JP3421890B2 - Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP3421890B2
JP3421890B2 JP13358495A JP13358495A JP3421890B2 JP 3421890 B2 JP3421890 B2 JP 3421890B2 JP 13358495 A JP13358495 A JP 13358495A JP 13358495 A JP13358495 A JP 13358495A JP 3421890 B2 JP3421890 B2 JP 3421890B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
insulating film
interlayer insulating
fine particles
slurry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP13358495A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08330262A (en
Inventor
雅和 室山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP13358495A priority Critical patent/JP3421890B2/en
Publication of JPH08330262A publication Critical patent/JPH08330262A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3421890B2 publication Critical patent/JP3421890B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置における層
間絶縁膜の平坦化方法に係り、詳しくは有機系樹脂から
なる層間絶縁膜を研磨するのに用いられる研磨用スラリ
ーと、これを用いて層間絶縁膜を良好に平坦化すること
のできる半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of flattening an interlayer insulating film in a semiconductor device, and more specifically, a polishing slurry used for polishing an interlayer insulating film made of an organic resin, and a polishing slurry using the same. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of satisfactorily flattening an interlayer insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置における配線技術では、デバ
イスの高密度化に伴って益々微細化、多層化の方向に進
んでいる。ところが、高集積化は配線の信頼性を低下さ
せる要因になる場合がある。すなわち、配線の微細化と
多層化の進展によって層間絶縁膜の段差が大きくかつ急
峻となり、その上に形成される配線の加工精度、信頼性
が低下するからである。このような信頼性の低下のおそ
れから、従来ではAl配線の段差被覆性の大幅な改善が
できず、したがって層間絶縁膜の平坦性を向上させる技
術の提供が求められていた。
2. Description of the Related Art In the wiring technology for semiconductor devices, miniaturization and multi-layering are progressing toward higher density devices. However, high integration may be a factor that reduces the reliability of wiring. That is, the step size of the interlayer insulating film becomes large and steep due to the miniaturization of wiring and the progress of multi-layering, and the processing accuracy and reliability of the wiring formed thereon deteriorates. Due to the fear of such a decrease in reliability, the step coverage of Al wiring cannot be greatly improved in the related art, and therefore there has been a demand for a technique for improving the flatness of the interlayer insulating film.

【0003】このような背景から、従来より種々の絶縁
膜形成技術、および平坦化技術が開発されてきている。
ところが、このような従来の技術では、これを微細化、
多層化した配線層に適用すると、配線間隔が広い場合に
その平坦性が不足したり、配線間の層間絶縁膜に「す」
が発生したりすることにより、配線間において接続不良
が生じるなどといった新たな問題が生じてしまう。ま
た、このような絶縁膜形成技術やその平坦化技術とは別
に、近年では、平坦化技術として塩基性溶液中でシリコ
ン酸化物の微粒子を用いて研磨を行うメカノケミカル研
磨技術が提供され、一部に実施されている。
From such a background, various insulating film forming techniques and flattening techniques have been conventionally developed.
However, in such conventional technology,
When applied to a multi-layered wiring layer, its flatness is insufficient when the wiring spacing is wide, and it does not work on the interlayer insulation film between wirings.
The occurrence of such a problem causes a new problem such as a connection failure between the wirings. In addition to such an insulating film forming technique and its planarization technique, in recent years, as a planarization technique, a mechanochemical polishing technique for polishing fine particles of silicon oxide in a basic solution has been provided. Has been implemented in the department.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ではデ
バイスルールの微細化が進行する中で、層間絶縁膜に起
因する層間容量遅延の問題が指摘され、層間絶縁膜の低
誘電率化の必要性が高まっている。低誘電率膜として
は、大別して無機系酸化物と有機系樹脂とがある。無機
系酸化物については、例えば「第25回SSDM’93
P161」、「第40回応用物理学会関係連合講演会予
稿集1a−ZV−9」に記載されているように、TEO
Sにフッ素源としてC2 6 またはNF3 を添加し、S
iOF膜を形成する方法が提案されている。
By the way, in recent years, as the device rules have been miniaturized, the problem of interlayer capacitance delay due to the interlayer insulating film has been pointed out, and it is necessary to reduce the dielectric constant of the interlayer insulating film. Is increasing. The low dielectric constant film is roughly classified into an inorganic oxide and an organic resin. Regarding the inorganic oxide, for example, “25th SSDM′93
P161 ”,“ Procedures 1a-ZV-9 of the 40th Joint Lecture of the Applied Physics Society of Japan ”, as described in TEO.
Add C 2 F 6 or NF 3 as a fluorine source to S, and add S
A method of forming an iOF film has been proposed.

