JP4499613B2 - 絶縁膜の研磨方法 - Google Patents
絶縁膜の研磨方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4499613B2 JP4499613B2 JP2005155636A JP2005155636A JP4499613B2 JP 4499613 B2 JP4499613 B2 JP 4499613B2 JP 2005155636 A JP2005155636 A JP 2005155636A JP 2005155636 A JP2005155636 A JP 2005155636A JP 4499613 B2 JP4499613 B2 JP 4499613B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- film
- abrasive
- insulating film
- thickness
- 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
Links
Images
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
まず、半導体基板71上に、シリコン酸化膜72、シリコン窒化膜73を順次形成したのち、フォトリソグラフィ技術を用い、シリコン窒化膜73及びシリコン酸化膜72をパターニングして半導体基板71に達する開口部74を形成する。
また、トレンチ75の深さを深く設定することにより、実効的な素子間距離を長くすることができるため、高い素子分離機能を得ることができる。
なお、提案されている研磨剤では、研磨砥粒として、例えば酸化セリウム(セリア:CeO2 )が用いられており、また、添加剤としては、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩が用いられている。
図14は、提案されている研磨剤を用いた研磨工程における研磨のメカニズムを示す概念図であり、被研磨膜84の表面に凹凸が存在している状態では、界面活性剤よりなる添加剤86が凹部に付着するため、凹部では被研磨膜84に対する研磨が阻害される。
なお、図における符号81,82は半導体基板及びトレンチである。
なお、被研磨膜84の表面を平坦化するための研磨はメイン研磨と称される。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、基板1上に成膜した被研磨膜3である絶縁膜を研磨する工程において、研磨工程を三分割し、第1の研磨ステップで、主に純水、二酸化珪素粒子からなる第1の研磨砥粒5、分散剤6からなる第1の研磨剤4を用いて研磨し、第2の研磨ステップで、主に純水、二酸化セリウム粒子からなる第2の研磨砥粒8、界面活性剤9からなる第2の研磨剤7を用いて研磨し、第3の研磨ステップで、第2の研磨剤7を純水で希釈した第3の研磨剤10を用いて研磨することを特徴とする。
図2参照
図2は、本発明の実施例に用いる研磨装置の概略的平面図であり、基台11、基台11上に設けられた回転可能な3つの研磨テーブル12a 〜12c 、研磨テーブル12a 〜12c 上にそれぞれ設けられた研磨パッド13a 〜13c 、研磨ヘッド16a 〜16d が回転可能に取付けられた4本のアーム15a 〜15d を有するカルーセル14、各研磨テーブル12a 〜12c の側部に設けられたダイヤモンドディスク18a 〜18c を備えた目立て装置17a 〜17c から基本構成が構成される。
なお、研磨パッド13a 〜13c としては、例えば、ニッタハース社製の研磨パッド(型番:IC1510)を用いる。
図3は、図2に示した研磨装置の一部側面図であり、また、図4は、図3に対応する平面図であり、ここでは、研磨テーブル12a と研磨ヘッド16a の組合せとして示している。
図3に示すように、研磨ヘッド16a 〜16d は、半導体基板等の被処理基板30を支持するとともに、被処理基板30の飛び出しを抑えるストッパ19が設けられている。
例えば、ノズル21a からは、セリア研磨剤を研磨パッド12a 〜12c 上に供給し、また、ノズル21b からは、純水を研磨パッド12a 〜12c 上に供給し、さらに、ノズル21c からはシリカ研磨剤を研磨パッド12a 〜12c に供給する。
図5は、目立て装置を説明するための要部拡大断面図であり、ここでは目立て装置17a を代表して説明する。
図に示すように、目立て装置17a は回転自在のダイヤモンドディスク18a を備えており、このダイヤモンドディスク18a は、例えば、ステンレスよりなる台金22にニッケルめっき23により、例えば、150μm程度の粒状のダイヤモンド24を1cm2 当たり数個程度固定することにより構成されている。
図6参照
まず、シリコン基板31上の全面に、例えば熱酸化法により、厚さが、例えば、10nmのシリコン酸化膜32を形成したのち、全面に、例えばCVD法により厚さが、例えば、100nmのシリコン窒化膜33を形成する。
なお、トレンチ35の深さは、シリコン窒化膜33の表面から例えば300nm程度とする。
次いで、被処理基板30を、上述の研磨ヘッド16a により被研磨膜であるシリコン酸化膜36が下面側に位置するように支持したのち、カルーセル14を反時計回りに90度程度回転させることにより、被処理基板30を支持する研磨ヘッド16a を、上面に研磨パッド13a が設けられた研磨テーブル12a 上に位置するように移動する。
この第1の研磨ステップにおいては、研磨ヘッド16a により被処理基板30を回転させながら、研磨ヘッド16a を降下させ、シリコン酸化膜36の表面を研磨パッド13a の表面に押し付けるとともに、研磨テーブル12a を回転させながら、ノズル21c を介して研磨パッド13a 上に研磨剤を供給して研磨を行う。
なお、このような研磨剤としては、例えば、キャボット社製の研磨剤(型番:Semi−Sperse 12、或いは、Semi−Sperse 25を2倍希釈したもの)を挙げることができる。
なお、第1の研磨ステップの研磨時間を長くしすぎると、後述するように第2の研磨ステップでシリコン窒化膜33が露出する。
この目立てを行う際の条件としては、ダイヤモンドディスク18a が研磨パッド13a に加える荷重を例えば、1300〜4600g重とし、ダイヤモンドディスク18a の回転数を、例えば70〜120回転/分として行う。
この第2の研磨ステップにおいては、研磨ヘッド16a により被処理基板30を回転させながら、研磨ヘッド16a を降下させ、シリコン酸化膜36の表面を研磨パッド13b の表面に押し付けるとともに、研磨テーブルさせながら、ノズル21a を介して研磨パッド13b 上に研磨剤を供給してメイン研磨を行う。
なお、この場合も第1の研磨ステップと同様の目立てを同時に行う。
なお、このような研磨剤としては、例えば、デュポンエアープロダクツナノマテリアルズ製の研磨剤(型番:MICROPLANAR STI2100)を挙げることができる。
なお、第2の研磨ステップの研磨時間を長くしすぎるとシリコン窒化膜33が露出することになる。
次いで、カルーセル14を用いて研磨パッド16a を90°回転させて、研磨パッド16a を次の研磨テーブル12c へ移動させて第3の研磨ステップを行う。
この第3の研磨ステップにおいては、研磨ヘッド16a により被処理基板30を回転させながら、研磨ヘッド16a を降下させ、シリコン酸化膜36の表面を研磨パッド13c の表面に押し付けるとともに、研磨テーブルさせながら、ノズル21a 及びノズル21b を介して研磨パッド13c 上に研磨剤及び純水を供給して仕上げ研磨を行う。
なお、この場合も第1の研磨ステップと同様の目立てを同時に行う。
この後、素子領域38内に、トランジスタ等が形成される。
但し、生産ラインによる実際の工程では、3つの研磨テーブルにおいて3つの研磨ステップの研磨を同時に行うので、実際の研磨時間は一番研磨時間の長い第2の研磨ステップの研磨時間120秒で決まることになり、各研磨テーブル間の搬送時間を加えた実測値では17枚/時間となり、研磨時間はさらに短縮されることになる。
この条件出しにおいては、まず、第1の研磨ステップ完了後のシリコン窒化膜33上のシリコン酸化膜36の膜厚を条件振りし、第2ステップを段差緩和が進まなくなる領域まで研磨を行い第2の研磨ステップ後のシリコン窒化膜33上のシリコン酸化膜36の膜厚を測定した。
なお、膜厚測定は光学式膜厚測定装置ASET−F5x(KLA−Tencor社製商品名)を用いて行った。
図9は、第2の研磨ステップ後のシリコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚の第1の研磨ステップ後のシリコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚依存性の説明図であり、シリコン窒化膜33上のシリコン酸化膜36の膜厚は、第1の研磨ステップ後の膜厚が150nm程度までは差が無く、150nm程度を下回ると薄くなることがわかった。
図10は、第3の研磨ステップ後のシリコン窒化膜の膜厚の第2の研磨ステップ後のシリコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚依存性の説明図であり、第2の研磨ステップ完了後のシリコン窒化膜33上のシリコン酸化膜36が50nmを下回ると、第3の研磨ステップでシリコン窒化膜33が膜減する所謂過研磨状態になることがわかった。
図11は、第2の研磨ステップに要する時間の第1の研磨ステップ後のシリコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚依存性の説明図であり、第1の研磨ステップ完了後のシリコン窒化膜33上のシリコン酸化膜36が300nm程度を上回ると、第2の研磨ステップに要する時間が増大することがわかる。
図12参照
まず、n型シリコン基板41に上述の3段階に分割したCMP法を用いてSTI構造の素子分離絶縁膜42を形成したのち、素子分離絶縁膜42で囲まれた矩形状の素子領域にBをイオン注入してp型ウエル領域43を形成する。
なお、この場合の平坦化はSiN膜52をストッパ膜とするものではなく、SiO2 膜53の表面の凹凸をなくして表面を平坦化するものである。
このエッチング工程において、ワード線45の側壁にSiN膜51,52の残部によるサイドウォール54が形成される。
なお、この場合には、目立ては、純水乃至は第1の研磨ステップに用いるシリカ系のスラリーを用いて目立てを行えば良い。
2 ストッパ膜
3 被研磨膜
4 第1の研磨剤
5 第1の研磨砥粒
6 分散剤
7 第2の研磨剤
8 第2の研磨砥粒
9 界面活性剤
10 第3の研磨剤
11 基台
12a 〜12c 研磨テーブル
13a 〜13c 研磨パッド
14 カルーセル
15a 〜15d アーム
16a 〜16d 研磨ヘッド
17a 〜17c 目立て装置
18a 〜18c ダイヤモンドディスク
19 ストッパ
20 回転軸
21a 〜21c ノズル
22 台金
23 ニッケルめっき
24 ダイヤモンド
30 被処理基板
31 シリコン基板
32 シリコン酸化膜
33 シリコン窒化膜
34 開口部
35 トレンチ
36 シリコン酸化膜
37 素子分離領域
38 素子領域
41 n型シリコン基板
42 素子分離絶縁膜
43 p型ウエル領域
44 ゲート絶縁膜
45 ワード線
46 Siゲート電極層
47 WSi2 層
48 SiN膜
49 n型ドレイン領域
50 n型ソース領域
51 SiN膜
52 SiN膜
53 SiO2 膜
54 サイドウォール
55 多結晶シリコンプラグ
56 多結晶シリコンプラグ
57 P−SiO2 膜
58 プラグ
59 ビット線
60 SiN膜
61 サイドウォール
62 SiO2 膜
63 多結晶シリコンプラグ
64 LP−SiN膜
65 ストレージノード
66 セルプレート
67 蓄積容量
68 SiO2 膜
71 半導体基板
72 シリコン酸化膜
73 シリコン窒化膜
74 開口部
75 トレンチ
76 シリコン酸化膜
77 素子分離領域
78 素子領域
81 半導体基板
82 トレンチ
83 ストッパ膜
84 被研磨膜
85 研磨パッド
86 添加剤
87 研磨砥粒
Claims (4)
- 基板上に成膜した絶縁膜を研磨する工程において、前記研磨工程を三分割し、第1の研磨ステップで、主に純水、二酸化珪素粒子、分散剤からなる第1の研磨剤を用いて研磨し、第2の研磨ステップで、主に純水、二酸化セリウム粒子、界面活性剤からなる第2の研磨剤を用いて研磨し、第3の研磨ステップで、前記第2の研磨剤を純水で希釈した第3の研磨剤を用いて研磨することを特徴とする絶縁膜の研磨方法。
- 前記第1の研磨ステップ終了後における下地ストッパ膜上の前記絶縁膜の残存膜厚を150〜250nmとし、前記第2の研磨ステップ終了後における前記下地ストッパ膜上の前記絶縁膜の残存膜厚を50nm以上とすることを特徴とする請求項1に記載の絶縁膜の研磨方法。
- 前記第1の研磨ステップ乃至第3の研磨ステップをそれぞれ別々の研磨テーブルにおいて行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の絶縁膜の研磨方法。
- 前記第3の研磨ステップにおいて、前記第3の研磨ステップを行う研磨テーブル上で前記第2の研磨剤を純水と希釈することによって前記第3の研磨剤とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の絶縁膜の研磨方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005155636A JP4499613B2 (ja) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | 絶縁膜の研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005155636A JP4499613B2 (ja) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | 絶縁膜の研磨方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006332437A JP2006332437A (ja) | 2006-12-07 |
JP4499613B2 true JP4499613B2 (ja) | 2010-07-07 |
Family
ID=37553794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005155636A Expired - Fee Related JP4499613B2 (ja) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | 絶縁膜の研磨方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4499613B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5782257B2 (ja) * | 2008-05-01 | 2015-09-24 | Jsr株式会社 | 化学機械研磨用水系分散体および該化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット、ならびに化学機械研磨方法 |
JP6694674B2 (ja) | 2014-11-07 | 2020-05-20 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨方法およびポリシング用組成物 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001015460A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2004296596A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2005064450A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
2005
- 2005-05-27 JP JP2005155636A patent/JP4499613B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001015460A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2004296596A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2005064450A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006332437A (ja) | 2006-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4537010B2 (ja) | 化学機械的ポリシングスラリー及びこれを用いた化学機械的研磨方法 | |
US6435942B1 (en) | Chemical mechanical polishing processes and components | |
US8497210B2 (en) | Shallow trench isolation chemical mechanical planarization | |
TWI413680B (zh) | 矽膜研磨用cmp研磨漿以及研磨方法 | |
JP3207178B2 (ja) | 高選択性を有するスラリ及び複合材料基板の化学機械研磨方法 | |
JP2004006628A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR100692472B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법과 반도체 장치 | |
JP4202826B2 (ja) | 有機膜の化学的機械的研磨方法および半導体装置の製造方法 | |
JP5261065B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
WO1999046081A1 (en) | Multi-step chemical mechanical polishing process and device | |
US20080220585A1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
JP4499613B2 (ja) | 絶縁膜の研磨方法 | |
JP4679277B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
TW561537B (en) | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device | |
JP2008021704A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2005064450A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US8211325B2 (en) | Process sequence to achieve global planarity using a combination of fixed abrasive and high selectivity slurry for pre-metal dielectric CMP applications | |
JP2007019428A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US7833908B2 (en) | Slurry composition for chemical-mechanical polishing capable of compensating nanotopography effect and method for planarizing surface of semiconductor device using the same | |
KR20070003145A (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
US7670902B2 (en) | Method and structure for landing polysilicon contact | |
US7109117B2 (en) | Method for chemical mechanical polishing of a shallow trench isolation structure | |
US20080176403A1 (en) | Method of polishing a layer and method of manufacturing a semiconductor device using the same | |
JP2000349148A (ja) | 半導体層を有する基板の製造方法 | |
JP2008277495A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080514 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080730 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090715 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090810 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100323 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100415 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4499613 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140423 Year of fee payment: 4 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |