JP2001345324A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板上に形
成された膜の平坦化を行う半導体装置の製造方法に関す
る。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device for flattening a film formed on a substrate to be processed.
【0002】[0002]
【従来の技術】設計ルールの微細化に伴い、配線材量と
して、比抵抗が小さいCuが注目されている。2. Description of the Related Art With miniaturization of design rules, attention has been paid to Cu having a small specific resistance as an amount of wiring material.
【0003】半導体装置のCu厚膜配線及びコンタクト
プラグをダマシン工程で形成する際、先ず、ヴィアプラ
グの表面にCuの拡散を抑制するバリアメタルを形成し
た後、スパッタ法で薄いCu膜を形成した後、ヴィアプ
ラグが全てCuめっき膜で埋め込まれるように成膜した
後、化学的機械研磨を用いてプラグ及び配線部を除くC
u膜の除去を行っていた。When forming a Cu thick film wiring and a contact plug of a semiconductor device by a damascene process, first, a barrier metal for suppressing the diffusion of Cu is formed on the surface of the via plug, and then a thin Cu film is formed by a sputtering method. After that, the via plug is formed so as to be entirely embedded with the Cu plating film, and then the plug and the wiring portion are removed using chemical mechanical polishing.
The u film was removed.
【0004】この場合、化学的機械研磨では1μm/m
in程度の研磨レートしかとれないために、スループッ
トが悪くなるという問題があった。特にCu膜の膜厚が
10μm以上の場合には、バッドの目詰まり防止のため
に途中で研磨布のドレッシングを数回行う必要がある。
このため、10μm以上の厚膜の場合にはスループット
が更に悪くなると言う問題があった。In this case, in chemical mechanical polishing, 1 μm / m
Since a polishing rate of about in can be obtained, there is a problem that throughput is deteriorated. In particular, when the thickness of the Cu film is 10 μm or more, it is necessary to dress the polishing cloth several times in the middle to prevent clogging of the pad.
For this reason, there is a problem that the throughput is further deteriorated when the thickness is 10 μm or more.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、化学
的機械研磨の研磨レートが低いので、特に厚膜に対して
化学的機械研磨を行う場合には、スループットが悪くな
ると言う問題があった。As described above, since the polishing rate of the chemical mechanical polishing is low, there is a problem that the throughput deteriorates particularly when the chemical mechanical polishing is performed on a thick film. .
【0006】本発明の目的は、厚膜の平坦化工程にかか
る時間の短縮を図りうる半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can reduce the time required for a step of flattening a thick film.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】[構成]本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。 (1)本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を
含む被処理基板上に膜を堆積する工程と、前記膜に対し
て、エッチングと化学的機械研磨とを順次を行って、前
記膜の表面を平坦化するする工程とを含むことを特徴と
する。Means for Solving the Problems [Configuration] The present invention is configured as follows to achieve the above object. (1) In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of depositing a film on a substrate to be processed including a semiconductor substrate, and etching and chemical mechanical polishing are sequentially performed on the film to form the film. Flattening the surface of the substrate.
【0008】(2)本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板を含む被処理基板にホールを形成する工程
と、前記被処理基板上に、該ホール内が埋め込まれるよ
うに、膜を堆積する工程と、前記膜に対して、エッチン
グと化学的機械研磨と順次を行って、前記膜の表面を平
坦化しつつ前記ホール以外の膜を除去する工程とを含
む。(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Forming a hole in a substrate to be processed including a semiconductor substrate; depositing a film on the substrate to be processed so as to fill the hole; and etching and chemically mechanically polishing the film. And sequentially removing the film other than the holes while flattening the surface of the film.
【0009】本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記エッチングの手法としては、薬液を用いたウエット
エッチングを用いること。前記金属膜は、Cu又はCu
を主成分とする材料で構成されていること。前記ホール
内が埋め込まれるように金属膜を堆積する工程におい
て、前記被処理基板の平面からの前記ホール及びその周
辺上の金属膜の平均膜厚が、前記ホール及びその周辺以
外の金属膜の平均膜厚よりも厚いこと。前記金属膜に対
してエッチングを行う前に、少なくとも前記ホールの直
上の金属膜上に、前記エッチングから金属膜を保護する
保護膜を形成すること。Preferred embodiments of the present invention are described below.
