JP2000326215A - Chemical machine grinding device and manufacture of semiconductor integrated circuit device using the same - Google Patents

Chemical machine grinding device and manufacture of semiconductor integrated circuit device using the same

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JP2000326215A
JP2000326215A JP11138694A JP13869499A JP2000326215A JP 2000326215 A JP2000326215 A JP 2000326215A JP 11138694 A JP11138694 A JP 11138694A JP 13869499 A JP13869499 A JP 13869499A JP 2000326215 A JP2000326215 A JP 2000326215A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
retainer ring
pressure head
type
mechanical polishing
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JP11138694A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Saito
俊哉 斎藤
Yuichiro Taguma
祐一郎 田熊
Yorio Takada
頼生 高田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To average the load to be added to a semiconductor wafer with respect to a chemical machine grinding device provided with a pressure head comprising a retainer ring having cuts inside thereof, by forming the retainer ring with a lower part retaining the semiconductor wafer and an upper part provided with cuts. SOLUTION: A semiconductor wafer 1 as a material to be ground is retained by a pressure head 2, a wafer surface is ground by an abrasive pad 4 attached to a rotary grinding surface plate 3, and the slurry 7 is supplied from a supply nozzle 6 during the grinding. A surface of the abrasive pad 4 is cut by a dresser 5 to reproduce its performance. The pressure head consists of a wafer carrier 8, a retainer ring 9 and an elastic thin film (PET sheet) 10, and the retainer ring 9 consists of a lower part 9a mounted for preventing the removement of the semiconductor wafer 1 during the grinding, and an upper part 9a provided with cuts capable of receiving the bending of the PET sheet 10.

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、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハ上に堆積され
た絶縁膜または金属膜の表面の凹凸を平坦に加工する化
学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing ;CM
P)プロセスに適用して有効な技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing) method for flattening irregularities on a surface of an insulating film or a metal film deposited on a semiconductor wafer. Polishing; CM
P) This relates to technology that is effective when applied to the process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウエハを保持しながら加圧するC
MP装置の加圧ヘッドには種々の構造が提案されてい
る。最も一般的には、半導体ウエハを保持するウエハチ
ャック、半導体ウエハが研磨中に外れることを防ぐリテ
ーナリング、表面基準を維持するためのバッキングフィ
ルム、これらを保持しながら加圧圧力を加えるハウジン
グなどの要素から、加圧ヘッドは主に構成されている。
2. Description of the Related Art Pressing C while holding a semiconductor wafer
Various structures have been proposed for the pressure head of the MP device. Most commonly, a wafer chuck for holding a semiconductor wafer, a retainer ring for preventing the semiconductor wafer from coming off during polishing, a backing film for maintaining a surface reference, and a housing for applying pressure while holding these. From the elements, the pressure head is mainly composed.

【0003】さらに、半導体ウエハに荷重を加える方式
も各種あり、その一つに、ハウジング内に半導体ウエハ
裏面から空気で付加的に圧力を調整するエアーバック加
圧方式がある。この方式では、半導体ウエハ裏面に供給
するエアーの量を部分的に変化させることによって、微
少に形状をコントロールすることができ、半導体ウエハ
全面にわたって均一な加工を達成することが可能であ
る。現在、弾性薄膜(例えば、PET(ポリエチレンテ
レフタレート)シート)を介して半導体ウエハを空気で
加圧する方法が実用化されており、この場合、弾性薄膜
がウエハチャックとしての役割を果たす。
Further, there are various methods of applying a load to the semiconductor wafer, and one of them is an air bag pressurizing method in which the pressure is additionally adjusted from the back surface of the semiconductor wafer in the housing by air. In this method, the shape can be minutely controlled by partially changing the amount of air supplied to the back surface of the semiconductor wafer, and uniform processing over the entire surface of the semiconductor wafer can be achieved. At present, a method of pressurizing a semiconductor wafer with air via an elastic thin film (for example, a PET (polyethylene terephthalate) sheet) has been put to practical use. In this case, the elastic thin film plays a role as a wafer chuck.

