EP1115804A1 - Polishing liquid for polishing components, preferably wafers, especially for chemically-mechanically polishing components of this type - Google Patents

Polishing liquid for polishing components, preferably wafers, especially for chemically-mechanically polishing components of this type

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EP1115804A1
EP1115804A1 EP99969428A EP99969428A EP1115804A1 EP 1115804 A1 EP1115804 A1 EP 1115804A1 EP 99969428 A EP99969428 A EP 99969428A EP 99969428 A EP99969428 A EP 99969428A EP 1115804 A1 EP1115804 A1 EP 1115804A1
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EP
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polishing
ozone
polishing liquid
components
liquid according
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EP99969428A
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Rainer Flierl
Annette SÄNGER
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Abstract

The invention relates to a polishing liquid for polishing components, preferably wafers, especially for chemically-mechanically polishing components of this type, and to a method for producing the polishing liquid. The inventive polishing liquid has a polishing base liquid and an oxidising agent. The aim of the invention is to provide an economical polishing agent which is also simple to produce, which can be used as an alkaline or acidic polishing agent and with which metallic layers in particular can be polished. To this end, ozone is used as an oxidising agent. Ozone is a strong oxidising agent whose redox potential is sufficient for oxidising or polishing the metals used in an acidic or alkaline environment.

Description

Beschreibungdescription
Polierflüssigkeit zum Polieren von Bauelementen, vorzugsweise Wafern, insbesondere zum Chemisch-Mechanischen Polieren der- artiger BauelementePolishing liquid for polishing components, preferably wafers, in particular for chemical-mechanical polishing of such components
Die Erfindung betrifft eine Polierflüssigkeit zum Polieren von Bauelementen, vorzugsweise Wafern, insbesondere zum Chemisch-Mechanischen Polieren derartiger Bauelemente, mit einer Polier-Grundflüssigkeit und einem Oxidationsmittel. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung sowie verschiedene Verwendungsmöglichkeiten für eine solche Polier- flüssigkeit .The invention relates to a polishing liquid for polishing components, preferably wafers, in particular for chemical-mechanical polishing of such components, with a polishing base liquid and an oxidizing agent. Furthermore, the invention relates to a method for producing and various possible uses for such a polishing liquid.
In der Halbleiterindustrie führen immer kleiner werdende Strukturen zu immer höher werdenden Anforderungen an die Planarität der zu bearbeitenden Oberflächen von Bauteilen. Ein gängiges Verfahren zur Herstellung von planaren Oberflächen ist beispielsweise das Chemisch-Mechanische Polieren (CMP) . Bei diesem Verfahren werden mittels einer schleifmit- telhaltigen Polierflüssigkeit (auch Slurry genannt) bestimmte Materialien über vorher strukturierten Flächen abgetragen.In the semiconductor industry, structures that are getting smaller and smaller lead to ever increasing demands on the planarity of the surfaces of components to be machined. A common method for producing planar surfaces is, for example, chemical mechanical polishing (CMP). In this process, certain materials are removed over previously structured surfaces using an abrasive-containing polishing liquid (also called slurry).
Insbesondere wenn Metallschichten poliert werden, muß den Po- lierflüssigkeiten ein Oxidationsmittel zugesetzt werden. Dadurch wird die Oberfläche chemisch angeätzt und die nun oxi- dierte Metalloberfläche kann mechanisch abgetragen werden, bzw. geht in Lösung. Oxidationsmittel ermöglichen somit einen kontrollierten Metallabtrag mit ausreichend hoher Geschwin- digkeit.In particular if metal layers are polished, an oxidizing agent must be added to the polishing liquids. As a result, the surface is chemically etched and the now oxidized metal surface can be removed mechanically or goes into solution. Oxidizing agents thus enable controlled metal removal at a sufficiently high speed.
Bisher werden als Oxidationsmittel entweder Wasserstoffperoxid (H202) oder Salze von Elementen mit hoher Oxidationsstu- fe (z.B. Fe(III), Ce(IV), (S208)2~) eingesetzt. Diese Substan- zen weisen allerdings unter dem Gesichtspunkt der einfachen Handhabung unter Produktionsbedingungen eine Reihe von Nachteilen auf. Wasserstoffperoxid ist instabil, wobei der Zerfall bei Anwesenheit kleinster Metallverunreinigungen oder durch Lichteinwirkung beschleunigt wird. Dadurch wird eine kontinuierliche Versorgung der Pollervorrichtungen mit einer Polierflüssigkeit konstanter H202-Konzentratιon (insbesondere bei Einsatz einer zentralen Chemikalienversorgung) erschwert, bzw. unter Umstanden unmöglich. Eine Zugabe der Polierflüssigkeit m direkter Umgebung des zu polierenden Bauelements (point of use) , wie sie auf Grund der Instabilität des Peroxids sinnvoll ist, erfordert Anlagen zur Mischung und Lagerung der Flüssigkeiten m unmittelbarer Nahe der Fertigungsanlagen. Diese Losung ist jedoch aus unterschiedlichen Gründen nicht immer erwünscht. Die Zumischung von Feststoffen, wie Salzen oder dergleichen, ist oft aufwendiger als die von Flüssigkeiten, und deren Los- l chkeit ist vielfach PH-Wert abhangig. So bilden Metalle m neutralem und alkalischem Medium schwer lösliche Hydroxide die sich m der Pollervorrichtung und m Zuleitungen abset- zen, so daß zusätzliche Reinigungsmaßnahmen notig werden.So far, either hydrogen peroxide (H 2 0 2 ) or salts of elements with a high oxidation state (eg Fe (III), Ce (IV), (S 2 0 8 ) 2 ~ ) have been used as the oxidizing agent. However, these substances have a number of disadvantages from the point of view of simple handling under production conditions. Hydrogen peroxide is unstable, whereby the decomposition is accelerated in the presence of the smallest metal impurities or by exposure to light. This makes a continuous supply of the bollard devices with a polishing liquid of constant H 2 0 2 concentration (especially when using a central chemical supply) more difficult or possibly impossible. An addition of the polishing liquid in the immediate vicinity of the component to be polished (point of use), as is useful due to the instability of the peroxide, requires systems for mixing and storing the liquids in the immediate vicinity of the production systems. However, this solution is not always desirable for various reasons. The admixture of solids, such as salts or the like, is often more complex than that of liquids, and their solubility is in many cases dependent on the pH value. Metals in neutral and alkaline medium form poorly soluble hydroxides which settle in the bollard device and in the feed lines, so that additional cleaning measures are necessary.
Der Einsatzbereich von Schwermetallsalzen (wie beispielsweise Fe (III) -Nitrat, Ammoniumcer (IV) -Nitrat) ist somit aus den oben genannten Gründen auf saure Polierflussigkeiten be- schrankt. Alkalische Poliermittel, die beispielsweise bezuglich Stabilität, Selektivität, mechanischer Abtrag oder dergleichen bessere Eigenschaften aufweisen können, können nicht verwendet werden. Außerdem muß die Entsorgung der metallhaltigen Abwasser sichergestellt sein.The use of heavy metal salts (such as Fe (III) nitrate, ammonium cer (IV) nitrate) is therefore limited to acidic polishing liquids for the reasons mentioned above. Alkaline polishing agents which, for example, can have better properties with regard to stability, selectivity, mechanical removal or the like, cannot be used. In addition, the disposal of the metal-containing waste water must be ensured.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Polierflüssigkeit sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, mit αer die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Polierflüssigkeit geschaffen werden, die auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist und die sowohl als alkalische, als auch als saure Polierflüssigkeit einsetzbar ist.Starting from the prior art mentioned, the present invention is based on the object of providing a polishing liquid and a process for its production, with which the disadvantages described are avoided. In particular, a polishing liquid is to be created which can be produced in a simple and inexpensive manner which can be used both as an alkaline and as an acidic polishing liquid.
Die Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Polierflüssigkeit der eingangs genannten Art gelöst, wobei das verwendete Oxidationsmittel Ozon (03) ist.According to the first aspect of the invention, the object is achieved by a polishing liquid of the type mentioned at the outset, the oxidizing agent used being ozone (0 3 ).
Hierdurch wird eine Polierflüssigkeit mit oxidierenden Eigenschaften geschaffen, die zum Polieren von Bauelementen, wie Wafern oder dergleichen, und insbesondere zum Chemisch-Mechanischen Polieren derartiger Bauelemente, eingesetzt werden kann. Das Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, dessen Re- dox-Potential sowohl in saurer als auch in alkalischer Umgebung ausreichend ist, um die Bauelemente zu polieren. Insbe- sondere, wenn Metallschichten poliert werden sollen, ist das Ozon auf besondere Weise geeignet, die verwendeten Metalle zu oxidieren.This creates a polishing liquid with oxidizing properties that can be used for polishing components such as wafers or the like, and in particular for chemical-mechanical polishing of such components. Ozone is a strong oxidizing agent, the redox potential of which is sufficient in both acidic and alkaline environments to polish the components. In particular, if metal layers are to be polished, the ozone is particularly suitable for oxidizing the metals used.
Durch die erfindungsgemäße Polierflüssigkeit wird es möglich, daß als Polier-Grundflüsskeit grundsätzlich jede für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Polierflüssigkeit ausgewählt werden kann, die dann mit Ozon versetzt wird. Da sowohl die Redox- als auch die Zerfallsreaktionen des Ozons rückstandsfrei erfolgen, ist eine spezielle Behandlung des Abwas- sers nicht notwendig.The polishing liquid according to the invention makes it possible that in principle any polishing liquid suitable for the respective application can be selected as the basic polishing liquid, which is then mixed with ozone. Since both the redox and the decomposition reactions of the ozone take place without residues, a special treatment of the waste water is not necessary.
Ozon bildet sich gemäß der nachfolgenden Gleichung 1 und weist eine Zerfallreaktion gemäß Gleichung 2 auf:Ozone is formed according to equation 1 below and has a decay reaction according to equation 2:
(Gleichung 1) 203 <-» 302 (Equation 1) 20 3 <- »30 2
(Gleichung 2) 03 → 02 + 0(Equation 2) 0 3 → 0 2 + 0
Die Wirkungsweise von ozonisierten Polierflüssigkeiten zum Polieren von Metallschichten läßt sich im Allgemeinen durch die nachfolgenden Gleichungen 3 bis 6 darstellen. Zunächst wird das Ozon unter Bildung von H20 und 02 gemäß der Gleichung 3 (Gleichung 3) 03 + 2H+ + 2e~ → H20 + 02 The mode of operation of ozonized polishing liquids for polishing metal layers can generally be represented by equations 3 to 6 below. First, the ozone becomes H 2 0 and 0 2 according to Equation 3 (Equation 3) 0 3 + 2H + + 2e ~ → H 2 0 + 0 2
reduziert. Weiterhin wird der als Zerfallsprodukt des Ozons gebildete atomare Sauerstoff gemäß der Gleichung 4reduced. Furthermore, the atomic oxygen formed as the decay product of the ozone becomes according to equation 4
(Gleichung 4) 0 + 2H+ + 2e~ → H20(Equation 4) 0 + 2H + + 2e ~ → H 2 0
reduziert .reduced.
Die Oxidation eines zu polierenden Metalls zu Mex+ erfolgt nach der Gleichung 5The oxidation of a metal to be polished to Me x + takes place according to equation 5
(Gleichung 5) Me° - Mex+ + xe" (Equation 5) Me ° - Me x + + xe "
Aus den vorstehenden Gleichungen ergibt sich somit für die Wirkungsweise der ozonisierten Polierflüssigkeit die folgende Gesamtreaktion:From the above equations, the following overall reaction results for the mode of action of the ozonized polishing liquid:
( Gleichung 6 ) x/ 203 + χH+ + Me° -> Mex+ + x/ 2H20 + x/202 (Equation 6) x / 20 3 + χH + + Me ° -> Me x + + x / 2H 2 0 + x / 20 2
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Polierflüssigkeit ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the polishing liquid according to the invention result from the subclaims.
Erfindungsgemäß ist die Polier-Grundflüssigkeit eine kolloidale Lösung kleiner Festkörperteilchen in einem alkalischen oder sauren Medium. Derartige Lösungen sind kommerziell erhältlich und können je nach Bedarf und Anwendungsfall entsprechend ausgewählt werden.According to the invention, the polishing base liquid is a colloidal solution of small solid particles in an alkaline or acidic medium. Such solutions are commercially available and can be selected accordingly depending on the need and application.
Bei dem Oxidationsmittel handelt es sich vorteilhaft um in Wasser gelöstes Ozon.The oxidizing agent is advantageously ozone dissolved in water.
Das Ozon kann im sauren Bereich ein Redox-Potential von > 2,0 V aufweisen. Bevorzugt weist das Ozon ein Redox-Potential von + 2, 075 V auf. Weiterhin kann das Ozon im alkalischen Bereich ein Redox- Potential von > 1,2 V aufweisen. Bevorzugt weist das Ozon ein Redox-Potential von + 1,246 V auf.The ozone can have a redox potential of> 2.0 V in the acidic range. The ozone preferably has a redox potential of + 2.075 V. Furthermore, the ozone in the alkaline range can have a redox potential of> 1.2 V. The ozone preferably has a redox potential of + 1.246 V.
Das Redox-Potential von Ozon ist somit sowohl im sauren als auch im alkalischen Bereich groß genug, um auch schwerer oxi- dierbare Metallschichten, wie z.B. Kupfer oder dergleichen, angreifen zu können. Die Redox-Potentiale gebräuchlicher Oxidationsmittel in wäßrigen Lösungen im Vergleich mit Ozon ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle 1.The redox potential of ozone is therefore large enough both in the acidic and in the alkaline range to also cover metal layers that are more difficult to oxidize, e.g. Copper or the like to attack. The redox potentials of common oxidizing agents in aqueous solutions in comparison with ozone are shown in Table 1 below.
Tabelle 1Table 1
Erfindungsgemäß kann die Menge des benötigten Ozons zwischen 0,2 g und 0,5 g betragen.According to the invention, the amount of ozone required can be between 0.2 g and 0.5 g.
Diese benötigte Menge ergibt sich aus der Tatsache, daß die Löslichkeit von Ozon in Wasser maximal 49 Volumen-% beträgt, das entspricht etwa 1 g/1. Es muß sichergestellt sein, daß die gelöste Menge an Ozon ausreicht, um den gewünschten Metallabtrag zu erzielen. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die maximal benötigten Mengen an verschiedenen Oxidationsm.it- teln für den kompletten chemischen Umsatz (d.h. die Oxidati- on) von 1 μm dicken Metallschichten auf 8-Inch Wafern angegeben. Bei einem durchschnittlichen Polierflüssigkeitsverbrauch von 500 ml je zu polierendem Wafer ergibt sich die maximal notwendige Menge an Ozon wie folgt:This required amount results from the fact that the solubility of ozone in water is a maximum of 49% by volume, which corresponds to approximately 1 g / l. It must be ensured that the amount of ozone dissolved is sufficient to achieve the desired metal removal. Table 2 below shows the maximum amounts of various oxidizing agents required for the complete chemical conversion (i.e. the oxidation) of 1 μm thick metal layers on 8-inch wafers. With an average polishing fluid consumption of 500 ml per wafer to be polished, the maximum amount of ozone required is as follows:
Tabelle 2Table 2
In bevorzugter Weise kann die erfindungsgemäße Polierflüssigkeit zum Polieren, insbesondere zum Chemisch-Mechanischem Polieren von Metallschichten und/oder Kontaktschichten und/oder Haftschichten von Bauelementen, insbesondere Wafern, verwendet werden.The polishing liquid according to the invention can preferably be used for polishing, in particular for chemical-mechanical polishing of metal layers and / or contact layers and / or adhesive layers of components, in particular wafers.
Dabei können die genannten Schichten insbesondere aus einem Material bestehen, das aus der Gruppe Aluminium, Wolfram, Kupfer, Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid ausgewählt ist. Natürlich können mit der erfindungsgemäßen Polierflüssigkeit auch andere Metalle poliert werden.The layers mentioned can in particular consist of a material selected from the group consisting of aluminum, tungsten, copper, titanium, titanium nitride, tantalum and tantalum nitride. Of course, other metals can also be polished with the polishing liquid according to the invention.
Erfindungsgemäß kann die Polierflüssigkeit zur Kontaktstruk- turierung und/oder Leiterbahnstrukturierung von Wafern verwendet werden.According to the invention, the polishing liquid can be used for contact structuring and / or conductor pattern structuring of wafers.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Polierflüssigkeit zum Polieren von Bauelementen, vorzugsweise Wafern, insbesondere einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Polierflüssigkeit bereitgestellt, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: a) Bereitstellen einer Polier-Grundflüssigkeit, die vorzugsweise als kolloidale Lösung kleiner Festkörperteilchen in einem alkalischen oder sauren Medium ausgebildet ist; b) Erzeugen von gasförmigem Ozon als Oxidationsmittel, insbesondere mittels eines Ozon-Generators; und c) Einbringen des gasförmigen Ozons in die Polier-Grundflüssigkeit . Durch das erfmdungsgemaße Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Polierflüssigkeit hergestellt werden, die sowohl als alkalische als auch als saure Polierflus- sigkeit einsetzbar ist und die insbesondere zum Polieren von Metallen geeignet ist. Zu den Vorteilen, Wirkungen, Effekten und der Funktionsweise des erfmdungsgemaßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausfuhrungen zur Polierflüssigkeit sowie deren Verwendung vollinhaltlich Bezug genommen und hiermit verwiesen.According to a further aspect of the invention, there is provided a method for producing a polishing liquid for polishing components, preferably wafers, in particular a polishing liquid according to the invention as described above, which is characterized by the following steps: a) providing a polishing base liquid, preferably as a colloidal solution small solid particles are formed in an alkaline or acidic medium; b) generating gaseous ozone as an oxidizing agent, in particular by means of an ozone generator; and c) introducing the gaseous ozone into the base polishing liquid. The process according to the invention can be used to produce a polishing liquid in a simple and inexpensive manner, which can be used both as an alkaline and as an acidic polishing liquid and which is particularly suitable for polishing metals. Regarding the advantages, effects, effects and the mode of operation of the method according to the invention, reference is made in full to the above explanations of the polishing liquid and its use, and reference is hereby made.
Das als Oxidationsmittel dienende Ozon kann als gasformiges Ozon zunächst m einem Ozon-Generator erzeugt und an geeigneter Stelle der Polierflüssigkeit zugesetzt werden. Entspre- chende Anlagen zum Vermischen von Chemikalienlosungen mitThe ozone serving as the oxidizing agent can first be generated as gaseous ozone in an ozone generator and added to the polishing liquid at a suitable point. Corresponding systems for mixing chemical solutions with
Ozon (auch Spikmg genannt) sind kommerziell erhältlich und können m unmittelbarer Nahe der Pollervorrichtung positioniert werden. Besondere Anlagen zur Zumischung und Lagerung von Flüssigkeiten m der Nahe der Poliervorrichtungen, wie sie beispielsweise im Stand der Technik erforderlich sind, können somit entfallen. Bereits bestehende zentrale Versor- gungsanlagen für Polierflussigkeit können ohne besonderen konstruktiven Aufwand nachgerustet werden. Dazu ist lediglich der Aufbau eines Ozon-Generators und entsprechender sicher- heitstechnischer Einrichtungen, sowie eine Dosiereinheit notwendig. Eine Neu- oder Zusatzverrohrung der Zentralversorgung entfallt.Ozone (also called spikmg) is commercially available and can be positioned in the immediate vicinity of the bollard device. Special systems for admixing and storing liquids in the vicinity of the polishing devices, as are required, for example, in the prior art, can thus be dispensed with. Existing central supply systems for polishing liquids can be retrofitted without any special design effort. All that is required is the construction of an ozone generator and corresponding safety equipment, as well as a dosing unit. There is no need for new or additional piping for the central supply.
Durch die vorliegende Erfindung wird durch die Verwendung von Ozon als Oxidationsmittel zunächst eine besonders vorteilhafte Polierflussigkeit gebildet. Weiterhin kann eine m-situ Erzeugung und anschließende Zugabe des Ozons direkt m der Nahe der Pollervorrichtungen erfolgen. Schließlich ist eine Nachrüstung bereits bestehender Zentralversorgungen ohne Schwierigkeiten und konstruktiven Aufwand möglich. Die Erfindung wird nun anhand von Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:The present invention initially forms a particularly advantageous polishing liquid through the use of ozone as an oxidizing agent. Furthermore, an m-situ generation and subsequent addition of the ozone can take place directly in the vicinity of the bollard devices. Finally, existing central supplies can be retrofitted without any difficulties and without any design effort. The invention will now be explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figuren la und lb m schematischer Ansicht einen Wafer, der mit der erfmdungsgemäßen Polierflussigkeit poliert wurde; undFigures la and lb m schematic view of a wafer that has been polished with the polishing liquid according to the invention; and
Figuren 2a und 2b m schematischer Ansicht ein weiteres Aus- fuhrungsbeispiel eines mit der erfmdungsgemaßen Polierflus- sigkeit polierten Wafers.FIGS. 2a and 2b in a schematic view a further exemplary embodiment of a wafer polished with the polishing liquid according to the invention.
In der Figur la ist ein Wafer 10 dargestellt, der unter Verwendung einer wie oben beschriebenen erfmdungsgemaßen ozonhaltigen Polierflussigkeit Chemisch-Mechanisch poliert werden soll. Der Wafer 10 besteht aus einer Siliziumschicht 11 als Grundschicht, m der eine Metallschicht 12 eingelassen ist. Auf der Oberflache der Siliziumschicht 12 sowie m einer Aussparung derselben befindet sich eine Wolframschicht 14, die über eine Kontakt- und Haftschicht 13 mit der Siliziumschicht 11 und der Metallschicht 12 verbunden ist.FIG. 1 a shows a wafer 10 which is to be chemically and mechanically polished using an ozone-containing polishing liquid according to the invention as described above. The wafer 10 consists of a silicon layer 11 as the base layer, in which a metal layer 12 is embedded. On the surface of the silicon layer 12 and in a recess thereof there is a tungsten layer 14 which is connected to the silicon layer 11 and the metal layer 12 via a contact and adhesive layer 13.
Zur Entfernung des überschüssigen Wolframs wird der Wafer 10 mit Hilfe der ozonhaltigen Polierflussigkeit Chemisch-Mechanisch poliert. Die resultierende Waferkonflguration ist m Figur lb dargestellt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, bilden die Überreste der Wolframschicht 13, die nach Beendigung des Poliervorgangs m der Aussparung der Siliziumschicht 11 verblieben sind, einen Kontakt 15, über den die Metallschicht 12 von außerhalb der Siliziumschicht 11 her kontak- tiert werden kann.To remove the excess tungsten, the wafer 10 is chemically-mechanically polished with the help of the ozone-containing polishing liquid. The resulting wafer configuration is shown in FIG. 1b. As can be seen from this figure, the remnants of the tungsten layer 13, which have remained in the recess in the silicon layer 11 after the polishing process has ended, form a contact 15, via which the metal layer 12 can be contacted from outside the silicon layer 11.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel für das Chemisch-Mechanische Polieren eines Wafers 10 dargestellt. Wie insbesondere aus Figur 2a ersichtlich ist, besteht der Wafer 10 wiederum aus einer Siliziumschicht 11 als Grundschicht, m der sich eine Metallschicht 12 befindet. Auf der Oberflache der Siliziumschicht 11 sowie m einer Aussparung der Silizi- umschicht 11 ist mittels einer Kontakt- und Haftschicht 13 eine Aluminiumschicht 16 angeordnet. Anstelle des Aluminiums kann beispielsweise auch Kupfer oder dergleichen verwendet werden.FIG. 2 shows another exemplary embodiment for the chemical mechanical polishing of a wafer 10. As can be seen in particular from FIG. 2a, the wafer 10 again consists of a silicon layer 11 as the base layer, in which there is a metal layer 12. On the surface of the silicon layer 11 and in a recess of the silicon Layer 11 is arranged by means of a contact and adhesive layer 13, an aluminum layer 16. Instead of aluminum, for example, copper or the like can also be used.
Durch das Chemisch-Mechanische Polieren mit der ozonhaltigen erfindungsgemäßen Polierflüssigkeit wird die Aluminiumschicht 16 auf der Oberfläche der Siliziumschicht 11 abgetragen. Teile der Aluminiumschicht 16 verbleiben, wie dies in Figur 2b dargestellt ist, nur noch in der in der Siliziumschicht 11 befindlichen Aussparung. Die verbliebenen Bereiche der Aluminiumschicht 16 bilden eine Kontakt/Leiterbahn-Struktur 17, über die die Metallschicht 12 mit anderen Bauelementen innerhalb und außerhalb des Wafers 10 in Kontakt gebracht werden kann. The chemical-mechanical polishing with the ozone-containing polishing liquid according to the invention removes the aluminum layer 16 on the surface of the silicon layer 11. Parts of the aluminum layer 16, as shown in FIG. 2b, only remain in the recess in the silicon layer 11. The remaining areas of the aluminum layer 16 form a contact / interconnect structure 17, via which the metal layer 12 can be brought into contact with other components inside and outside the wafer 10.

Claims

Patentansprüche claims
1. Polierflussigkeit zum Polieren von Bauelementen, vorzugsweise Wafern, insbesondere zum Chemisch-Mechanischen Polieren derartiger Bauelemente, mit einer Polier-Grundflüssigkeit und einem Oxidationsmittel, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß das Oxidationsmittel Ozon ist.1. polishing liquid for polishing components, preferably wafers, in particular for chemical-mechanical polishing of such components, with a polishing base liquid and an oxidizing agent, so that the oxidizing agent is ozone.
2. Polierflüssigkeit nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß die Polier- Grundflüssigkeit eine kolloidale Lösung kleiner Festkörper- teilchen in einem alkalischen oder sauren Medium ist.2. Polishing liquid according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that the polishing base liquid is a colloidal solution of small solid particles in an alkaline or acidic medium.
3. Polierflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß das Oxidationsmittel in Wasser gelöstes Ozon ist.3. Polishing liquid according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that the oxidizing agent is ozone dissolved in water.
4. Polierflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß das Ozon im sauren Bereich ein Redox-Potential von >2,0 V aufweist.4. Polishing liquid according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that the ozone in the acidic region has a redox potential of> 2.0 V.
5. Polierflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß das Ozon im al- kaiischen Bereich ein Redox-Potential von >1,2 V aufweist.5. Polishing liquid according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that the ozone in the alkali region has a redox potential of> 1.2 V.
6. Polierflussigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t, daß die Menge des benötigten Ozons zwischen 0,2 g und 0,5 g beträgt.6. polishing liquid according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that the amount of ozone required is between 0.2 g and 0.5 g.
7. Verwendung einer Polierflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Polieren, insbesondere zum Chemisch- Mechanischen Polieren von Metallschichten und/oder Kontaktschichten und/oder Haftschichten von Bauelementen, vorzugs- weise Wafern. 7. Use of a polishing liquid according to one of claims 1 to 6 for polishing, in particular for chemical-mechanical polishing of metal layers and / or contact layers and / or adhesive layers of components, preferably wafers.
8. Verwendung einer Polierflüssigkeit nach Anspruch 7 zum Polieren von Metallschichten und/oder Kontaktschichten und/oder Haftschichten, die aus einem Material der Gruppe Aluminium, Wolfram, Kupfer, Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid gebildet sind.8. Use of a polishing liquid according to claim 7 for polishing metal layers and / or contact layers and / or adhesive layers, which are formed from a material from the group aluminum, tungsten, copper, titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride.
9. Verwendung einer Polierflussigkeit nach Anspruch 7 oder 8 zur Kontaktstrukturierung und/oder Leiterbahnstrukturierung von Wafern.9. Use of a polishing liquid according to claim 7 or 8 for contact structuring and / or conductor pattern structuring of wafers.
10. Verfahren zur Herstellung einer Polierflussigkeit zum Polieren von Bauelementen, vorzugsweise Waifern, insbesondere einer Polierflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte: a) Bereitstellen einer Polier-Grundflüssigkeit, die vorzugsweise als kolloidale Lösung kleiner Festkörperteilchen in einem alkalischen oder sauren Medium ausgebildet ist; b) Erzeugen von gasförmigem Ozon als Oxidationsmittel, insbesondere mittels eines Ozon-Generators; und c) Einbringen des gasförmigen Ozons in die Polier-Grundflüssigkeit . 10. A method for producing a polishing liquid for polishing components, preferably wipers, in particular a polishing liquid according to one of claims 1 to 6, characterized by the following steps: a) providing a polishing base liquid, which is preferably a colloidal solution of small solid particles in an alkaline or acidic Medium is formed; b) generating gaseous ozone as an oxidizing agent, in particular by means of an ozone generator; and c) introducing the gaseous ozone into the base polishing liquid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6756308B2 (en) * 2001-02-13 2004-06-29 Ekc Technology, Inc. Chemical-mechanical planarization using ozone
KR20030010069A (en) * 2001-07-25 2003-02-05 최성필 Polishing apparatus for being supplied slurry in having Ozone
US7316603B2 (en) * 2002-01-22 2008-01-08 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for tantalum CMP
JP4374038B2 (en) * 2007-04-11 2009-12-02 株式会社東芝 Substrate processing method
DE102007019565A1 (en) * 2007-04-25 2008-09-04 Siltronic Ag Semiconductor disk one-sided polishing method for e.g. memory cell, involves providing polishing agent between polishing cloth and disk, where polishing agent has alkaline component and component dissolving germanium

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04302148A (en) * 1991-03-29 1992-10-26 Oki Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JP3119289B2 (en) * 1994-10-21 2000-12-18 信越半導体株式会社 Semiconductor wafer cleaning method
US5937312A (en) * 1995-03-23 1999-08-10 Sibond L.L.C. Single-etch stop process for the manufacture of silicon-on-insulator wafers
JPH10135161A (en) * 1996-10-30 1998-05-22 Fujitsu Ltd Method of polishing wafer
US6309560B1 (en) * 1996-12-09 2001-10-30 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper substrates
JP3107009B2 (en) * 1997-09-01 2000-11-06 日本電気株式会社 Polishing method and polishing apparatus for metal film

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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See references of WO0017281A1 *

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