As the etching method, wet etching using a chemical solution is used. The metal film is made of Cu or Cu
It must be composed of a material whose main component is In the step of depositing a metal film so that the inside of the hole is buried, the average film thickness of the metal film on the hole and its periphery from the plane of the substrate to be processed is an average thickness of the metal film other than the hole and its periphery. Thicker than film thickness. Before etching the metal film, a protective film for protecting the metal film from the etching is formed on at least the metal film immediately above the hole.
【0010】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。膜に対して化学的機械研磨を行
う前に、化学的機械研磨の除去レートに比して除去レー
トが高いエッチングで膜の表面を後退させて、膜の膜厚
を薄くしておいて化学的機械研磨を行うことで、化学的
機械研磨のみ平坦化を行う場合より、厚膜の平坦化工程
にかかる時間の短縮を図ることができる。[Operation] The present invention has the following operation and effects by the above configuration. Before performing chemical mechanical polishing on the film, the surface of the film is retreated by etching with a high removal rate compared to the removal rate of chemical mechanical polishing, and the film thickness is reduced by chemical etching. By performing mechanical polishing, it is possible to reduce the time required for the step of flattening a thick film, as compared with the case where only chemical mechanical polishing is performed for planarization.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。 [第1実施形態]図1は、本発明の第1の実施形態に係
わる半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。図
1(a)に示すように、Siウェハ10に素子分離絶縁
膜11及びMOSトランジスタ等の素子12を形成した
後、素子12を保護する第1の層間絶縁膜13を形成す
る。次いで、図1(b)に示すように、層間絶縁膜13
に素子12に接続するプラグ14を形成する。そして、
スループラグが形成される領域に窓を有するレジストパ
ターンを形成した後、レジストパターンをマスクに層間
絶縁膜13及びSiウェハ10をエッチングし、Siウ
ェハ10に深さ65μm、開口計40μmのホールを形
成する。レジストパターンを剥離した後、プラズマ化学
気相成長等でシリコン酸化膜を形成して、ホールの側面
に絶縁膜15を形成する。そして、このホール内にCu
からなるスループラグ16を埋め込み形成する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a process sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, after an element isolation insulating film 11 and an element 12 such as a MOS transistor are formed on a Si wafer 10, a first interlayer insulating film 13 for protecting the element 12 is formed. Next, as shown in FIG.
Then, a plug 14 connected to the element 12 is formed. And
After forming a resist pattern having a window in a region where a through plug is to be formed, the interlayer insulating film 13 and the Si wafer 10 are etched using the resist pattern as a mask to form a hole having a depth of 65 μm and a total aperture of 40 μm in the Si wafer 10. I do. After removing the resist pattern, a silicon oxide film is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition or the like, and an insulating film 15 is formed on the side surface of the hole. And in this hole Cu
Is formed by burying.
【0012】このホールを形成してからスループラグ1
6を埋め込み形成するまでの工程を図2を参照して詳細
に説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係わる
半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。After forming this hole, the through plug 1
Steps up to the step of burying 6 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【0013】先ず、図2(a)に示すように、絶縁膜1
3上にスループラグが形成される領域に窓を有するレジ
ストパターンを形成した後、レジストパターンをマスク
に絶縁膜13及びSiウェハ10をエッチングし、Si
ウェハ10に深さ65μm、開口径40μmのホール3
1を形成する。ホール31の表面に絶縁膜15を形成し
た後、TaN膜32及びCu膜33を1μm以上スパッ
タ法で形成する。TaN膜32はCuの拡散防止層と密
着層との両方の役割を兼ねており、この目的を満たすも
のであればTaN膜以外の他の材料を用いても良い。First, as shown in FIG.
After forming a resist pattern having a window in a region where a through plug is to be formed on the insulating film 3, the insulating film 13 and the Si wafer 10 are etched using the resist pattern as a mask,
Hole 3 having a depth of 65 μm and an opening diameter of 40 μm in the wafer 10
Form one. After forming the insulating film 15 on the surface of the hole 31, a TaN film 32 and a Cu film 33 are formed by a sputtering method of 1 μm or more. The TaN film 32 also serves as both a Cu diffusion preventing layer and an adhesion layer, and any material other than the TaN film may be used as long as it satisfies this purpose.
【0014】次いで、図2(b)に示すように、Cuス
パッタ膜33上に、電解めっき法で、ホール31内にボ
イド無く、膜厚20μmのCuめっき膜34を形成す
る。なお、Cuめっき膜34がホール31直上及びその
周辺で数μm盛り上がるように形成する。これは電解メ
ッキ液内に含まれるキャリアーとレベラーとの割合を、
キャリアーの割合を多くすることによって、スループラ
グ直上及びその周辺でCuめっき膜34を盛り上げるこ
とができる。Next, as shown in FIG. 2B, a 20 μm-thick Cu plating film 34 is formed on the Cu sputtering film 33 without any voids in the holes 31 by electrolytic plating. It should be noted that the Cu plating film 34 is formed so as to swell up to several μm immediately above and around the hole 31. This is the ratio of carrier and leveler contained in the electrolytic plating solution,
By increasing the proportion of the carrier, the Cu plating film 34 can be raised immediately above and around the through plug.
【0015】次いで、図2(c)スピンエッチング装置
で、硝酸:水=1:2〜10の混合比のエッチング溶液
を用いて、Cu膜33,34をエッチングする。ホール
31上部及びその周辺部のCuめっき膜34が盛り上が
っているため、Cuめっき膜34に対してウエットエッ
チングを行った場合にも、ホール31内の材料は十分保
護される。Next, the Cu films 33 and 34 are etched using an etching solution having a mixing ratio of nitric acid: water = 1: 2 to 10 using a spin etching apparatus shown in FIG. Since the Cu plating film 34 on the upper portion of the hole 31 and its peripheral portion is raised, even when the Cu plating film 34 is wet-etched, the material in the hole 31 is sufficiently protected.
【0016】硝酸は、室温では供給律速でCuをエッチ
ングするため、均一にエッチングを行うためには、スピ
ンエッチング装置でエッチング溶液を被処理基板に対し
て均一に供給したり、温度を下げて反応律速の状態でエ
ッチングを行ったりすることが有効である。Since nitric acid etches Cu at a supply rate at room temperature, in order to perform uniform etching, an etching solution is uniformly supplied to a substrate to be processed by a spin etching apparatus, or a reaction is performed by lowering the temperature. It is effective to perform etching in a rate-determined state.
【0017】また、TaN膜32が露出した場合にも、
露出部周辺のCu膜のエッチング速度が極端に速くなる
ため、薬液濃度を低下させ、エッチングの均一性をあげ
る必要がある。また、エッチング時のステージの回転数
を上げて均一性を改善する手法も有効である。又は、薬
液の供給方法をシャワー状にしたり、ノズル供給位置を
変更したりしてエッチングの均一性が上げられることは
言うまでもない。Further, when the TaN film 32 is exposed,
Since the etching rate of the Cu film around the exposed portion becomes extremely high, it is necessary to lower the concentration of the chemical solution and improve the uniformity of the etching. It is also effective to increase the number of rotations of the stage during etching to improve uniformity. Alternatively, it goes without saying that the uniformity of etching can be improved by changing the method of supplying the chemical solution into a shower shape or changing the nozzle supply position.
【0018】次いで、図2(d)に示すように、TaN
膜32をエッチングストッパに用いて、Cu膜33,3
4に対して化学的機械研磨を行う。TaN膜をCu膜の
化学的機械研磨のストッパに用いることにより、プラグ
上部及びその周辺部の盛り上がったCuめっき膜が平坦
化される。Next, as shown in FIG.
Using the film 32 as an etching stopper, the Cu films 33, 3
4 is subjected to chemical mechanical polishing. By using the TaN film as a stopper for chemical mechanical polishing of the Cu film, the raised Cu plating film on the plug and its peripheral portion is planarized.
【0019】そして、図2(e)に示すように、絶縁膜
15上に残ったTaN膜32を化学的機械研磨により除
去し、ホール31内にスループラグ16を埋め込み形成
する。Then, as shown in FIG. 2E, the TaN film 32 remaining on the insulating film 15 is removed by chemical mechanical polishing, and the through plug 16 is buried in the hole 31.
【0020】このように、厚く形成されたCu膜を平坦
化してホールにCu膜を埋め込むのに、Cu膜に対して
ウエットエッチングと化学的機械研磨とを順次行うこと
によって、化学的機械研磨単独でCu膜の平坦化を行う
より、遙かに短い時間で行うことができる。As described above, wet etching and chemical mechanical polishing are sequentially performed on the Cu film to planarize the thick Cu film and bury the Cu film in the holes. This can be performed in a much shorter time than when the Cu film is flattened.
【0021】上述したような工程を経て、ホール31内
にCuを主成分とするスループラグ16を埋め込み形成
した後、図1(c)に示すように、プラグ及び素子領域
上に配線17を形成する。そして、層間絶縁膜18及び
配線17に接続するプラグ19を形成する。層間絶縁膜
18上に配線20,層間絶縁膜21及びプラグ22を形
成した後、パッド23及びポリイミドからなる保護膜2
4を形成する。After the through plug 16 containing Cu as a main component is buried in the hole 31 through the above-described steps, the wiring 17 is formed on the plug and the element region as shown in FIG. I do. Then, a plug 19 connected to the interlayer insulating film 18 and the wiring 17 is formed. After forming the wiring 20, the interlayer insulating film 21 and the plug 22 on the interlayer insulating film 18, the pad 23 and the protective film 2 made of polyimide are formed.
4 is formed.
【0022】次いで、図1(d)に示すように、Siウ
ェハ10の裏面側に対して研削及びRIEを行って、ス
ループラグ16を露出させる。Next, as shown in FIG. 1D, grinding and RIE are performed on the back side of the Si wafer 10 to expose the through plug 16.
【0023】そして、図3に示すように、上述した工程
を形成されたウェハを切り出して得られるチップ41の
スループラグをバリアメタル42及びハンダ43で接続
することによって、三次元LSIを形成する。なお、図
3において、情報が回路形成面である。Then, as shown in FIG. 3, a three-dimensional LSI is formed by connecting through plugs of chips 41 obtained by cutting out the wafer on which the above-described steps are formed with barrier metals 42 and solders 43. In FIG. 3, the information is a circuit formation surface.
【0024】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、金属層としてCuを用いた
が、他の金属、例えばNi,Pd,Ru等のめっきによ
る成膜及び化学的機械研磨法による研磨が可能な座量で
あれば、同様に効果があった。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, although Cu is used as the metal layer, the same effect can be obtained as long as the film can be formed by plating with another metal, for example, Ni, Pd, Ru, or the like, and can be polished by the chemical mechanical polishing method. .
【0025】また、スループラグ内を全て導電材料で埋
め込む必要はなく、中空状態、或いは絶縁膜の充填でも
何ら問題がなかった。Further, it is not necessary to bury the entire inside of the through plug with a conductive material, and there is no problem even if the through plug is filled with an insulating film.
【0026】[第2の実施形態]本実施形態では、第1
の実施形態と異なる、配線材の埋め込み方法について説
明する。本実施形態では、プラグ直上の金属膜にホール
を形成した後、このホールにエッチングから金属膜を保
護する保護膜を形成してから、金属膜に対してエッチン
グと化学的機械研磨とを順次行う。[Second Embodiment] In the present embodiment, the first
A method of embedding a wiring member, which is different from the embodiment, will be described. In this embodiment, after a hole is formed in the metal film immediately above the plug, a protective film for protecting the metal film from etching is formed in this hole, and then the etching and chemical mechanical polishing are sequentially performed on the metal film. .
【0027】本実施形態では、スループラグの形成工程
のみ説明する。図4は、本発明の第2の実施形態に係わ
る半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。先
ず、図4(a)に示すように、図2(a)に用いて説明
した工程と同様に、Siウェハ10及び層間絶縁膜13
にホール31を形成した後、絶縁膜15,TaN膜3
2,Cuスパッタ膜33を形成する。In this embodiment, only the process of forming a through plug will be described. FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, the Si wafer 10 and the interlayer insulating film 13 are formed in the same manner as in the process described with reference to FIG.
After forming a hole 31 in the insulating film 15, the TaN film 3
2. A Cu sputter film 33 is formed.
【0028】次いで、図4(b)に示すように、Cuス
パッタ膜33上に、電解めっき法で、ホール31内にボ
イド無く、膜厚20μmのCuめっき膜54を形成す
る。ホール31上のCuめっき膜54の表面が、その周
囲より低い凹部55を形成する。これは電解メッキ液内
に含まれるキャリアーとレベラーとのうち、レベラーの
割合を多くすることによって、ホール31直上のCuめ
っき膜54に凹部55を形成することができる。なお、
凹部55の側壁の高さが、100nm以上であることが
好ましい。Next, as shown in FIG. 4B, a Cu plating film 54 having a thickness of 20 μm is formed on the Cu sputtering film 33 without any voids in the holes 31 by electrolytic plating. The surface of the Cu plating film 54 on the hole 31 forms a concave portion 55 lower than its periphery. This is because the concave portion 55 can be formed in the Cu plating film 54 immediately above the hole 31 by increasing the ratio of the leveler among the carrier and the leveler included in the electrolytic plating solution. In addition,
It is preferable that the height of the side wall of the concave portion 55 be 100 nm or more.
【0029】次いで、図4(c)に示すように、Cuめ
っき膜54の表面にCu酸化物もしくはCu酸化物を含
む材料を形成した後に化学的機械研磨を行うことで、凹
部55に保護膜56を埋め込み形成する。Next, as shown in FIG. 4C, after forming a Cu oxide or a material containing a Cu oxide on the surface of the Cu plating film 54, a chemical mechanical polishing is performed, so that the protective film 56 is buried.
【0030】次いで、図4(d)に示すように、グリシ
ンと過酸化水素水とを含むエッチング溶液を用いてCu
膜33,54のエッチングを行う。Cu酸化物或いはC
u酸化物を含む保護膜56の膜厚が100nm以上であ
ると、グリシンは、保護膜56を除去する能力が無く、
エッチングが進行しなくなるため、Cu酸化物がマスク
材として機能する。従って、凹部55の側壁の高さが1
00nm以上となるようにする事が好ましい。Next, as shown in FIG. 4D, Cu etching is performed using an etching solution containing glycine and aqueous hydrogen peroxide.
The films 33 and 54 are etched. Cu oxide or C
When the thickness of the protective film 56 containing u oxide is 100 nm or more, glycine has no ability to remove the protective film 56,
Since etching does not proceed, the Cu oxide functions as a mask material. Therefore, the height of the side wall of the concave portion 55 is 1
It is preferable that the thickness be 00 nm or more.
【0031】また、グリシン+過酸化水素水溶液は、7
0℃程度に加熱することにより、Cuに対するエッチン
グレートが上がり、2〜10μm/minでCuをエッ
チングすることができる。このエッチング工程後にCu
膜の化学的機械研磨工程に移行する場合には、化学的機
械研磨処理中に化学的機械研磨パッドのドレッシングが
必要にならない時間で処理が終わることが望ましく、エ
ッチング後のCu膜の残り膜厚がおおむね1μm以下で
あることが望ましい。Glycine + hydrogen peroxide aqueous solution is 7
By heating to about 0 ° C., the etching rate for Cu increases and Cu can be etched at 2 to 10 μm / min. After this etching step, Cu
When moving to the chemical mechanical polishing step of the film, it is desirable that the processing is finished in a time that does not require dressing of the chemical mechanical polishing pad during the chemical mechanical polishing processing, and the remaining film thickness of the Cu film after etching. Is preferably about 1 μm or less.
【0032】次いで、図4(e)に示すように、TaN
膜32をエッチングストッパに用いて、Cu膜33,5
4に対して化学的機械研磨を行う。そして、絶縁膜15
上に残ったTaN膜32を化学的機械研磨により除去
し、チップスループラグの平坦化を行い、ホール内にス
ループラグを形成する(図2(e))。Next, as shown in FIG.
Using the film 32 as an etching stopper, the Cu films 33, 5
4 is subjected to chemical mechanical polishing. Then, the insulating film 15
The TaN film 32 remaining on the upper surface is removed by chemical mechanical polishing, the chip through plug is flattened, and a through plug is formed in the hole (FIG. 2E).
【0033】なお、本実施形態では、Cuのエッチング
液として、硝酸、グリシン+過酸化水素水を含む薬液を
用いたが、これに限るものではなく、塩酸+過酸化水素
水、硫酸+過酸化水素水を含む薬液でもCuをエッチン
グすることができる。他の薬液でもCu膜のエッチング
が可能であることは言うまでもなく、過硫酸カリウム、
硝酸弟二鉄、硝酸アンモニウムセリウムなどで実現可能
であった。特に、Cu膜のエッチング後の薬液処理の問
題から、Cuの回収が可能な硝酸+過酸化水素水等のエ
ッチング後の薬液を冷却するだけで、硫酸銅が析出する
ような薬液は有効である。冷却等の薬液そのものの組成
を変化させないCu回収方法を利用した場合には、エッ
チング液に安定剤を添加することで薬液循環が可能で、
薬液の消費量を激減させることができる。In this embodiment, a chemical solution containing nitric acid, glycine + hydrogen peroxide solution is used as the Cu etching solution, but the present invention is not limited to this, and hydrochloric acid + hydrogen peroxide solution, sulfuric acid + peroxide solution is used. Cu can be etched even with a chemical solution containing hydrogen water. Needless to say, the Cu film can be etched with other chemicals, and potassium persulfate,
It was feasible with ferrous nitrate and cerium ammonium nitrate. In particular, due to the problem of chemical treatment after etching the Cu film, a chemical such as nitric acid + hydrogen peroxide solution capable of recovering Cu is effective only by cooling the etched chemical such that copper sulfate is deposited. . When using a Cu recovery method that does not change the composition of the chemical itself, such as cooling, the chemical can be circulated by adding a stabilizer to the etchant,
The consumption of the chemical can be drastically reduced.
【0034】なお、上記各実施形態では、本発明をチッ
プスループラグの加工方法に適用したが、本発明はこれ
に限るものではなく、厚膜の埋め込み配線、プラグ等の
形成に適用可能なことは言うまでもない。In each of the above embodiments, the present invention is applied to a method of processing a chip through plug. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to the formation of a thick film embedded wiring, a plug, and the like. Needless to say.
【0035】また、本発明は、ウエットエッチングと化
学的機械研磨とを順次行うことが本質であり、その繰り
返し回数に限りがあるものではなく、数度繰り返しても
良い。In the present invention, it is essential that wet etching and chemical mechanical polishing are sequentially performed, and the number of repetitions is not limited, and may be repeated several times.
【0036】なお、本願発明は、上記各実施形態に限定
されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しな
い範囲で種々に変形することが可能である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified in the practical stage without departing from the scope of the invention.
【0037】例えば、上記各実施形態では平坦化を行う
膜としてCu膜を用いて説明したが、Cu膜に限らず、
他の金属膜を用いて良い。また、層間絶縁膜などの絶縁
膜に対しても本発明を適用することができる。For example, in each of the above embodiments, a Cu film is used as a film for flattening. However, the present invention is not limited to the Cu film.
Other metal films may be used. Further, the present invention can be applied to an insulating film such as an interlayer insulating film.
【0038】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、膜
に対して化学的機械研磨を行う前に、化学的機械研磨の
除去レートに比して除去レートが高いエッチングで膜の
表面を後退させて、膜の膜厚を薄くしておいて化学的機
械研磨を行うことで、化学的機械研磨のみ平坦化を行う
場合より、厚膜の平坦化工程にかかる時間の短縮を図る
ことができる。As described above, according to the present invention, before chemical mechanical polishing is performed on a film, the surface of the film is etched by a removal rate higher than that of chemical mechanical polishing. By retreating the film and making the film thinner and performing the chemical mechanical polishing, the time required for the step of flattening the thick film can be shortened as compared with the case where only the chemical mechanical polishing is planarized. it can.
【図1】第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程
を示す工程断面図。FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment.
【図2】第1の実施形態に係わる半導体装置の製造工程
を示す工程断面図。FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.
【図3】第1の実施形態に係わる半導体装置の構成を示
す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment;
【図4】第2の実施形態に係わる半導体装置の製造工程
を示す工程断面図。FIG. 4 is a process sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment;
10…ウェハ 11…素子分離絶縁膜 12…素子 13…第1の層間絶縁膜 14…プラグ 15…絶縁膜 15.Ta…シリコン酸化膜 16…スループラグ 17…配線 18…層間絶縁膜 19…プラグ 20…配線 21…層間絶縁膜 22…プラグ 23…パッド 24…保護膜 31…ホール 32…TaN膜 33…Cuスパッタ膜 34…Cuめっき膜 41…チップ 42…バリアメタル 43…ハンダ 54…Cuめっき膜 55…凹部 56…保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer 11 ... Element isolation insulating film 12 ... Element 13 ... First interlayer insulating film 14 ... Plug 15 ... Insulating film 15. Ta ... silicon oxide film 16 ... through plug 17 ... wiring 18 ... interlayer insulating film 19 ... plug 20 ... wiring 21 ... interlayer insulating film 22 ... plug 23 ... pad 24 ... protective film 31 ... hole 32 ... TaN film 33 ... Cu sputter film 34: Cu plating film 41: Chip 42: Barrier metal 43: Solder 54: Cu plating film 55: Depression 56: Protective film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早坂 伸夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F033 JJ07 JJ11 JJ21 MM30 PP15 PP27 QQ08 QQ09 QQ19 QQ48 QQ49 XX01 5F043 AA26 BB18 DD12 DD16 EE07 EE08 FF07 GG02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Nobuo Hayasaka, Inventor No. 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Toshiba Yokohama Office (reference) 5F033 JJ07 JJ11 JJ21 MM30 PP15 PP27 QQ08 QQ09 QQ19 QQ48 QQ49 XX01 5F043 AA26 BB18 DD12 DD16 EE07 EE08 FF07 GG02
Claims (7)
する工程と、 前記膜に対して、エッチングと化学的機械研磨とを順次
を行って、前記膜の表面を平坦化するする工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A step of depositing a film on a substrate to be processed including a semiconductor substrate, and a step of sequentially performing etching and chemical mechanical polishing on the film to flatten the surface of the film. And a method of manufacturing a semiconductor device.
成する工程と、 前記被処理基板上に、該ホール内が埋め込まれるよう
に、膜を堆積する工程と、 前記膜に対して、エッチングと化学的機械研磨と順次を
行って、前記膜の表面を平坦化しつつ前記ホール以外の
膜を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。2. A step of forming a hole in a substrate to be processed including a semiconductor substrate, a step of depositing a film on the substrate to be processed so as to fill the hole, and etching the film. And removing the film other than the holes while flattening the surface of the film by sequentially performing the chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing.
いたウエットエッチングを用いることを特徴とする請求
項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching is performed by wet etching using a chemical solution.
を特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造
方法。4. The method according to claim 1, wherein said film is made of a metal material.
することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製
造方法。5. The method according to claim 4, wherein the metal material contains Cu or Cu as a main component.
積する工程において、 前記被処理基板の平面からの前記ホール及びその周辺上
の金属膜の平均膜厚が、前記ホール及びその周辺以外の
膜の平均膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項2に記
載の半導体装置の製造方法。6. The step of depositing a film so that the inside of the hole is buried, wherein the average film thickness of the metal film on the hole and its periphery from the plane of the substrate to be processed is other than that of the hole and its periphery. 3. The method according to claim 2, wherein the thickness of the semiconductor device is larger than an average thickness of the film.
なくとも前記ホールの直上の膜上に、前記エッチングか
ら膜を保護する保護膜を形成することを特徴とする請求
項2に記載の半導体装置の製造方法。7. The semiconductor according to claim 2, wherein a protective film for protecting the film from the etching is formed at least on the film immediately above the hole before etching the film. Device manufacturing method.
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