【0005】しかしながら、これらの方法では、導入す
るフッ素含有量の増加に伴って膜質が劣化し、該膜に著
しい吸湿性が生じることが知られている。これに対し、
例えば「第40回応用物理学会関係連合講演会予稿集3
1p−ZV−1」に記載されているように、膜質の安定
化を目的としてフッ素を原料ガス構造中に含有するSi
4 /O2 系ガスを用い、SiOF膜を形成する検討が
なされている。そして、このような検討によれば、Si
4 /O2 系ガスを用いて膜質を安定化することで、比
誘電率が3.0程度の低誘電率層間絶縁膜を形成するこ
とができるとされている。
However, it is known that in these methods, the film quality deteriorates with an increase in the fluorine content to be introduced, and the film exhibits remarkable hygroscopicity. In contrast,
For example, “Proceedings 3 of the 40th Joint Lecture of the Japan Society of Applied Physics”
1p-ZV-1 ", Si containing fluorine in the source gas structure for the purpose of stabilizing the film quality.
Investigations have been made to form a SiOF film using an F 4 / O 2 system gas. And according to such examination, Si
It is said that a low dielectric constant interlayer insulating film having a relative dielectric constant of about 3.0 can be formed by stabilizing the film quality using an F 4 / O 2 based gas.

【0006】ところが、これ以下の比誘電率を有する層
間絶縁膜を得るためには、無機系酸化物では限界がある
ことから有機系樹脂を用いる必要がある。有機系樹脂と
しては、例えば「第54回応用物理学会講演会予稿集、
28p−X−16」に記載されているように、ポリイミ
ド系化合物、ポリテトラフルロエチレン(商品名;テフ
ロン)、ポリカーボネイト系化合物、ポリシロキサン系
化合物、パリレン系化合物が挙げられる。
However, in order to obtain an interlayer insulating film having a relative dielectric constant of less than this, it is necessary to use an organic resin because the inorganic oxide has a limit. Examples of the organic resin include, for example, “Proceedings of the 54th Annual Meeting of the Applied Physics Society of Japan,
28p-X-16 ", a polyimide-based compound, polytetrafluroethylene (trade name: Teflon), a polycarbonate-based compound, a polysiloxane-based compound, and a parylene-based compound.

【0007】しかし、有機系樹脂は無機系酸化物に比較
して低い誘電率が得られるものの、この有機系樹脂から
なる層間絶縁膜の平坦化に前述したメカノケミカル研磨
技術を適用した場合、被研磨層の硬度が低いためシリコ
ン酸化物微粒子による研磨傷の発生や、微粒子が層間絶
縁膜に埋め込まれてしまうといった新たな問題が生して
しまう。したがって、有機系樹脂からなる層間絶縁膜の
研磨に適用可能な、すなわち軟質な研磨粒子を用い、し
かも研磨後に容易に除去可能な研磨剤とこれを用いた研
磨技術が切望されている。本発明は前記事情に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、有機系樹脂に
よる層間絶縁膜の平坦化に好適な研磨用スラリーと、こ
れを用いた半導体装置の製造方法とを提供することにあ
る。
However, although the organic resin has a lower dielectric constant than the inorganic oxide, when the above-mentioned mechanochemical polishing technique is applied to the flattening of the interlayer insulating film made of the organic resin, the organic resin has a low dielectric constant. Since the hardness of the polishing layer is low, new problems occur such as occurrence of polishing scratches due to silicon oxide fine particles and the fine particles being embedded in the interlayer insulating film. Therefore, an abrasive that can be applied to polishing an interlayer insulating film made of an organic resin, that is, that uses soft abrasive particles and that can be easily removed after polishing, and a polishing technique using the same have been earnestly desired. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a polishing slurry suitable for planarizing an interlayer insulating film with an organic resin, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するべく鋭意研究を行った結果、有機系樹脂からな
る層間絶縁膜を安定に研磨することのできる研磨用スラ
リーを見いだし、本発明を完成させた。すなわち、本発
明の研磨用スラリーは、非水分散媒中に水溶性無機化合
物微粒子が分散されてなるものである。水溶性無機化合
物微粒子としては、金属イオンの炭酸塩、硫酸塩、硝酸
塩、アンモニウム塩、ハロゲン化合物、過塩素酸塩、
酸塩、リン酸塩、アヒ酸塩等が挙げられ、これらの一
種あるいは二種以上が用いられる。また、非水分散媒と
しては、メチルアルコールやエチルアルコール、イソプ
ロピルアルコールなどが用いられる。水溶性無機化合物
微粒子の、非水分散媒中への分散量としては、用いた微
粒子の種類や分散媒の種類によっても異なるものの、重
要比で全体の2%〜20%程度とするのが、スラリーの
流動性等を確保し、かつ効果的に研磨ができることから
好ましい。また、前記微粒子の粒径としては、一次粒子
径として10〜100nm程度、二次粒子径として20
0〜1000nm程度のものが用いられる。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found a polishing slurry capable of stably polishing an interlayer insulating film made of an organic resin, Completed the invention. That is, the polishing slurry of the present invention comprises water-soluble inorganic compound fine particles dispersed in a non-aqueous dispersion medium. Examples of the water-soluble inorganic compound fine particles, carbonate of metal ions, sulfates, nitrates, ammonium salts, halides, perchlorates, Ho
C, phosphate, Ahi salts and the like, or these one or two is used. Further, as the non-aqueous dispersion medium, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. are used. Although the amount of the water-soluble inorganic compound fine particles dispersed in the non-aqueous dispersion medium varies depending on the type of the fine particles used and the type of the dispersion medium, the important ratio is about 2% to 20% of the whole, It is preferable because the fluidity of the slurry can be secured and the polishing can be effectively performed. The particle size of the fine particles is about 10 to 100 nm as the primary particle size and 20 as the secondary particle size.
The thing of about 0-1000 nm is used.

