JP2001257188A - Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device

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JP2001257188A
JP2001257188A JP2000069777A JP2000069777A JP2001257188A JP 2001257188 A JP2001257188 A JP 2001257188A JP 2000069777 A JP2000069777 A JP 2000069777A JP 2000069777 A JP2000069777 A JP 2000069777A JP 2001257188 A JP2001257188 A JP 2001257188A
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polishing
insulating film
slurry
film
metal
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Yohei Yamada
洋平 山田
Shinichi Fukada
晋一 深田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of reducing the occurrence of dishing or erosion in a manufacturing step of a damascene wiring layer. SOLUTION: A metal layer is deposited on an insulating film on which a recessed pattern is formed. Then, after the insulating film is polished with slurry for metal polishing to expose the surface of the insulating film, the surface of the insulating film is polished by using slurry for polishing an insulating film. Subsequently, a protruded stepped part is polished in a process using the slurry for metal polishing.

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、ダマシン配線層のディッシ
ングおよびエロージョンを低減化できる半導体集積回路
装置の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device capable of reducing dishing and erosion of a damascene wiring layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下は、本発明者によって検討された技
術であり、その概要は次のとおりである。
2. Description of the Related Art The following is a technique studied by the present inventor, and its outline is as follows.

【0003】すなわち、半導体基板上における配線層の
製造方法において、酸化シリコン膜からなる絶縁膜に溝
を形成し、この溝の内部にタンタル(Ta)膜などから
なるバリアメタル層と銅(Cu)膜などからなる配線用
金属膜とを下層から順に堆積して構成される配線層(ダ
マシン配線層と称されている配線層の態様が含まれてい
る配線層)を形成している場合がある。
That is, in a method of manufacturing a wiring layer on a semiconductor substrate, a groove is formed in an insulating film made of a silicon oxide film, and a barrier metal layer made of a tantalum (Ta) film or the like and copper (Cu) are formed inside the groove. In some cases, a wiring layer (a wiring layer including an aspect of a wiring layer called a damascene wiring layer) formed by sequentially depositing a wiring metal film made of a film or the like from a lower layer is formed. .

【0004】この場合、バリアメタル層とその表面に形
成されている配線用金属膜とをCMP(Chemical Mecha
nical Polishing)技術を使用して、不要な領域の配線
用金属膜とその下層のバリアメタル層とを研磨して、ダ
マシン配線層としてのパターン化された配線層を形成す
る製造工程が使用されている。
In this case, the barrier metal layer and the wiring metal film formed on the surface thereof are formed by a CMP (Chemical Mecha).
A manufacturing process is used in which a wiring metal film in an unnecessary area and a barrier metal layer thereunder are polished using an nical polishing technique to form a patterned wiring layer as a damascene wiring layer. I have.

【0005】なお、例えば工業調査会発行「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、P26〜P30に金属膜のCM
Pについて記載されている。
[0005] For example, "Semiconductor flattening CMP technology" issued by the Industrial Research Institute, published July 15, 1998,
Toshio Kasai and Takeo Nakagawa, CM of metal film in P26-P30
P is described.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、多層配線を
構成するダマシン配線層の製造方法においては、ダマシ
ン配線層上の絶縁膜に段差が生じ易く、この段差は解消
され難いため、上層のダマシン配線層の形成時に配線用
金属膜の研磨残りに起因した電気的短絡などの問題が発
生している。
However, in a method of manufacturing a damascene wiring layer forming a multilayer wiring, a step is easily generated in an insulating film on the damascene wiring layer, and the step is difficult to be eliminated. During the formation of the layer, there are problems such as an electrical short-circuit caused by the polishing residue of the wiring metal film.

【0007】さらに、メタルCMPにおいては、バリア
メタル層の研磨速度と比較して、配線用金属膜の研磨速
度が早くなる傾向がある。配線層用の溝の外部に成膜さ
れたバリアメタル膜を完全に研磨するためにオーバー研
磨量を増加させると、研磨速度が早い配線用金属膜が過
剰に研磨されるので、配線層用の溝の内部でディッシン
グが生じたり、ダマシン配線層のまわりの絶縁膜を同時
に研磨してしまうエロージョンが発生するという問題点
があることが明らかになった。
Further, in metal CMP, the polishing rate of the wiring metal film tends to be higher than the polishing rate of the barrier metal layer. If the over-polishing amount is increased to completely polish the barrier metal film formed outside the trench for the wiring layer, the polishing metal film having a high polishing rate is excessively polished. It has become clear that dishing occurs inside the groove and erosion occurs in which the insulating film around the damascene wiring layer is simultaneously polished.

【0008】本発明の目的は、ダマシン配線層の製造工
程においてディッシングおよびエロージョンを低減化で
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 reducing dishing and erosion in a process of manufacturing a damascene wiring layer.

【0009】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.

【0010】[0010]

【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)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、凹パ
ターンが形成された絶縁膜上に金属膜を堆積した後、メ
タル研磨用スラリーを用いたCMP処理と絶縁膜研磨用
スラリーを用いたCMP処理とを併用することで、凹パ
ターンの内部に上記金属膜を埋め込むものである。 (2)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、ま
ず、凹パターンが形成された絶縁膜上に金属膜を堆積
し、次いでメタル研磨用スラリーを用いた第1CMP処
理で金属膜の表面を研磨して絶縁膜の表面を露出させた
後、絶縁膜研磨用スラリーを用いた第2CMP処理で絶
縁膜の表面を研磨し、続いてメタル研磨用スラリーを用
いた第3CMP処理で凸段差部を研磨するものである。 (3)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、ま
ず、凹パターンが形成された絶縁膜上に金属膜を堆積
し、次いでメタル研磨用スラリーを用いた第1CMP処
理で金属膜の表面を研磨して絶縁膜の表面を露出させた
後、絶縁膜研磨用スラリーを用いた第2CMP処理で絶
縁膜の表面を研磨し、続いてメタル研磨用スラリーを用
いた第3CMP処理で凸段差部を研磨するものであっ
て、砥粒を含有した研磨パッド上でスラリーが含有する
薬液を替えることで上記第1〜第3CMP処理が連続処
理されるものである。 (4)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、ま
ず、凹パターンが形成された絶縁膜上に金属膜を堆積
し、次いでメタル研磨用スラリーを用いた第1CMP処
理で金属膜の表面を研磨して絶縁膜の表面を露出させた
後、絶縁膜研磨用スラリーを用いた第2CMP処理で絶
縁膜の表面を研磨し、続いてメタル研磨用スラリーを用
いた第3CMP処理で凸段差部を研磨するものであっ
て、複数の研磨定盤を備えたCMP装置で上記第1〜第
3CMP処理が連続処理されるものである。 (5)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、ま
ず、凹パターンが形成された絶縁膜上に金属膜を堆積
し、次いでメタル研磨用スラリーを用いた第1CMP処
理で金属膜の表面を研磨して絶縁膜の表面を露出させた
後、絶縁膜研磨用スラリーを用いた第2CMP処理で絶
縁膜の表面を研磨し、続いてメタル研磨用スラリーを用
いた第3CMP処理で凸段差部を研磨するものであっ
て、上記第1CMP処理中にメタル研磨用スラリーの酸
化剤濃度を変化させるものである。 (6)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前記
記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、上記金
属膜は、バリアメタル層と配線用金属膜との積層膜によ
って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) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, after a metal film is deposited on an insulating film on which a concave pattern is formed, a CMP process using a metal polishing slurry and the insulating film polishing slurry are performed. The metal film is buried inside the concave pattern by using the CMP process used in combination. (2) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, first, a metal film is deposited on an insulating film on which a concave pattern is formed, and then the surface of the metal film is subjected to a first CMP process using a slurry for metal polishing. After polishing to expose the surface of the insulating film, the surface of the insulating film is polished by a second CMP process using a slurry for insulating film polishing, and then a convex step is formed by a third CMP process using a slurry for metal polishing. It is to be polished. (3) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, first, a metal film is deposited on an insulating film on which a concave pattern is formed, and then the surface of the metal film is subjected to a first CMP process using a slurry for metal polishing. After polishing to expose the surface of the insulating film, the surface of the insulating film is polished by a second CMP process using a slurry for insulating film polishing, and then a convex step is formed by a third CMP process using a slurry for metal polishing. The first to third CMP processes are continuously performed by changing a chemical solution contained in the slurry on a polishing pad containing abrasive grains. (4) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, first, a metal film is deposited on an insulating film on which a concave pattern is formed, and then the surface of the metal film is subjected to a first CMP process using a metal polishing slurry. After polishing to expose the surface of the insulating film, the surface of the insulating film is polished by a second CMP process using a slurry for insulating film polishing, and then a convex step is formed by a third CMP process using a slurry for metal polishing. The polishing is performed, and the first to third CMP processes are continuously performed by a CMP apparatus having a plurality of polishing plates. (5) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, first, a metal film is deposited on an insulating film on which a concave pattern is formed, and then the surface of the metal film is subjected to a first CMP process using a slurry for metal polishing. After polishing to expose the surface of the insulating film, the surface of the insulating film is polished by a second CMP process using a slurry for insulating film polishing, and then a convex step is formed by a third CMP process using a slurry for metal polishing. The polishing is performed, and the oxidizing agent concentration of the metal polishing slurry is changed during the first CMP process. (6) The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device described above, wherein the metal film is formed by a laminated film of a barrier metal layer and a wiring metal film. Things.

【0011】上記した手段によれば、金属膜の表面のC
MP処理に、絶縁膜の表面のCMP処理を併用すること
によって、溝の内部の金属膜の表面に生じやすいディッ
シングおよび金属膜が埋め込まれた溝のまわりの絶縁膜
の表面に生じやすいエロージョンの発生が抑えられる。
According to the above means, the C on the surface of the metal film is
By using the CMP process in combination with the CMP process on the surface of the insulating film, dishing that easily occurs on the surface of the metal film inside the groove and erosion that easily occurs on the surface of the insulating film around the groove in which the metal film is embedded are generated. Is suppressed.

【0012】[0012]

【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.

【0013】図1〜図7は、本発明の一実施の形態であ
るCu配線の製造工程を示す概略断面図である。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。
FIGS. 1 to 7 are schematic sectional views showing steps of manufacturing a Cu wiring according to an embodiment of the present invention. In addition,
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.

【0014】まず、図1に示すように、半導体素子(図
示せず)が形成された半導体基板1上に第1の層間絶縁
膜2を形成する。次いで、この第1の層間絶縁膜2の上
層に、第1の層間絶縁膜2に対してエッチング選択比が
とれる第2の層間絶縁膜3を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a first interlayer insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element (not shown) is formed. Next, a second interlayer insulating film 3 having an etching selectivity with respect to the first interlayer insulating film 2 is formed on the first interlayer insulating film 2.

【0015】次に、レジストパターンをマスクとして第
2の層間絶縁膜3をエッチングすることにより、幅約
0.25〜50μm程度、深さ約0.4μm程度の複数の
溝パターン4を形成した後、半導体基板1上に、Cuの
拡散を防止することのできる厚さ0.05μm程度のバ
リア層5、例えばTa膜、TaN膜、TiN膜などをス
パッタリング法またはCVD(Chemical Vapor Deposit
ion)法で堆積し、続いてスパッタリング法またはCV
D法による成膜、あるいはスパッタリング法とこれに続
く電解めっき法との連続成膜などによってCu膜6を堆
積する。Cu膜6の平坦部での厚さは、例えば0.6μ
m程度である。
Next, a plurality of groove patterns 4 having a width of about 0.25 to 50 μm and a depth of about 0.4 μm are formed by etching the second interlayer insulating film 3 using the resist pattern as a mask. A barrier layer 5 having a thickness of about 0.05 μm, for example, a Ta film, a TaN film, a TiN film, etc., capable of preventing Cu diffusion is formed on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method or a CVD (Chemical Vapor Deposit) method.
ion), followed by sputtering or CV
The Cu film 6 is deposited by the film formation by the method D or the continuous film formation of the sputtering method and the subsequent electrolytic plating method. The thickness of the Cu film 6 at the flat portion is, for example, 0.6 μm.
m.

【0016】次いで、半導体基板1に熱処理を施して、
Cu膜6を構成するCu原子を流動現象によって溝パタ
ーン4の内部へ流し込む(リフロー処理)。リフロー処
理は、例えば水素雰囲気中で約450℃程度に半導体基
板1を加熱して約2分間行われる。
Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment,
The Cu atoms constituting the Cu film 6 are flowed into the groove pattern 4 by a flow phenomenon (reflow processing). The reflow process is performed, for example, by heating the semiconductor substrate 1 to about 450 ° C. in a hydrogen atmosphere for about 2 minutes.

【0017】この後、図2に示したCMP装置CEを用
いて溝パターン4の外部のCu膜6およびバリア層5を
研磨除去し、溝パターン4の内部にバリア層5およびC
u膜6を埋め込むことによって、図3に示す第1のCu
配線ML1を形成する。
Thereafter, the Cu film 6 and the barrier layer 5 outside the groove pattern 4 are polished and removed using the CMP apparatus CE shown in FIG.
By embedding the u film 6, the first Cu shown in FIG.
To form the wiring ML 1.

【0018】次に、本実施の形態で用いられる一つの研
磨定盤で1枚の半導体ウエハを処理する枚葉式CMP装
置CEについて、図2を用いて簡単に説明する。図中、
7は半導体ウエハ、8は加圧ヘッド、9は研磨定盤、1
0は研磨パッド、11はドレッサ、12は供給ノズル、
13はスラリー(研磨剤)である。
Next, a single wafer type CMP apparatus CE for processing one semiconductor wafer with one polishing platen used in the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. In the figure,
7 is a semiconductor wafer, 8 is a pressure head, 9 is a polishing platen, 1
0 is a polishing pad, 11 is a dresser, 12 is a supply nozzle,
13 is a slurry (abrasive).

【0019】被研磨材料である半導体ウエハ7は加圧ヘ
ッド8に保持され、回転する研磨定盤9上に貼り付けら
れた研磨パッド10によって半導体ウエハ7上に形成さ
れた金属膜の表面は研磨される。上記加圧ヘッド8は半
導体ウエハ7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10の表面は、その機能を再生させる
ためにドレッサ11を用いて切削される。研磨中は、研
磨パッド10の上方に設置された供給ノズル12から、
微細な粒子(砥粒)を懸濁した薬液によって構成される
スラリー13が供給される。スラリーを替える場合は、
純粋を流した後に研磨パッド10上でスラリー置換作業
を行う。
A semiconductor wafer 7 to be polished is held by a pressure head 8, and the surface of a metal film formed on the semiconductor wafer 7 is polished by a polishing pad 10 attached to a rotating polishing platen 9. Is done. The pressurizing head 8 can pressurize the semiconductor wafer 7 and has a rotation function. The surface of the polishing pad 10 is cut using a dresser 11 to regenerate its function. During polishing, a supply nozzle 12 installed above the polishing pad 10
A slurry 13 composed of a chemical solution in which fine particles (abrasive grains) are suspended is supplied. When changing the slurry,
After flowing the pure water, a slurry replacement operation is performed on the polishing pad 10.

【0020】ところで、図3に示すように、第1のCu
配線ML1のうち幅の広い配線構造においてはCMPの
ディッシングが生じる。すなわち、溝パターン4の外部
に成膜されたバリア層5を完全に研磨除去するためのオ
ーバ研磨の段階で、バリア層5の研磨レートとCu膜6
の研磨レートとの差により配線幅が広くなるとCu膜6
が選択的に研磨されて中央部が凹むようになる。これは
研磨用パッドの硬さあるいは研磨圧力などに依存する
が、第2の層間絶縁膜3の端からの距離にも依存し、そ
の距離が遠いほどディッシングの深さΔXが大きくな
る。
By the way, as shown in FIG.
Dishing CMP occurs in a wide wiring structure width of the wiring ML 1. That is, at the stage of overpolishing for completely polishing and removing the barrier layer 5 formed outside the groove pattern 4, the polishing rate of the barrier layer 5 and the Cu film 6
When the wiring width is increased due to the difference from the polishing rate of
Is selectively polished so that the central portion becomes concave. This depends on the hardness of the polishing pad or the polishing pressure, but also on the distance from the end of the second interlayer insulating film 3, and the farther the distance, the greater the dishing depth ΔX.

【0021】本発明者が検討したところによると、Cu
膜6に対するバリア層5、例えばTa膜の研磨速度比は
約1/12程度であり、Cu膜6に対する第2の層間絶
縁膜3、例えば酸化シリコン膜の研磨速度比は約1/1
00程度である。従って、この場合、バリア層5を完全
に研磨除去するためには、Cu膜換算で約0.6μm程
度研磨する時間が必要となる。このため、バリア層5を
研磨除去している間に溝パターン4の内部のCu膜6の
研磨が進み、配線幅に依存して0.05〜0.2μm程度
のディッシングが発生する。なお、20%相当のオーバ
ー研磨を施すと、第1のCu配線ML1まわりの第2の
層間絶縁膜3も同時に研磨されて0.05〜0.1μm程
度のエロージョンが発生する可能性もある。
According to the study by the present inventors, it was found that Cu
The polishing rate ratio of the barrier layer 5 such as a Ta film to the film 6 is about 1/12, and the polishing rate ratio of the second interlayer insulating film 3 such as a silicon oxide film to the Cu film 6 is about 1/1.
It is about 00. Therefore, in this case, in order to completely remove the barrier layer 5 by polishing, it is necessary to polish about 0.6 μm in terms of a Cu film. For this reason, while the barrier layer 5 is being polished and removed, the polishing of the Cu film 6 inside the groove pattern 4 proceeds, and dishing of about 0.05 to 0.2 μm occurs depending on the wiring width. If overpolishing of 20% or more is performed, the second interlayer insulating film 3 around the first Cu wiring ML1 is simultaneously polished, and erosion of about 0.05 to 0.1 μm may occur. .

【0022】次に、図4に示すように、半導体基板1上
に、例えば厚さ約1.0μm程度の酸化シリコン膜によ
って構成される第3の層間絶縁膜14を形成する。第1
のCu配線ML1に生じたディッシングの影響によっ
て、第1のCu配線ML1上の第3の層間絶縁膜14の
表面に凹段差15が生じる。
Next, as shown in FIG. 4, a third interlayer insulating film 14 made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 1.0 μm is formed on the semiconductor substrate 1. First
The influence of dishing generated in Cu wiring ML 1 of concave step 15 is generated on the surface of the first Cu interconnection ML 1 on the third interlayer insulating film 14.

【0023】次に、図5に示すように、レジストパター
ンをマスクとして第3の層間絶縁膜14をエッチングす
ることにより、複数の溝パターン16を形成した後、図
6に示すように、半導体基板1上に、Cuの拡散を防止
することのできるバリア層17、例えばTa膜、TaN
膜、TiN膜などをスパッタリング法またはCVD法で
堆積し、続いてスパッタリング法またはCVD法による
成膜、あるいはスパッタリング法とこれに続く電解めっ
き法との連続成膜などによってCu膜18を堆積する。
Next, as shown in FIG. 5, a plurality of groove patterns 16 are formed by etching the third interlayer insulating film 14 using the resist pattern as a mask, and then, as shown in FIG. 1, a barrier layer 17 capable of preventing the diffusion of Cu, for example, a Ta film, TaN
A film, a TiN film or the like is deposited by a sputtering method or a CVD method, and then a Cu film 18 is deposited by a sputtering method or a CVD method, or a continuous film formation of a sputtering method and a subsequent electrolytic plating method.

【0024】次いで、半導体基板1にリフロー処理を施
して、Cu膜18を溝パターン16の内部へ流し込む。
リフロー処理は、例えば水素雰囲気中で約450℃程度
に半導体基板1を加熱して約2分間行われる。
Next, a reflow process is performed on the semiconductor substrate 1 to flow the Cu film 18 into the groove pattern 16.
The reflow process is performed, for example, by heating the semiconductor substrate 1 to about 450 ° C. in a hydrogen atmosphere for about 2 minutes.

【0025】次に、前記CMP装置CEにメタル研磨用
のスラリーを用いて、図7に示すように、溝パターン1
6の外部のCu膜18を研磨除去し、続いて図8に示す
ように、溝パターン16の外部のバリア層17を研磨除
去することによって、溝パターン16にバリア層17お
よびCu膜18を埋め込む(第1CMP処理)。ここ
で、第3の層間絶縁膜14に生じた前記凹段差15に複
数の溝パターン16が形成された領域では、溝パターン
16間の第3の層間絶縁膜14の表面にバリア層17の
研磨残り19が生じている。
Next, using a slurry for metal polishing in the CMP apparatus CE, as shown in FIG.
6, the barrier layer 17 and the Cu film 18 are buried in the groove pattern 16 by polishing and removing the Cu film 18 outside the groove pattern 16 and then polishing and removing the barrier layer 17 outside the groove pattern 16 as shown in FIG. (First CMP process). Here, in a region where a plurality of groove patterns 16 are formed in the concave steps 15 generated in the third interlayer insulating film 14, the barrier layer 17 is polished on the surface of the third interlayer insulating film 14 between the groove patterns 16. There are 19 remaining.

【0026】なお、上記第1CMP処理において、スラ
リーに配合される酸化剤、例えば過酸化水素水(H
22)またはヨウ素酸カリウム(KIO3)などの濃度
を研磨除去中に変えてもよく、これによって、第1CM
P処理におけるCu膜18のディッシングを低減するこ
とが可能となる。
In the first CMP treatment, an oxidizing agent, for example, a hydrogen peroxide solution (H
Concentrations such as 2 O 2 ) or potassium iodate (KIO 3 ) may be varied during polishing removal, thereby providing the first CM
The dishing of the Cu film 18 in the P processing can be reduced.

【0027】次に、前記CMP装置CEに、pH10程
度のアルカリ性の酸化膜研磨用のスラリー、例えばフュ
ームドシリカ系スラリーまたはコロイダルシリカ系スラ
リーを用いて第3の層間絶縁膜14の表面を研磨除去す
る(第2CMP処理)。研磨量は、例えば約0.05μ
m程度である。これにより、図9に示すように、溝パタ
ーン16の内部に埋め込まれたCu膜18およびバリア
層17は研磨されずに凸形状の段差20が生ずる。
Next, the surface of the third interlayer insulating film 14 is polished and removed by using a slurry for polishing an alkaline oxide film having a pH of about 10 such as a fumed silica slurry or a colloidal silica slurry in the CMP apparatus CE. (Second CMP process). The polishing amount is, for example, about 0.05 μ.
m. As a result, as shown in FIG. 9, the Cu film 18 and the barrier layer 17 embedded in the groove pattern 16 are not polished, and a convex step 20 is generated.

【0028】続いて、前記CMP装置CEに、pH2〜
4程度の酸性または中性のメタル研磨用のスラリー、例
えばアルミナ系スラリーを用いて上記凸形状の段差20
が無くなるまで研磨除去を行い(第3CMP処理)、図
10に示すように、第2のCu配線ML2を形成する。
Subsequently, the pH value of pH 2
Using a slurry for polishing about 4 acidic or neutral metals, for example, an alumina-based slurry, the convex step 20 is used.
Perform polishing removal until no (second 3CMP processing), as shown in FIG. 10, a second Cu wiring ML 2.

【0029】なお、本実施の形態における前記図7〜図
10を用いて説明した第1〜第3CMP処理は、前記図
2に記載した一つの研磨定盤9を備えたCMP装置CE
を用いて行われたが、複数の研磨定盤を備えたCMP装
置を用いて第1〜第3CMP処理を連続して行ってもよ
い。
In the present embodiment, the first to third CMP processes described with reference to FIGS. 7 to 10 are performed by a CMP apparatus CE having one polishing platen 9 shown in FIG.
However, the first to third CMP processes may be continuously performed using a CMP apparatus having a plurality of polishing plates.

【0030】また、本実施の形態における前記図7〜図
10を用いて説明した第1〜第3CMP処理は、砥粒を
懸濁した薬液によって構成されたスラリー13を用いて
行われたが、表面に砥粒が固定された研磨パッド上でス
ラリーの薬液を替えることで第1〜第3CMP処理を行
ってもよい。
The first to third CMP processes described in the present embodiment with reference to FIGS. 7 to 10 are performed using the slurry 13 composed of a chemical solution in which abrasive grains are suspended. The first to third CMP processes may be performed by changing the chemical solution of the slurry on a polishing pad having abrasive grains fixed on the surface.

【0031】また、本実施の形態では、第1のCu配線
ML1の上層の第3の層間絶縁膜14は、酸化シリコン
膜によって構成したが、例えば窒化シリコン膜と酸化シ
リコン膜とからなる積層膜によって構成してもよい。
In this embodiment, the third interlayer insulating film 14 above the first Cu wiring ML1 is made of a silicon oxide film. However, the third interlayer insulating film 14 is made of a silicon nitride film and a silicon oxide film. It may be constituted by a film.

【0032】このように、本実施の形態によれば、下層
の第1のCu配線ML1に生じたディッシングによっ
て、この第1のCu配線ML1上に堆積された第3の層
間絶縁膜14に段差が生じても、Cu膜18の表面のC
MP処理に、第3の層間絶縁膜14の表面のCMP処理
を併用することによって、上層の第2のCu配線ML2
の表面に生じやすいディッシングおよび第2のCu配線
ML2のまわりの第3の層間絶縁膜14の表面に生じや
すいエロージョンの発生が従来技術と比較して約1/1
0程度に抑えることができる。これによって、第2のC
u配線ML2の形成時にCu膜18またはバリア層17
の研磨残りに起因した電気的短絡などの問題を回避する
ことができる。
[0032] Thus, according to the present embodiment, the dishing occurs in the first Cu wiring ML 1 of the lower layer, the third interlayer insulating film deposited on the first Cu interconnection ML 1 14 Even if a step occurs in the surface of the Cu film 18,
By using the CMP process together with the CMP process on the surface of the third interlayer insulating film 14, the second Cu wiring ML 2 in the upper layer is formed.
Is more likely to occur on the surface of the third interlayer insulating film 14 around the second Cu wiring ML2 and about one-half of the conventional technology.
It can be suppressed to about 0. Thereby, the second C
Cu film 18 or barrier layer 17 during formation of u wiring ML 2
It is possible to avoid a problem such as an electrical short circuit caused by the polishing residue.

【0033】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.

【0034】[0034]

【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.

【0035】本発明によれば、金属膜の表面のCMP処
理に、絶縁膜の表面のCMPを併用することによって、
ダマシン配線層の表面に生じやすいディッシングおよび
ダマシン配線層のまわりの絶縁膜の表面に生じやすいエ
ロージョンを低減化することができる。
According to the present invention, the CMP of the surface of the insulating film is used in combination with the CMP of the surface of the metal film.
Dishing that easily occurs on the surface of the damascene wiring layer and erosion that easily occurs on the surface of the insulating film around the damascene wiring layer can be reduced.

【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ダマシンCu配線
層の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing a damascene Cu wiring layer according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層の製造工程で用いるCMP装置の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a CMP apparatus used in a process of manufacturing a damascene Cu wiring layer according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図6】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図7】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図8】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図9】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配線
層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態であるダマシンCu配
線層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 the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the damascene Cu wiring layer according to one embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 第1の層間絶縁膜 3 第2の層間絶縁膜 4 溝パターン 5 バリア層 6 Cu膜 7 半導体ウエハ 8 加圧ヘッド 9 研磨定盤 10 研磨パッド 11 ドレッサ 12 供給ノズル 13 スラリー 14 第3の層間絶縁膜 15 凹段差 16 溝パターン 17 バリア層 18 Cu膜 19 研磨残り 20 段差 ML1 第1のCu配線 ML2 第2のCu配線 CE CMP装置 ΔX ディッシングの深さReference Signs List 1 semiconductor substrate 2 first interlayer insulating film 3 second interlayer insulating film 4 groove pattern 5 barrier layer 6 Cu film 7 semiconductor wafer 8 pressure head 9 polishing platen 10 polishing pad 11 dresser 12 supply nozzle 13 slurry 14 third Interlayer insulating film 15 concave step 16 groove pattern 17 barrier layer 18 Cu film 19 polished residue 20 step ML 1 first Cu wiring ML 2 second Cu wiring CE CMP apparatus ΔX dishing depth

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH11 HH21 HH32 HH33 KK11 KK21 KK32 KK33 MM01 MM12 PP06 PP15 PP27 PP33 QQ09 QQ25 QQ50 QQ73 QQ75 RR04 RR06 TT02 XX01 XX31 5F043 AA26 BB18 BB22 DD16 GG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 凹パターンが形成された絶縁膜上に金属
膜を堆積した後、メタル研磨用スラリーを用いたCMP
処理と絶縁膜研磨用スラリーを用いたCMP処理とを併
用することで、前記凹パターンの内部に前記金属膜を埋
め込むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
After a metal film is deposited on an insulating film on which a concave pattern has been formed, CMP using a metal polishing slurry is performed.
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: embedding the metal film inside the concave pattern by using a combination of a treatment and a CMP treatment using an insulating film polishing slurry.
【請求項2】 (a).凹パターンが形成された絶縁膜上に
金属膜を堆積する工程と、(b).メタル研磨用スラリーを
用いたCMP処理で前記金属膜の表面を研磨し、前記絶
縁膜の表面を露出させる工程と、(c).絶縁膜研磨用スラ
リーを用いたCMP処理で前記絶縁膜の表面を研磨する
工程と、(d).メタル研磨用スラリーを用いたCMP処理
で凸段差部を研磨する工程とを有することを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。
2. A process of: (a) depositing a metal film on an insulating film on which a concave pattern is formed; and (b) polishing the surface of the metal film by a CMP process using a slurry for metal polishing. A step of exposing the surface of the insulating film; (c) a step of polishing the surface of the insulating film by a CMP process using a slurry for polishing an insulating film; and (d) a CMP process using a slurry for metal polishing. Polishing the protruding step portion by using the method.
【請求項3】 (a).凹パターンが形成された絶縁膜上に
金属膜を堆積する工程と、(b).メタル研磨用スラリーを
用いたCMP処理で前記金属膜の表面を研磨し、前記絶
縁膜の表面を露出させる工程と、(c).絶縁膜研磨用スラ
リーを用いたCMP処理で前記絶縁膜の表面を研磨する
工程と、(d).メタル研磨用スラリーを用いたCMP処理
で凸段差部を研磨する工程とを有し、 前記(b).〜(d).工程は、砥粒を含有した研磨パッド上で
スラリーが含有する薬液を替えることで連続処理される
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
3. A process of: (a) depositing a metal film on the insulating film on which the concave pattern is formed; and (b) polishing the surface of the metal film by a CMP process using a slurry for metal polishing. A step of exposing the surface of the insulating film; (c) a step of polishing the surface of the insulating film by a CMP process using a slurry for polishing an insulating film; and (d) a CMP process using a slurry for metal polishing. And polishing the convex step portion with the step (b) .- (d) .The step is performed by changing the chemical solution contained in the slurry on the polishing pad containing the abrasive grains. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項4】 (a).凹パターンが形成された絶縁膜上に
金属膜を堆積する工程と、(b).メタル研磨用スラリーを
用いたCMP処理で前記金属膜の表面を研磨し、前記絶
縁膜の表面を露出させる工程と、(c).絶縁膜研磨用スラ
リーを用いたCMP処理で前記絶縁膜の表面を研磨する
工程と、(d).メタル研磨用スラリーを用いたCMP処理
で凸段差部を研磨する工程とを有し、 前記(b).〜(d).工程は、複数の研磨定盤を備えたCMP
装置で連続処理されることを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
4. A step of: (a) depositing a metal film on the insulating film on which the concave pattern is formed; and (b) polishing the surface of the metal film by CMP using a slurry for metal polishing. A step of exposing the surface of the insulating film; (c) a step of polishing the surface of the insulating film by a CMP process using a slurry for polishing an insulating film; and (d) a CMP process using a slurry for metal polishing. And polishing the convex step portion with the step (b) .- (d).
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the semiconductor integrated circuit device is continuously processed by the device.
【請求項5】 (a).凹パターンが形成された絶縁膜上に
金属膜を堆積する工程と、(b).メタル研磨用スラリーを
用いたCMP処理で前記金属膜の表面を研磨し、前記絶
縁膜の表面を露出させる工程と、(c).絶縁膜研磨用スラ
リーを用いたCMP処理で前記絶縁膜の表面を研磨する
工程と、(d).メタル研磨用スラリーを用いたCMP処理
で凸段差部を研磨する工程とを有し、 前記(b).工程のCMP処理中に、前記メタル研磨用スラ
リーの酸化剤濃度を変化させることを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
5. A step of: (a) depositing a metal film on an insulating film having a concave pattern formed thereon; and (b) polishing the surface of the metal film by CMP using a metal polishing slurry, A step of exposing the surface of the insulating film; (c) a step of polishing the surface of the insulating film by a CMP process using a slurry for polishing an insulating film; and (d) a CMP process using a slurry for metal polishing. And polishing the convex step portion by changing the oxidizing agent concentration of the metal polishing slurry during the CMP process of the step (b).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008520106A (en) * 2004-11-10 2008-06-12 イノプラ インコーポレーテッド Method for forming one or more metal damascene structures on a semiconductor wafer
CN110948375A (en) * 2018-09-26 2020-04-03 台湾积体电路制造股份有限公司 Zone-based CMP target control
US10998283B2 (en) 2018-07-26 2021-05-04 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device production method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008520106A (en) * 2004-11-10 2008-06-12 イノプラ インコーポレーテッド Method for forming one or more metal damascene structures on a semiconductor wafer
US10998283B2 (en) 2018-07-26 2021-05-04 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device production method
CN110948375A (en) * 2018-09-26 2020-04-03 台湾积体电路制造股份有限公司 Zone-based CMP target control
CN110948375B (en) * 2018-09-26 2022-05-10 台湾积体电路制造股份有限公司 Zone-based CMP target control
US11951587B2 (en) 2018-09-26 2024-04-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Zone-based CMP target control

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