ｉＯ□膜９が表出するまで平面研摩し、多結晶
シリコン基体１０上に前記誘電体膜９を有する７字型溝
８を介して島状に分離画定された単結晶シリコン基体１
１Ａ、１１Ｂ等が配設された誘電体分離基板が形成され
る。
この際の基板１側の研摩に本発明に係る研摩液を使用し
た場合、■字型溝８頂部のＳｉＯ□ｉＯ□膜９が研摩の
ストッパ膜の役割を果たし、ＳｉＯ□ｉＯ□膜９が表出
していない部分に比へ、該５ｉＯ７誘電体膜９の表出す
る部分の研摩速度ＩＪ約１／２５０程度になった。そし
てこれにより、単結晶シリコン島状領域１１八、１１Ｂ
等の深さｄ、の研摩精度は、４インチ基板を用いた際に
、±３μｍ以下にすることができた。これは従来の±７
μｍに比べて大幅に向上した値である。
た場合、■字型溝８頂部のＳｉＯ□ｉＯ□膜９が研摩の
ストッパ膜の役割を果たし、ＳｉＯ□ｉＯ□膜９が表出
していない部分に比へ、該５ｉＯ７誘電体膜９の表出す
る部分の研摩速度ＩＪ約１／２５０程度になった。そし
てこれにより、単結晶シリコン島状領域１１八、１１Ｂ
等の深さｄ、の研摩精度は、４インチ基板を用いた際に
、±３μｍ以下にすることができた。これは従来の±７
μｍに比べて大幅に向上した値である。
なお研摩ストッパ用の絶縁膜には、上記ＳｉＯ□膜以外
膜室外シリコン（Ｓｉ：＋Ｎｎ）膜も用いられる。
膜室外シリコン（Ｓｉ：＋Ｎｎ）膜も用いられる。
以上説明のように本発明によれば、基板若しくは成長層
よりなる半導体基体の研摩、特にＳｉＯ□膜、Ｓｉ３Ｎ
４膜等の絶縁膜を研摩のストッパとして行われる半導体
基体の研摩に際して、研摩速度の向上、研摩精度の向上
、及びオーバポリッシングに際しての精度及び品質維持
の余裕が増大する。
よりなる半導体基体の研摩、特にＳｉＯ□膜、Ｓｉ３Ｎ
４膜等の絶縁膜を研摩のストッパとして行われる半導体
基体の研摩に際して、研摩速度の向上、研摩精度の向上
、及びオーバポリッシングに際しての精度及び品質維持
の余裕が増大する。
従って本発明は、絶縁分離溝溝構造成いは誘電体分離構
造の半導体装置の製造歩留り向上に有効である。。
造の半導体装置の製造歩留り向上に有効である。。
第１図（ａ）〜Ｆｄｌは本発明の研摩方法の−・実施例
の工程断面図、 第２図は多結晶シリコンの研摩における加工（研摩）速
度と研摩加重の関係図、 第３図はオーバポリッシング量と溝内シリコン研摩量の
関係図、 第４図は本発明に係る研摩液と従来の研摩液のＳｉと５
ｉ０２との研摩レート比を示す図、第５図はエチレンジ
アミンの濃度と加工速度との関係図、 第６図はコロイダルシリカの含有比率とシリコン基板の
研摩速度との関係図、 第７図は本発明の他の実施例の工程断面図、第８図は従
来方法の工程断面図、 第９図（ａ）及び（ｂｌは従来方法の問題点を示す図で
ある。 ９は５ｉＯｚ誘電体膜、 １０は多結晶シリコン基体 １１Ａ 、ＩＩＢは島状単結晶シリコン基体を示す。 図において、 １はシリコン基板、 ２は分離溝、 ３ば５ｉＯ７膜、 ３Ａは分離絶縁膜、 ３Ｂは研摩ストッパ膜、 ４は多結晶シリコン層、 ７ば素子間絶縁分離領域、 ８はＶ字型溝、 ８司帽剣− 一吋に箆頃ハ覧・＼−ｎ＼聾−一 （ｄ） （お） 令を東方３六ｎ間顆戸逐示す図 第 ワ 図
の工程断面図、 第２図は多結晶シリコンの研摩における加工（研摩）速
度と研摩加重の関係図、 第３図はオーバポリッシング量と溝内シリコン研摩量の
関係図、 第４図は本発明に係る研摩液と従来の研摩液のＳｉと５
ｉ０２との研摩レート比を示す図、第５図はエチレンジ
アミンの濃度と加工速度との関係図、 第６図はコロイダルシリカの含有比率とシリコン基板の
研摩速度との関係図、 第７図は本発明の他の実施例の工程断面図、第８図は従
来方法の工程断面図、 第９図（ａ）及び（ｂｌは従来方法の問題点を示す図で
ある。 ９は５ｉＯｚ誘電体膜、 １０は多結晶シリコン基体 １１Ａ 、ＩＩＢは島状単結晶シリコン基体を示す。 図において、 １はシリコン基板、 ２は分離溝、 ３ば５ｉＯ７膜、 ３Ａは分離絶縁膜、 ３Ｂは研摩ストッパ膜、 ４は多結晶シリコン層、 ７ば素子間絶縁分離領域、 ８はＶ字型溝、 ８司帽剣− 一吋に箆頃ハ覧・＼−ｎ＼聾−一 （ｄ） （お） 令を東方３六ｎ間顆戸逐示す図 第 ワ 図
Claims (3)
- （１）半導体基板の研摩に用いる研摩液であって、エチ
レンジアミン若しくはヒドラジンの水溶液にコロイダル
シリカを添加してなることを特徴とする研摩液。 - （２）半導体基板の研摩に用いる研摩液であって、エチ
レンジアミン若しくはヒドラジンの水溶液にシリコンを
溶かし込んでシリコンの水酸化物を析出せしめてなるこ
とを特徴とする研摩液。 - （３）半導体基板の研摩に際して、 請求項１若しくは請求項２記載の研摩液を用い、絶縁膜
をストッパとして平面研摩手段により研摩を行うことを
特徴とする研摩方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63188905A JPH02146732A (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 研摩液及び研摩方法 |
| EP89307378A EP0357205A1 (en) | 1988-07-28 | 1989-07-20 | Polishing liquid for polishing semiconductor substrate and polishing process |
| KR1019890010690A KR930004114B1 (ko) | 1988-07-28 | 1989-07-28 | 반도체기판 연마용 연마액과 연마방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63188905A JPH02146732A (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 研摩液及び研摩方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146732A true JPH02146732A (ja) | 1990-06-05 |
Family
ID=16231936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63188905A Pending JPH02146732A (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 研摩液及び研摩方法 |
Country Status (3)
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