KR20060099313A - Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant - Google Patents

Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant Download PDF

Info

Publication number
KR20060099313A
KR20060099313A KR1020050020689A KR20050020689A KR20060099313A KR 20060099313 A KR20060099313 A KR 20060099313A KR 1020050020689 A KR1020050020689 A KR 1020050020689A KR 20050020689 A KR20050020689 A KR 20050020689A KR 20060099313 A KR20060099313 A KR 20060099313A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxide film
chemical mechanical
polishing
mechanical polishing
metal
Prior art date
Application number
KR1020050020689A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임종흔
홍창기
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050020689A priority Critical patent/KR20060099313A/en
Publication of KR20060099313A publication Critical patent/KR20060099313A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/0202—Constructional details or processes of manufacture of the input device
    • G06F3/021—Arrangements integrating additional peripherals in a keyboard, e.g. card or barcode reader, optical scanner

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

연마장벽층인 실리콘 산화막 및 상기 실리콘 산화막을 덮는 금속막을 구비하는 반도체기판의 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing ; CMP)에 사용되는 화학 기계 연마 슬러리가 제공된다. 상기 화학 기계 연마 슬러리는 산화제, 철 화합물, 금속 산화막 연마제, 산화막 연마억제제, 유기산 및 탈이온수로 구비되고, pH(수소이온지수)가 2 내지 6인 수용액이다. 상기 산화제는 상기 금속막을 산화시켜 금속 산화막을 만든다. 상기 철 화합물은 상기 금속막을 산화시킴으로써 환원된 상기 산화제를 다시 산화시킨다. 상기 금속 산화막 연마제는 상기 산화제가 만든 상기 금속 산화막을 기계적으로 제거한다. 한편, 상기 산화막 연마억제제는 연마 장벽층인 상기 실리콘 산화막이 연마되는 것을 억제시킨다. 상기 유기산은 상기 금속 산화막 연마제의 분산을 안정화시킨다. Provided is a chemical mechanical polishing slurry for chemical mechanical polishing (CMP) of a semiconductor substrate having a silicon oxide film serving as a polishing barrier layer and a metal film covering the silicon oxide film. The chemical mechanical polishing slurry is an aqueous solution having an oxidizing agent, an iron compound, a metal oxide film polishing agent, an oxide film polishing inhibitor, an organic acid and deionized water, and having a pH (hydrogen ion index) of 2 to 6. The oxidant oxidizes the metal film to form a metal oxide film. The iron compound oxidizes the reduced oxidant by oxidizing the metal film. The metal oxide film abrasive mechanically removes the metal oxide film made by the oxidant. On the other hand, the oxide film polishing inhibitor inhibits polishing of the silicon oxide film, which is a polishing barrier layer. The organic acid stabilizes the dispersion of the metal oxide film abrasive.

연마선택비, 침식현상, 아민화합물, 화학 기계적 슬러리, 실리콘 산화막, 금속막 Polishing selectivity, erosion, amine compound, chemical mechanical slurry, silicon oxide film, metal film

Description

산화막 연마억제제를 함유하는 화학 기계 연마 슬러리{Chemical Mechanical Polishing Slurry containing oxide polishing resistant}Chemical Mechanical Polishing Slurry containing oxide polishing resistant

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 화학 기계 연마 슬러리를 설명하기 위한 단면도들이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a chemical mechanical polishing slurry according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 화학 기계 연마 슬러리를 사용하는 화학 기계 연마 장비의 간략한 단면도이다.2 is a simplified cross-sectional view of a chemical mechanical polishing equipment using the chemical mechanical polishing slurry according to the present invention.

본 발명은 화학 기계 연마(CMP ; Chemical Mechanical Polishing) 슬러리(slurry)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산화막에 대한 텅스텐의 높은 연마선택비를 갖는 산화막 연마억제제를 함유하는 화학 기계 연마 슬러리에 관한 것이다. The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) slurry, and more particularly to a chemical mechanical polishing slurry containing an oxide polishing inhibitor having a high polishing selectivity of tungsten to an oxide film.

반도체소자는 고집적화, 고밀도화 및 다층 구조화됨에 따라 보다 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체소자의 표면구조가 복잡해지고, 층간 막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 상기 층간 막들의 단차는 반도체소자 제조공정에서 많은 공정불량을 발생시키는 원인이 되고 있다. 특히 리소그라피공정은 반도체기판 상에 포토레지스트를 도포한 후, 빛을 조사하여 상기 포토레지스트 상 에 마스크 패턴을 축소 전사시켜 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정으로서, 미세패턴의 요구와 다층구조에 의한 단차가 증가함에 따라 초점심도(depth of focus)등의 공정 마진을 확보하기 어렵다.As semiconductor devices are highly integrated, densified, and multi-layered, finer pattern formation techniques are being used. As a result, the surface structure of the semiconductor devices is complicated and the level of interlayer films is further increased. Steps of the interlayer films are a cause of many process defects in the semiconductor device manufacturing process. In particular, the lithography process is a process of forming a photoresist pattern by applying a photoresist on a semiconductor substrate and then irradiating with light to reduce and transfer a mask pattern on the photoresist. As it increases, it is difficult to secure process margins such as depth of focus.

따라서, 상기 단차를 제거하기 위하여 반도체기판의 평탄화 기술의 중요성이 대두되었다. 상기 평탄화 기술로서 에스오지(SOG)막 증착, 에치백(etch back) 또는 리플로우(reflow)등의 부분평탄화 공정이 개발되어 공정에 사용되어 왔지만, 화학 기계 연마공정은 상기 부분평탄화 공정등과 비교해서 글로벌 평탄화(global planarization)를 얻을 수 있고, 저온에서 수행될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한 상기 화학 기계 연마공정은 평탄화 공정의 일환으로뿐만 아니라, STI(Shallow Trench Isolation)공정, 콘택 플러그 형성을 위한 텅스텐막의 식각공정 및 금속배선 형성을 위한 다마신 공정 등에 필수적으로 사용되고 있으며, 그 이용분야가 점차 확대되고 있는 추세이다.Therefore, the importance of the planarization technology of the semiconductor substrate has emerged to remove the step. As the planarization technology, partial planarization processes such as SOG film deposition, etch back or reflow have been developed and used in the process, but the chemical mechanical polishing process is compared with the partial planarization process. Thus, global planarization can be obtained and has the advantage that it can be performed at low temperatures. In addition, the chemical mechanical polishing process is not only used as part of the planarization process, but is also essential for STI (Shallow Trench Isolation) process, etching process of tungsten film for forming contact plug, and damascene process for forming metal wiring. Is gradually expanding.

한편, 반도체소자의 금속배선 물질로서는 알루미늄이 주로 사용되어 왔는데, 반도체소자의 고집적화에 따라 금속배선과 하부 구조물 또는 하부 금속배선 간의 전기적 연결 통로를 제공하는 콘택 홀의 크기가 작아지고 있는바, 상기 알루미늄으로는 콘택 홀을 완전히 매립하는데 어려움이 있다. 따라서 이러한 콘택 홀 매립의 문제를 해결하기 위해서 콘택 홀 매립 특성이 우수한 텅스텐막이 콘택 플러그를 형성하는 공정에 적용되고 있다.Meanwhile, aluminum has been mainly used as a metal wiring material of a semiconductor device, and as the integration of semiconductor devices increases, the size of the contact hole providing an electrical connection path between the metal wiring and the lower structure or the lower metal wiring is reduced. It is difficult to completely fill the contact hole. Therefore, in order to solve such a problem of contact hole filling, a tungsten film having excellent contact hole filling characteristics is applied to a process of forming a contact plug.

화학 기계 연마(CMP ; Chemical Mechanical Polishing) 공정은 화학 기계 연마 장비의 공정조건, 슬러리 종류 및 연마 패드 종류 등에 의해 결정된다. 특히, 금속막의 화학 기계 연마에는 슬러리의 화학작용이 더욱 중요하다. 산화제 등을 이용하여 표면을 산화시킨 후 연질화된 금속 산화막을 연마제(abrasive)로 제거하는 메카니즘이다. Chemical Mechanical Polishing (CMP) process is determined by the process conditions of the chemical mechanical polishing equipment, slurry type and polishing pad type. In particular, the chemical reaction of the slurry is more important for chemical mechanical polishing of the metal film. It is a mechanism for removing the softened metal oxide film with an abrasive after oxidizing the surface by using an oxidizing agent or the like.

슬러리는 크게 산화막 슬러리 및 금속막 슬러리로 나누어진다. 상기 산화막 슬러리는 알칼리성이며, 상기 금속막 슬러리는 산성을 나타낸다. 상기 금속막 슬러리의 구성요소는 산화제, 연마제(abrasive), 탈이온수(deionized water) 및 유기산으로 구성된다. The slurry is largely divided into an oxide film slurry and a metal film slurry. The oxide film slurry is alkaline, and the metal film slurry is acidic. The components of the metal film slurry consist of oxidizing agent, abrasive, deionized water and organic acid.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 화학 기계 연마 슬러리를 사용한 텅스텐 콘택 플러그의 형성을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating the formation of a tungsten contact plug using a chemical mechanical polishing slurry according to the prior art.

도 1a를 참조하면, 반도체기판(100) 상에 실리콘 산화막(110)을 형성한다. 상기 실리콘 산화막(110)을 선택적으로 식각하여 상기 반도체기판(100)의 일부분을 노출시키는 수개의 콘택 홀(120)을 형성한다. 이어서, 상기 반도체기판(100)의 전면에 상기 콘택 홀(120)을 완전히 매립하면서 실리콘 산화막(110)을 덮는 텅스텐막(130)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a silicon oxide film 110 is formed on a semiconductor substrate 100. The silicon oxide layer 110 is selectively etched to form several contact holes 120 exposing a portion of the semiconductor substrate 100. Subsequently, a tungsten film 130 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 to cover the silicon oxide film 110 while completely filling the contact hole 120.

도 1b를 참조하면, 상기 실리콘 산화막(110)의 상부면이 노출될 때까지 상기 텅스텐막(130)을 화학 기계 연마하여 상기 콘택 홀(120) 내에 텅스텐을 채워진 콘택 플러그(140)를 형성한다. 이때, 상기 실리콘 산화막(110) 상의 텅스텐막(130)이 완전히 제거될 때까지 상기 텅스텐막(130)에 대한 화학 기계 연마 공정이 진행된다. 그 결과, 상기 실리콘 산화막(110)이 원하는 레벨(L)이하의 레벨까지 제거되는 침식(erosion) 현상이 발생한다. 상기 실리콘 산화막(110)에 대한 텅스텐막의 연마 선택비가 낮을수록 상기 실리콘 산화막(110)의 침식현상은 더욱 심해진다. 상기 실리콘 산화막(110)의 침식현상은 단차 발생의 요인이 되며 후속 반도체소자 제조공정의 마진을 감소시켜서 반도체소자의 특성을 열화시키는 요인이 된다.Referring to FIG. 1B, the tungsten film 130 is chemically mechanically polished until the top surface of the silicon oxide film 110 is exposed to form a contact plug 140 filled with tungsten in the contact hole 120. In this case, the chemical mechanical polishing process is performed on the tungsten film 130 until the tungsten film 130 on the silicon oxide film 110 is completely removed. As a result, an erosion phenomenon occurs in which the silicon oxide film 110 is removed to a level below a desired level (L). As the polishing selectivity of the tungsten film with respect to the silicon oxide film 110 is lower, the erosion of the silicon oxide film 110 becomes more severe. Erosion of the silicon oxide film 110 may cause a step difference, and may reduce a margin of a subsequent semiconductor device manufacturing process, thereby deteriorating characteristics of the semiconductor device.

따라서, 실리콘 산화막에 대한 높은 연마선택비를 갖는 화학 기계 연마를 위한 금속막 슬러리가 요구된다. Therefore, there is a need for a metal film slurry for chemical mechanical polishing with a high polishing selectivity to silicon oxide film.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화학 기계 연마 슬러리에 아민화합물과 같은 실리콘 산화막 연마억제제를 첨가하여 실리콘 산화막에 대한 금속막의 연마 선택비를 높임으로써 금속막에 대한 화학 기계 연마 공정에서 발생하는 연마 장벽층인 실리콘 산화막의 침식현상을 방지하기에 적합한 화학 기계 연마 슬러리를 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to add a silicon oxide polishing inhibitor such as an amine compound to the chemical mechanical polishing slurry to increase the polishing selectivity of the metal film to the silicon oxide film polishing barrier layer generated in the chemical mechanical polishing process for the metal film To provide a chemical mechanical polishing slurry suitable for preventing the erosion of the phosphorus silicon oxide film.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 연마장벽층인 실리콘 산화막 및 상기 실리콘 산화막을 덮는 금속막을 구비하는 기판의 화학 기계 연마에 사용되는 화학 기계 연마 슬러리를 제공한다. 상기 화학 기계 연마 슬러리는 산화제, 철 화합물, 금속 산화막 연마제, 산화막 연마억제제, 유기산 및 탈이온수로 구비되고, pH(수소이온지수)가 2 내지 6인 수용액이다. 상기 산화제는 상기 금속막을 산화시켜 금속실리콘 산화막을 만든다. 상기 철 화합물은 상기 금속막을 산화시킴으로써 환원된 상기 산화제를 다시 산화시키고, 상기 금속 산화막 연마제는 상기 산화제가 만든 상기 금속 산화막을 기계적으로 제거한다. 한편, 상기 산화막 연마 억제제는 연마장벽층인 상기 실리콘 산화막이 연마되는 것을 억제한다. 상기 유기산은 상기 금속 산화막 연마제의 분산을 안정화시킨다.       In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a chemical mechanical polishing slurry used for chemical mechanical polishing of a substrate having a silicon oxide film as a polishing barrier layer and a metal film covering the silicon oxide film. The chemical mechanical polishing slurry is an aqueous solution having an oxidizing agent, an iron compound, a metal oxide film polishing agent, an oxide film polishing inhibitor, an organic acid and deionized water, and having a pH (hydrogen ion index) of 2 to 6. The oxidant oxidizes the metal film to form a metal silicon oxide film. The iron compound oxidizes the reduced oxidant by oxidizing the metal film, and the metal oxide film abrasive mechanically removes the metal oxide film made by the oxidant. On the other hand, the oxide film polishing inhibitor inhibits polishing of the silicon oxide film, which is a polishing barrier layer. The organic acid stabilizes the dispersion of the metal oxide film abrasive.

한편, 상기 산화제는 과산화수소(H2O2), 벤조일 퍼옥사이드(Benzoly peroxide; (C6H5CO)2O2), 칼슘 퍼옥사이드(Calcium peroxide; CaO2), 바륨 퍼옥사이드(Barium peroxide; BaO2) 또는 소듐 퍼옥사이드(Sodium peroxide; Na2O2)하나일 수 있고, 상기 철 화합물은 페릭 나이트레이트(ferric nitrate), 페릭 포스페이트(ferric phosphate), 페릭 설페이트(ferric sulfate) 또는 포타슘 페리시아나이드(potasium ferricyanide)일 수 있다. 상기 금속 산화막 연마제는 증류 실리카 (fumed silica), 콜로이달 실리카(colloidal silica), 세리아(ceria; CeO2), 알루미나(allumina; Al2O3), 티타니아(titania ; TiO2), 지르코니아(zirconia ; ZrO2) 및 이들의 혼합물들의 일군 중에 하나일 수 있고, 상기 유기산은 말론산, 시트르산, 숙신산, 말레산 및 이들의 혼합물들의 일군 중에 하나일 수 있다. 또한, 상기 화학 기계 연마 슬러리의 총 중량에 대해서 상기 산화제의 함량은 0.1 내지 5.0 wt％, 상기 금속 산화막 연마제의 함량은 0.1 내지 10.0 wt％, 상기 유기산의 함량은 0.001 내지 5.0 wt％일 수 있다.Meanwhile, the oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), benzoyl peroxide (Benzoly peroxide; (C 6 H 5 CO) 2 O 2 ), calcium peroxide (Calcium peroxide; CaO 2 ), barium peroxide (Barium peroxide; BaO 2 ) or sodium peroxide (Na 2 O 2 ), and the iron compound may be ferric nitrate, ferric phosphate, ferric sulfate or potassium ferric An amide (potasium ferricyanide). The metal oxide abrasive may be distilled silica, colloidal silica, ceria (CeO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (zirconia; ZrO 2 ) and mixtures thereof, and the organic acid may be one of the group of malonic acid, citric acid, succinic acid, maleic acid and mixtures thereof. In addition, the content of the oxidizing agent relative to the total weight of the chemical mechanical polishing slurry may be 0.1 to 5.0 wt%, the content of the metal oxide film abrasive is 0.1 to 10.0 wt%, the content of the organic acid may be 0.001 to 5.0 wt%.

다른 한편, 상기 산화막 연마억제제는 아민화합물일 수 있고, 특히 폴리알리아민 (Polyallylamine; (C3NH2)n)일 수 있다. 상기 폴리알리아민은 상기 화학 기계 연마 슬러리의 총 중량에 대해 0.001 내지 0.1 wt％의 함량이 포함되고, 1000 내지 100000의 분자량을 가지는 것이 바람직하다.On the other hand, the oxide polishing inhibitor may be an amine compound, in particular polyallylamine (C 3 NH 2 ) n ). The polyaliamine is included in an amount of 0.001 to 0.1 wt% based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry, and preferably has a molecular weight of 1000 to 100000.

이하, 본 발명의 바람직한 실험예을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실험예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실험예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. Hereinafter, preferred experimental examples of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the experimental examples described herein, and may be embodied in other forms. Rather, the experimental examples introduced herein are provided so that the disclosed contents can be made thorough and complete, and the technical spirit of the present invention can be sufficiently delivered to those skilled in the art.

도 2는 본 발명에 따른 화학 기계 연마 슬러리를 사용하는 화학 기계 연마 장비의 간략한 단면도이다.2 is a simplified cross-sectional view of a chemical mechanical polishing equipment using the chemical mechanical polishing slurry according to the present invention.

도 2를 참조하면, 화학 기계 연마 공정은 웨이퍼(wafer ; 220)를 웨이퍼 캐리어(wafer carrier ; 210)에 고정시킴으로써 개시된다. 상기 웨이퍼 캐리어(210)와 연결된 연마 헤드(polishing head ; 200)을 하강시켜 상기 웨이퍼(220)를 연마 패드(polishing pad ; 240)에 밀착시킨다. 상기 연마 패드(240)는 연마 정반(polishing plate ; 230)에 고정된다. 이때 상기 웨이퍼 캐리어(210)는 회전하면서 하강하고, 이와 아울러서 상기 연마 패드(240)는 상기 연마 정반(230)에 의해서 회전된다. 이와 동시에 화학 기계 연마 슬러리(250)가 상기 연마 패드(240) 상에 뿌려짐으로써 화학 기계 연마 공정이 진행된다. 상기 화학 기계 연마 공정은 상기 연마 헤드(200)의 하강력(down force), 상기 웨이퍼 캐리어(210)의 회전속도, 상기 연마 정반(230)의 회전속도등의 공정조건, 상기 연마 패드(240)의 종류 및 상기 화학 기계 연마 슬러리(250)의 종류에 의해서 결정된다. Referring to FIG. 2, a chemical mechanical polishing process is initiated by securing a wafer 220 to a wafer carrier 210. The polishing head 200 connected to the wafer carrier 210 is lowered to closely adhere the wafer 220 to the polishing pad 240. The polishing pad 240 is fixed to a polishing plate 230. In this case, the wafer carrier 210 is lowered while rotating, and at the same time, the polishing pad 240 is rotated by the polishing plate 230. At the same time, the chemical mechanical polishing slurry 250 is sprayed on the polishing pad 240, and the chemical mechanical polishing process is performed. The chemical mechanical polishing process may include processing conditions such as a down force of the polishing head 200, a rotation speed of the wafer carrier 210, a rotation speed of the polishing plate 230, and the polishing pad 240. And the type of chemical mechanical polishing slurry 250.

본 발명에 따른 화학 기계 연마 공정은 다음과 같은 조건으로 진행되었다. 상기 연마 헤드(200)의 하강력(down force)은 218 헥토파스칼(hpa)이었고, 상기 웨이퍼 캐리어(210)의 회전속도는 45rpm(revolutions per minute), 상기 연마 정반(230)의 회전속도는 80rpm이었다. 상기 연마 패드(240)는 평탄도를 증가시키기 위하여 사용되는 딱딱하고 다공성의(porous) 상부 패드(top pad)와 연마 균일도를 증가시키기 위하여 사용되는 상대적으로 부드러운 하부 패드(bottom pad)로 이루어진 2층 구조 패드가 사용되었다. The chemical mechanical polishing process according to the present invention was carried out under the following conditions. The down force of the polishing head 200 was 218 hex pascals (hpa), the rotation speed of the wafer carrier 210 is 45 rpm (revolutions per minute), and the rotation speed of the polishing plate 230 is 80 rpm. It was. The polishing pad 240 is comprised of two layers of hard, porous top pads used to increase flatness and relatively soft bottom pads used to increase polishing uniformity. Rescue pads were used.

표 1은 본 발명의 일 실험예에 따른 화학 기계 연마 슬러리(250)에 함유된 산화막 연마억제제인 아민화합물의 첨가량에 대한 텅스텐 제거율, 실리콘 산화막 제거율 및 연마 선택비를 나타낸 것이다. Table 1 shows the tungsten removal rate, silicon oxide film removal rate and polishing selectivity with respect to the addition amount of the amine compound which is an oxide film polishing inhibitor contained in the chemical mechanical polishing slurry 250 according to the experimental example of the present invention.

상기 화학 기계 연마 슬러리(250)의 총 중량에 대해서 2.5 wt％의 증류 실리카(fumed silica), 2.0 wt％의 과산화수소, 0.1 wt％의 유기산 , Fe 화합물(Fe 100ppm), 아민화합물로서 65,000 g/mol 분자량을 가진 폴리알리아민(C3(NH2)n) 및 탈이온수가 포함된 화학 기계 연마 슬러리(250)가 사용되었다. 상기 화학 기계 연마 슬러리(250)의 pH(수소이온지수)는 2.5로 유지하였다. 일 실험예에서는 상기 폴리알리아민(C3(NH2)n)의 첨가량에 따른 텅스텐막 및 실리콘 산화막의 제거율(removal rate)을 조사하였다. 그 결과는 다음 표 1에 나타난 바와 같다.2.5 wt% of fumed silica, 2.0 wt% of hydrogen peroxide, 0.1 wt% of organic acid, Fe compound (Fe 100 ppm), and amine compound 65,000 g / mol based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry 250. A chemical mechanical polishing slurry 250 containing polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) and deionized water having a molecular weight was used. The pH (hydrogen ion index) of the chemical mechanical polishing slurry 250 was maintained at 2.5. In one experimental example, the removal rate of the tungsten film and the silicon oxide film according to the amount of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) added was investigated. The results are shown in Table 1 below.

폴리알리아민(C3(NH2))n Polyaliamine (C 3 (NH 2 )) n 0.00 wt ％  0.00 wt% 0.01 wt ％   0.01 wt% 0.03wt ％   0.03wt% 0.05wt ％   0.05wt% 0.1wt ％    0.1wt% 텅스텐 제거율(Å/min) Tungsten Removal Rate (Å / min) 1916     1916 1584     1584 705      705 504      504 145     145 실리콘 산화막 제거율(Å/min) Silicon oxide removal rate (Å / min) 91      91 31.1     31.1 2       2 1       One 0       0 연마선택비 Polishing selection ratio 20.1     20.1 35.2    35.2 352     352 504     504 무한대   infinity pH      pH 2.5     2.5 2.5    2.5 2.5     2.5 2.5     2.5 2.5     2.5

표 1을 참조하면, 상기 폴리알리아민(C3(NH2)n)의 첨가량이 증가할수록 텅스텐막 및 실리콘 산화막의 제거율이 감소한다. 반면에, 연마 선택비는 상기 폴리알리아민(C3(NH2)n)의 첨가량이 증가할수록 증가하였다. 상기 연마 선택비는 실리콘 산화막의 제거율에 대한 텅스텐막의 제거율에 해당한다. 상기 폴리 알리아민 (C3(NH2)n)이 0.03 wt％ 이상 첨가된 경우에는 실리콘 산화막 제거율이 상대적으로 급격히 감소하여 352 대 1 이상의 높은 선택비가 나타남을 알 수 있다. 한편, 상기 폴리알리아민(C3(NH2)n)의 함유량이 0.05 wt％ 이상인 경우에는 504 대 1이상의 높은 선택비를 보이나, 텅스텐의 제거율이 504Å/min이하로 지나치게 낮아지는 단점이 있다. 그러나, 산화제의 종류 및 함유량 또는 금속실리콘 산화막 연마제의 종류 및 함유량을 조절하여 텅스텐막의 제거율을 높일 수 있다.Referring to Table 1, the removal rate of the tungsten film and the silicon oxide film decreases as the amount of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) added increases. On the other hand, the polishing selectivity increased with increasing amount of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) added. The polishing selectivity corresponds to the removal rate of the tungsten film relative to the removal rate of the silicon oxide film. When 0.03 wt% or more of the poly aliamine (C 3 (NH 2 ) n ) is added, it can be seen that the removal rate of the silicon oxide film decreases relatively rapidly, resulting in a high selectivity of 352 to 1 or more. On the other hand, when the content of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) is 0.05 wt% or more, it exhibits a high selectivity of 504 to 1 or more, but has a disadvantage in that the removal rate of tungsten is excessively lowered to 504 Pa / min or less. However, the removal rate of the tungsten film can be increased by adjusting the type and content of the oxidant or the type and content of the metal silicon oxide film abrasive.

표 2는 본 발명의 다른 실험예에 따른 화학 기계 연마 슬러리(250)에 함유된 산화막 연마억제제인 아민화합물의 분자량에 대한 텅스텐 제거율, 실리콘 산화막 제거율 및 연마 선택비를 나타낸 것이다. Table 2 shows tungsten removal rate, silicon oxide film removal rate and polishing selectivity with respect to the molecular weight of the amine compound which is an oxide film polishing inhibitor contained in the chemical mechanical polishing slurry 250 according to another experimental example of the present invention.

상기 화학 기계 연마 슬러리(250)의 총 중량에 대해서 2.5 wt％의 증류 실리카(fumed silica), 2.0 wt％의 과산화수소, 0.1 wt％의 유기산, 0.03 wt％의 아민화합물인 폴리알리아민(C3(NH2)n)과 Fe 화합물(Fe 100ppm) 및 탈이온수가 포함된 화학 기계 연마 슬러리(250)가 사용되었다. 상기 화학 기계 연마 슬러리(250)의 pH(수소이온지수)는 2.5로 유지하였다. 다른 실험예에서는 상기 폴리알리아민 (C3(NH2)n)의 분자량에 따른 텅스텐막 및 실리콘 산화막의 제거율(removal rate)을 조사하였다. 그 결과는 다음 표 2에 나타난 바와 같다.Polyaliamine (C 3 ), which is 2.5 wt% fumed silica, 2.0 wt% hydrogen peroxide, 0.1 wt% organic acid, 0.03 wt% amine compound, based on the total weight of the chemical mechanical polishing slurry 250. A chemical mechanical polishing slurry 250 containing NH 2 ) n ) and Fe compounds (Fe 100ppm) and deionized water was used. The pH (hydrogen ion index) of the chemical mechanical polishing slurry 250 was maintained at 2.5. In another experimental example, the removal rate of the tungsten film and the silicon oxide film according to the molecular weight of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) was investigated. The results are shown in Table 2 below.

폴리알리아민(C3(NH2))n Polyaliamine (C 3 (NH 2 )) n 분자량 17,000     Molecular weight 17,000 분자량 65,000     Molecular Weight 65,000 텅스텐 제거율(Å/min)  Tungsten Removal Rate (Å / min) 968          968 705          705 실리콘 산화막 제거율(Å/min)  Silicon oxide removal rate (Å / min) 5           5 2           2 연마선택비      Polishing selection ratio 193          193 352          352 pH          pH 2.5          2.5 2.5          2.5

표 2를 참조하면, 상기 폴리알리아민 (C3(NH2)n)의 분자량이 증가할수록 상기 텅스텐막 및 실리콘 산화막의 제거율은 감소한다. 이에 반하여, 상기 폴리알리아민 (C3(NH2)n)의 분자량이 증가할수록 상기 실리콘 산화막 제거율에 대한 텅스텐 제거율의 비에 해당하는 연마 선택비는 증가하였다. 따라서 상기 연마선택비와 상기 텅스텐의 제거율을 동시에 충족시키는 화학 기계 연마에 적합한 상기 폴리알리아민 (C3(NH2)n)의 분자량을 선택할 수 있다. 한편, 분자량은 높은 상기 폴리알리아민 (C3(NH2)n)을 사용하는 경우에는 텅스텐막의 제거율이 낮은 단점이 있으나, 산화제의 종류 및 함유량 또는 금속실리콘 산화막의 종류 및 함유량을 조절함으로써 텅스텐막의 제거속도를 높일 수 있다.Referring to Table 2, the removal rate of the tungsten film and the silicon oxide film decreases as the molecular weight of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) increases. On the contrary, as the molecular weight of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) was increased, the polishing selectivity corresponding to the ratio of the tungsten removal rate to the silicon oxide removal rate increased. Therefore, the molecular weight of the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) suitable for chemical mechanical polishing that simultaneously satisfies the polishing selectivity and the removal rate of tungsten can be selected. On the other hand, when the polyaliamine (C 3 (NH 2 ) n ) having a high molecular weight is used, there is a disadvantage in that the removal rate of the tungsten film is low, but by adjusting the type and content of the oxidant or the type and content of the metal silicon oxide film, Can speed up removal

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화학 기계 연마 슬러리에 아민화합물등의 산화막 연마억제제를 첨가하여 실리콘 산화막에 대한 금속막의 연마 선택비를 높일 수 있다. 이에 따라 실리콘 산화막을 연마장벽층으로 하여 금속막을 화학 기계 연마공정을 하는 경우에 상기 실리콘 산화막의 침식현상을 막을 수 있고, 그 결과 반도체소자 제조공정의 마진을 증가시키고, 반도체소자의 특성을 향상시킬 수 있다.       As described above, according to the present invention, an oxide film polishing inhibitor such as an amine compound can be added to the chemical mechanical polishing slurry to increase the polishing selectivity of the metal film to the silicon oxide film. Accordingly, when the metal oxide film is subjected to chemical mechanical polishing using the silicon oxide film as the polishing barrier layer, the erosion of the silicon oxide film can be prevented, thereby increasing the margin of the semiconductor device manufacturing process and improving the characteristics of the semiconductor device. Can be.

Claims (10)

연마장벽층인 실리콘 산화막 및 상기 실리콘 산화막을 덮는 금속막을 구비하는 반도체기판의 화학 기계 연마에 사용되는 화학 기계 연마 슬러리에 있어서,        In the chemical mechanical polishing slurry used for chemical mechanical polishing of a semiconductor substrate comprising a silicon oxide film serving as a polishing barrier layer and a metal film covering the silicon oxide film, 상기 금속막을 산화시켜 금속 산화막을 형성하는 산화제;       An oxidant for oxidizing the metal film to form a metal oxide film; 상기 금속막을 산화시킴으로써 환원된 상기 산화제를 산화시키는 철 화합물;       An iron compound for oxidizing the oxidant reduced by oxidizing the metal film; 상기 금속 산화막을 기계적으로 제거하는 금속 산화막 연마제;       A metal oxide film abrasive for mechanically removing the metal oxide film; 상기 연마제의 분산을 안정시키는 유기산;       An organic acid which stabilizes the dispersion of the abrasive; 상기 실리콘 산화막의 연마를 억제하는 산화막 연마억제제; 및        An oxide film polishing inhibitor which inhibits polishing of the silicon oxide film; And 탈이온수을 포함하되, pH(수소이온지수)가 2 내지 6인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리.A chemical mechanical polishing slurry comprising deionized water, wherein the pH (hydrogen ion index) is 2-6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화막 연마억제제는 아민화합물인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리.And the oxide film polishing inhibitor is an amine compound. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 아민화합물은 폴리알리아민(Polyallylamine; (C3NH2)n)인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리.The amine compound is a polyallyamine (Polyallylamine; (C 3 NH 2 ) n ) characterized in that the chemical mechanical polishing slurry. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 폴리알리아민의 함량은 상기 화학 기계 연마 슬러리의 총 중량에 대해 0.001 내지 0.1 wt％ 인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리. Wherein the content of the polyaliamine is 0.001 to 0.1 wt% relative to the total weight of the chemical mechanical polishing slurry. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 폴리알리아민의 분자량은 1000 내지 100000인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리.The molecular weight of the polyaliamine is a chemical mechanical polishing slurry, characterized in that 1000 to 100000. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마제의 함량은 총 중량에 대해 0.1 내지 10.0 wt％이고, 상기 산화제의 함량은 총 중량에 대해 0.1 내지 5.0 wt％이고, 상기 유기산의 함량은 총 중량에 대해 0.001 내지 5.0 wt％인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리. The content of the abrasive is 0.1 to 10.0 wt% based on the total weight, the content of the oxidizing agent is 0.1 to 5.0 wt% based on the total weight, and the content of the organic acid is 0.001 to 5.0 wt% based on the total weight. Chemical machine polishing slurry. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 산화막 연마제는 증류 실리카(fumed silica), 콜로이달 실리카(colloidal silica), 세리아(ceria; CeO2), 알루미나(allumina; Al2O3), 티타니아(titania ; TiO2), 지르코니아(zirconia ; ZrO2) 및 이들의 혼합물들의 일군 중에 하나인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리. The metal oxide abrasive may be distilled silica, colloidal silica, ceria (CeO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (zirconia; ZrO 2 ) and one of a group of mixtures thereof. 제 1 항에 있어서,       The method of claim 1, 상기 산화제는 과산화수소(H2O2), 벤조일 퍼옥사이드(Benzoly peroxide; (C6H5CO)2O2), 칼슘 퍼옥사이드(Calcium peroxide; CaO2), 바륨 퍼옥사이드(Barium peroxide; BaO2) 또는 소듐 퍼옥사이드(Sodium peroxide; Na2O2)인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리.The oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), benzoyl peroxide (Benzoly peroxide; (C 6 H 5 CO) 2 O 2 ), calcium peroxide (Calcium peroxide; CaO 2 ), Barium peroxide (BaO 2) Or sodium peroxide (Na 2 O 2 ). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 철 화합물은 페릭 나이트레이트(ferric nitrate), 페릭 포스페이트(ferric phosphate), 페릭 설페이트(ferric sulfate) 또는 포타슘 페리시아나이드(potasium ferricyanide)인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리. Wherein said iron compound is ferric nitrate, ferric phosphate, ferric sulfate, or potassium ferricyanide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기산은 말론산, 시트르산, 숙신산, 말레산 및 이들의 혼합물들의 일군 중에 하나인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 슬러리.Wherein said organic acid is one of a group of malonic acid, citric acid, succinic acid, maleic acid and mixtures thereof.
KR1020050020689A 2005-03-11 2005-03-11 Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant KR20060099313A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050020689A KR20060099313A (en) 2005-03-11 2005-03-11 Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050020689A KR20060099313A (en) 2005-03-11 2005-03-11 Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060099313A true KR20060099313A (en) 2006-09-19

Family

ID=37630596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050020689A KR20060099313A (en) 2005-03-11 2005-03-11 Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060099313A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101257336B1 (en) * 2012-04-13 2013-04-23 유비머트리얼즈주식회사 Polishing slurry and method of polishing using the same
KR101483451B1 (en) * 2013-10-23 2015-01-16 주식회사 케이씨텍 Slurry composition
WO2017090889A1 (en) * 2015-11-26 2017-06-01 삼성에스디아이 주식회사 Cmp slurry composition and organic film polishing method using same
US10711160B2 (en) 2017-06-12 2020-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Slurry compositions for polishing a metal layer and methods for fabricating semiconductor devices using the same
KR20220056617A (en) * 2020-10-28 2022-05-06 주식회사 케이씨텍 Polishing slurry composition

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101257336B1 (en) * 2012-04-13 2013-04-23 유비머트리얼즈주식회사 Polishing slurry and method of polishing using the same
WO2013154236A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Ubprecision Co., Ltd. Polishing slurry and method of polishing using the same
CN104066807A (en) * 2012-04-13 2014-09-24 优备材料有限公司 Polishing slurry and method of polishing using the same
CN104066807B (en) * 2012-04-13 2016-06-29 优备材料有限公司 Ground slurry and use its Ginding process
KR101483451B1 (en) * 2013-10-23 2015-01-16 주식회사 케이씨텍 Slurry composition
WO2017090889A1 (en) * 2015-11-26 2017-06-01 삼성에스디아이 주식회사 Cmp slurry composition and organic film polishing method using same
CN109153907A (en) * 2015-11-26 2019-01-04 三星Sdi株式会社 CMP slurry constituent and the method for grinding organic film using it
CN109153907B (en) * 2015-11-26 2021-10-15 三星Sdi株式会社 CMP slurry composition and method for polishing organic film using the same
US10711160B2 (en) 2017-06-12 2020-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Slurry compositions for polishing a metal layer and methods for fabricating semiconductor devices using the same
KR20220056617A (en) * 2020-10-28 2022-05-06 주식회사 케이씨텍 Polishing slurry composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100442873B1 (en) Chemical mechanical polishing slurry and chemical mechanical polishing method using the same
KR101335946B1 (en) CMP slurry composition for tungsten
US6540935B2 (en) Chemical/mechanical polishing slurry, and chemical mechanical polishing process and shallow trench isolation process employing the same
KR100378180B1 (en) Slurry for chemical mechanical polishing process and method of manufacturing semiconductor device using the same
US9275899B2 (en) Chemical mechanical polishing composition and method for polishing tungsten
KR101603361B1 (en) Chemical-mechanical polishing compositions and methods of making and using the same
KR20020086949A (en) System for the Preferential Removal of Silicon Oxide
KR20060087552A (en) Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same
WO2005086213A1 (en) Polishing agent and polishing method
TWI753987B (en) Chemical mechanical polishing method for tungsten
KR100557600B1 (en) CMP Slurry for Nitride
JP2005109452A (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR20060099313A (en) Chemical mechanical polishing slurry containing oxide polishing resistant
KR100627510B1 (en) CMP slurry for nitride
US6660627B2 (en) Method for planarization of wafers with high selectivities
WO1999046081A1 (en) Multi-step chemical mechanical polishing process and device
KR100518536B1 (en) Method of planarizing the surface of semiconductor device and semiconductor device manufactured by the same
JP2006128689A (en) Water-based slurry composition for chemical mechanical planarization
JP4984032B2 (en) Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method
KR101931428B1 (en) Metal polishing slurry composition and method for forming wiring pattern using the same
KR100565426B1 (en) Slurry for chemical and mechanical polishing of Tungsten line
KR20060077353A (en) Slurry composition, method for polishing an object and method for forming a contact of a semiconductor device using the slurry composition
KR100398834B1 (en) Slurry composition for chemical mechanical polishing
KR20060084612A (en) Metal cmp slurry and metal polishing method using thereof
WO2013024971A2 (en) Cmp slurry composition for tungsten polishing

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination