JP2015135968A - Polishing slurry - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、研磨用スラリーに関するものである。 The present invention relates to a polishing slurry.
従来、半導体デバイスの製造において、銅配線を研磨するプロセスでは、銅のみを高選
択で研磨できるスラリーを用いて銅を研磨し、次に、バリアメタルを高選択で研磨するス
ラリーを用いてバリアメタルを研磨するという２ステップの研磨が行なわれている（特許
文献１）。
Conventionally, in the process of polishing a copper wiring in the manufacture of semiconductor devices, copper is polished using a slurry capable of polishing only copper, and then the barrier metal is polished using a slurry that polishes the barrier metal with high selectivity. Two steps of polishing are performed (Patent Document 1).
新パッケージング技術として発展が期待されているＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ Ｖｉａ）にもＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ
ｉｎｇ）の適用が検討されている。
TSV (Through-Sili), which is expected to develop as a new packaging technology
con Via) and CMP (Chemical Mechanical Polish)
ing) is under consideration.
しかし、ＣＭＰを用いてＴＳＶを研磨した場合、次の問題がある。銅（Ｃｕ）、および
バリアメタル（Ｔａ／ＴａＮ）の膜厚がデバイスの場合と比べて非常に厚く、上述したス
テップで研磨する場合には、１段目のＣｕ研磨、２段目のバリアメタルの研磨、および３
段目のバリア残渣とＴＥＯＳの研磨の３ステップの研磨が必要になり、３プラテンの研磨
機が必要になるとともに、各ステップでの研磨時間が異なるために、スループットが悪い
という問題がある。
However, when the TSV is polished using CMP, there are the following problems. The film thickness of copper (Cu) and barrier metal (Ta / TaN) is much thicker than that of the device, and when polishing by the above-described steps, the first-stage Cu polishing and the second-stage barrier metal Polishing and 3
There is a problem that the three-step polishing of the barrier residue and TEOS at the stage is required, and a three-platen polishing machine is required, and the polishing time at each step is different, resulting in poor throughput.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、
ＴＳＶの研磨においてスループットの向上が可能な研磨用スラリーを提供することである
。
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and its purpose is as follows.
An object of the present invention is to provide a polishing slurry capable of improving throughput in polishing TSV.
この発明の実施の形態による研磨用スラリーは、シリコン貫通ビアを構成するバリアメ
タル、銅および二酸化シリコンの研磨に用いられる研磨用スラリーであって、第１のコロ
イダルシリカと、第２のコロイダルシリカと、研磨助剤と、酸化剤と、第１の界面活性剤
と、第２の界面活性剤とを含み、酸性である。第１のコロイダルシリカは、第１の平均粒
径を有する。第２のコロイダルシリカは、第１の平均粒径よりも大きい第２の平均粒径を
有する。
A polishing slurry according to an embodiment of the present invention is a polishing slurry used for polishing barrier metal, copper and silicon dioxide constituting a through silicon via, and includes a first colloidal silica, a second colloidal silica, It contains a polishing aid, an oxidizing agent, a first surfactant, and a second surfactant, and is acidic. The first colloidal silica has a first average particle size. The second colloidal silica has a second average particle size that is greater than the first average particle size.
この発明の実施の形態による研磨用スラリーは、従来、半導体集積回路の研磨に用いら
れていた研磨用スラリーに比べ、シリコン貫通ビアを構成するバリアメタル、銅および二
酸化シリコンの全てを高速で研磨する。即ち、この発明の実施の形態による研磨用スラリ
ーは、バリアメタル、銅および二酸化シリコンという異種の材料を実用的な研磨レートで
研磨する。
The polishing slurry according to the embodiment of the present invention polishes all of the barrier metal, copper, and silicon dioxide constituting the through silicon via at a higher speed than the polishing slurry conventionally used for polishing semiconductor integrated circuits. . That is, the polishing slurry according to the embodiment of the present invention polishes different materials such as barrier metal, copper and silicon dioxide at a practical polishing rate.
従って、ＴＳＶ（シリコン貫通ビア）の研磨において、スループットを向上できる。 Therefore, the throughput can be improved in the polishing of TSV (through silicon via).
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一また
は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
この発明の実施の形態による研磨用スラリーＳＬは、コロイダルシリカＡと、コロイダ
ルシリカＢと、研磨助剤と、酸化剤と、第１の界面活性剤と、第２の界面活性剤とを含み
、酸性である。
Polishing slurry SL according to an embodiment of the present invention includes colloidal silica A, colloidal silica B, a polishing aid, an oxidizing agent, a first surfactant, and a second surfactant, It is acidic.
そして、研磨用スラリーＳＬは、ＴＳＶ（「シリコン貫通ビア」とも言う。以下、同じ
。）を構成するＣｕ、バリアメタル（ＴａまたはＴａＮ）およびＴＥＯＳ（＝二酸化シリ
コン）を研磨の対象とする。
The polishing slurry SL uses Cu, barrier metal (Ta or TaN), and TEOS (= silicon dioxide) constituting TSV (also referred to as “through silicon via”).
コロイダルシリカＡは、３０ｎｍ〜４０ｎｍの平均粒径を有し、コロイダルシリカＢは
、８０ｎｍの平均粒径を有する。
Colloidal silica A has an average particle size of 30 nm to 40 nm, and colloidal silica B has an average particle size of 80 nm.
なお、平均粒径が３０ｎｍ〜４０ｎｍであるとは、コロイダルシリカの粒径が主に３０
ｎｍ〜４０ｎｍに分布していることを言い、平均粒径が８０ｎｍであるとは、コロイダル
シリカの粒径が主に８０ｎｍに分布していることを言う。
The average particle size of 30 nm to 40 nm means that the particle size of colloidal silica is mainly 30.
It means that the average particle size is 80 nm, and that the particle size of colloidal silica is mainly distributed at 80 nm.
研磨助剤は、アミノ酸、カルボン酸、および防食剤からなる。 The polishing aid comprises an amino acid, a carboxylic acid, and an anticorrosive agent.
アミノ酸は、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グ
ルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メ
チオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシ
ンおよびバリンのいずれかからなる。
The amino acid consists of any one of alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tryptophan, tyrosine and valine.
カルボン酸は、不飽和カルボン酸、ヒドロキシ酸、芳香族カルボン酸およびジカルボン
酸のいずれかからなる。
The carboxylic acid is composed of any of unsaturated carboxylic acid, hydroxy acid, aromatic carboxylic acid and dicarboxylic acid.
不飽和カルボン酸は、オレイン酸およびリノール酸等からなる。ヒドロキシ酸は、乳酸
、リンゴ酸、およびクエン酸等からなる。芳香族カルボン酸は、安息香酸、フタル酸、お
よびサリチル酸等からなる。ジカルボン酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン
酸、フマル酸、およびマレイン酸等からなる。
Unsaturated carboxylic acid consists of oleic acid and linoleic acid. Hydroxy acid consists of lactic acid, malic acid, citric acid and the like. The aromatic carboxylic acid includes benzoic acid, phthalic acid, salicylic acid, and the like. The dicarboxylic acid includes oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, and the like.
酸化剤は、リン酸からなる。リン酸は、水中で解離してリン酸イオンを生じるものであ
ればよく、例えば、オルトリン酸（いわゆるリン酸）、メタリン酸、およびポリリン酸の
いずれかからなる。また、リン酸は、ピロリン酸、トリリン酸、ヘキサメタリン酸、およ
びシクロリン酸等の縮合リン酸のいずれかであってもよい。
The oxidizing agent is made of phosphoric acid. The phosphoric acid is not particularly limited as long as it is dissociated in water to generate phosphate ions, and is composed of, for example, orthophosphoric acid (so-called phosphoric acid), metaphosphoric acid, or polyphosphoric acid. The phosphoric acid may be any of condensed phosphoric acids such as pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, and cyclophosphoric acid.
これらのリン酸は、単独で使用でき、また２種以上を併用することもできる。 These phosphoric acids can be used alone or in combination of two or more.
第１の界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラアンモニウム塩からなる。第
２の界面活性剤は、ジノニルスルホコハク酸ナトリウムからなる。
The first surfactant is made of tetraammonium dodecylbenzenesulfonate. The second surfactant consists of sodium dinonyl sulfosuccinate.
そして、研磨用スラリーＳＬのｐＨは、７よりも小さい。即ち、研磨用スラリーＳＬは
、酸性である。
The pH of the polishing slurry SL is smaller than 7. That is, the polishing slurry SL is acidic.
研磨用スラリーＳＬは、Ｃｕの研磨に適したコロイダルシリカＡと、バリアメタルおよ
びＴＥＯＳの研磨に適したコロイダルシリカＢとを混合したことを特徴とする。そして、
研磨用スラリーＳＬは、コロイダルシリカＡと、コロイダルシリカＢとを混合することに
よって、ＴＳＶを構成するＣｕ、バリアメタル（Ｔａ）およびＴＥＯＳ（二酸化シリコン
）を１つのステップで研磨可能である。従って、ＣＭＰを用いてＴＳＶを研磨するときの
スループットを向上できる。
The polishing slurry SL is characterized by mixing colloidal silica A suitable for polishing Cu and colloidal silica B suitable for polishing barrier metal and TEOS. And
By mixing colloidal silica A and colloidal silica B, polishing slurry SL can polish Cu, barrier metal (Ta), and TEOS (silicon dioxide) constituting TSV in one step. Therefore, the throughput when polishing the TSV using CMP can be improved.
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below with reference to examples.
実施例１〜３および比較例１，２における研磨用スラリーの組成を表１に示す。 Table 1 shows the compositions of the polishing slurries in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2.
（実施例１）
実施例１における研磨用スラリーＳＬ１は、平均粒径が３０ｎｍであるコロイダルシリ
カＡと、平均粒径が８０ｎｍであるコロイダルシリカＢと、マロン酸と、Ｌ−アラニンと
、ベンゾトリアゾールと、リン酸と、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムと、ジノニ
ルスルホコハク酸ナトリウムとを含み、ｐＨ＝３である。
Example 1
Polishing slurry SL1 in Example 1 includes colloidal silica A having an average particle diameter of 30 nm, colloidal silica B having an average particle diameter of 80 nm, malonic acid, L-alanine, benzotriazole, and phosphoric acid. , Sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dinonylsulfosuccinate, pH = 3.
コロイダルシリカＡの含有量は、０．３７５重量％であり、コロイダルシリカＢの含有
量は、０．１２５重量％である。マロン酸の含有量は、２重量％であり、Ｌ−アラニンの
含有量は、５重量％であり、ベンゾトリアゾールの含有量は、０．１重量％であり、リン
酸の含有量は、０．１重量％である。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの含有量は
、０．０２５重量％であり、ジノニルスルホコハク酸ナトリウムの含有量は、０．０２５
重量％である。
The content of colloidal silica A is 0.375% by weight, and the content of colloidal silica B is 0.125% by weight. The content of malonic acid is 2% by weight, the content of L-alanine is 5% by weight, the content of benzotriazole is 0.1% by weight, and the content of phosphoric acid is 0%. .1% by weight. The content of sodium dodecylbenzenesulfonate is 0.025% by weight, and the content of sodium dinonylsulfosuccinate is 0.025%.
% By weight.