【0004】なお、株式会社工業調査会発行「半導体平
坦化CMP技術」1998年7月15日発行、土肥俊
郎、河西敏雄、中川威雄著、P71の図3. 4に、弾性
薄膜を介在したエアーバック加圧方式の概念図が記載さ
れている。
[0004] Note that Toshio Dohi, Toshio Kawanishi, and Takeo Nakagawa, published on July 15, 1998, "Semiconductor Flattening CMP Technology" issued by the Industrial Research Institute of Japan, p. A conceptual diagram of a back pressure method is described.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、CMPで
は、一般的に半導体ウエハにふちだれが生ずる。このふ
ちだれ現象を僅少化し、加工面の均一性を確保する一つ
の手段として、半導体ウエハの外周に配置されたリテー
ナリングが用いられている。リテーナリングは、半導体
ウエハが加工中に外れることを防止するために設けられ
たものであるが、半導体ウエハの外周に配置するリテー
ナリンングを加工用ダミーとして扱えば、ふちだれを小
さくすることができる。
By the way, in CMP, generally, a runoff occurs on a semiconductor wafer. As one means of minimizing this weeping phenomenon and ensuring uniformity of the processed surface, a retainer ring arranged on the outer periphery of a semiconductor wafer is used. The retainer ring is provided to prevent the semiconductor wafer from coming off during processing.However, if the retainer ring arranged on the outer periphery of the semiconductor wafer is treated as a processing dummy, it is possible to reduce the runout. it can.

【0006】しかしながら、本発明者が検討したところ
によると、半導体ウエハにエアー荷重をかけると、リテ
ーナリング上の弾性薄膜の端部がたわみ、半導体ウエハ
の端部に集中荷重が生ずることが明かとなった。この集
中荷重によって、半導体ウエハ上のエアー荷重が不均一
となり、研磨量の面内均一性が低下することが考えられ
た。
However, the present inventors have studied and found that when an air load is applied to the semiconductor wafer, the end of the elastic thin film on the retainer ring bends and a concentrated load is generated at the end of the semiconductor wafer. became. It is considered that the concentrated load causes the air load on the semiconductor wafer to be non-uniform, and the in-plane uniformity of the polishing amount to be reduced.

【0007】本発明の目的は、CMP技術において、半
導体ウエハに加わる荷重の平均化によって、半導体ウエ
ハ面内の研磨量の均一性を向上することのできる技術を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the uniformity of a polishing amount in a semiconductor wafer surface by averaging a load applied to the semiconductor wafer in the CMP technique.

【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。すなわち、 (1)本発明の化学的機械研磨装置は、切り込みが内側
に形成されたリテーナリングを備えた加圧ヘッドを有し
ており、上記リテーナリングは半導体ウエハを保持する
下部と上記切り込みが形成された上部とから構成される
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows. That is, (1) The chemical mechanical polishing apparatus of the present invention has a pressure head provided with a retainer ring in which a cut is formed inside, and the retainer ring has a lower portion for holding a semiconductor wafer and the cut notch. And the upper part formed.

【0010】(2)本発明の化学的機械研磨装置は、前
記(1)記載の加圧ヘッドにおいて、上記リテーナリン
グの下部の厚さを半導体ウエハの厚さとほぼ同じとする
ものである。
(2) In the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, in the pressure head according to the above (1), the thickness of the lower portion of the retainer ring is substantially the same as the thickness of the semiconductor wafer.

【0011】(3)本発明の化学的機械研磨装置は、前
記(1)記載の加圧ヘッドにおいて、上記リテーナリン
グの上部の厚さを1mm程度以下とするものである。
(3) In the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, in the pressure head according to the above (1), the thickness of the upper portion of the retainer ring is set to about 1 mm or less.

【0012】(4)本発明の化学的機械研磨装置は、前
記(1)記載の加圧ヘッドにおいて、上記リテーナリン
グの上部の断面を矩形、少なくとも一部が斜行形状、ま
たは少なくとも一部が円弧形状とするものである。
(4) In the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, in the pressure head according to the above (1), a cross section of an upper portion of the retainer ring is rectangular, at least a part is oblique, or at least a part is oblique. It has an arc shape.

【0013】(5)本発明の化学的機械研磨装置は、前
記(1)記載の加圧ヘッドにおいて、上記リテーナリン
グの少なくとも2点で弾性薄膜のたわみを受けとめるも
のである。
(5) In the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, in the pressure head according to the above (1), the deflection of the elastic thin film is received at at least two points of the retainer ring.

【0014】(6)本発明の化学的機械研磨装置は、前
記(1)記載の加圧ヘッドにおいて、上記切り込みの幅
を10mm以上とするものである。
(6) In the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention, in the pressure head according to the above (1), the width of the cut is 10 mm or more.

【0015】(7)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、切り込みが内側に形成されたリテーナリングを
有する加圧ヘッドを用いて半導体ウエハを保持、加圧
し、半導体ウエハ上に形成された膜の表面を研磨するも
のである。
(7) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a semiconductor wafer is held and pressed by using a pressure head having a retainer ring having a cut formed inside, and the semiconductor wafer is formed on the semiconductor wafer. This is for polishing the surface of the film.

【0016】上記した手段によれば、半導体ウエハにエ
アー荷重をかける際、弾性薄膜のたわみによる集中荷重
をリテーナリングで受けることが可能となり、半導体ウ
エハ上におけるエアー荷重の平均化が図れて、半導体ウ
エハ面内の研磨量の均一性を向上することができる。
According to the above means, when an air load is applied to the semiconductor wafer, the concentrated load due to the bending of the elastic thin film can be received by the retainer ring, the air load on the semiconductor wafer can be averaged, and the semiconductor wafer can be averaged. The uniformity of the polishing amount in the wafer surface can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1に、本発明の一実施の形態であるCM
P装置の模式図を示し、図2に、CMP装置が有する加
圧ヘッドに備えられたリテーナリングの断面の概略図を
示す。なお、実施の形態を説明するための全図において
同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返
しの説明は省略する。1は半導体ウエハ、2は加圧ヘッ
ド、3は研磨定盤、4は研磨パッド、5はドレッサ、6
は供給ノズル、7はスラリ、8はウエハキャリア、9は
リテーナリング、10はPETシート、11は空孔、1
2は空気供給および真空管路である。
FIG. 1 shows a CM according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a schematic diagram of a P device, and FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross section of a retainer ring provided in a pressure head of the CMP device. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted. 1 is a semiconductor wafer, 2 is a pressure head, 3 is a polishing platen, 4 is a polishing pad, 5 is a dresser, 6
Is a supply nozzle, 7 is a slurry, 8 is a wafer carrier, 9 is a retainer ring, 10 is a PET sheet, 11 is a hole,
2 is an air supply and vacuum line.

【0019】被研磨材料である半導体ウエハ1は加圧エ
ッド2に保持され、回転する研磨定盤3上に貼り付けら
れた研磨パッド4によって半導体ウエハ1の表面は研磨
される。上記加圧ヘッド2は半導体ウエハ1の加圧が可
能であり、さらに自転機能を有する。研磨パッド4の表
面は、その機能を再生させるためにドレッサ5を用いて
切削される。研磨中は研磨パッド4の上方に設置された
供給ノズル6からスラリ7が供給される。
A semiconductor wafer 1, which is a material to be polished, is held by a pressurizing edge 2, and the surface of the semiconductor wafer 1 is polished by a polishing pad 4 attached to a rotating polishing platen 3. The pressurizing head 2 can pressurize the semiconductor wafer 1 and has a rotation function. The surface of the polishing pad 4 is cut using a dresser 5 to regenerate its function. During polishing, a slurry 7 is supplied from a supply nozzle 6 provided above the polishing pad 4.

【0020】加圧ヘッド2は、半導体ウエハ1を収納す
るウエハキャリア8、半導体ウエハ1が設置される領域
の外周に設けられたリテーナリング9および弾性薄膜、
例えばPETシート10によって構成されており、PE
Tシート10を介して半導体ウエハ1は裏面から空気で
付加的に加圧される。上記PETシート10はウエハチ
ャックとしても機能し、半導体ウエハ1を吸着するため
の空孔11があけられている。ウエハキャリア8へ通じ
て空気供給および真空管路12が設けられている。
The pressure head 2 includes a wafer carrier 8 for accommodating the semiconductor wafer 1, a retainer ring 9 provided on the outer periphery of a region where the semiconductor wafer 1 is installed, and an elastic thin film.
For example, it is constituted by a PET sheet 10 and is made of PE
The semiconductor wafer 1 is additionally pressurized with air from the back surface via the T sheet 10. The PET sheet 10 also functions as a wafer chuck, and has holes 11 for adsorbing the semiconductor wafer 1. An air supply and a vacuum line 12 are provided leading to the wafer carrier 8.

【0021】さらに、リテーナリング9は、主に半導体
ウエハ1が研磨中に外れることを防ぐために設けられた
下部9aと、主にPETシート10のたわみを受けとめ
ることのできる切り込みが形成された上部9bとから構
成されており、切り込みが内側に設けられた段差形状を
なしている。
Further, the retainer ring 9 has a lower portion 9a provided mainly to prevent the semiconductor wafer 1 from coming off during polishing, and an upper portion 9b provided mainly with a notch capable of receiving the deflection of the PET sheet 10. And has a stepped shape in which the cut is provided inside.

【0022】下部9aの厚さは、半導体ウエハ1の厚さ
とほぼ同じである。下部9aの厚さが薄すぎると集中荷
重が半導体ウエハ1の端面にかかり、また、厚すぎると
集中荷重が半導体ウエハ1の中央面にかかり、荷重の平
均化を図ることができないためである。一方、上部9b
の厚さは、PETシート10の厚さに依存するため、一
概には決められないが、代表的には1mm程度以下に設
定される。
The thickness of the lower portion 9a is substantially the same as the thickness of the semiconductor wafer 1. If the thickness of the lower portion 9a is too thin, a concentrated load is applied to the end surface of the semiconductor wafer 1, and if it is too thick, a concentrated load is applied to the central surface of the semiconductor wafer 1, and the load cannot be averaged. On the other hand, upper 9b
The thickness depends on the thickness of the PET sheet 10 and cannot be unconditionally determined, but is typically set to about 1 mm or less.

【0023】図2(a)は、図1に示したリテーナリン
グ9の拡大断面図である。リテーナリング9の断面が段
差形状の場合は、下部9aの半導体ウエハ1に近い側の
端部A点と上部9bの半導体ウエハ1に近い側の端部B
点を通る面でPETシート10のたわみを受けとめるこ
とができる。A点からB点の水平距離Lは、PETシー
ト10の厚さに依存するため、一概には決められない
が、例えばPETシート10の厚さが100μmの場合
は10mm程度以上、250μmの場合は20mm程度
以上に設定される。
FIG. 2A is an enlarged sectional view of the retainer ring 9 shown in FIG. In the case where the cross section of the retainer ring 9 is step-shaped, an end point A on the lower portion 9a near the semiconductor wafer 1 and an end portion B on the upper portion 9b near the semiconductor wafer 1 are provided.
The deflection of the PET sheet 10 can be received on the surface passing through the point. The horizontal distance L from the point A to the point B depends on the thickness of the PET sheet 10 and cannot be unconditionally determined. For example, when the thickness of the PET sheet 10 is 100 μm, it is about 10 mm or more, and when the thickness is 250 μm, It is set to about 20 mm or more.

【0024】また、上部9bの断面形状は、PETシー
ト10のたわみを受けとめることが可能な形状であれば
よく、例えばその一部が斜行形状(図2(b))、また
はその一部が円弧形状(図2(c))であってもよい。
The cross-sectional shape of the upper portion 9b may be any shape as long as it can receive the deflection of the PET sheet 10. For example, a part of the cross-section is oblique (FIG. 2B), or a part thereof is It may have an arc shape (FIG. 2C).

【0025】このように、本実施の形態によれば、半導
体ウエハ1にエアー荷重をかける際、PETシート10
のたわみによる集中荷重をリテーナリング9で受けるこ
とにより、半導体ウエハ1上におけるエアー荷重の平均
化が図れて、半導体ウエハ1面内の研磨量の均一性が向
上する。
As described above, according to the present embodiment, when an air load is applied to the semiconductor wafer 1, the PET sheet 10
By receiving the concentrated load due to the deflection by the retainer ring 9, the air load on the semiconductor wafer 1 can be averaged, and the uniformity of the polishing amount on the surface of the semiconductor wafer 1 is improved.

【0026】次に、本実施の形態の前記CMP装置を用
いたバイポーラCMOS(Complementary Metal Oxide
Semiconductor )デバイスの多層配線の製造方法を図3
〜図10を用いて簡単に説明する。図において、Q1
npn型バイポーラトランジスタ、Q2 はpチャネル型
MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field
Effect Transistor )、Q3 はnチャネル型MISFE
Tである。
Next, a bipolar CMOS (Complementary Metal Oxide) using the CMP apparatus of the present embodiment is described.
FIG. 3 shows a method for manufacturing a multilayer wiring of a semiconductor device.
This will be briefly described with reference to FIGS. In the figure, Q 1 is an npn-type bipolar transistor, and Q 2 is a p-channel MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field).
Effect Transistor), Q 3 is an n-channel type MISFE
T.

【0027】まず、図3に示すように、比抵抗10Ωc
m程度のp型シリコン単結晶で構成された半導体基板2
1にn+ 型埋め込み層22とp+ 型埋め込み層23とを
形成する。次に、半導体基板21上にn型のエピタキシ
ャル層を形成した後、n+ 型埋め込み層22の上にn型
ウエル24を、p+ 型埋め込み層23の上にp型ウエル
25をそれぞれ形成する。
First, as shown in FIG.
Semiconductor substrate 2 made of p-type silicon single crystal of about m
1, an n + -type buried layer 22 and a p + -type buried layer 23 are formed. Next, after forming an n-type epitaxial layer on the semiconductor substrate 21, an n-type well 24 is formed on the n + -type buried layer 22 and a p-type well 25 is formed on the p + -type buried layer 23. .

【0028】次に、n型ウエル24およびp型ウエル2
5の表面に素子分離用絶縁膜26を形成する。このと
き、寄生nチャネル型MISFETの動作を防ぐため、
p型ウエル25の素子分離用絶縁膜26の下にp型のチ
ャネルストッパ領域27を形成する。
Next, the n-type well 24 and the p-type well 2
5, an isolation insulating film 26 is formed. At this time, in order to prevent the operation of the parasitic n-channel MISFET,
A p-type channel stopper region 27 is formed below the element isolation insulating film 26 in the p-type well 25.

【0029】次に、図4に示すように、npn型バイポ
ーラトランジスタQ1 を形成する領域のn型ウエル24
の一部にコレクタ取出し領域28となるn型半導体領域
を形成した後、pチャネル型MISFETQ2 を形成す
る領域のn型ウエル24にp型不純物、例えばボロン
(B)をイオン注入してしきい値電圧制御層29を形成
する。また、nチャネル型MISFETQ3 を形成する
領域のp型ウエル25にn型不純物、例えばリン(P)
をイオン注入してしきい値電圧制御層30を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, n-type well region forming the npn type bipolar transistor Q 1 24
After forming the n-type semiconductor region serving as a collector taking-out region 28 in a part, p-type impurity into the n-type well 24 in the region for forming the p-channel type MISFET Q 2, for example, boron (B) is ion-implanted sills The value voltage control layer 29 is formed. Further, an n-type impurity, for example, phosphorus (P) is added to the p-type well 25 in a region where the n-channel type MISFET Q 3 is formed.
Is ion-implanted to form the threshold voltage control layer 30.

【0030】次に、図5に示すように、n型ウエル24
およびp型ウエル25のそれぞれの表面に膜厚8nm程
度のゲート絶縁膜31を形成した後、その上に膜厚50
〜200nm程度の多結晶シリコン膜(図示せず)を堆
積する。続いて、pチャネル型MISFETQ2 を形成
する領域の多結晶シリコン膜にp型不純物、例えばBを
イオン注入し、nチャネル型MISFETQ3 を形成す
る領域の多結晶シリコン膜にn型不純物、例えばPをイ
オン注入する。次いで、この多結晶シリコン膜の上層に
窒化シリコン膜32を堆積した後、窒化シリコン膜32
および多結晶シリコン膜を順次エッチングしてp型のゲ
ート電極33aおよびn型のゲート電極33bを形成す
る。
Next, as shown in FIG.
After forming a gate insulating film 31 having a thickness of about 8 nm on each surface of the p-type well 25 and the
A polycrystalline silicon film (not shown) of about 200 nm is deposited. Then, p-channel-type p-type impurity MISFET Q 2 to the polycrystalline silicon film in the region for forming, for example the B ions are implanted, n-type impurity into the polycrystalline silicon film in the region for forming the n-channel type MISFET Q 3, for example, P Is ion-implanted. Next, after depositing a silicon nitride film 32 on the polycrystalline silicon film,
Then, the p-type gate electrode 33a and the n-type gate electrode 33b are formed by sequentially etching the polycrystalline silicon film.

【0031】次に、ゲート電極33aをマスクとしてp
チャネル型MISFETQ2 を形成する領域のn型ウエ
ル24にp型不純物、例えばBをイオン注入し、ソー
ス、ドレインの一部を構成するp- 型半導体領域34を
形成する。また、ゲート電極33bをマスクとしてnチ
ャネル型MISFETQ3 を形成する領域のp型ウエル
25にn型不純物、例えば砒素(As)をイオン注入
し、ソース、ドレインの一部を構成するn- 型半導体領
域35を形成する。
Next, p is set using the gate electrode 33a as a mask.
P-type impurity such as B is ion-implanted into the n-type well 24 in the region for forming a channel type MISFET Q 2, p constituting the source, a portion of the drain - -type semiconductor region 34. Further, n-type impurities into the p-type well 25 in the region for forming the n-channel type MISFET Q 3 the gate electrode 33b as a mask, arsenic (As) is ion-implanted, forming a source, a portion of the drain n - -type semiconductor An area 35 is formed.

【0032】次に、図6に示すように、半導体基板21
上に堆積した窒化シリコン膜を異方性エッチングにより
加工し、ゲート電極33a,33bの側壁に窒化シリコ
ン膜からなるサイドウォールスペーサ36を形成する。
次いで、ゲート電極33aとサイドウォールスペーサ3
6とをマスクとしてpチャネル型MISFETQ2 を形
成する領域のn型ウエル24にp型不純物、例えばBを
イオン注入し、ソース、ドレインの他の一部を構成する
+ 型半導体領域37を形成する。また、ゲート電極3
3bおよびサイドウォールスペーサ36をマスクとして
nチャネル型MISFETQ3 を形成する領域のp型ウ
エル25にp型不純物、例えばPをイオン注入し、ソー
ス、ドレインの他の一部を構成するn+ 型半導体領域3
8を形成する。さらに、npn型バイポーラトランジス
タQ1 を形成する領域のn型ウエル24にp型不純物、
例えばBをイオン注入してベース領域39と外部ベース
領域40とを形成する。
Next, as shown in FIG.
The silicon nitride film deposited thereon is processed by anisotropic etching to form sidewall spacers 36 made of the silicon nitride film on the side walls of the gate electrodes 33a and 33b.
Next, the gate electrode 33a and the sidewall spacer 3
P-type impurity such as B ions are implanted and 6 to n-type well 24 in the region for forming the p-channel type MISFET Q 2 as a mask, forming a p + -type semiconductor region 37 constituting the source, the other part of the drain I do. In addition, the gate electrode 3
P-type impurity such as P is ion-implanted 3b and the sidewall spacers 36 on the p-type well 25 in the region for forming the n-channel type MISFET Q 3 as a mask, source, n + -type semiconductor constituting the other part of the drain Area 3
8 is formed. Further, p-type impurity into the n-type well 24 in the region for forming the npn type bipolar transistors Q 1,
For example, B is ion-implanted to form the base region 39 and the external base region 40.

【0033】次に、図7に示すように、半導体基板21
上に、例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜41を堆積
した後、ベース領域39上の絶縁膜41およびゲート絶
縁膜31と同一層の絶縁膜を開孔してコンタクトホール
42を形成する。次いで、半導体基板21上に多結晶シ
リコン膜を堆積した後、この多結晶シリコン膜にn型不
純物、例えばAsをイオン注入し、熱処理によってこの
n型不純物をベース領域39に拡散させてエミッタ領域
43を形成する。次に、この多結晶シリコン膜をエッチ
ングしてエミッタ引き出し電極44を形成する。
Next, as shown in FIG.
After an insulating film 41 made of, for example, a silicon oxide film is deposited thereon, a contact hole 42 is formed by opening an insulating film in the same layer as the insulating film 41 and the gate insulating film 31 on the base region 39. Next, after depositing a polycrystalline silicon film on the semiconductor substrate 21, an n-type impurity, for example, As is ion-implanted into the polycrystalline silicon film, and the n-type impurity is diffused into the base region 39 by heat treatment to form an emitter region 43. To form Next, the polycrystalline silicon film is etched to form an emitter extraction electrode 44.

【0034】次いで、絶縁膜41の上層に第1層間絶縁
膜45を形成した後、第1層間絶縁膜45、絶縁膜41
およびゲート絶縁膜31と同一層の絶縁膜にコンタクト
ホール46を開孔し、次いで第1層間絶縁膜45の上層
に堆積した金属膜をエッチングして第1層配線47を形
成する。
Next, after a first interlayer insulating film 45 is formed on the insulating film 41, the first interlayer insulating film 45 and the insulating film 41 are formed.
Then, a contact hole 46 is formed in the insulating film in the same layer as the gate insulating film 31, and then a metal film deposited on the first interlayer insulating film 45 is etched to form a first layer wiring 47.

【0035】次に、図8に示すように、第1層配線47
の上層に形成した第2層間絶縁膜48にスルーホール4
9を開孔した後、第2層間絶縁膜48の上層に金属膜、
例えばタングステン膜50を化学的気相成長(Chemical
Vapor Deposition :CVD)法によって堆積する。
Next, as shown in FIG.
The second interlayer insulating film 48 formed in the upper layer
9, a metal film is formed on the second interlayer insulating film 48,
For example, the tungsten film 50 is formed by chemical vapor deposition (Chemical
Vapor deposition (CVD) is deposited.

【0036】次いで、タングステン膜50の表面を本実
施の形態である前記図1に示したCMP装置を用いて研
磨する。まず、ウエハキャリア8内に半導体ウエハ1を
収納した後、ウエハキャリア8を研磨パッド4上に接触
させる。この状態で、半導体ウエハ1に回転と加圧を与
え、供給ノズル6からスラリ7を滴下しながら研磨する
ことによって、図9に示すように、その表面が平坦化さ
れ、スルーホール49に埋め込まれたタングステン膜5
0からなるプラグ51を形成する。この際、PETシー
ト10のたわみによる集中荷重をリテーナリング9で受
けることができるので、半導体ウエハ1上におけるエア
ーの荷重の平均化を図ることができる。
Next, the surface of the tungsten film 50 is polished using the CMP apparatus shown in FIG. 1 which is the present embodiment. First, after the semiconductor wafer 1 is stored in the wafer carrier 8, the wafer carrier 8 is brought into contact with the polishing pad 4. In this state, the semiconductor wafer 1 is rotated and pressurized and polished while dropping the slurry 7 from the supply nozzle 6, so that the surface is flattened and embedded in the through hole 49 as shown in FIG. Tungsten film 5
A plug 51 made of zero is formed. At this time, since the concentrated load due to the deflection of the PET sheet 10 can be received by the retainer ring 9, the air load on the semiconductor wafer 1 can be averaged.

【0037】次に、図10に示すように、半導体基板2
1上に堆積した金属膜、例えばアルミニウム膜をエッチ
ングして第2層配線52を形成する。その後は、図示は
しないが、第2層配線52よりも上層の配線が層間絶縁
膜を介して形成されてバイポーラCMOSデバイスが完
成する。なお、上下層の配線を接続するために設けられ
るプラグの形成、または上層配線の表面の平坦化などに
前記図1に示したCMP装置を用いてもよい。
Next, as shown in FIG.
The second layer wiring 52 is formed by etching a metal film, for example, an aluminum film deposited on the first layer 52. Thereafter, although not shown, a wiring above the second-layer wiring 52 is formed via an interlayer insulating film, thereby completing a bipolar CMOS device. Note that the CMP apparatus shown in FIG. 1 may be used for forming plugs provided to connect upper and lower wirings, or for planarizing the surface of upper wirings.

【0038】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0039】例えば、本実施の形態では、バイポーラC
MOSデバイスの製造方法に適用した場合について説明
したが、CMP技術が用いられるいかなる半導体集積回
路装置の製造方法にも適用可能である。
For example, in this embodiment, the bipolar C
Although the description has been given of the case where the present invention is applied to a method of manufacturing a MOS device, the present invention is applicable to a method of manufacturing any semiconductor integrated circuit device using a CMP technique.

【0040】[0040]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0041】本発明によれば、CMP技術において、半
導体ウエハ上におけるエアー荷重の平均化が図れ、半導
体ウエハ面内の研磨量の均一性を向上することができ
る。
According to the present invention, in the CMP technique, the air load on the semiconductor wafer can be averaged, and the uniformity of the polishing amount on the semiconductor wafer can be improved.

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

【図1】本発明の一実施の形態であるCMP装置の模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態であるCMP装置に備わ
るリテーナリングの要部断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of a retainer ring provided in the CMP apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用い
たバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導体
基板の要部断面図である。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施の形態であるCMP装置を用
いたバイポーラCMOSデバイスの製造方法を示す半導
体基板の要部断面図である。
FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a bipolar CMOS device using a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体ウエハ 2 加圧ヘッド 3 研磨定盤 4 研磨パッド 5 ドレッサ 6 供給ノズル 7 スラリ 8 ウエハキャリア 9 リテーナリング 9a 下部 9b 上部 10 PETシート 11 空孔 12 空気供給および真空管路 21 半導体基板 22 n+ 型埋め込み層 23 p+ 型埋め込み層 24 n型ウエル 25 p型ウエル 26 素子分離用絶縁膜 27 チャネルストッパ領域 28 コレクタ引き出し領域 29 しきい値電圧制御層 30 しきい値電圧制御層 31 ゲート絶縁膜 32 窒化シリコン膜 33a ゲート電極 33b ゲート電極 34 p- 型半導体領域 35 n- 型半導体領域 36 サイドウォールスペーサ 37 p+ 型半導体領域 38 n+ 型半導体領域 39 ベース領域 40 外部ベース領域 41 絶縁膜 42 コンタクトホール 43 エミッタ領域 44 エミッタ引き出し電極 45 第1層間絶縁膜 46 コンタクトホール 47 第1層配線 48 第2層間絶縁膜 49 スルーホール 50 タングステン膜 51 プラグ 52 第2層配線DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 2 Pressure head 3 Polishing platen 4 Polishing pad 5 Dresser 6 Supply nozzle 7 Slurry 8 Wafer carrier 9 Retainer ring 9a Lower part 9b Upper part 10 PET sheet 11 Vacancy 12 Air supply and vacuum pipe 21 Semiconductor substrate 22 n + type Buried layer 23 p + -type buried layer 24 n-type well 25 p-type well 26 isolation insulating film 27 channel stopper region 28 collector lead-out region 29 threshold voltage control layer 30 threshold voltage control layer 31 gate insulating film 32 nitride Silicon film 33 a Gate electrode 33 b Gate electrode 34 p type semiconductor region 35 n type semiconductor region 36 sidewall spacer 37 p + type semiconductor region 38 n + type semiconductor region 39 base region 40 external base region 41 insulating film 42 contact hole 43 Emitter area 44 Emitter extraction electrode 45 First interlayer insulating film 46 Contact hole 47 First layer wiring 48 Second interlayer insulating film 49 Through hole 50 Tungsten film 51 Plug 52 Second layer wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 頼生 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 BA05 BB04 BC02 CB01 CB10 DA12 DA17  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Takada 3-16-0 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo F-term in the Hitachi, Ltd. Device Development Center 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 BA05 BB04 BC02 CB01 CB10 DA12 DA17

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 切り込みが内側に形成されたリテーナリ
ングを備えた加圧ヘッドを有しており、前記リテーナリ
ングは半導体ウエハを保持する下部と前記切り込みが形
成された上部とから構成されることを特徴とする化学的
機械研磨装置。
1. A pressure head having a retainer ring having a cut formed therein, wherein the retainer ring includes a lower portion for holding a semiconductor wafer and an upper portion formed with the cut. A chemical mechanical polishing apparatus characterized in that:
【請求項2】 請求項1記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記リテーナリングの下部の厚さは、保持される
半導体ウエハの厚さとほぼ同じであることを特徴とする
化学的機械研磨装置。
2. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein a thickness of a lower portion of said retainer ring is substantially equal to a thickness of a semiconductor wafer to be held.
【請求項3】 請求項1記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記リテーナリングの上部の厚さは、1mm程度
以下であることを特徴とする化学的機械研磨装置。
3. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein a thickness of an upper portion of the retainer ring is about 1 mm or less.
【請求項4】 請求項1記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記リテーナリングの上部の断面が矩形、少なく
とも一部が斜行形状、または少なくとも一部が円弧形状
であることを特徴とする化学的機械研磨装置。
4. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein a cross section of an upper portion of the retainer ring is rectangular, at least a part is oblique, or at least a part is an arc. Mechanical polishing equipment.
【請求項5】 請求項1記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記リテーナリングの少なくとも2点で弾性薄膜
のたわみを受けとめることを特徴とする化学的機械研磨
装置。
5. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein a deflection of the elastic thin film is received at at least two points of the retainer ring.
【請求項6】 請求項1記載の化学的機械研磨装置にお
いて、前記切り込みの幅は、10mm程度以上であるこ
とを特徴とする化学的機械研磨装置。
6. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein the width of the cut is about 10 mm or more.
【請求項7】 切り込みが内側に形成されたリテーナリ
ングを有する加圧ヘッドを用いて半導体ウエハを保持、
加圧し、前記半導体ウエハ上に形成された膜の表面を研
磨すること特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
7. A semiconductor wafer is held by using a pressure head having a retainer ring having a cut formed inside.
A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising applying pressure and polishing the surface of a film formed on the semiconductor wafer.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425809B1 (en) * 1999-02-15 2002-07-30 Ebara Corporation Polishing apparatus
JP2008093811A (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd Polishing head and polishing device
JP2010201589A (en) * 2009-03-05 2010-09-16 Fujibo Holdings Inc Holder
CN104249290A (en) * 2013-06-28 2014-12-31 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Buffer platform device with second choke flow ring in grinding device

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