【0009】本発明の半導体装置の製造方法は、表面に
段差部を形成してなる基体上に、有機系樹脂を用いて前
記段差部を覆って該基体上に層間絶縁膜を形成し、次い
で該層間絶縁膜を研磨用スラリーを用いて研磨すること
により平坦化する方法であり、有機系樹脂として、ポリ
イミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリシロキサ
ン、フッ素化ケイ酸塩、フッ素化ポリイミド、細孔を有
するポリマ、ポリカーボネイト系ポリシロキサン、パリ
レン系化合物のうちの一種あるいは二種以上を用い、前
記研磨用スラリーとして、非水分散媒中に水溶性無機化
合物微粒子が分散されてなるスラリーを用いることを特
徴としている。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an organic insulating resin is used to cover the stepped portion on a substrate having a stepped portion formed on the surface, and an interlayer insulating film is formed on the substrate, This is a method of flattening the interlayer insulating film by polishing with a polishing slurry, and as the organic resin, polyimide, polytetrafluoroethylene, polysiloxane, fluorinated silicate, fluorinated polyimide, and pores are used. A polymer, a polycarbonate-based polysiloxane, or one or more of a parylene-based compound is used, and as the polishing slurry, a slurry in which water-soluble inorganic compound fine particles are dispersed in a non-aqueous dispersion medium is used. I am trying.

【0010】[0010]

【作用】本発明の研磨用スラリーによれば、非水分散媒
中に水溶性無機化合物微粒子が分散されてなるので、例
えば水溶性無機化合物微粒子として炭酸カルシウムを用
いれば、これがシリコン酸化物等の無機系酸化物に比べ
て低い硬度しか有しておらず、したがって該無機系酸化
物からなる層間絶縁膜に対しての研磨に用いることは好
ましくないものの、有機系樹脂、例えばポリイミドに比
べると十分に高い硬度を有していることから、該ポリイ
ミドからなる層間絶縁膜に対しての研磨には十分用いる
ことが可能になる。そして、このように水溶性無機化合
物微粒子が無機系酸化物に比べ硬度が低いことから、研
磨時において層間絶縁膜にスクラッチ等の傷が発生した
り、微粒子が埋め込まれるといった不都合が防止され
る。また、非水分散媒中に前記微粒子を分散させている
ので、該微粒子が研磨中に分散媒中へ溶解することがな
く、これにより安定な研磨が可能にある。さらに、研磨
後に水洗すれば、前記微粒子が水中に溶解してしまうこ
とから、該微粒子に起因する層間絶縁膜上等でのパーテ
ィクルの発生が防止される。
According to the polishing slurry of the present invention, since the water-soluble inorganic compound fine particles are dispersed in the non-aqueous dispersion medium, for example, when calcium carbonate is used as the water-soluble inorganic compound fine particles, it is It has a hardness lower than that of inorganic oxides, and therefore it is not preferable to use it for polishing an interlayer insulating film made of the inorganic oxides, but it is more satisfactory than organic resins such as polyimide. Since it has a very high hardness, it can be sufficiently used for polishing the interlayer insulating film made of the polyimide. Since the water-soluble inorganic compound fine particles have a lower hardness than the inorganic oxide as described above, it is possible to prevent inconveniences such as scratches or the like being generated in the interlayer insulating film during polishing and fine particles being embedded. Further, since the fine particles are dispersed in the non-aqueous dispersion medium, the fine particles do not dissolve in the dispersion medium during polishing, which enables stable polishing. Further, if the particles are washed with water after polishing, the fine particles are dissolved in water, so that the generation of particles on the interlayer insulating film or the like due to the fine particles is prevented.

