JP2000311874A - Abrasive for semiconductor containing organic alkaline - Google Patents

Abrasive for semiconductor containing organic alkaline

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JP2000311874A
JP2000311874A JP11120900A JP12090099A JP2000311874A JP 2000311874 A JP2000311874 A JP 2000311874A JP 11120900 A JP11120900 A JP 11120900A JP 12090099 A JP12090099 A JP 12090099A JP 2000311874 A JP2000311874 A JP 2000311874A
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誠 能代
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一夫 砂原
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聡 竹宮
Yasuhiro Sanada
恭宏 真田
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Seimi Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure sufficient polishing rate and excellent planarization capability by adding an organic alikaline compound and abrasive grains of a compound of at least one kind of elements selected from cerium, aluminum, germanium, zirconium, titanium, manganese and silicon. SOLUTION: The abrasive comprises a basic material, i.e., abrasive grains of an oxide, and an organic alikaline compound. The abrasive grains are a compound of at least one kind of elements selected from cerium, aluminum, germanium, zirconium, titanium, manganese and silicon. An organic alkaline compound is added along with the basic material, i.e., abrasive grains of an oxide, to the abrasive and the alkaline compound is preferably a quaternary ammonium salt group shown by a formula. In the formula, R1-R4 are any one of a 1-20C alkyl group, a 6-20C allyl group, or a 2-20C alkenyl group, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造工程における化学的機械研磨用研磨剤に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abrasive for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、種々のデジタル家電製品、モバイ
ルコンピュータ、携帯情報通信機器等の更なる小型化、
高機能化、高速化、低消費電力化の要請に応じて、これ
ら機器にキーコンポーネントとして組み込まれて使用さ
れる半導体集積回路(以下、単に半導体装置、LSI装
置又は半導体デバイスなどと云う。)においても微細化
・高密度化の検討が続けられており、基板上に形成した
絶縁層上に、サブミクロンのデザインルールの微細な線
幅の配線パターンを埋め込み、その微細な配線構造を絶
縁層を介してより多層積層化し高密度化した多層配線構
造が追求されている。
2. Description of the Related Art At present, various digital home appliances, mobile computers, portable information communication devices and the like are further miniaturized.
In response to demands for higher functionality, higher speed, and lower power consumption, semiconductor integrated circuits (hereinafter, simply referred to as semiconductor devices, LSI devices, semiconductor devices, and the like) used as key components in these devices. Investigations on miniaturization and high density are being continued, and a wiring pattern with a fine line width of submicron design rule is embedded on the insulating layer formed on the substrate, and the fine wiring structure is formed on the insulating layer. A multilayer wiring structure having a higher density and a higher density has been pursued.

【0003】このように半導体装置の微細化・高密度化
が進むと、各層表面の凹凸が激しくなり、その凹凸段差
がリソグラフィ光学系の焦点深度を越えるようになり、
又、多層配線工程における断線やショートの原因となる
等種々の問題を惹起するので製造プロセスの然るべき段
階で、ウエハ表面を、好ましくは全面的に平坦化するこ
と(グローバルプラナリゼーション)が必須である。
As the miniaturization and density increase of the semiconductor device progress as described above, the unevenness on the surface of each layer becomes severe, and the unevenness exceeds the depth of focus of the lithography optical system.
In addition, since various problems such as disconnection and short-circuiting are caused in the multilayer wiring process, it is essential to flatten (preferably, completely planarize) the wafer surface at an appropriate stage of the manufacturing process. .

【0004】従って、平坦化処理の重要なキーテクノロ
ジーとして、多層配線構造の半導体装置の製造工程にお
いて、その各々の層(半導体基板上)に形成された絶縁
膜及び/又は金属膜を超精密にかつ全面的に平坦化しう
るポリシング技術である化学的機械研磨( Chemical Mec
hanical Polishing ; 以下、CMPと称することがあ
る。)が、注目されている。
[0004] Therefore, as an important key technology of the flattening process, in a manufacturing process of a semiconductor device having a multilayer wiring structure, an insulating film and / or a metal film formed on each layer (on a semiconductor substrate) of the semiconductor device are super-precisely formed. Chemical Mechanical Polishing (Chemical Mec)
hanical Polishing; may be hereinafter referred to as CMP. ) Has been noticed.

【0005】従来、ドライエッチング等で容易にパター
ンニングしうることから、アルミニウム(Al)系の配
線材料が多く使用されているが、Al系の配線の場合、
配線幅0.25μm以下というデザインルールのもとで
は、素子間の配線抵抗が無視できなくなって大きな配線
遅延時間が生ずるようになる。また、これと共に、Al
系配線間の寄生容量に起因する充放電によるパワーロス
が、モバイル機器等の低消費電力化に対する大きな障害
となることが問題となっている。
Conventionally, aluminum (Al) -based wiring materials are often used because they can be easily patterned by dry etching or the like. In the case of Al-based wiring,
Under the design rule of a wiring width of 0.25 μm or less, wiring resistance between elements cannot be ignored and a large wiring delay time occurs. Also, with this, Al
There is a problem that power loss due to charging and discharging due to parasitic capacitance between system wirings becomes a major obstacle to reducing power consumption of mobile devices and the like.

【0006】このため、より低抵抗の材料である銅(C
u)配線及びCu合金配線( 以下、Cu等と略する。 )
を次世代LSI装置の多層配線構造として使用しようと
する試みが行われている。Cu等についてはドライエッ
チング温度が高くなりAlのように容易にドライエッチ
ングによる薄膜のパターンニングを行うことができない
ので、通常、層間絶縁膜上の配線溝及び/又はビアホー
ル( コンタクト溝)へ電解メッキ等の手段でCu等を埋
め込み、これをCMP研磨して余分なCu等の平坦化が
行われる。
For this reason, copper (C), which is a lower-resistance material, is used.
u) Wiring and Cu alloy wiring (hereinafter abbreviated as Cu etc.)
Attempts have been made to use this as a multilayer wiring structure for next-generation LSI devices. For Cu and the like, the dry etching temperature is high, and it is not possible to pattern a thin film by dry etching as easily as Al. Therefore, usually, electrolytic plating is performed on wiring grooves and / or via holes (contact grooves) on an interlayer insulating film. Cu or the like is buried by such means as above, and this is polished by CMP to planarize excess Cu or the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、Alと異な
り、Cu等の場合は安定な不動態酸化膜を作らず、Si
やSiO2 で形成された層間絶縁膜中に拡散しやすいの
で、当該絶縁膜とCu配線の間にCuの拡散防止のため
に、Ta、TaN、Ti、TiN、WN、等の高融点金
属又はその窒化物の膜等をバリア金属層として配線溝と
ビアホールの内壁や底部に用いる。この厚さは平坦上で
数十nm、配線溝やビアホール内壁上で数nm程度であ
る。このようなバリア金属のうち特に、TaやTaN
は、バリア性が高く、薄膜化が容易であり、かつ絶縁膜
やCu配線との密着性が高いと云う特徴があるため、も
っとも注目されている。
However, unlike Al, when Cu or the like is used, a stable passive oxide film is not formed and Si is used.
Because and SiO 2 easily diffused into the interlayer insulating film formed by, for preventing diffusion of Cu between the insulating film and the Cu wiring, Ta, TaN, Ti, TiN, WN, refractory metal like or The nitride film or the like is used as a barrier metal layer on the inner walls and bottoms of the wiring grooves and via holes. This thickness is several tens nm on a flat surface, and several nm on an inner wall of a wiring groove or a via hole. Among such barrier metals, in particular, Ta and TaN
Has attracted the most attention because it has features of high barrier properties, easy thinning, and high adhesion to insulating films and Cu wiring.

【0008】以上の如く、次世代半導体プロセスでにお
いては、Cu系配線技術及びこの平坦化技術としてのC
MPが必須となる。現在、研磨剤としてはアルミナ等を
砥粒としH22 等を酸化剤として含む研磨剤スラリー
が用いられ、研磨砥粒で被研磨表面を研削しながら酸化
された酸化生成物を研磨パッド( 研磨布 )等の研磨手段
と研磨剤スラリーで除去することが試みられている。し
かしながら、我々が検討したところによると、Cu等は
比較的容易に研磨できるものの、バリヤ金属層のうち、
特にTaやTaNは、Cuや絶縁膜に比較して機械的に
硬いうえに、化学的反応性が乏しいため、十分な研磨速
度が得られておらず、研磨時にCu配線部のみが凹状に
削られるディッシングと呼ばれる現象が発生する等の問
題があり、層間絶縁膜表面が露出するまでCMPで平坦
化研磨するのは困難であることがわかった。そのため、
TaやTaNなどのバリア金属層をCuと共に容易に研
磨できる優れた研磨剤が必要とされている。
As described above, in the next-generation semiconductor process, the Cu-based wiring technology and the C
MP is required. At present, as an abrasive, an abrasive slurry containing alumina or the like as abrasive grains and H 2 O 2 or the like as an oxidant is used, and an oxidized product oxidized while grinding the surface to be polished with the abrasive grains is used as a polishing pad ( Attempts have been made to remove them with a polishing means such as a polishing cloth) and an abrasive slurry. However, according to what we have studied, although Cu and the like can be polished relatively easily, among the barrier metal layers,
In particular, Ta and TaN are mechanically harder than Cu and insulating films and have poor chemical reactivity, so that a sufficient polishing rate cannot be obtained, and only the Cu wiring portion is cut into a concave shape during polishing. It has been found that there is a problem that a phenomenon called dishing occurs, and it is difficult to perform planarization polishing by CMP until the surface of the interlayer insulating film is exposed. for that reason,
There is a need for an excellent abrasive that can easily polish a barrier metal layer such as Ta or TaN together with Cu.

【0009】本発明の目的は、金属配線層およびそのバ
リア層を有する半導体デバイス製造プロセスにおける化
学的機械研磨用として、十分な研磨速度を有する研磨剤
を提供することである。特に、金属配線層がCu等であ
り、そのバリヤ層がTaやTaNなどである場合、Cu
配線と同時に研磨した際の当該バリア層を高い研磨力で
研磨することにより、Cu配線部のディッシングを防ぐ
ことが可能で、優れた平坦化能力を持つ、研磨剤を提供
することである。
An object of the present invention is to provide an abrasive having a sufficient polishing rate for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process having a metal wiring layer and its barrier layer. In particular, when the metal wiring layer is made of Cu or the like and the barrier layer is made of Ta or TaN, Cu
An object of the present invention is to provide a polishing agent which can prevent dishing of a Cu wiring portion and has excellent flattening ability by polishing the barrier layer when polished at the same time as wiring with a high polishing force.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】(1) 本発明に従えば、
セリウム、アルミニウム、ゲルマニウム、ジルコニウ
ム、チタン、マンガン又はケイ素のうち少なくとも1種
類の元素の酸化物からなる砥粒と有機アルカリ化合物を
含有する化学的機械研磨用研磨剤であって、半導体基板
上に形成された金属配線層及びそのバリア層を有する半
導体デバイスを研磨するための有機アルカリ化合物を含
有する研磨剤、が提供される。
Means for Solving the Problems (1) According to the present invention,
An abrasive for chemical mechanical polishing containing an abrasive containing an oxide of at least one element of cerium, aluminum, germanium, zirconium, titanium, manganese or silicon and an organic alkali compound, formed on a semiconductor substrate A polishing agent containing an organic alkali compound for polishing a semiconductor device having the metal wiring layer and the barrier layer formed thereon.

【0011】(2) また本発明に従えば、上記の研磨剤
を研磨手段に担持させて、その基板上に金属配線層及び
そのバリア層を有する半導体デバイスの少なくとも一部
を研磨することを特徴とする半導体基板の研磨方法、が
提供される。本発明のさらに他の実施の形態は以下の説
明から明らかになるであろう。
(2) Further, according to the present invention, the polishing agent is carried on a polishing means, and at least a part of a semiconductor device having a metal wiring layer and a barrier layer on the substrate is polished. And a method of polishing a semiconductor substrate. Still other embodiments of the present invention will be apparent from the following description.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の研磨対象となる金属配線
層は特に制限されないが、Cu、W、Al、Ti等また
はこれらの合金が用いられる。特に本発明の研磨剤にお
いてバリア膜と同時に研磨した際に有用性が大きい金属
として、Cu又はその合金が好ましいものとして挙げら
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The metal wiring layer to be polished in the present invention is not particularly limited, but Cu, W, Al, Ti or the like or an alloy thereof is used. In particular, Cu or an alloy thereof is preferably used as a metal having high utility when polished simultaneously with the barrier film in the abrasive of the present invention.

【0013】また、バリア膜は、その絶縁膜やCu配線
との密着性や、Cuのエレクトロマイグレーション防止
性能からタンタル( Ta )、タンタル合金およびそれら
の化合物が好ましい。タンタル合金としてはTaと、A
l、Ti、Si、W、MoまたはZn等との合金が好ま
しいものとして挙げられる。また、タンタル化合物とし
ては、窒化物(TaN)、酸化物(TaOx)、酸窒化
物(TaOyNz)〔ここで、x、y、zは任意の数値
である。〕が好ましいものとして挙げられる。なお、こ
のタンタル化合物には上記のTa合金の化合物も含まれ
る。
The barrier film is preferably made of tantalum (Ta), a tantalum alloy or a compound thereof from the viewpoint of the adhesion to the insulating film and the Cu wiring and the performance of preventing the electromigration of Cu. As a tantalum alloy, Ta and A
Alloys with l, Ti, Si, W, Mo, Zn or the like are mentioned as preferred ones. Further, as the tantalum compound, nitride (TaN), oxide (TaOx), oxynitride (TaOyNz) [where x, y, and z are arbitrary numerical values. ] Are preferred. The tantalum compound includes the above-described compound of the Ta alloy.

【0014】本発明の研磨剤は、母材となる酸化物から
なる砥粒と有機アルカリ化合物から構成される。
The polishing agent of the present invention comprises abrasive grains composed of an oxide serving as a base material and an organic alkali compound.

【0015】本発明の砥粒は、セリウム、アルミニウ
ム、ゲルマニウム、ジルコニウム、チタン、マンガン又
はケイ素のうち少なくとも一種類の元素の酸化物であ
る。例えば、具体的には、酸化セリウム( セリア,Ce
2 ) 、酸化アルミニウム(アルミナ,Al23 ) 、
酸化ゲルマニウム( ゲルマニア,GeO,GeO2 ) 、
酸化ジルコニウム( ジルコニア, ZrO2 ) 、酸化チタ
ン( チタニア, TiO2 )、酸化マンガン( MnO2
Mn23 ,Mn34 等)及び二酸化ケイ素( シリ
カ,SiO2 ) から選択される少なくとも1種類であ
り、なかでも、化学的及び物理的特性からセリア、アル
ミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、ゲルマニア、二
酸化マンガンが好ましく、セリア又はセリアを含有する
混合物が最も好ましい。なお、ケイ素の化合物としては
酸化物ばかりでなく窒化ケイ素( Si3 4 )を使用す
ることも可能である。
The abrasive grains of the present invention are cerium, aluminum
, Germanium, zirconium, titanium, manganese or
Is an oxide of at least one element of silicon
You. For example, specifically, cerium oxide (ceria, Ce)
OTwo ), Aluminum oxide (alumina, AlTwo OThree ),
Germanium oxide (Germania, GeO, GeOTwo ),
Zirconium oxide (zirconia,ZrOTwo ), Titania
(Titania,TiOTwo ), Manganese oxide (MnOTwo ,
MnTwo OThree , MnThree OFour Etc.) and silicon dioxide (silicone)
Mosquito, SiOTwo ) Is at least one selected from
In particular, ceria, al
Mina, silica, zirconia, titania, germania, two
Manganese oxide is preferred and contains ceria or ceria
Mixtures are most preferred. In addition, as a compound of silicon,
Not only oxides but also silicon nitride (SiThree N Four Use
It is also possible.

【0016】これらは単独で使用してもよいが2種類以
上混合して用いてもよい。これら砥粒の重量平均粒子径
は、研磨速度やスクラッチの発生量などを考慮すると、
0.003〜5.0μmが好ましく、0.01〜0.5
μmがさらに好ましい。これより粒径が小であると研磨
力が減少し、これより大きいとスクラッチの発生する可
能性が増大する。
These may be used alone or in combination of two or more. The weight average particle diameter of these abrasive grains, considering the polishing rate and the amount of scratches generated,
0.003 to 5.0 μm is preferable, and 0.01 to 0.5 μm is preferable.
μm is more preferred. If the particle size is smaller than this, the polishing force decreases, and if it is larger than this, the possibility of scratching increases.

【0017】なお、重量平均粒径は、質量基準で粒度分
布を求め、全質量を100%とした累積カーブにおい
て、その累積カーブが50%となる点の粒径である。こ
れを質量基準累積50%径ともいう(例えば、化学工学
便覧「改定5版」(化学工学会編)p220〜221の
記載参照)。粒径の測定は、水等の媒体に超音波処理等
で充分分散させて粒度分布測定することにより行う。
The weight average particle diameter is a particle diameter at which the particle size distribution is determined on a mass basis and the cumulative curve is 50% in a cumulative curve in which the total mass is 100%. This is also referred to as a 50% diameter based on mass (see, for example, Chemical Engineering Handbook “Revised 5th Edition” (edited by the Society of Chemical Engineers), pp. 220-221). The particle size is measured by sufficiently dispersing in a medium such as water by ultrasonic treatment or the like and measuring the particle size distribution.

【0018】本発明においては、母材である酸化物から
なる砥粒とともに、研磨剤中に有機アルカリ化合物を含
有するものであるが、有機アルカリ化合物としては、式
(1)、〔化2〕で表される第四級アンモニウム塩基で
あることが好ましい。
In the present invention, the abrasive contains an organic alkali compound together with the abrasive grains composed of an oxide serving as a base material, and the organic alkali compound is represented by the formula (1) or (2). Is preferably a quaternary ammonium base represented by

【0019】[0019]

【化2】 (式中R1 〜R4 はそれぞれ独立に、炭素数1〜20の
アルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数
2〜20のアルケニル基のいずれかを示す。)
Embedded image (In the formula, R 1 to R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms.)

【0020】ここで炭素数1〜20のアルキル基として
は、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n
−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−
ペンチル、i−ペンチル、ネオペンチル、ヘプチル、オ
クチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリ
デシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル(
セチル )、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、
エイコシル等の直鎖炭化水素基;シクロプロピル、シク
ロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−シク
ロヘキセニル、シクロオクチル等の脂環式炭化水素基が
挙げられる。
The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms includes methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl and n-propyl.
-Butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, n-
Pentyl, i-pentyl, neopentyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl (
Cetyl), heptadecyl, octadecyl, nonadecyl,
Linear hydrocarbon groups such as eicosyl; and alicyclic hydrocarbon groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 1-cyclohexenyl, cyclooctyl and the like.

【0021】また、炭素数6〜20のアリール基として
は、フェニル、o−トリル、m−トリル、p−トリル、
キシリル、メシチル、o−クメニル、m−クメニル、p
−クメニル、ベンジル、メチルベンジル、フェニシル、
ビフエニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル等
の芳香族炭化水素基が挙げられる。炭素数2〜20のア
ルケニル基としては、ビニル、1−プロペニル、アリ
ル、i−プロペニル、1−ブチニル、2−ブチニル、2
−ペンチニル、1,3−ブタジエニル、3−メチル−2
−ブテニル等の不飽和炭化水素基が挙げられる。
The aryl group having 6 to 20 carbon atoms includes phenyl, o-tolyl, m-tolyl, p-tolyl,
Xylyl, mesityl, o-cumenyl, m-cumenyl, p
-Cumenyl, benzyl, methylbenzyl, phenicyl,
And aromatic hydrocarbon groups such as biphenyl, naphthyl, anthryl, and phenanthryl. Examples of the alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms include vinyl, 1-propenyl, allyl, i-propenyl, 1-butynyl, 2-butynyl,
-Pentynyl, 1,3-butadienyl, 3-methyl-2
-Unsaturated hydrocarbon groups such as butenyl.

【0022】R1 〜R4 はそれぞれ独立に選択されるも
のであるから、R1 〜R4 がすべて同一であってもまた
すべて異なっていてもかまわない。
Since R 1 to R 4 are each independently selected, all of R 1 to R 4 may be the same or different.

【0023】このような第四級アンモニウム塩基の具体
的な例としては、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、水酸化テトラ(n−プ
ロピル)アンモニウム、水酸化テトラ(i−プロピル)
アンモニウム、水酸化テトラ(n−ブチル)アンモニウ
ム、水酸化テトラ(n−ペンチル)アンモニウム、水酸
化テトラネオペンチルアンモニウム、水酸化テトラヘプ
チルアンモニウム、水酸化テトラオクチルアンモニウ
ム、水酸化トリメチルエチルアンモニウム、水酸化ジメ
チルジエチルアンモニウム、水酸化トリメチルプロピル
アンモニウム、水酸化トリエチルメチルアンモニウム、
水酸化トリ(n−プロピル)メチルアンモニウム水酸
化、水酸化トリ(i−プロピル)メチルアンモニウム、
水酸化トリ(n−ブチル)メチルアンモニウム、水酸化
トリ(n−ペンチル)メチルアンモニウム、水酸化トリ
ネオペンチルメチルアンモニウム、水酸化トリメチルシ
クロプロピルアンモニウム、水酸化トリエチルシクロプ
ロピルアンモニウム、水酸化トリ(n−プロピル)シク
ロプロピルアンモニウム、水酸化トリ(i−プロピル)
シクロプロピルアンモニウム、水酸化トリ(n−ブチ
ル)シクロプロピルアンモニウム、水酸化トリ(n−ペ
ンチル)シクロプロピルアンモニウム、水酸化トリネオ
ペンチルシクロプロピルアンモニウム;
Specific examples of such a quaternary ammonium base include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra (n-propyl) ammonium hydroxide and tetra (i-propyl) hydroxide.
Ammonium, tetra (n-butyl) ammonium hydroxide, tetra (n-pentyl) ammonium hydroxide, tetraneopentylammonium hydroxide, tetraheptylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, dimethylhydroxide Diethylammonium, trimethylpropylammonium hydroxide, triethylmethylammonium hydroxide,
Tri (n-propyl) methylammonium hydroxide hydroxide, tri (i-propyl) methylammonium hydroxide,
Tri (n-butyl) methylammonium hydroxide, tri (n-pentyl) methylammonium hydroxide, trineopentylmethylammonium hydroxide, trimethylcyclopropylammonium hydroxide, triethylcyclopropylammonium hydroxide, tri (n-butylammonium hydroxide) Propyl) cyclopropylammonium, tri (i-propyl) hydroxide
Cyclopropylammonium, tri (n-butyl) cyclopropylammonium hydroxide, tri (n-pentyl) cyclopropylammonium hydroxide, trineopentylcyclopropylammonium hydroxide;

【0024】水酸化トリメチルフェニルアンモニウム、
水酸化トリエチルフェニルアンモニウム、水酸化トリ
(n−プロピル)フェニルアンモニウム、水酸化トリ
(i−プロピル)フェニルアンモニウム、水酸化トリ
(n−ブチル)フェニルアンモニウム、水酸化トリ(n
−ペンチル)フェニルアンモニウム、水酸化トリメチル
ベンジルアンモニウム、水酸化トリエチルベンジルアン
モニウム、水酸化トリ(n−プロピル)ベンジルアンモ
ニウム、水酸化トリ(i−プロピル)ベンジルアンモニ
ウム、水酸化トリ(n−ブチル)ベンジルアンモニウ
ム、水酸化トリ(n−ペンチル)ベンジルアンモニウ
ム、水酸化ジメチルセチルフェニルアンモニウム、水酸
化ジエチルセチルフェニルアンモニウム、水酸化ジ(n
−プロピル)セチルフェニルアンモニウム、水酸化ジ
(i−プロピル)セチルフェニルアンモニウム、水酸化
ジ(n−ブチル)セチルフェニルアンモニウム、水酸化
ジ(n−ペンチル)セチルフェニルアンモニウム、水酸
化ジメチルセチルベンジルアンモニウム、水酸化ジエチ
ルセチルベンジルアンモニウム、水酸化ジ(n−プロピ
ル)セチルベンジルアンモニウム、水酸化ジ(i−プロ
ピル)セチルベンジルアンモニウム、水酸化ジ(n−ブ
チル)セチルベンジルアンモニウム、水酸化ジ(n−ペ
ンチル)セチルベンジルアンモニウム;
Trimethylphenylammonium hydroxide,
Triethylphenylammonium hydroxide, tri (n-propyl) phenylammonium hydroxide, tri (i-propyl) phenylammonium hydroxide, tri (n-butyl) phenylammonium hydroxide, tri (n-butyl) phenylammonium hydroxide
-Pentyl) phenylammonium, trimethylbenzylammonium hydroxide, triethylbenzylammonium hydroxide, tri (n-propyl) benzylammonium hydroxide, tri (i-propyl) benzylammonium hydroxide, tri (n-butyl) benzylammonium hydroxide , Tri (n-pentyl) benzylammonium hydroxide, dimethylcetylphenylammonium hydroxide, diethylcetylphenylammonium hydroxide,
-Propyl) cetylphenylammonium, di (i-propyl) cetylphenylammonium hydroxide, di (n-butyl) cetylphenylammonium hydroxide, di (n-pentyl) cetylphenylammonium hydroxide, dimethylcetylbenzylammonium hydroxide, Diethylcetylbenzylammonium hydroxide, di (n-propyl) cetylbenzylammonium hydroxide, di (i-propyl) cetylbenzylammonium hydroxide, di (n-butyl) cetylbenzylammonium hydroxide, di (n-pentyl hydroxide) ) Cetylbenzylammonium;

【0025】水酸化トリメチルビニルアンモニウム、水
酸化トリエチルビニルアンモニウム、水酸化トリ(n−
プロピル)ビニルアンモニウム、水酸化トリ(i−プロ
ピル)ビニルアンモニウム、水酸化トリ(n−ブチル)
ビニルアンモニウム、水酸化トリ(n−ペンチル)ビニ
ルアンモニウム、水酸化トリネオペンチルアンモニウム
等が挙げられる。
Trimethylvinylammonium hydroxide, triethylvinylammonium hydroxide, tri (n-
Propyl) vinylammonium, tri (i-propyl) vinylammonium hydroxide, tri (n-butyl) hydroxide
Vinylammonium, tri (n-pentyl) vinylammonium hydroxide, trineopentylammonium hydroxide and the like.

【0026】このうち合成のし易さや入手の容易さ及び
研磨剤に含有させた場合の作用効果の点で、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、水酸化テトラ(n−プロピル)アンモニウム、水酸
化テトラ(i−プロピル)アンモニウム、水酸化テトラ
(n−ブチル)アンモニウム、水酸化テトラ(i−ブチ
ル)アンモニウム、水酸化テトラ(n−ペンチル)アン
モニウム及び水酸化テトラネオペンチルアンモニウムが
特に好ましい。
Among them, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra (n-propyl) ammonium hydroxide, Particularly preferred are tetra (i-propyl) ammonium hydroxide, tetra (n-butyl) ammonium hydroxide, tetra (i-butyl) ammonium hydroxide, tetra (n-pentyl) ammonium hydroxide and tetraneopentylammonium hydroxide.

【0027】本発明で使用するこれら第四級アンモニウ
ム塩基は、通常のアミンと異なり、その水溶液を濃縮し
ても分解せず、OH- 濃度を極めて高くすることができ
ると共に、KOHやNaOHに相当する程度(pKb:
約0)の強い塩基性を示すものである。
These quaternary ammonium bases used in the present invention are different from ordinary amines in that they do not decompose even when the aqueous solution is concentrated, can have an extremely high OH - concentration, and have the equivalent of KOH and NaOH. (PKb:
It shows strong basicity of about 0).

【0028】本発明で使用する第四アンモニウム塩基
は、相当する第三級アミンとハロゲン化アルキルを反応
させて得た第四級アンモニウム塩をKOH等の水酸化銀
と反応させることにより容易に合成することができる。
生成した第四級アンモニウム塩基は濾液から結晶として
分離することができる。また、市販品として容易に入手
することが可能である。
The quaternary ammonium base used in the present invention can be easily synthesized by reacting a quaternary ammonium salt obtained by reacting a corresponding tertiary amine with an alkyl halide with silver hydroxide such as KOH. can do.
The quaternary ammonium base formed can be separated as crystals from the filtrate. Moreover, it can be easily obtained as a commercial product.

【0029】本発明の研磨剤の使用方法については特に
限定されないが、上記砥粒を例えばイオン交換水等の水
に撹拌混合機やホモジナイザーで十分分散させ、固形分
が0.1〜30重量%、好ましくは1〜15重量%のス
ラリー( 以下、研磨剤スラリーとも云う。 )として用い
ることが望ましい。また、このスラリー中には、用途に
応じて、分散剤、増粘剤、酸化剤、界面活性剤、消泡
剤、またはpH調節剤等を適宜添加して使用してもよ
い。
The method of using the abrasive of the present invention is not particularly limited, but the above-mentioned abrasive grains are sufficiently dispersed in water such as ion-exchanged water with a stirring mixer or a homogenizer, and the solid content is 0.1 to 30% by weight. Preferably, it is used as a slurry of 1 to 15% by weight (hereinafter also referred to as an abrasive slurry). In addition, a dispersing agent, a thickening agent, an oxidizing agent, a surfactant, an antifoaming agent, a pH adjusting agent, or the like may be appropriately added to the slurry and used.

【0030】酸化剤としては、公知の酸化剤でよく、過
酸化水素、過酸化尿素、過酢酸、硝酸鉄、ヨウ素酸塩等
が使用可能である。
As the oxidizing agent, a known oxidizing agent may be used, and hydrogen peroxide, urea peroxide, peracetic acid, iron nitrate, iodate and the like can be used.

【0031】本発明の第四級アンモニウム塩基等の有機
アルカリ化合物は、通常この研磨剤スラリー中に溶解し
て使用する。この濃度は、スラリー全量に対して0.0
01〜30重量%、好ましくは0.01〜20重量%で
ある。
The organic alkali compound such as a quaternary ammonium base of the present invention is usually used by dissolving in the abrasive slurry. This concentration is 0.0
It is from 0.01 to 30% by weight, preferably from 0.01 to 20% by weight.

【0032】有機アルカリ化合物の量がこれより少ない
場合または多い場合、いずれも本発明の研磨剤の金属層
または金属化合物層に対する高い研磨力を低下させるこ
とになり好ましくない。
If the amount of the organic alkali compound is smaller or larger than this, the polishing power of the abrasive of the present invention on the metal layer or metal compound layer is undesirably reduced.

【0033】なお、本発明の研磨剤は、従来研磨速度の
向上のために添加されていたNaOHやKOHのような
アルカリ金属を含まないために、アルカリ金属が絶縁膜
中に拡散して半導体デバイスの信頼性を低下させること
もない。
Since the polishing agent of the present invention does not contain an alkali metal such as NaOH or KOH which has been conventionally added for improving the polishing rate, the alkali metal is diffused into the insulating film and the semiconductor device is removed. Without reducing the reliability.

【0034】本発明で母材であるセリア等の酸化物砥粒
は炭酸希土等の原料を電気炉中で焼成することにより容
易に得られ、また原料の粒径を粉砕等により調整するこ
とで製品の粒径を所望の範囲にすることが可能である。
また、焼成後、分級等により好ましい粒径を有する粒子
を選択的に得ることも可能である。
In the present invention, the oxide abrasive grains such as ceria as the base material can be easily obtained by firing a raw material such as rare earth carbonate in an electric furnace, and the particle size of the raw material is adjusted by grinding or the like. Thus, the particle size of the product can be controlled to a desired range.
After firing, it is also possible to selectively obtain particles having a preferred particle size by classification or the like.

【0035】この研磨剤スラリーを使用する研磨は、常
法に従って行うことができる。例えば上部に半導体基板
等の被研磨材を保持しながら回転を与える駆動装置を備
えたポリシングヘッドと、これに対向する下部のポリシ
ングパッド( 研磨布 )が貼付されている回動しうる定盤
( プラテン )からなるCMP装置において、当該研磨布
等の研磨手段に本発明の研磨剤を担持させ、すなわち具
体的には研磨剤スラリーをこの研磨布の上に供給しなが
ら、半導体基板の平坦化を行えばよい。
Polishing using this abrasive slurry can be carried out according to a conventional method. For example, a polishing head provided with a driving device for rotating while holding a material to be polished such as a semiconductor substrate on an upper portion, and a rotatable platen to which a lower polishing pad (polishing cloth) opposed thereto is attached
In the CMP apparatus comprising (platen), the polishing means such as the polishing cloth carries the polishing slurry of the present invention, that is, while the polishing slurry is supplied on the polishing cloth, the semiconductor substrate is flattened. Should be performed.

【0036】[0036]

【作用】本発明の研磨剤は、セリア等の酸化物からなる
砥粒と共に研磨剤中に第四級アンモニウム塩基等の強塩
基性の有機アルカリ化合物を含むので、その作用によ
り、半導体基板上に形成されたCu等の金属配線層及び
そのバリア層を有するデバイスの研磨に適用した場合、
当該金属層を、その酸化物またはイオンに酸化させるこ
とが大いに促進されるためと考えられる。
The polishing slurry of the present invention contains a strongly basic organic alkali compound such as a quaternary ammonium base in the polishing slurry together with abrasive grains made of an oxide such as ceria. When applied to polishing of a device having a formed metal wiring layer such as Cu and its barrier layer,
It is considered that oxidation of the metal layer to its oxide or ions is greatly promoted.

【0037】加えてまた、これら有機アルカリ化合物
は、当該金属層のバリア層である化学的に安定なTaや
TaNとも反応しやすいため、その研磨速度を大いに高
めることができる。従って、Cu配線のみが選択的に研
磨されることによるディッシングを防ぐことが可能とな
ると考えられる。なお、有機アルカリ化合物は、母材と
なる酸化物からなる砥粒に混合することにより、とくに
その効果が発揮される。
In addition, since these organic alkali compounds easily react with chemically stable Ta or TaN which is a barrier layer of the metal layer, the polishing rate can be greatly increased. Therefore, it is considered that dishing due to selective polishing of only the Cu wiring can be prevented. The organic alkali compound exerts its effect particularly when it is mixed with abrasive grains composed of an oxide serving as a base material.

【0038】[0038]

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
るが、これらは単なる例示であり、本発明の技術的範囲
がこれらの実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are merely examples, and the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

【0039】まず以下の方法で例1〜例12の研磨剤ス
ラリーを作成し、後記する方法で作成した半導体基板の
化学的機械研磨を行った。そして、研磨時の研磨レート
と平坦性を下記の方法で測定し、表1に結果を示した。
ここで例1〜例11は実施例、例12は比較例である。
First, the abrasive slurries of Examples 1 to 12 were prepared by the following method, and the semiconductor substrate prepared by the method described later was subjected to chemical mechanical polishing. The polishing rate and flatness during polishing were measured by the following methods, and the results are shown in Table 1.
Here, Examples 1 to 11 are working examples, and Example 12 is a comparative example.

【0040】(1) 研磨剤の調整 〔例1〕イオン交換水に対して、酸化セリウム(セイミ
ケミカル(株)製:商品名SHS110(重量平均粒径
0.2μm))を3重量%、水酸化テトラメチルアンモ
ニウム(TMAH)(東京化成工業(株)製)を0.2
重量%添加した研磨剤スラリーを調整した。
(1) Preparation of abrasive [Example 1] 3% by weight of cerium oxide (trade name: SHS110 (weight average particle size: 0.2 μm), manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.) based on ion-exchanged water, and water 0.2% of tetramethylammonium oxide (TMAH) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
An abrasive slurry to which weight% was added was prepared.

【0041】〔例2〕TMAHの代わりに水酸化テトラ
エチルアンモニウム(TEAH)(東京化成工業(株)
製)を用いた以外、濃度を含めて例1と同様にして研磨
剤スラリーを調整した。
Example 2 Instead of TMAH, tetraethylammonium hydroxide (TEAH) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Abrasive slurry was prepared in the same manner as in Example 1 including the concentration, except that the slurry was used.

【0042】〔例3〕イオン交換水に対して、酸化セリ
ウム(同上)を2重量%、アルミナ(セイミケミカル
(株)製:商品名ALS100(重量平均粒径0.2μ
m))を1重量%、水酸化テトラ(n−ブチル)アンモ
ニウム(TBAH)(東京化成工業(株)製)を0.2
重量%添加した研磨剤スラリーを調整した。
Example 3 2% by weight of cerium oxide (same as above) based on ion-exchanged water, alumina (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd .: trade name: ALS100 (weight average particle size: 0.2 μm)
m)) in an amount of 1% by weight and tetra (n-butyl) ammonium hydroxide (TBAH) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in an amount of 0.2%.
An abrasive slurry to which weight% was added was prepared.

【0043】〔例4〕TBAHの代わりに水酸化テトラ
(n−プロピル)アンモニウム(TPAH)(東京化成
工業(株)製)を用いた以外、濃度を含めて例3と同様
にして研磨剤スラリーを調整した。
[Example 4] Abrasive slurry was prepared in the same manner as in Example 3, including the concentration, except that tetra (n-propyl) ammonium hydroxide (TPAH) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of TBAH. Was adjusted.

【0044】〔例5〕イオン交換水に対して、酸化セリ
ウム(同上)を2重量%、ジルコニア(関東化学(株)
製:オキシ塩化ジルコニウム8水塩を加水分解して得た
(重量平均粒径0.1μm))を1重量%、水酸化フェ
ニルトリメチルアンモニウム(PhMAH)(東京化成
工業(株)製)を0.2重量%添加した研磨剤スラリー
を調整した。
Example 5 2% by weight of cerium oxide (same as above) based on ion-exchanged water, zirconia (Kanto Chemical Co., Ltd.)
Manufacture: 1% by weight of a zirconium oxychloride octahydrate hydrolyzed (weight average particle size: 0.1 μm) and 0.1% of phenyltrimethylammonium hydroxide (PhMAH) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). An abrasive slurry to which 2% by weight was added was prepared.

【0045】〔例6〕イオン交換水に対して、酸化セリ
ウム(同上)を2重量%、酸化チタン(日本アエロジル
(株)製:商品名P25(重量平均粒径0.05μ
m))を1重量%、水酸化ベンジルセチルジメチルアン
モニウム(BSMAH)(東京化成工業(株)製)を
0.2重量%添加した研磨剤スラリーを調整した。
Example 6 2% by weight of cerium oxide (same as above) with respect to ion-exchanged water, titanium oxide (trade name: P25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .; weight average particle diameter: 0.05 μm)
m)) and 0.2% by weight of benzyl cetyl dimethyl ammonium hydroxide (BSMAH) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were prepared.

【0046】〔例7〕イオン交換水に対して、酸化セリ
ウム(同上)を2重量%、二酸化マンガン(セイミケミ
カル(株)製:商品名MNS100(重量平均粒径0.
2μm))を1重量%、水酸化ベンジルセチルジメチル
アンモニウム(BSMAH)(東京化成工業(株)製)
を0.2重量%添加した研磨剤スラリーを調整した。
Example 7 2% by weight of cerium oxide (same as above) based on ion-exchanged water, manganese dioxide (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd., trade name: MNS100 (weight average particle diameter: 0.1%))
1% by weight of benzyl cetyl dimethyl ammonium hydroxide (BSMAH) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Was added to prepare an abrasive slurry to which 0.2% by weight was added.

【0047】〔例8〕イオン交換水に対して、アルミナ
(セイミケミカル(株)製:商品名ALS100(重量
平均粒径0.2μm))を3重量%、水酸化テトラエチ
ルアンモニウム(TEAH)(東京化成工業(株)製)
を0.2重量%添加した研磨剤スラリーを調整した。
Example 8 3% by weight of alumina (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd., trade name: ALS100 (weight average particle size: 0.2 μm)) in ion-exchanged water, tetraethylammonium hydroxide (TEAH) (Tokyo, Japan) Chemical Industry Co., Ltd.)
Was added to prepare an abrasive slurry to which 0.2% by weight was added.

【0048】〔例9〕TEAHの代わりにTMAH(同
上)を用いた以外、濃度を含めて例1と同様にして研磨
剤スラリーを調整した。
Example 9 An abrasive slurry was prepared in the same manner as in Example 1 including the concentration, except that TMAH (same as above) was used instead of TEAH.

【0049】〔例10〕イオン交換水に対して、テトラ
イソプロプキシドシランを加水分解することにより得た
シリカ(関東化学(株)製:(重量平均粒径0.1μ
m))を3重量%、TMAH(同上)を0.2重量%添
加した研磨剤スラリーを調整した。
Example 10 Silica obtained by hydrolyzing tetraisopropoxide silane with ion-exchanged water (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: (weight average particle size: 0.1 μm)
m)) and 3% by weight of TMAH (same as above) were added to prepare an abrasive slurry.

【0050】〔例11〕TMAHの代わりにTPAH
(同上)を用いた以外、濃度を含めて例10と同様にし
て研磨剤スラリーを調整した。
[Example 11] TPAH instead of TMAH
An abrasive slurry was prepared in the same manner as in Example 10 except for using (same as above), including the concentration.

【0051】〔例12〕TMAHを添加しない以外、濃
度を含めて例1と同様にして研磨を行った。
[Example 12] Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that TMAH was not added, including the concentration.

【0052】(2) 〔半導体基板の作成及び研磨試験〕 図1(a)に示すように、Si基板1に、500nmの
SiO2 絶縁膜2をTEOSのCVDにより形成した。
次に図1(b)に示すように、このSiO2 絶縁膜2に
RIE法により配線溝5をパターニングした。その後、
図1(c)に示すようにRFスパッタ法で、Taのバリ
ア膜3を50nm形成した。スパッタ圧は2Torrで
行った。
(2) [Preparation of Semiconductor Substrate and Polishing Test] As shown in FIG. 1A, a 500 nm SiO 2 insulating film 2 was formed on a Si substrate 1 by CVD of TEOS.
Next, as shown in FIG. 1B, a wiring groove 5 was patterned in the SiO 2 insulating film 2 by RIE. afterwards,
As shown in FIG. 1C, a Ta barrier film 3 was formed to a thickness of 50 nm by RF sputtering. The sputtering pressure was set at 2 Torr.

【0053】さらに、図1(d)に示すように、その表
面にDCスパッタ法で、Cu膜4をブランケット膜とし
て500nm形成した。
Further, as shown in FIG. 1D, a Cu film 4 was formed as a blanket film to a thickness of 500 nm on the surface by DC sputtering.

【0054】これから、図1(e)に示すように、CM
P法により平坦化を行い、溝以外の部分のCuを除いて
Cuからなる埋め込み配線6を形成した。このCMP法
による研磨剤として例1〜例12の研磨剤スラリーを用
いた。研磨条件は以下のとおりである。
From now on, as shown in FIG.
The buried wiring 6 made of Cu was formed by flattening by the P method except for Cu in portions other than the grooves. The abrasive slurries of Examples 1 to 12 were used as abrasives by the CMP method. The polishing conditions are as follows.

【0055】 研磨機:片面研磨機( 定盤径550mm ) 定盤( プラテン )回転数:100rpm 定盤材質:ステンレス 加工圧力:30kPa 研磨布:不織布タイプの研磨パッド 研磨スラリー:定盤上に自動供給Polishing machine: Single-side polishing machine (platen diameter: 550 mm) Platen (platen) Number of revolutions: 100 rpm Platen material: Stainless steel Processing pressure: 30 kPa Polishing cloth: Nonwoven fabric type polishing pad Polishing slurry: Automatic supply on the platen

【0056】この条件で、Taのバリア層3が研磨によ
り除去され図1(e)の状態になるまで研磨を行い、以
下の条件で平坦性及び研磨レートを測定した。
Under these conditions, polishing was performed until the Ta barrier layer 3 was removed by polishing and the state shown in FIG. 1E was obtained, and the flatness and polishing rate were measured under the following conditions.

【0057】〔平坦性〕 図1(e)に示すCu配線層を断面SEM写真により観
察し、そのディッシングの状態で評価した。ディッシン
グのない場合をA、ディッシングはあるが軽度で従来
(例12と同等)より改善された場合をB、ディッシン
グが大きい場合をCとした。
[Flatness] The Cu wiring layer shown in FIG. 1E was observed by a cross-sectional SEM photograph and evaluated in the dishing state. A is the case without dishing, B is the case where the dishing is slight but improved compared to the conventional one (equivalent to Example 12), and C is the case where the dishing is large.

【0058】〔研磨レート〕 表面の研削量を測定し、1分間当たりの研磨量を研磨レ
ート(Å/分)として表示した。結果を表1に示す。
[Polishing Rate] The amount of grinding on the surface was measured, and the amount of polishing per minute was indicated as the polishing rate (Å / min). Table 1 shows the results.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】[0060]

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、本発明
の研磨剤を用いることにより、金属配線層のバリア層に
TaおよびTa化合物を用いた半導体製造プロセスにお
いて、高い平坦性と高い研磨速度を兼ね合わせた高精度
の化学的機械研磨が可能となることがわかる。すなわ
ち、本発明の研磨剤を用いることにより、高速化と微細
化の要求を満たす半導体デバイスが作製できる。
As is clear from the above examples, by using the abrasive of the present invention, high flatness and high polishing rate can be obtained in a semiconductor manufacturing process using Ta and a Ta compound for the barrier layer of the metal wiring layer. It can be seen that high-precision chemical-mechanical polishing combining with the above becomes possible. That is, by using the polishing agent of the present invention, a semiconductor device that satisfies the demands for high speed and miniaturization can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例における半導体基板の作製工程
を示す断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor substrate in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 SiO2 絶縁膜 3 バリア膜 4 Cu膜 5 配線溝 6 埋め込み配線REFERENCE SIGNS LIST 1 Si substrate 2 SiO 2 insulating film 3 barrier film 4 Cu film 5 wiring groove 6 embedded wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 砂原 一夫 神奈川県茅ヶ崎市茅ヶ崎3丁目2番10号 セイミケミカル株式会社内 (72)発明者 竹宮 聡 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 (72)発明者 真田 恭宏 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazuo Sunahara 3-2-1-10 Chigasaki, Chigasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Seimi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Takemiya 1150 Hazawacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken (72) Inventor Yasuhiro Sanada 1150 Hazawacho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken Asahi Glass Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セリウム、アルミニウム、ゲルマニウ
ム、ジルコニウム、チタン、マンガン又はケイ素のうち
少なくとも1種類の元素の酸化物からなる砥粒と有機ア
ルカリ化合物を含有する化学的機械研磨用研磨剤であっ
て、半導体基板上に形成された金属配線層及びそのバリ
ア層を有する半導体デバイスを研磨するための有機アル
カリ化合物を含有する研磨剤。
An abrasive for chemical mechanical polishing containing an abrasive comprising an oxide of at least one element of cerium, aluminum, germanium, zirconium, titanium, manganese or silicon and an organic alkali compound, An abrasive containing an organic alkali compound for polishing a semiconductor device having a metal wiring layer and a barrier layer formed on a semiconductor substrate.
【請求項2】 有機アルカリ化合物が、式(1)、〔化
1〕で表される第四級アンモニウム塩基である請求項1
に記載の研磨剤。 【化1】 (式中R1 〜R4 はそれぞれ独立に、炭素数1〜20の
アルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数
2〜20のアルケニル基のいずれかを示す。)
2. The organic alkali compound is a quaternary ammonium base represented by the formula (1) or [1].
The abrasive according to the above. Embedded image (In the formula, R 1 to R 4 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms.)
【請求項3】 第四級アンモニウム塩基が、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、水酸化テトラ(n−プロピル)アンモニウム、水酸
化テトラ(i−プロピル)アンモニウム、水酸化テトラ
(n−ブチル)アンモニウム、水酸化テトラ(i−ブチ
ル)アンモニウム、水酸化テトラ(n−ペンチル)アン
モニウム及び水酸化テトラネオペンチルアンモニウムか
ら選択される少なくとも1種類である請求項2に記載の
研磨剤。
3. The quaternary ammonium base is tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra (n-propyl) ammonium hydroxide, tetra (i-propyl) ammonium hydroxide, tetra (n-butyl) hydroxide. 3.) The abrasive according to claim 2, wherein the abrasive is at least one selected from ammonium, tetra (i-butyl) ammonium hydroxide, tetra (n-pentyl) ammonium hydroxide and tetraneopentylammonium hydroxide.
【請求項4】 金属配線層が銅(Cu)または銅合金で
ある請求項1〜3の何れかに記載の研磨剤。
4. The polishing agent according to claim 1, wherein the metal wiring layer is made of copper (Cu) or a copper alloy.
【請求項5】 バリア層がタンタル又はタンタル化合物
(タンタル合金及びタンタル合金化合物を含む)である
請求項1〜4の何れかに記載の研磨剤。
5. The abrasive according to claim 1, wherein the barrier layer is tantalum or a tantalum compound (including a tantalum alloy and a tantalum alloy compound).
【請求項6】 請求項1〜3の何れかに記載の研磨剤を
研磨手段に担持させて、基板上に金属配線層及びそのバ
リア層を有する半導体デバイスの少なくとも一部を研磨
することを特徴とする半導体基板の研磨方法。
6. A polishing apparatus comprising the polishing agent according to claim 1, wherein at least a part of a semiconductor device having a metal wiring layer and a barrier layer on a substrate is polished. Polishing method for a semiconductor substrate.
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Cited By (8)

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