（実施例２）
実施例２における研磨用スラリーＳＬ２は、研磨用スラリーＳＬ１のコロイダルシリカ
Ａの含有量を０．３７５重量％から０．２５重量％に代え、研磨用スラリーＳＬ１のコロ
イダルシリカＢの含有量を０．１２５重量％から０．２５重量％に代えたものであり、そ
の他は、研磨用スラリーＳＬ１と同じである。
(Example 2)
In the polishing slurry SL2 in Example 2, the content of the colloidal silica A in the polishing slurry SL1 is changed from 0.375% by weight to 0.25% by weight, and the content of the colloidal silica B in the polishing slurry SL1 is 0.00. The amount is changed from 125% by weight to 0.25% by weight, and the others are the same as the polishing slurry SL1.
（実施例３）
実施例３における研磨用スラリーＳＬ３は、研磨用スラリーＳＬ１のコロイダルシリカ
Ａの含有量を０．３７５重量％から０．１２５重量％に代え、研磨用スラリーＳＬ１のコ
ロイダルシリカＢの含有量を０．１２５重量％から０．３７５重量％に代えたものであり
、その他は、研磨用スラリーＳＬ１と同じである。
(Example 3)
In the polishing slurry SL3 in Example 3, the content of the colloidal silica A in the polishing slurry SL1 is changed from 0.375 wt% to 0.125 wt%, and the content of the colloidal silica B in the polishing slurry SL1 is set to 0.00. The amount is changed from 125% by weight to 0.375% by weight, and the others are the same as the polishing slurry SL1.
（比較例１）
比較例１における研磨用スラリーＳＬ１＿ｃｏｍｐは、研磨用スラリーＳＬ１のコロイ
ダルシリカＡの含有量を０．３７５重量％から０．５重量％に代え、研磨用スラリーＳＬ
１のコロイダルシリカＢを削除したものであり、その他は、研磨用スラリーＳＬ１と同じ
である。
(Comparative Example 1)
The polishing slurry SL1_comp in Comparative Example 1 was prepared by replacing the content of colloidal silica A in the polishing slurry SL1 from 0.375 wt% to 0.5 wt%.
1 except that the colloidal silica B is omitted, and the others are the same as the polishing slurry SL1.
（比較例２）
比較例２における研磨用スラリーＳＬ２＿ｃｏｍｐは、研磨用スラリーＳＬ１のコロイ
ダルシリカＡを削除し、研磨用スラリーＳＬ１のコロイダルシリカＢの含有量を０．１２
５重量％から０．５重量％に代えたものであり、その他は、研磨用スラリーＳＬ１と同じ
である。
(Comparative Example 2)
In the polishing slurry SL2_comp in Comparative Example 2, the colloidal silica A of the polishing slurry SL1 is deleted, and the content of the colloidal silica B of the polishing slurry SL1 is 0.12.
The amount is changed from 5% by weight to 0.5% by weight, and the others are the same as the polishing slurry SL1.
このように、実施例１〜３における研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３は、コロイダルシリ
カＡとコロイダルシリカＢとの合計の含有量を０．５重量％に保持しながら、コロイダル
シリカＡの含有量とコロイダルシリカＢの含有量との比をそれぞれ３：１、１：１、およ
び１：３に変化させたものである。
Thus, polishing slurry SL1-SL3 in Examples 1-3 is colloidal silica A content and colloidal, keeping the total content of colloidal silica A and colloidal silica B at 0.5% by weight. The ratio with respect to the content of silica B is changed to 3: 1, 1: 1, and 1: 3, respectively.
また、比較例１，２における研磨用スラリーＳＬ１＿ｃｏｍｐ，ＳＬ２＿ｃｏｍｐは、
コロイダルシリカの含有量を０．５重量％に保持しながら、コロイダルシリカＡおよびコ
ロイダルシリカＢのいずれか一方のみを含むものである。
Further, the polishing slurries SL1_comp and SL2_comp in Comparative Examples 1 and 2 are
It contains only one of colloidal silica A and colloidal silica B while maintaining the content of colloidal silica at 0.5% by weight.
（研磨速度評価）
研磨装置（ＳＨ２４・Ｓｐｅｅｄｆａｍ社製）を用い、研磨パッド（ＩＣ１４００ＴＭ
ＸＹ−ｇｒｏｏｖｅ（Ａ２１））に実施例１〜３の研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３およ
び比較例１，２の研磨用スラリーＳＬ１＿ｃｏｍｐ，ＳＬ２＿ｃｏｐｍを２００ｍｌ／ｍ
ｉｎの割合で供給し、かつ、Ｃｕ、Ｔａ、およびＴＥＯＳの３種のブランケットウェハ（
直径８インチ）に３ｐｓｉの圧力をかけながら研磨定盤を９０ｒｐｍの回転速度で回転さ
せ、キャリアを８０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、０．５分の間、研磨を行なった
。
(Polishing rate evaluation)
A polishing pad (IC1400 ™ ) was used using a polishing device (SH24, manufactured by Speedfam).
In XY-groove (A21), the polishing slurries SL1 to SL3 of Examples 1 to 3 and the polishing slurries SL1_comp and SL2_copm of Comparative Examples 1 and 2 are 200 ml / m.
in three blanket wafers (Cu, Ta, and TEOS)
Polishing was performed for 0.5 minutes while rotating the polishing platen at a rotation speed of 90 rpm while applying a pressure of 3 psi to a diameter of 8 inches and rotating the carrier at a rotation speed of 80 rpm.
研磨終了後、研磨によって除去されたＣｕおよびＴａの厚みの差をＣｕおよびＴａ表面
の抵抗値（四探針法を用いて測定）から算出した。また、ＴＥＯＳ（＝二酸化シリコン）
の厚みの差を基板の重量の変化から算出した。研磨速度は、単位時間当たりに研磨によっ
て除去されたウェハの厚み（Å／分）で評価した。
After polishing, the difference in thickness between Cu and Ta removed by polishing was calculated from the resistance values of Cu and Ta surfaces (measured using the four-probe method). TEOS (= silicon dioxide)
The difference in thickness was calculated from the change in the weight of the substrate. The polishing rate was evaluated by the thickness of the wafer removed by polishing per unit time (Å / min).
図１は、Ｔａの研磨レートとコロイダルシリカの混合比との関係を示す図である。また
、図２は、Ｃｕの研磨レートとコロイダルシリカの混合比との関係を示す図である。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the Ta polishing rate and the mixing ratio of colloidal silica. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the polishing rate of Cu and the mixing ratio of colloidal silica.
図１において、縦軸は、Ｔａの研磨レートを表し、横軸は、コロイダルシリカの混合比
を表す。また、図２において、縦軸は、Ｃｕの研磨レートを表し、横軸は、コロイダルシ
リカの混合比を表す。
In FIG. 1, the vertical axis represents the Ta polishing rate, and the horizontal axis represents the mixing ratio of colloidal silica. In FIG. 2, the vertical axis represents the Cu polishing rate, and the horizontal axis represents the mixing ratio of colloidal silica.
図１を参照して、バリアメタルとしてのＴａの研磨レートは、コロイダルシリカＡとコ
ロイダルシリカＢとの両方を含む研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３（実施例１〜３）を用い
ることにより、コロイダルシリカＡおよびコロイダルシリカＢのいずれか一方のみを含む
研磨用スラリーＳＬ１＿ｃｏｍｐ，ＳＬ２＿ｃｏｍｐ（比較例１，２）を用いた場合より
も大きくなる。
Referring to FIG. 1, the polishing rate of Ta as a barrier metal is determined by using polishing slurries SL1 to SL3 (Examples 1 to 3) containing both colloidal silica A and colloidal silica B. And polishing slurry SL1_comp, SL2_comp (Comparative Examples 1 and 2) containing only one of colloidal silica B is larger.
そして、Ｔａの研磨レートは、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの比が１：
１である場合に最大になり、約１２５０（Å／ｍｉｎ）である。
The polishing rate of Ta is such that the ratio of colloidal silica A to colloidal silica B is 1:
The maximum is 1 and is about 1250 (Å / min).
また、Ｔａの研磨レートは、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの比が３：１
、１：１および１：３である場合、１０００（Å／ｍｉｎ）よりも大きい。
Further, the polishing rate of Ta is such that the ratio of colloidal silica A and colloidal silica B is 3: 1.
In the case of 1: 1 and 1: 3, it is larger than 1000 (Å / min).
図２を参照して、Ｃｕの研磨レートは、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの
両方を含む研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３（実施例１〜３）を用いることにより、コロイ
ダルシリカＡのみを含む研磨用スラリーＳＬ１＿ｃｏｍｐ（比較例１）を用いた場合より
も大きくなり、コロイダルシリカＢのみを含む研磨用スラリーＳＬ２＿ｃｏｍｐ（比較例
２）を用いた場合よりも小さくなる。
Referring to FIG. 2, the polishing rate of Cu is polishing containing only colloidal silica A by using polishing slurries SL1 to SL3 (Examples 1 to 3) containing both colloidal silica A and colloidal silica B. It becomes larger than the case where the slurry SL1_comp (Comparative Example 1) is used, and becomes smaller than the case where the polishing slurry SL2_comp (Comparative Example 2) containing only the colloidal silica B is used.
そして、Ｃｕの研磨レートは、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの比が１：
１である場合、約３９３００（Å／ｍｉｎ）である。
The Cu polishing rate is such that the ratio of colloidal silica A to colloidal silica B is 1:
When it is 1, it is about 39300 (Å / min).
また、Ｃｕの研磨レートは、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの比が３：１
、１：１および１：３である場合、３５０００（Å／ｍｉｎ）よりも大きい。
Further, the polishing rate of Cu is such that the ratio of colloidal silica A and colloidal silica B is 3: 1.
In the case of 1: 1 and 1: 3, it is larger than 35000 (Å / min).
このように、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの比が３：１〜１：３の範囲
である研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３は、コロイダルシリカＡのみを含む研磨用スラリー
ＳＬ１＿ｃｏｍｐに比べ、Ｔａの研磨レートおよびＣｕの研磨レートが向上する。また、
研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３は、コロイダルシリカＢのみを含む研磨用スラリーＳＬ２
＿ｃｏｍｐに比べ、Ｃｕの研磨レートが低下するが、Ｔａの研磨レートが向上する。
As described above, the polishing slurries SL1 to SL3 in which the ratio of the colloidal silica A to the colloidal silica B is in the range of 3: 1 to 1: 3 are more polished than the polishing slurry SL1_comp containing only the colloidal silica A. The rate and Cu polishing rate are improved. Also,
Polishing slurries SL1 to SL3 are polishing slurries SL2 containing only colloidal silica B
Compared to _comp, the Cu polishing rate is reduced, but the Ta polishing rate is improved.
そして、コロイダルシリカＡとコロイダルシリカＢとの比が３：１〜１：３の範囲であ
る場合、Ｔａの研磨レートは、１０００（Å／ｍｉｎ）よりも大きく設定され、かつ、Ｃ
ｕの研磨レートは、３５０００（Å／ｍｉｎ）よりも大きく設定される。
When the ratio of colloidal silica A and colloidal silica B is in the range of 3: 1 to 1: 3, the Ta polishing rate is set to be greater than 1000 (１０００ / min), and C
The polishing rate of u is set to be larger than 35000 (Å / min).
ＣＭＰによるＴＳＶの研磨においては、Ｃｕを研磨し、その後、バリアメタルを研磨す
る。そして、Ｃｕは、約１０μｍの厚みを有し、バリアメタルは、５０ｎｍ〜５００ｎｍ
の厚みを有する。
In polishing TSV by CMP, Cu is polished, and then the barrier metal is polished. Cu has a thickness of about 10 μm, and the barrier metal is 50 nm to 500 nm.
Having a thickness of
そうすると、研磨用スラリーＳＬ１〜ＳＬ３を用いた場合、Ｃｕの研磨に要する時間は
、数分であり、バリアメタルの研磨に要する時間は、約３０秒〜数分である。
Then, when the polishing slurries SL1 to SL3 are used, the time required for polishing Cu is several minutes, and the time required for polishing the barrier metal is about 30 seconds to several minutes.
その結果、Ｃｕの研磨に要する時間と、Ｔａの研磨に要する時間とをほぼ同じに設定で
きる。
As a result, the time required for polishing Cu and the time required for polishing Ta can be set substantially the same.
従って、ＣＭＰによるＴＳＶの研磨においてスループットを向上できる。 Therefore, throughput can be improved in polishing of TSV by CMP.
実施例４および比較例３における研磨用スラリーの組成を表２に示す。 The composition of the polishing slurry in Example 4 and Comparative Example 3 is shown in Table 2.
（実施例４）
実施例４における研磨用スラリーＳＬ４は、研磨用スラリーＳＬ１のコロイダルシリカ
Ａの含有量を０．３７５重量％から２重量％に代え、コロイダルシリカＢの含有量を０．
１２５重量％から２重量％に代えたものであり、その他は、研磨用スラリーＳＬ１と同じ
である。
Example 4
In the polishing slurry SL4 in Example 4, the colloidal silica A content in the polishing slurry SL1 was changed from 0.375 wt% to 2 wt%, and the colloidal silica B content was changed to 0.00.
The amount is changed from 125% by weight to 2% by weight, and the others are the same as the polishing slurry SL1.
このように、研磨用スラリーＳＬ４は、コロイダルシリカＡの含有量とコロイダルシリ
カＢの含有量との合計を４重量％に設定し、コロイダルシリカＡの含有量とコロイダルシ
リカＢの含有量との比を１：１に設定したものである。
As described above, the polishing slurry SL4 sets the total content of the colloidal silica A and the content of the colloidal silica B to 4% by weight, and the ratio of the content of the colloidal silica A and the content of the colloidal silica B. Is set to 1: 1.
比較例３における研磨用スラリーＳＬ３＿ｃｏｍｐは、日立化成製のＨＳ−Ｈ６３５の
研磨用スラリーである。この研磨用スラリーＳＬ３＿ｃｏｍｐは、単一のコロイダルシリ
カを含み、酸性である。そして、研磨用スラリーＳＬ３＿ｃｏｍｐは、半導体集積回路の
研磨に用いられる研磨用スラリーである。
Polishing slurry SL3_comp in Comparative Example 3 is a polishing slurry of HS-H635 manufactured by Hitachi Chemical. This polishing slurry SL3_comp contains a single colloidal silica and is acidic. The polishing slurry SL3_comp is a polishing slurry used for polishing a semiconductor integrated circuit.
なお、研磨速度の評価は、印加圧力を３ｐｓｉから５ｐｓｉに変えた以外は、上述した
研磨速度の評価によって行なわれた。
The evaluation of the polishing rate was performed by the above-described evaluation of the polishing rate except that the applied pressure was changed from 3 psi to 5 psi.
図３は、Ｃｕ、Ｔａ、およびＴＥＯＳの研磨レートを示す図である。図３の（ａ）は、
Ｃｕの研磨レートの実施例４と比較例３との比較を示し、図３の（ｂ）は、Ｔａの研磨レ
ートの実施例４と比較例３との比較を示し、図３の（ｃ）は、ＴＥＯＳの研磨レートの実
施例４と比較例３との比較を示す。
FIG. 3 is a diagram showing polishing rates of Cu, Ta, and TEOS. (A) in FIG.
A comparison between Example 4 and Comparative Example 3 of the polishing rate of Cu is shown, and FIG. 3B shows a comparison between Example 4 and Comparative Example 3 of the polishing rate of Ta, and FIG. These show the comparison between Example 4 and Comparative Example 3 of the polishing rate of TEOS.
図３の（ａ）を参照して、研磨用スラリーＳＬ４を用いたときのＣｕの研磨レートは、
約４μｍ／分であり、研磨用スラリーＳＬ３＿ｃｏｍｐを用いたときのＣｕの研磨レート
は、０．８μｍ／分である。
Referring to FIG. 3A, the polishing rate of Cu when using the polishing slurry SL4 is
The polishing rate of Cu when using the polishing slurry SL3_comp is about 4 μm / min, and 0.8 μm / min.
図３の（ｂ）を参照して、研磨用スラリーＳＬ４を用いたときのＴａの研磨レートは、
約１３０ｎｍ／分であり、研磨用スラリーＳＬ３＿ｃｏｍｐを用いたときのＴａの研磨レ
ートは、２ｎｍ／分である。
With reference to FIG. 3B, the polishing rate of Ta when the polishing slurry SL4 is used is
The polishing rate of Ta when using the polishing slurry SL3_comp is about 130 nm / min, and is 2 nm / min.
図３の（ｃ）を参照して、研磨用スラリーＳＬ４を用いたときのＴＥＯＳの研磨レート
は、約６０ｎｍ／分であり、研磨用スラリーＳＬ３＿ｃｏｍｐを用いたときのＴＥＯＳの
研磨レートは、約１ｎｍ／分である。
Referring to FIG. 3C, the TEOS polishing rate when the polishing slurry SL4 is used is about 60 nm / min, and the TEOS polishing rate when the polishing slurry SL3_comp is used is about 1 nm. / Min.
従って、研磨用スラリーＳＬ４は、従来、半導体集積回路の研磨に用いられていた研磨
用スラリー（比較例３）に比べ、Ｃｕ、ＴａおよびＴＥＯＳの全てを高速で研磨する。即
ち、研磨用スラリーＳＬ４は、Ｃｕ、ＴａおよびＴＥＯＳの異種材料を実用的な研磨レー
トで研磨する。その結果、Ｃｕの研磨時間、Ｔａの研磨時間およびＴＥＯＳの研磨時間が
ほぼ同じになる。
Therefore, the polishing slurry SL4 polishes all of Cu, Ta, and TEOS at a higher speed than the polishing slurry (Comparative Example 3) conventionally used for polishing semiconductor integrated circuits. That is, the polishing slurry SL4 polishes different materials of Cu, Ta and TEOS at a practical polishing rate. As a result, the polishing time for Cu, the polishing time for Ta, and the polishing time for TEOS are substantially the same.
従って、ＴＳＶの研磨においてスループットを向上できる。また、Ｃｕ、ＴａおよびＴ
ＥＯＳを１つのステップで研磨できるため、シングルプラテンタイプの研磨機を用いてＴ
ＳＶを研磨できる。
Therefore, throughput can be improved in the polishing of TSV. Cu, Ta and T
Since EOS can be polished in one step, TOS can be used with a single platen type polishing machine.
SV can be polished.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えら
れるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲
によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる
ことが意図される。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、ＴＳＶの研磨に用いられる研磨用スラリーに適用される。 The present invention is applied to a polishing slurry used for TSV polishing.
Claims (1)
る研磨用スラリーであって、
第１の平均粒径を有する第１のコロイダルシリカと、
前記第１の平均粒径よりも大きい第２の平均粒径を有する第２のコロイダルシリカと、
研磨助剤と、
酸化剤と、
第１の界面活性剤と、
第２の界面活性剤とを含み、
酸性である、研磨用スラリー。 A polishing slurry used for polishing barrier metal, copper and silicon dioxide constituting a through-silicon via,
A first colloidal silica having a first average particle size;
A second colloidal silica having a second average particle size larger than the first average particle size;
A polishing aid,
An oxidizing agent,
A first surfactant;
A second surfactant,
Polishing slurry that is acidic.
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