【0011】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
前記研磨用スラリーを用いて有機系樹脂からなる層間絶
縁膜を研磨することから、前述したように層間絶縁膜に
スクラッチ等の傷が発生したり、微粒子が埋め込まれる
といった不都合を防止して安定な研磨が可能になり、さ
らに研磨微粒子に起因するパーティクルの発生も防止さ
れる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
Since the interlayer insulating film made of an organic resin is polished using the polishing slurry, it is possible to prevent the inconveniences such as scratches and the like from being embedded in the interlayer insulating film and the fine particles embedded in the interlayer insulating film, as described above, and stable. Polishing becomes possible, and generation of particles due to polishing fine particles is prevented.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を半導体装置の製造方法に基づ
いて詳しく説明する。本製造方法は、表面に段差部を形
成してなる基体上に、有機系樹脂を用いて前記段差部を
覆って該基体上に層間絶縁膜を形成する工程と、該層間
絶縁膜を研磨用スラリーを用いて研磨することにより平
坦化する工程とを備えたものである。前記有機系樹脂と
しては、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リシロキサン、フッ素化ケイ酸塩、フッ素化ポリイミ
ド、細孔を有するポリマ、ポリカーボネイト系ポリシロ
キサン、パリレン系化合物のうちの一種あるいは二種以
上が用いられる。また、前記研磨用スラリーとしては、
前述したスラリー、すなわち非水分散媒中に水溶性無機
化合物微粒子を分散してなるものが用いられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on a method of manufacturing a semiconductor device. The present manufacturing method includes a step of forming an interlayer insulating film on the base by covering the step with an organic resin on a base having a step formed on the surface, and polishing the interlayer insulating film. And a step of flattening by polishing with a slurry. Examples of the organic resin include one or more of polyimide, polytetrafluoroethylene, polysiloxane, fluorinated silicate, fluorinated polyimide, polymer having pores, polycarbonate polysiloxane, and parylene compound. Used. Further, as the polishing slurry,
The above-mentioned slurry, that is, the one obtained by dispersing the water-soluble inorganic compound fine particles in the non-aqueous dispersion medium is used.

【0013】まず、本発明の製造方法を説明するに先立
ち、本発明に使用される研磨装置の一例について図3を
参照して説明する。なお、ここでは研磨装置として枚葉
式のものについて説明するが、ウエハ載置の構成や使用
方法の工夫については、特に限定されるものではないの
はもちろんである。図3において符号1は研磨装置、2
は本発明の基体となるウエハである。研磨装置1は、研
磨処理を行うための研磨プレート3と、被研磨物となる
ウエハ2を保持する試料保持台4とを備えてなるもので
ある。研磨プレート3には、その上面にパッド5が固定
されており、このパッド5上にはスラリー供給管6から
供給された研磨用スラリー7が滞留し流動している。ま
た、この研磨プレート3の底面には、該研磨プレート3
を回転させるための回転軸8が設けられ、該回転軸8に
はモータ等の駆動源(図示略)が連結されている。
First, before explaining the manufacturing method of the present invention, an example of the polishing apparatus used in the present invention will be described with reference to FIG. Although a single-wafer polishing apparatus will be described here, it is needless to say that the arrangement of the wafer mounting device and the method of use are not particularly limited. In FIG. 3, reference numeral 1 is a polishing device, 2
Is a wafer which is a substrate of the present invention. The polishing apparatus 1 includes a polishing plate 3 for performing a polishing process, and a sample holder 4 that holds a wafer 2 to be polished. A pad 5 is fixed to the upper surface of the polishing plate 3, and the polishing slurry 7 supplied from the slurry supply pipe 6 stays and flows on the pad 5. Further, on the bottom surface of the polishing plate 3, the polishing plate 3
A rotary shaft 8 for rotating the motor is provided, and a drive source (not shown) such as a motor is connected to the rotary shaft 8.

【0014】試料保持台4は真空チャック方式のもの
で、その下面側にウエハ2を保持固定するものである。
また、この試料保持台4にも、その上面に該試料保持台
4を回転させるための回転軸9が設けられ、該回転軸9
にはモータ等の駆動源(図示略)が連結されている。な
お、前記研磨プレート3は試料保持台4より十分に大き
く形成されたものであり、試料保持台4は研磨プレート
3の片側の上方に配置され、かつその下面が研磨プレー
ト3のパッド5上面に平行となるように配置されてい
る。また、試料保持台4は図示しない昇降装置に連結さ
れており、これによって試料保持台4の下面に固定され
たウエハ2はパッド上面に所定の圧力で押しつけられる
ようになっている。
The sample holder 4 is of a vacuum chuck type, and holds and fixes the wafer 2 on its lower surface side.
The sample holder 4 is also provided with a rotary shaft 9 on its upper surface for rotating the sample holder 4.
A drive source (not shown) such as a motor is connected to the. The polishing plate 3 is formed to be sufficiently larger than the sample holder 4, and the sample holder 4 is arranged above one side of the polishing plate 3, and the lower surface thereof is on the upper surface of the pad 5 of the polishing plate 3. They are arranged in parallel. The sample holder 4 is connected to an elevating device (not shown) so that the wafer 2 fixed to the lower surface of the sample holder 4 is pressed against the upper surface of the pad with a predetermined pressure.

【0015】そして、このような構成により研磨装置1
は、試料保持台4にウエハ2を固定した後、スラリー供
給管6からパッド5上に研磨用スラリー7を供給しつつ
研磨プレート3、試料保持台4をそれぞれ回転させ、さ
らにその状態で試料保持台4を下降させてそのウエハ2
をパッド5面に押しつけることにより、ウエハ2を所定
の厚さでしかも均一に研磨できるようになっている。
The polishing apparatus 1 having such a structure
After fixing the wafer 2 to the sample holder 4, the polishing plate 3 and the sample holder 4 are rotated while supplying the polishing slurry 7 from the slurry supply pipe 6 onto the pad 5, and the sample is held in that state. The wafer 4 is lowered by lowering the table 4.
By pressing the pad 2 against the surface of the pad 5, the wafer 2 can be uniformly polished to a predetermined thickness.

【0016】(第1実施例)次に、図3に示した研磨装
置1を用いた第1実施例について説明する。この第1実
施例では、まず、図1(a)に示すように半導体基板1
0上にシリコン酸化膜11を形成し、さらにその上にA
l配線12を形成したウエハ、すなわち表面に段差を形
成してなる基体13を用意した。次に、この基体13の
表面に、前記Al配線12を覆い、かつ該Al配線12
によって形成された段差を埋めるようにして有機系樹脂
を回転塗布法で塗着し、図1(b)に示すように該樹脂
からなる層間絶縁膜14を常温で形成した。ここで、本
実施例においては、該層間絶縁膜14を形成するための
樹脂としてポリイミドを用いた。
(First Embodiment) Next, a first embodiment using the polishing apparatus 1 shown in FIG. 3 will be described. In the first embodiment, first, as shown in FIG.
0, a silicon oxide film 11 is formed, and A is further formed on it.
A wafer on which the 1 wiring 12 was formed, that is, a substrate 13 having a step formed on the surface was prepared. Next, the surface of the base body 13 is covered with the Al wiring 12 and
An organic resin was applied by a spin coating method so as to fill the step formed by, and an interlayer insulating film 14 made of the resin was formed at room temperature as shown in FIG. 1 (b). Here, in this embodiment, polyimide is used as the resin for forming the interlayer insulating film 14.

【0017】次いで、該層間絶縁膜14を形成した基体
13を図3に示した研磨装置1の試料保持台4に固定
し、その層間絶縁膜14を以下の条件で研磨・平坦化
し、図1(c)に示すように平坦化してなる層間絶縁膜
14aを形成した。 研磨条件 研磨プレート13の回転数;17 〔rpm〕 ウエハ保持台の回転数 ;17 〔rpm〕 研磨圧力 ;5.5×103 〔Pa〕 スラリー流量 ;225 〔ml/min〕 ここで、研磨用スラリー7としては、研磨用の微粒子と
してその粒径が、一次粒子径として50nm、二次粒子
径として200nmの炭酸カルシウム〔CaCO3 〕微
粒子を用い、分散媒としてメチルアルコールを用いた。
また、炭酸カルシウムの、メチルアルコール中への分散
濃度としては、重量比で5%とした。このようにして研
磨を行った後、前記基体13を水洗してスラリーを洗い
流すとともに、その研磨微粒子(CaCO3 )を水中に
溶解して基体13上から除去した。
Next, the substrate 13 having the interlayer insulating film 14 formed thereon is fixed to the sample holder 4 of the polishing apparatus 1 shown in FIG. 3, and the interlayer insulating film 14 is polished and flattened under the following conditions. As shown in (c), the planarized interlayer insulating film 14a was formed. Polishing conditions Rotational speed of polishing plate 13; 17 [rpm] Rotational speed of wafer holder; 17 [rpm] Polishing pressure; 5.5 × 10 3 [Pa] Slurry flow rate; 225 [ml / min] Here, for polishing As the slurry 7, calcium carbonate [CaCO 3 ] fine particles having a primary particle diameter of 50 nm and a secondary particle diameter of 200 nm were used as fine particles for polishing, and methyl alcohol was used as a dispersion medium.
The dispersion concentration of calcium carbonate in methyl alcohol was 5% by weight. After polishing in this manner, the substrate 13 was washed with water to wash away the slurry, and the polishing fine particles (CaCO 3 ) were dissolved in water and removed from the substrate 13.

【0018】このようにして研磨・平坦化を行った層間
絶縁膜14aの表面を光学顕微鏡で観察したところ、ス
クラッチおよび該層間絶縁膜14a中への微粒子の埋め
込みが認められず、該層間絶縁膜14aが良好な平坦性
を有することが確認された。また、これとは別に、比較
のため層間絶縁膜14aをシリコン酸化物微粒子を用い
て研磨し、その表面を同様に観察したところ、ポリイミ
ド樹脂からなる層間絶縁膜14a表面に、スクラッチお
よび微粒子の埋め込みが観察された。
When the surface of the interlayer insulating film 14a thus polished and flattened is observed with an optical microscope, scratches and embedding of fine particles into the interlayer insulating film 14a are not observed, and the interlayer insulating film 14a is not observed. It was confirmed that 14a had good flatness. Separately, for comparison, the interlayer insulating film 14a was polished using silicon oxide fine particles, and the surface was observed in the same manner. As a result, scratches and fine particles were embedded in the surface of the interlayer insulating film 14a made of polyimide resin. Was observed.

【0019】(第2実施例)この第2実施例では、ま
ず、図2(a)に示すように半導体基板20上にシリコ
ン酸化膜21を形成し、さらにその上にAl配線22を
形成したウエハ、すなわち表面に段差を形成してなる基
体23を用意した。次に、この基体23の表面に、図2
(b)に示すようにAl配線22を覆ってプラズマCV
D法でシリコン酸化膜24を形成し、さらに該シリコン
酸化膜24上にこれを覆い、かつ該Al配線22によっ
て形成された段差を埋めるようにして有機系樹脂を回転
塗布法で塗着し、該樹脂からなる層間絶縁膜25を形成
した。ここで、本実施例においては、該層間絶縁膜25
を形成するための樹脂としてポリテトラフルロエチレン
(商品名;テフロン)を用い、これをプラズマ重合法に
よって形成した。なお、Al配線22上に形成したシリ
コン酸化膜24は、研磨ストッパ層として利用するもの
であり、後述する研磨・平坦化処理の安定化を図るため
のものである。
(Second Embodiment) In the second embodiment, first, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 21 is formed on a semiconductor substrate 20, and an Al wiring 22 is further formed thereon. A wafer, that is, a substrate 23 having a step formed on its surface was prepared. Next, on the surface of the base body 23, as shown in FIG.
As shown in (b), the plasma CV covers the Al wiring 22.
The silicon oxide film 24 is formed by the D method, and further, the organic resin is applied by the spin coating method so as to cover the silicon oxide film 24 and fill the step formed by the Al wiring 22. An interlayer insulating film 25 made of the resin was formed. Here, in the present embodiment, the interlayer insulating film 25
Polytetrafluroethylene (trade name: Teflon) was used as a resin for forming the resin, and this was formed by a plasma polymerization method. The silicon oxide film 24 formed on the Al wiring 22 is used as a polishing stopper layer and is for stabilizing the polishing / planarizing process described later.

【0020】次いで、第1実施例の場合と同様に、該層
間絶縁膜25を形成した基体23を図3に示した研磨装
置1の試料保持台4に固定し、シリコン24を研磨スト
ッパ層として層間絶縁膜25を以下の条件で研磨・平坦
化し、図2(c)に示すように平坦化してなる層間絶縁
膜25aを形成した。 研磨条件 研磨プレート13の回転数;17 〔rpm〕 ウエハ保持台の回転数 ;17 〔rpm〕 研磨圧力 ;5.5×103 〔Pa〕 スラリー流量 ;200 〔ml/min〕 ここで、研磨用スラリー7としては、研磨用の微粒子と
してその粒径が、一次粒子径として30nm、二次粒子
径として300nmの硫酸アルミニウム〔Al 2 (SO
4 3 〕微粒子を用い、分散媒としてイソプロピルアル
コールを用いた。また、硫酸アルミニウムの、イソプロ
ピルアルコール中への分散濃度としては、重量比で5%
とした。
Then, as in the case of the first embodiment, the layer
The substrate 23 having the inter-layer insulation film 25 formed thereon is polished by the polishing apparatus shown in FIG.
It is fixed to the sample holder 4 of the table 1 and the silicon 24 is polished.
The interlayer insulating film 25 as a top layer is polished and flattened under the following conditions.
Insulation, which is flattened as shown in Fig. 2 (c)
The film 25a was formed.     Polishing condition         Number of rotations of the polishing plate 13; 17 [rpm]         Number of rotations of wafer holder: 17 [rpm]         Polishing pressure: 5.5 × 103  [Pa]         Slurry flow rate: 200 [ml / min] Here, the polishing slurry 7 includes fine particles for polishing.
And its particle size is 30 nm as the primary particle size, and the secondary particle
Aluminum sulfate with a diameter of 300 nm [Al 2(SO
Four)3] Using fine particles and isopropyl alcohol as a dispersion medium
Call was used. Also, aluminum sulfate
Dispersion concentration in pill alcohol is 5% by weight
And

【0021】このようにして研磨を行った後、前記基体
23を水洗してスラリーを洗い流すとともに、その研磨
微粒子〔Al2 (SO4 3 〕を水中に溶解して基体2
3上から除去した。このようにして研磨・平坦化を行っ
た層間絶縁膜25aの表面を光学顕微鏡で観察したとこ
ろ、スクラッチおよび該層間絶縁膜25a中への微粒子
の埋め込みが認められず、該層間絶縁膜25aが良好な
平坦性を有することが確認された。
After polishing in this manner, the substrate 23 is washed with water to wash away the slurry, and the polishing fine particles [Al 2 (SO 4 ) 3 ] are dissolved in water to obtain the substrate 2.
3 removed from above. When the surface of the interlayer insulating film 25a thus polished and flattened is observed with an optical microscope, scratches and embedding of fine particles into the interlayer insulating film 25a are not observed, and the interlayer insulating film 25a is excellent. It was confirmed that the film had excellent flatness.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明の研磨用スラ
リーは、非水分散媒中に水溶性無機化合物微粒子を分散
したものであるから、以下の優れた効果を奏する。水溶
性無機化合物微粒子が有機系樹脂に比べ十分に高い硬度
を有していることから、該有機系樹脂からなる層間絶縁
膜に対しての研磨には十分用いることができる。そし
て、水溶性無機化合物微粒子が無機系酸化物に比べ硬度
が低いことから、研磨時において層間絶縁膜にスクラッ
チ等の傷が発生したり、微粒子が埋め込まれるといった
不都合を防止することができる。また、非水分散媒中に
前記微粒子を分散させているので、該微粒子が研磨中に
分散媒中へ溶解することがなく、これにより安定な研磨
を行うことができる。さらに、研磨後に水洗すれば、前
記微粒子が水中に溶解してしまうことから、該微粒子に
起因する層間絶縁膜上等でのパーティクルの発生を防止
することができる。
As described above, the polishing slurry of the present invention has the following excellent effects because it is a dispersion of water-soluble inorganic compound fine particles in a non-aqueous dispersion medium. Since the water-soluble inorganic compound fine particles have a hardness sufficiently higher than that of the organic resin, it can be sufficiently used for polishing the interlayer insulating film made of the organic resin. Since the water-soluble inorganic compound fine particles have a hardness lower than that of the inorganic oxide, it is possible to prevent the inconvenience that scratches or the like are generated in the interlayer insulating film during polishing and the fine particles are embedded. Further, since the fine particles are dispersed in the non-aqueous dispersion medium, the fine particles do not dissolve in the dispersion medium during polishing, and thus stable polishing can be performed. Further, washing with water after polishing dissolves the fine particles in water, so that it is possible to prevent generation of particles on the interlayer insulating film or the like due to the fine particles.

【0023】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
前記研磨用スラリーを用いて有機系樹脂からなる層間絶
縁膜を研磨することから、前述したように層間絶縁膜に
スクラッチ等の傷が発生したり、微粒子が埋め込まれる
といった不都合を防止して安定な研磨を行うことがで
き、さらに研磨微粒子に起因するパーティクルの発生も
防止することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
Since the interlayer insulating film made of an organic resin is polished using the polishing slurry, it is possible to prevent the inconveniences such as scratches and the like from being embedded in the interlayer insulating film and the fine particles embedded in the interlayer insulating film, as described above, and stable. Polishing can be performed, and generation of particles due to polishing fine particles can be prevented.

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

【図1】(a)〜(c)は本発明の製造方法の第1実施
例を工程順に説明するための要部側断面図である。
1A to 1C are side cross-sectional views of a main part for explaining a first embodiment of a manufacturing method of the present invention in the order of steps.

【図2】(a)〜(c)は本発明の製造方法の第2実施
例を工程順に説明するための要部側断面図である。
2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of the essential part for explaining the second embodiment of the manufacturing method of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の製造方法に用いられる研磨装置の一例
の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of a polishing apparatus used in the manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 研磨装置 2 ウエハ 7 研磨用スラリー 10、20 半導体基板 12、22 Al配線 13、23 基体 14、25 層間絶縁膜 14b、25b 層間絶縁膜 1 Polishing device 2 wafers 7 Polishing slurry 10, 20 Semiconductor substrate 12, 22 Al wiring 13, 23 Base 14, 25 Interlayer insulation film 14b, 25b Interlayer insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09K 3/14 550 C09K 3/14 550C (56)参考文献 特開 昭49−76470(JP,A) 特開 平7−288253(JP,A) 特開 平2−158684(JP,A) 特開 平7−86216(JP,A) 特開 昭50−99467(JP,A) 特開 平8−153696(JP,A) 特開 平8−295875(JP,A) 特開 平1−135026(JP,A) 特開 平8−22970(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 B24B 37/00 C09K 3/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C09K 3/14 550 C09K 3/14 550C (56) References JP-A-49-76470 (JP, A) JP-A-7-288253 (JP, A) JP 2-1588684 (JP, A) JP 7-86216 (JP, A) JP 50-99467 (JP, A) JP 8-153696 (JP, A) Kaihei 8-295875 (JP, A) JP-A 1-135026 (JP, A) JP-A 8-22970 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21 / 304 B24B 37/00 C09K 3/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体装置の層間絶縁膜を研磨により平
坦化する際に用いられる研磨用スラリーであって、 非水分散媒中に水溶性無機化合物微粒子が分散されてな
り、 前記水溶性無機化合物微粒子が、金属イオンの炭酸塩、
硫酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、ハロゲン化合物、過
塩素酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、アヒ酸塩のうちの一種
あるいは二種以上からなることを特徴とする研磨用スラ
リー。
1. An interlayer insulating film of a semiconductor device is flattened by polishing.
It is a polishing slurry that is used when supporting, and in which water-soluble inorganic compound fine particles are dispersed in a non-aqueous dispersion medium.
The water-soluble inorganic compound fine particles are metal ion carbonates,
A polishing slurry comprising one or more of sulfates, nitrates, ammonium salts, halogen compounds, perchlorates, borates , phosphates and arsenates. .
【請求項2】 表面に段差部を形成してなる基体上に、
有機系樹脂を用いて前記段差部を覆って該基体上に層間
絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜を研磨用スラリ
ーを用いて研磨することにより平坦化する工程とを備え
てなる半導体装置の製造方法であって、 前記有機系樹脂として、ポリイミド、ポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリシロキサン、フッ素化ケイ酸塩、フッ
素化ポリイミド、細孔を有するポリマ、ポリカーボネイ
ト系ポリシロキサン、パリレン系化合物のうちの一種あ
るいは二種以上を用い、 前記研磨用スラリーとして、非水分散媒中に水溶性無機
化合物微粒子が分散されてなるスラリーを用いることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A substrate having a step portion formed on the surface thereof,
Semiconductor comprising a step of covering the step portion with an organic resin to form an interlayer insulating film on the substrate, and a step of flattening the interlayer insulating film by polishing with a polishing slurry. A method for manufacturing a device, wherein, as the organic resin, polyimide, polytetrafluoroethylene, polysiloxane, fluorinated silicate, fluorinated polyimide, polymer having pores, polycarbonate polysiloxane, parylene compound One or two or more of the above are used, and as the polishing slurry, a slurry in which water-soluble inorganic compound fine particles are dispersed in a non-aqueous dispersion medium is used.
【請求項3】 前記水溶性無機化合物微粒子が、金属イ
オンの炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、アンモニウム塩、ハロ
ゲン化合物、過塩素酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、リン酸
塩、アヒ酸塩のうちの一種あるいは二種以上からなるこ
とを特徴とする請求項記載の半導体装置の製造方法。
3. The water-soluble inorganic compound fine particles are carbonates, sulfates, nitrates, ammonium salts of metal ions, halogen compounds, perchlorates, silicates, borates, phosphates, and arsenates. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the method comprises one or more of the above.
JP13358495A 1995-05-31 1995-05-31 Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP3421890B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13358495A JP3421890B2 (en) 1995-05-31 1995-05-31 Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13358495A JP3421890B2 (en) 1995-05-31 1995-05-31 Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08330262A JPH08330262A (en) 1996-12-13
JP3421890B2 true JP3421890B2 (en) 2003-06-30

Family

ID=15108227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13358495A Expired - Fee Related JP3421890B2 (en) 1995-05-31 1995-05-31 Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3421890B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601643B1 (en) * 2001-08-30 2009-10-13 Lsi Logic Corporation Arrangement and method for fabricating a semiconductor wafer
US9997425B2 (en) * 2015-07-14 2018-06-12 University Of Windsor Layered benzocyclobutene interconnected circuit and method of manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08330262A (en) 1996-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3264936B2 (en) Method for forming a continuously planarized surface without voids
KR100360787B1 (en) A cerium oxide abrasive, a semiconductor chip and a semiconductor device, a manufacturing method thereof, and a substrate magic
US6232228B1 (en) Method of manufacturing semiconductor devices, etching composition for manufacturing semiconductor devices, and semiconductor devices made using the method
US6887137B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry and chemical mechanical polishing method using the same
JP3076244B2 (en) Polishing method of multilayer wiring
US8685857B2 (en) Chemical mechanical polishing method of organic film and method of manufacturing semiconductor device
TWI240297B (en) Method of forming a raised contact for a substrate
US5767016A (en) Method of forming a wiring layer on a semiconductor by polishing with treated slurry
KR100271769B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device, etchant composition and semiconductor device for manufacturing semiconductor device therefor
US6436809B1 (en) Method of manufacturing semiconductor devices, etching compositions for manufacturing semiconductor devices, and semiconductor devices made using this method
JP2003077920A (en) Method for forming metal wiring
US20010000497A1 (en) Method and apparatus for removing a material layer from a substrate
US6358853B2 (en) Ceria based slurry for chemical-mechanical polishing
US20080020584A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device and plasma processing apparatus
JPH11256141A (en) Grinding slurry and grinding
JP3421890B2 (en) Polishing slurry and method for manufacturing semiconductor device
JP2007305755A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US6403468B1 (en) Method for forming embedded metal wiring
JP2003077921A (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6670272B2 (en) Method for reducing dishing in chemical mechanical polishing
US20060088999A1 (en) Methods and compositions for chemical mechanical polishing substrates
US8980748B2 (en) Substrate polishing method, semiconductor device and fabrication method therefor
JP3560151B2 (en) Cerium oxide abrasive, semiconductor chip, method for producing them, and method for polishing substrate
JP3933121B2 (en) Cerium oxide abrasive, semiconductor chip and semiconductor device, manufacturing method thereof, and substrate polishing method
JP2009094450A (en) Polishing liquid for polishing aluminum film, and polishing method of substrate

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees