KR20130135384A - Cmp polishing liquid and method of polishing semiconductor substrate - Google Patents

Cmp polishing liquid and method of polishing semiconductor substrate Download PDF

Info

Publication number
KR20130135384A
KR20130135384A KR1020137029047A KR20137029047A KR20130135384A KR 20130135384 A KR20130135384 A KR 20130135384A KR 1020137029047 A KR1020137029047 A KR 1020137029047A KR 20137029047 A KR20137029047 A KR 20137029047A KR 20130135384 A KR20130135384 A KR 20130135384A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
polishing liquid
semiconductor substrate
substrate
main surface
Prior art date
Application number
KR1020137029047A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유타카 노무라
히로시 나카가와
히사노리 다쿠사리
마사히로 사카시타
Original Assignee
히타치가세이가부시끼가이샤
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 히타치가세이가부시끼가이샤 filed Critical 히타치가세이가부시끼가이샤
Publication of KR20130135384A publication Critical patent/KR20130135384A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/32115Planarisation
    • H01L21/3212Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409Abrasive particles per se
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463Aqueous liquid suspensions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76898Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate

Abstract

본 발명의 일 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 세리아 입자 및 실리카 입자를 함유하는 지립과, 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물 (단, 아졸류를 제외한다) 과, 염기성 화합물과, 과황산염을 함유하고, 당해 CMP 연마액의 pH 가 9.0 ∼ 12.0 이다. 본 발명의 일 실시형태에 관련된 반도체 기판의 연마 방법은, 표면 (1a) 에만 개구된 중공부 (3a, 3b) 가 형성된 기판 본체 (1) 와, 중공부 (3a, 3b) 내에 배치된, TSV (7a, 7b) 가 될 만한 도전 부재 (7) 와, 중공부 (3a, 3b) 내에 있어서 기판 본체 (1) 및 도전 부재 (7) 사이에 배치된 절연층 (5a, 5b) 을 구비하는 반도체 기판 (300) 을, 상기 CMP 연마액을 사용하여 이면 (1b) 측으로부터 연마하여 도전 부재 (7) 를 이면 (1b) 측에 노출시켜, TSV (7a, 7b) 를 갖는 관통 전극 구조를 형성하는 연마 공정을 구비한다.The CMP polishing liquid according to one embodiment of the present invention comprises abrasive grains containing ceria particles and silica particles, a compound having a first acid dissociation constant of 7 or less (except azoles), a basic compound, and a persulfate salt. It contains and the pH of the said CMP polishing liquid is 9.0-12.0. The polishing method of the semiconductor substrate which concerns on one Embodiment of this invention is TSV arrange | positioned in the board | substrate main body 1 in which the hollow part 3a, 3b opened only in the surface 1a, and the hollow part 3a, 3b. A semiconductor having a conductive member 7 which is likely to be 7a, 7b and insulating layers 5a, 5b disposed between the substrate main body 1 and the conductive member 7 in the hollow portions 3a, 3b. The substrate 300 is polished from the back surface 1b side using the CMP polishing liquid to expose the conductive member 7 to the back surface 1b side to form a through electrode structure having TSVs 7a and 7b. A polishing process is provided.

Description

CMP 연마액 및 반도체 기판의 연마 방법{CMP POLISHING LIQUID AND METHOD OF POLISHING SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}CMP polishing liquid and polishing method of semiconductor substrate {CMP POLISHING LIQUID AND METHOD OF POLISHING SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}

본 발명은, CMP 연마액 및 반도체 기판의 연마 방법에 관한 것이고, 특히, 반도체 기판의 주면의 가공에 바람직한 CMP 연마액 및 반도체 기판의 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing method for a CMP polishing liquid and a semiconductor substrate, and more particularly to a polishing method for a CMP polishing liquid and a semiconductor substrate suitable for processing a main surface of a semiconductor substrate.

지금까지 오랜 세월에 걸쳐, 반도체 디바이스의 고성능화는 스케일링칙 (則) 에 기초하는 미세화, 고집적화에 의해 이루어져 왔다 (예를 들어, 하기 비특허문헌 1 참조). 그러나, 최근 이와 같은 어프로치는 한계를 맞이하고 있어, 설계나 실장도 포함한 시스템 전체에서의 고성능화로 방향성이 바뀌고 있다.For many years, high performance of semiconductor devices has been achieved by miniaturization and high integration based on the scaling principle (see, for example, Non-Patent Document 1 below). However, in recent years, such an approach has reached a limit, and the direction is changing to high performance in the whole system including the design and the mounting.

이와 같은 시스템 전체에서의 고성능화의 수법이 여러 가지 검토되고 있고, 예를 들어, LSI (Large-scale Integrated Circuit : 대규모 집적 회로) 칩을 세로 방향 (높이 방향) 으로 고밀도로 적층하는 3 차원 실장 기술도 그 하나이다 (예를 들어, 하기 비특허문헌 2 참조). 3 차원 실장 기술 중에서도 특히, TSV (Through-silicon Via : 실리콘 관통 비아) 로 불리는, LSI 칩을 관통한 배선 (관통 전극) 을 개재하여, 상하에 배치된 LSI 칩을 접속시키는 기술이 주목받고 있다.Various techniques for high performance in such a system have been studied. For example, a three-dimensional mounting technique in which a large-scale integrated circuit (LSI) chip is stacked in a vertical direction (height direction) at a high density is also used. One of them (see, for example, Non-Patent Document 2). Among the three-dimensional mounting technologies, in particular, a technique of connecting LSI chips arranged above and below through wirings (through electrodes) passing through LSI chips, called TSV (Through-silicon Via), is attracting attention.

TSV 를 형성하는 수법은 다수 제안되어 있고, 배선 공정에 있어서 TSV 를 형성하는 수법, 또는 전공정 완료 후에 기판 표면으로부터 TSV 를 형성하는 수법이 검토되고 있다. 예를 들어, TSV 구조를 갖는 반도체 기판은, 이하와 같이 하여 제조된다. 먼저, 표면 (일방의 주면) 에만 개구된 중공부가 형성된 반도체 기판 (예를 들어 실리콘 기판) 의 당해 표면 상에, TSV 를 절연하기 위한 절연층 (예를 들어 실리콘 산화막 (이산화규소막)) 을 중공부의 형상을 따라 형성한다. 다음으로, TSV 재료인 도전 부재 (예를 들어 구리층 등의 도전체층) 를 중공부 내에 배치한다. 계속해서, 반도체 기판을 이면 (타방의 주면) 측으로부터 그라인더를 사용하여 연삭하여, 절연층이 노출되기 직전까지 반도체 기판을 박층화한 후, 그라인더에 의해 반도체 기판의 이면에 발생한 연삭 흠집 (연삭흔) 을 연마에 의해 해소한다. 이 경우, 반도체 기판을 이면측으로부터 연마하여 반도체 기판의 이면측의 표층부를 제거함으로써, 반도체 기판의 이면측에 절연층이 나타난다. 그리고, 반도체 기판을 이면측으로부터 더욱 연마하여 절연층을 제거함으로써, 반도체 기판의 이면측에 도전 부재가 노출되어 TSV 가 형성된다. 이와 같이 TSV 를 얻기 위해서는, 연삭 흠집을 해소하기 위한 연마에 있어서, 피연마면에 노출된 반도체 기판의 이면측의 표층부나 절연층을 연마 제거할 필요가 있다.Many methods of forming TSV have been proposed, and a method of forming TSV in the wiring step, or a method of forming TSV from the surface of the substrate after completion of the preliminary step has been studied. For example, a semiconductor substrate having a TSV structure is manufactured as follows. First, the insulating layer (for example, silicon oxide film (silicon dioxide film)) for insulating TSV is hollowed out on the surface of the semiconductor substrate (for example, silicon substrate) in which the hollow portion is opened only on the surface (one main surface). It is formed along the negative shape. Next, the conductive member (for example, conductor layers, such as a copper layer) which is TSV material, is arrange | positioned in a hollow part. Subsequently, the semiconductor substrate was ground using a grinder from the back surface (the other main surface) side, and the semiconductor substrate was thinned until immediately before the insulating layer was exposed, and then the grinding scratches (grinding marks) generated on the back surface of the semiconductor substrate by the grinder. ) Is eliminated by polishing. In this case, the insulating layer appears on the back surface side of the semiconductor substrate by polishing the semiconductor substrate from the back surface side and removing the surface layer portion on the back surface side of the semiconductor substrate. The semiconductor substrate is further polished from the back surface side to remove the insulating layer, whereby the conductive member is exposed on the back surface side of the semiconductor substrate to form TSV. Thus, in order to obtain TSV, it is necessary to grind away the surface layer part and the insulating layer of the back surface side of the semiconductor substrate exposed to the to-be-polished surface in grinding | polishing for eliminating grinding flaws.

미국 특허 제4169337호 명세서U.S. Patent No. 4169337 일본 특허공보 소57-58775호Japanese Patent Publication No. 57-58775

IEEE J. Solid-State Circuits, vol.SC-9, pp.256-268 (1974).  IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-9, pp. 256-268 (1974). Technical Digest of International Electron Devices Meeting (IEEE, Piscataway, NJ, 2001), p.23.1.1. Technical Digest of International Electron Devices Meeting (IEEE, Piscataway, NJ, 2001), p. 23.1.1.

그런데, 연삭 흠집을 해소하기 위한 연마에는, 실리콘 등의 반도체 기판의 구성 재료를 연마 대상으로 한 반도체 기판 제조용의 연마액이 사용되는 경우가 있다. 반도체 기판 제조용의 연마액으로는, 예를 들어, 1 차 입자의 입경이 4 ∼ 200 ㎚ (바람직하게는 4 ∼ 100 ㎚) 의 범위 내인 콜로이드 형태의 실리카 및 실리카 겔 중 어느 것과, 수용성 아민을 함유하는 연마액을 들 수 있다 (예를 들어, 상기 특허문헌 1 참조).By the way, the grinding | polishing liquid for semiconductor substrate manufacture which used as a grinding | polishing object the structural material of semiconductor substrates, such as silicon, may be used for grinding | polishing to remove grinding | wound scratch. As a polishing liquid for semiconductor substrate manufacture, any of colloidal silica and a silica gel in which the particle diameter of a primary particle exists in the range of 4-200 nm (preferably 4-100 nm), and a water-soluble amine are contained, for example. A polishing liquid to be mentioned (for example, refer to the said patent document 1).

그러나, 이와 같은 반도체 기판 제조용의 연마액은, 실리콘 등의 반도체 기판의 구성 재료를 주된 연마 대상으로 하고 있기 때문에, 당해 연마액을 사용한 경우에 있어서의 절연층의 연마 속도는 매우 낮다. 그 때문에, 이와 같은 반도체 기판 제조용의 연마액을 사용하여, 도전 부재를 피복하고 있는 절연층을 연마하였다고 해도, 절연층이 잔존해 버려 도전 부재가 잘 노출되지 않는다. 이 경우, 도전 부재를 노출시키기 위해서는, 절연층 연마용의 연마액을 사용하여 절연층을 연마하는 공정이나, 웨트 에칭, 드라이 에칭 등의 수법에 의해 절연층을 제거하는 공정이 별도 필요하여, 관통 전극을 얻기 위한 공정이 번잡화되어 버린다.However, such a polishing liquid for semiconductor substrate manufacturing mainly uses constituent materials of semiconductor substrates such as silicon, and therefore the polishing rate of the insulating layer in the case of using the polishing liquid is very low. Therefore, even if the insulating layer covering the conductive member is polished using such a polishing liquid for semiconductor substrate production, the insulating layer remains and the conductive member is hardly exposed. In this case, in order to expose the conductive member, a step of polishing the insulating layer using the polishing liquid for insulating layer polishing or a step of removing the insulating layer by a method such as wet etching or dry etching is necessary separately. The process for obtaining an electrode becomes complicated.

본 발명은, 상기 과제를 해결하고자 하는 것이며, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 우수한 연마 속도로 연마할 수 있는 CMP 연마액 및 당해 CMP 연마액을 사용한 반도체 기판의 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a CMP polishing liquid capable of polishing a semiconductor substrate, an insulating layer and a conductive member at an excellent polishing rate, and a method of polishing a semiconductor substrate using the CMP polishing liquid. do.

반도체 기판의 내부에 복수의 도전 부재가 형성되어 있는 경우에 있어서, 기판의 피연마면으로부터의 도전 부재의 깊이는, 반도체 기판 내에 있어서의 도전 부재의 위치나 배치에 따라 서로 상이한 경우가 있다. 이 경우, 반도체 기판 내의 모든 도전 부재를 피연마면에 노출시키려면, 피연마면으로부터 가장 깊은 위치에 형성된 도전 부재가 노출될 때까지 연마를 계속하고, 이미 노출된 도전 부재를 절연층이나 반도체 기판과 함께 연마해야 한다. 그 때문에, 본 발명자들은, CMP 연마액에 대해서는, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 우수한 연마 속도로 연마하는 것이 필요하다는 생각에 이르렀다.In the case where a plurality of conductive members are formed inside the semiconductor substrate, the depth of the conductive member from the surface to be polished of the substrate may be different from each other depending on the position and arrangement of the conductive member in the semiconductor substrate. In this case, in order to expose all the conductive members in a semiconductor substrate to a to-be-polished surface, grinding | polishing is continued until the electrically-conductive member formed in the deepest position from the to-be-polished surface is exposed, and the already exposed electrically-conductive member is made into an insulating layer or a semiconductor substrate. Should be polished together. Therefore, the present inventors came to the idea that it is necessary to polish a semiconductor substrate, an insulating layer, and an electrically-conductive member with the outstanding polishing rate with respect to a CMP polishing liquid.

본 발명에 관련된 CMP 연마액은, 세리아 입자 및 실리카 입자를 함유하는 지립과, 제 1 산해리 정수 (定數) 가 7 이하인 화합물 (단, 아졸류를 제외한다) 과, 염기성 화합물과, 과황산염을 함유하고, 당해 CMP 연마액의 pH 가 9.0 ∼ 12.0 이다.The CMP polishing liquid according to the present invention includes abrasive grains containing ceria particles and silica particles, a compound having a first acid dissociation constant of 7 or less (except for azoles), a basic compound, and a persulfate salt. It contains and the pH of the said CMP polishing liquid is 9.0-12.0.

또한, 산해리 정수 (pKa) 는, 산으로부터 수소 이온이 방출되는 해리 반응에 있어서의 평형 정수 Ka 의 부 (負) 의 상용 대수 (역수의 대수) 이고, 복수의 pKa 를 갖는 화합물을 사용하는 경우에는, 1 단째의 산해리 정수를 「제 1 산해리 정수 (pKa1)」라고 한다. 또한, 본 발명에 있어서, 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물은, 단일의 pKa 를 갖는 화합물이어도 되고, 이 경우에는, 당해 단일의 pKa 를 「pKa1」이라고 한다. 상기 pKa1 의 값으로는, 예를 들어, 화학 편람, 기초편 Ⅱ (개정 5 판, 마루젠 (주)) 를 참조할 수 있다.In addition, the acid dissociation constant (pKa) is the negative common logarithm (the logarithm of the reciprocal number) of the equilibrium constant Ka in the dissociation reaction in which hydrogen ions are released from an acid, and in the case of using a compound having a plurality of pKa And the 1st stage acid dissociation constant are called "1st acid dissociation constant (pKa1)." In addition, in this invention, the compound which has a single pKa may be sufficient as the compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less, In this case, the said single pKa is called "pKa1". As a value of said pKa1, a chemical handbook and basic edition II (5th edition, Maruzen Co., Ltd.) can be referred, for example.

본 발명에 관련된 CMP 연마액에 의하면, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 우수한 연마 속도로 할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 도전 부재를 노출시키기 위한 공정을 별도 형성하여 공정을 번잡화시키지 않고, 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다.According to the CMP polishing liquid which concerns on this invention, a semiconductor substrate, an insulating layer, and a conductive member can be made into the outstanding polishing rate. According to the present invention as described above, a through electrode structure can be easily formed without separately forming a step for exposing the conductive member and making the step complicated.

또한, 본 발명에 의하면, 관통 전극이 될 만한 도전 부재가 반도체 기판의 내부에 복수 형성되어 있는 경우에 있어서, 기판의 피연마면으로부터의 도전 부재의 깊이가 서로 상이한 경우라 하더라도, 복수의 관통 전극을 갖는 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 의하면, 피연마면으로부터 얕은 위치에 형성된 제 1 도전 부재와, 피연마면으로부터 깊은 위치에 형성된 제 2 도전 부재를 갖는 반도체 기판을 사용하여, 복수의 관통 전극을 갖는 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 먼저, 본 발명에 관련된 CMP 연마액을 사용하여, 제 1 도전 부재를 피복하고 있는 절연층이나 반도체 기판의 표층부를 동시에 연마함으로써, 제 1 도전 부재를 피연마면에 노출시켜 제 1 관통 전극을 얻는다. 또한, 본 발명에 관련된 CMP 연마액을 사용하여, 피연마면에 노출되어 있는 반도체 기판의 표층부, 절연층 및 제 1 도전 부재를 동시에 연마함으로써, 제 2 도전 부재를 피연마면에 노출시켜 제 2 관통 전극을 얻는다. 이로써, 복수의 관통 전극을 갖는 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다.According to the present invention, in the case where a plurality of conductive members serving as through electrodes are formed inside the semiconductor substrate, even if the depths of the conductive members from the surface to be polished of the substrate are different from each other, the plurality of through electrodes The through-electrode structure having the structure can be easily formed. For example, according to the present invention, a through-hole having a plurality of through electrodes is provided by using a semiconductor substrate having a first conductive member formed at a shallow position from the surface to be polished and a second conductive member formed at a position deep from the surface to be polished. The electrode structure can be easily formed. That is, first, using the CMP polishing liquid according to the present invention, by simultaneously polishing the insulating layer covering the first conductive member or the surface layer portion of the semiconductor substrate, the first conductive member is exposed to the surface to be polished to expose the first through electrode. Get Further, by using the CMP polishing liquid according to the present invention, the surface layer portion, the insulating layer, and the first conductive member of the semiconductor substrate exposed to the surface to be polished are simultaneously polished, thereby exposing the second conductive member to the surface to be polished to obtain the second surface. A through electrode is obtained. Thereby, the through electrode structure which has a some through electrode can be formed easily.

제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물은, 아미노산을 함유하는 것이 바람직하다. 아미노산은, α-아미노산인 것이 바람직하다. 이들의 경우, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 더욱 우수한 연마 속도로 연마할 수 있다.It is preferable that the compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less contains an amino acid. It is preferable that an amino acid is (alpha)-amino acid. In these cases, the semiconductor substrate, the insulating layer, and the conductive member can be polished at an excellent polishing rate.

제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물은, 카르복실기를 갖는 유기산을 함유하고 있어도 된다. 이 경우에 있어서도, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 더욱 우수한 연마 속도로 연마할 수 있다.The compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less may contain the organic acid which has a carboxyl group. Also in this case, the semiconductor substrate, the insulating layer, and the conductive member can be polished at a more excellent polishing rate.

염기성 화합물은, 함질소 염기성 화합물 및 무기 염기성 화합물에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하고, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화암모늄에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 보다 바람직하다. 이들의 경우, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 더욱 우수한 연마 속도로 연마할 수 있다.It is preferable that a basic compound contains at least 1 sort (s) chosen from a nitrogen-containing basic compound and an inorganic basic compound, and it is more preferable to contain at least 1 sort (s) chosen from potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, and ammonium hydroxide. Do. In these cases, the semiconductor substrate, the insulating layer, and the conductive member can be polished at an excellent polishing rate.

염기성 화합물의 함유량은, 0.10 질량% 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 더욱 우수한 연마 속도로 연마할 수 있다.It is preferable that content of a basic compound is 0.10 mass% or more. In this case, the semiconductor substrate, the insulating layer and the conductive member can be polished at an even higher polishing rate.

과황산염은, 과황산칼륨 및 과황산암모늄에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 더욱 우수한 연마 속도로 연마할 수 있다.It is preferable that a persulfate contains at least 1 sort (s) chosen from potassium persulfate and ammonium persulfate. In this case, the semiconductor substrate, the insulating layer and the conductive member can be polished at an even higher polishing rate.

본 발명에 관련된 CMP 연마액은, 일방의 주면에만 개구된 중공부가 형성된 기판 본체와, 중공부 내에 배치된, 관통 전극이 될 만한 도전 부재를 구비하는 반도체 기판의 기판 본체를 타방의 주면측으로부터 연마하여, 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜 관통 전극 구조를 형성하기 위하여 사용되어도 된다. 또한, 본 발명에 관련된 CMP 연마액은, 일방의 주면으로부터 타방의 주면에 걸쳐 관통되는 관통공이 형성된 기판 본체와, 관통공 내에 배치된 관통 전극을 구비하는 반도체 기판의 기판 본체를 상기 일방의 주면측 또는 상기 타방의 주면측으로부터 연마하기 위하여 사용되어도 된다.In the CMP polishing liquid of the present invention, a substrate body of a semiconductor substrate having a substrate body having a hollow portion opened only on one main surface, and a conductive member that is likely to be a through electrode disposed in the hollow portion is polished from the other main surface side. The conductive member may be used to form the through electrode structure by exposing the conductive member to the other main surface side. Moreover, the CMP polishing liquid which concerns on this invention is a main body side of the board | substrate main body of the semiconductor substrate provided with the board | substrate main body in which the through-hole penetrated from one main surface to the other main surface, and the through-electrode arrange | positioned in a through-hole. Or you may use in order to grind from the said other principal surface side.

본 발명에 관련된 반도체 기판의 연마 방법은, 일방의 주면에만 개구된 중공부가 형성된 기판 본체와, 중공부 내에 배치된, 관통 전극이 될 만한 도전 부재를 구비하는 반도체 기판의 기판 본체를, 상기 CMP 연마액을 사용하여 타방의 주면측으로부터 연마하여, 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜 관통 전극 구조를 형성하는 연마 공정을 구비하고 있어도 된다. 이와 같은 연마 방법에 의하면, 복수의 관통 전극을 갖는 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다.The polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention is a CMP polishing of the board | substrate main body of the semiconductor substrate provided with the board | substrate main body in which the hollow part opened only one main surface, and the electrically-conductive member which becomes a through electrode arrange | positioned in the hollow part is said CMP polishing. The liquid may be used to polish from the other main surface side to expose the conductive member to the other main surface side to form a through electrode structure. According to such a polishing method, a through electrode structure having a plurality of through electrodes can be easily formed.

또한, 본 발명에 관련된 반도체 기판의 연마 방법은, 일방의 주면으로부터 타방의 주면에 걸쳐 관통되는 관통공이 형성된 기판 본체와, 관통공 내에 배치된 관통 전극을 구비하는 반도체 기판의 기판 본체를, 상기 CMP 연마액을 사용하여 상기 일방의 주면측 또는 상기 타방의 주면측으로부터 연마하는 연마 공정을 구비하고 있어도 된다. 이와 같은 연마 방법에서는, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 우수한 연마 속도로 연마할 수 있는 CMP 연마액을 사용함으로써, 반도체 기판, 절연층 및 관통 전극이 피연마면에 노출된 상태를 양호하게 유지하면서, 관통 전극의 길이를 조정할 수 있다. 이로써, 제 1 관통 전극과, 제 2 관통 전극이 될 만한 도전 부재가 반도체 기판 내에 형성되어 있는 경우에 있어서, 제 1 관통 전극의 길이를 조정하면서 제 2 관통 전극을 형성할 수도 있다.Moreover, the grinding | polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention is the CMP of the board | substrate main body of the semiconductor substrate provided with the board | substrate main body in which the through-hole penetrated from one main surface to the other main surface, and the through-electrode arrange | positioned in a through-hole, said CMP You may be equipped with the grinding | polishing process of grind | polishing from the said one main surface side or the said other main surface side using polishing liquid. In such a polishing method, by using a CMP polishing liquid capable of polishing a semiconductor substrate, an insulating layer, and a conductive member at an excellent polishing rate, the state in which the semiconductor substrate, the insulating layer, and the penetrating electrode are exposed to the surface to be polished is well maintained. In doing so, the length of the through electrode can be adjusted. Thereby, in the case where the first through electrode and the conductive member serving as the second through electrode are formed in the semiconductor substrate, the second through electrode may be formed while adjusting the length of the first through electrode.

본 발명에 관련된 반도체 기판의 연마 방법은, 연마 공정 전에, 연마 공정에서 연마되는 주면측으로부터 기판 본체를 연삭하는 공정을 추가로 구비하고 있어도 된다.The grinding | polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention may further include the process of grinding a board | substrate main body from the main surface side polished by a grinding | polishing process before a grinding | polishing process.

본 발명에 관련된 반도체 기판의 연마 방법에서는, 연마 공정에 있어서, 쇼어 D 경도가 30 ∼ 90 인 연마포 (연마 패드) 를 사용하여 기판 본체를 연마하는 것이 바람직하다. 이 경우, 피연마면에 노출된 관통 전극이 과도하게 연마되는 것을 억제할 수 있고, 당해 피연마면에 있어서의 반도체 기판과 관통 전극의 단차 (고저차) 를 용이하게 저감시킬 수 있다.In the polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention, it is preferable to polish a board | substrate main body using the polishing cloth (polishing pad) whose Shore D hardness is 30-90 in a polishing process. In this case, excessive grinding of the through electrode exposed to the surface to be polished can be suppressed, and the step (high level difference) between the semiconductor substrate and the through electrode on the surface to be polished can be easily reduced.

본 발명에 의하면, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 우수한 연마 속도로 연마할 수 있는 CMP 연마액 및 당해 CMP 연마액을 사용한 반도체 기판의 연마 방법이 제공된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 도전 부재를 노출시키기 위한 공정을 별도 형성하여 공정을 번잡화시키지 않고, 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 관통 전극이 될 만한 도전 부재가 반도체 기판에 복수 형성되어 있는 경우에 있어서, 기판의 피연마면으로부터의 도전 부재의 깊이가 서로 상이한 경우라 하더라도, 복수의 관통 전극을 갖는 관통 전극 구조를 용이하게 형성할 수 있다.According to the present invention, there is provided a CMP polishing liquid capable of polishing a semiconductor substrate, an insulating layer, and a conductive member at an excellent polishing rate, and a method of polishing a semiconductor substrate using the CMP polishing liquid. According to the present invention as described above, a through electrode structure can be easily formed without separately forming a step for exposing the conductive member and making the step complicated. According to the present invention, in the case where a plurality of conductive members serving as through electrodes are formed in a semiconductor substrate, even if the depths of the conductive members from the surface to be polished of the substrate are different from each other, the plurality of through electrodes have a plurality of through electrodes. The through electrode structure can be easily formed.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 연마 방법의 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 연마 방법의 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 연마 방법의 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 다른 일 실시형태에 관련된 연마 방법의 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 5 는, 연마 후의 피연마면의 SEM 사진을 나타내는 도면이다.
도 6 은, 연마 후의 피연마면에 있어서의 TSV 의 형상의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
1: is a schematic cross section which shows the process of the grinding | polishing method which concerns on one Embodiment of this invention.
FIG. 2: is a schematic cross section which shows the process of the grinding | polishing method concerning one Embodiment of this invention.
3: is a schematic cross section which shows the process of the grinding | polishing method which concerns on one Embodiment of this invention.
4: is a schematic cross section which shows the process of the grinding | polishing method concerning another embodiment of this invention.
5 is a view showing an SEM photograph of the surface to be polished after polishing.
It is a figure which shows the measurement result of the shape of TSV in the to-be-polished surface after grinding | polishing.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 CMP 연마액 및 당해 CMP 연마액을 사용한 반도체 기판의 연마 방법에 대하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the CMP polishing liquid which concerns on one Embodiment of this invention, and the grinding | polishing method of the semiconductor substrate using this CMP polishing liquid are demonstrated in detail.

<CMP 연마액> <CMP polishing liquid>

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 지립 (연마 입자) 과, 제 1 산해리 정수 (pKa1) 가 7 이하인 화합물 (단, 아졸류를 제외한다) 과, 염기성 화합물과, 산화제를 함유한다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains abrasive grains (polishing particles), a compound having a first acid dissociation constant (pKa1) of 7 or less (except azoles), a basic compound, and an oxidizing agent.

(지립) (Grip)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 지립으로서 세리아 입자 (산화세륨 입자) 및 실리카 입자 (이산화규소 입자) 를 적어도 함유한다. 반도체 기판 (예를 들어 실리콘 기판) 및 절연층 (예를 들어 실리콘 산화막) 이 노출된 피연마면을 이와 같은 연마액을 사용하여 연마하는 경우에는, 실리카 입자에 의해 주로 반도체 기판이 연마되고, 세리아 입자에 의해 주로 절연층이 연마된다고 생각되지만, 전체적으로는 양자의 상승 효과에 의해 양호한 연마 속도가 얻어진다. 실리카 입자로는, 콜로이달 실리카 입자가 바람직하다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains at least ceria particles (cerium oxide particles) and silica particles (silicon dioxide particles) as abrasive grains. When polishing the surface to be polished exposed to the semiconductor substrate (e.g. silicon substrate) and insulating layer (e.g. silicon oxide film) using such a polishing liquid, the semiconductor substrate is mainly polished by silica particles, and ceria Although it is thought that an insulating layer is mainly grind | pulverized by particle | grains, a favorable grinding | polishing rate is obtained by the synergistic effect of both as a whole. As silica particle, colloidal silica particle is preferable.

또한, 필요에 따라 다른 지립을 병용해도 된다. 병용할 수 있는 다른 지립으로는, 구체적으로는 예를 들어, 알루미나, 티타니아 또는 지르코니아 등의 무기 재료로 이루어지는 지립 ; 유기 폴리머 등의 유기 재료로 이루어지는 지립 ; 유기 재료와 무기 재료로 이루어지는 복합 지립 등을 들 수 있다.Moreover, you may use another abrasive grain together as needed. As another abrasive grain which can be used together, Specifically, For example, abrasive grains which consist of inorganic materials, such as alumina, titania, or zirconia; Abrasive grains made of organic materials such as organic polymers; The composite abrasive grain which consists of an organic material and an inorganic material, etc. are mentioned.

세리아 입자의 평균 입경 (2 차 입경) 은, 연마액 중에서의 분산 안정성이 양호하고, CMP 에 의해 발생하는 연마 흠집 (스크래치) 의 발생수가 적은 점에서, 500 ㎚ 이하가 바람직하고, 400 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 세리아 입자의 평균 입경은, 실용적인 연마 속도를 얻기 쉬워지는 점에서, 10 ㎚ 이상이 바람직하고, 30 ㎚ 이상이 보다 바람직하며, 50 ㎚ 이상이 더욱 바람직하다.500 nm or less is preferable and 400 nm or less of the average particle diameter (secondary particle diameter) of ceria particle | grains is favorable in that dispersion stability in polishing liquid is favorable, and the number of generation | occurrence | production of the scratches (scratches) generate | occur | produced by CMP is small, More preferred. 10 nm or more is preferable, as for the average particle diameter of a ceria particle, a practical polishing rate becomes easy to obtain, 30 nm or more is more preferable, 50 nm or more is more preferable.

세리아 입자의 함유량은, 절연층 (예를 들어 실리콘 산화막) 의 연마 속도를 충분히 향상시키기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 0.01 질량% 이상이 바람직하고, 0.05 질량% 이상이 보다 바람직하며, 0.10 질량% 이상이 더욱 바람직하고, 0.20 질량% 이상이 특히 바람직하다. 세리아 입자의 함유량은, 연마액 중에서 입자가 응집되는 것을 용이하게 억제 가능한 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 2.00 질량% 이하가 바람직하고, 1.00 질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.80 질량% 이하가 더욱 바람직하다.Since content of ceria particle | grains becomes easy to fully improve the polishing rate of an insulating layer (for example, a silicon oxide film), 0.01 mass% or more is preferable on the basis of the total mass of polishing liquid, 0.05 mass% or more is more preferable, 0.10 mass% or more is more preferable, and 0.20 mass% or more is especially preferable. The content of the ceria particles can be easily suppressed from aggregation of the particles in the polishing liquid, preferably 2.00% by mass or less, more preferably 1.00% by mass or less, even more preferably 0.80% by mass or less on the basis of the total mass of the polishing liquid. desirable.

실리카 입자의 평균 입경 (2 차 입경) 은, 연마액 중에서의 분산 안정성이 양호하고, CMP 에 의해 발생하는 연마 흠집 (스크래치) 의 발생수가 적은 점에서, 200 ㎚ 이하가 바람직하고, 100 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 특히, 실리카 입자로는, 평균 입경이 200 ㎚ 이하인 콜로이달 실리카가 바람직하고, 평균 입경이 100 ㎚ 이하인 콜로이달 실리카가 보다 바람직하다. 실리카 입자의 평균 입경은, 실용적인 연마 속도를 얻기 쉬워지는 점에서, 5 ㎚ 이상이 바람직하고, 7 ㎚ 이상이 보다 바람직하며, 9 ㎚ 이상이 더욱 바람직하다.The average particle diameter (secondary particle size) of the silica particles is preferably 200 nm or less, preferably 100 nm or less, in that the dispersion stability in the polishing liquid is good and the number of polishing scratches (scratches) generated by CMP is small. More preferred. Especially as a silica particle, the colloidal silica whose average particle diameter is 200 nm or less is preferable, and the colloidal silica whose average particle diameter is 100 nm or less is more preferable. Since the average particle diameter of a silica particle becomes easy to obtain a practical grinding | polishing rate, 5 nm or more is preferable, 7 nm or more is more preferable, 9 nm or more is more preferable.

실리카 입자의 함유량은, 반도체 기판 (예를 들어 실리콘 기판) 의 연마 속도를 충분히 향상시키기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 0.01 질량% 이상이 바람직하고, 0.05 질량% 이상이 보다 바람직하며, 0.10 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 실리카 입자의 함유량은, 연마 흠집 등의 결함의 발생을 억제하면서 함유량에 알맞은 연마 속도의 향상 효과가 얻기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 5.00 질량% 이하가 바람직하고, 1.00 질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.50 질량% 이하가 더욱 바람직하다.Since content of a silica particle becomes easy to fully improve the polishing rate of a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate), 0.01 mass% or more is preferable on the basis of the whole mass of polishing liquid, More preferably, 0.05 mass% or more, 0.10 mass% or more is more preferable. The content of the silica particles is preferably 5.00% by mass or less, based on the total mass of the polishing liquid, in that the effect of improving the polishing rate suitable for the content is easily obtained while suppressing the occurrence of defects such as polishing scratches. More preferably, 0.50 mass% or less is still more preferable.

또한, 상기 세리아 입자의 평균 입경은, 레이저 회절식 입도 분포계 (예를 들어, 호리바 제작소 제조의 LA-920) 로 측정할 수 있다. 구체적으로는, 호리바 제작소 제조의 LA-920 (광원 : He-Ne 레이저 및 W 레이저) 을 사용하여 이하와 같이 하여 측정할 수 있다. 먼저, He-Ne 레이저에 대한 측정시 투과율 (H) 이 65 ∼ 75 % 가 되는 것과 같은 세리아 입자 분산액을 얻어 측정 샘플로 한다. 그리고, 이 측정 샘플을 LA-920 에 투입하고, 상대 굴절률을 1.60 (산화세륨의 이론 굴절률 2.128/물의 굴절률 1.33) 으로 하여 측정함으로써, 산술 평균 직경 (mean 사이즈) 으로서 세리아 입자의 평균 입경 (2 차 입경) 이 얻어진다.In addition, the average particle diameter of the ceria particle can be measured with a laser diffraction type particle size distribution analyzer (for example, LA-920 by Horiba Corporation). Specifically, it can measure as follows using LA-920 (light source: He-Ne laser and W laser) by Horiba Corporation. First, a ceria particle dispersion liquid such that the transmittance | permeability (H) becomes 65 to 75% at the time of the measurement with a He-Ne laser is obtained, and it is set as a measurement sample. And this measurement sample was put into LA-920, and it measured by making the relative refractive index into 1.60 (theoretical refractive index of 2.128 / refractive index of water 1.33 of cerium oxide), and the average particle diameter of ceria particle as arithmetic mean diameter (mean size) (secondary) Particle diameter) is obtained.

또한, 상기 실리카 입자의 평균 입경은, 동적 광 산란 방식 입도 분포계 (예를 들어, COULTER Electronics 사 제조의 상품명 COULTER N4 SD) 로 측정할 수 있다. 구체적으로는, 실리카 입자의 분산액을 계측하여, 동적 광 산란 방식 입도 분포계가 필요로 하는 산란광 강도의 범위에 들어가도록 필요에 따라 물로 분산액을 희석하여 측정 샘플을 조제한다. 다음으로, 이 측정 샘플을, 동적 광 산란 방식 입도 분포계에 투입하여, 산란광 기준 모드에서 측정함으로써, D50 으로서 실리카 입자의 평균 입경 (2 차 입자경) 이 얻어진다.In addition, the average particle diameter of the said silica particle can be measured with a dynamic light scattering system particle size distribution meter (for example, brand name COULTER N4 SD by a COULTER Electronics company). Specifically, the dispersion liquid of the silica particles is measured, and the dispersion liquid is diluted with water as needed so as to fall into the scattered light intensity range required by the dynamic light scattering system particle size distribution meter to prepare a measurement sample. Next, this measurement sample is thrown into a dynamic light scattering system particle size distribution meter and measured in the scattered light reference mode to obtain an average particle diameter (secondary particle diameter) of silica particles as D50.

(제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물) (Compound whose first acid dissociation constant is 7 or less)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물 (단, 아졸류를 제외한다) 을 함유한다. 당해 화합물에 해당하지 않는 아졸류란, 고리 내에 질소 원자를 1 개 이상 함유하는 복소 5 원자 고리를 갖는 화합물을 의미하고, 예를 들어 1H-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸 등의 트리아졸 및 그 유도체를 들 수 있다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains a compound having a first acid dissociation constant of 7 or less (except for azoles). The azoles which do not correspond to the said compound mean the compound which has a hetero 5-membered ring containing 1 or more nitrogen atoms in a ring, For example, 1H-1,2,4-triazole, 3-amino-1H. Triazole and derivatives thereof, such as -1,2,4-triazole, are mentioned.

제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물을 연마액이 함유함으로써, CMP 연마액의 pH 가 과잉으로 높아지는 것을 억제하면서 원하는 pH (예를 들어 9.0 ∼ 12.0) 로, 반도체 기판의 구성 재료 (실리콘 등) 의 용해제로서 기능하는 염기성 화합물의 함유량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물을 함유하고 있지 않은 연마액에 비해 반도체 기판의 구성 재료 (실리콘 등) 의 연마 속도를 대폭 높일 수 있게 된다. 당해 화합물의 제 1 산해리 정수는, 5 이하가 바람직하고, 4 이하가 보다 바람직하다.The polishing liquid contains a compound having a first acid dissociation constant of 7 or less, so that the pH of the CMP polishing liquid is excessively increased, and the solubilizing agent of the constituent material (silicon, etc.) of the semiconductor substrate at a desired pH (for example, 9.0 to 12.0). The content of the basic compound functioning as can be increased. As a result, the polishing rate of the constituent material (silicon or the like) of the semiconductor substrate can be significantly increased as compared with the polishing liquid containing no compound having a first acid dissociation constant of 7 or less. 5 or less are preferable and, as for the 1st acid dissociation constant of the said compound, 4 or less are more preferable.

제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물로는, 염기성 화합물의 함유량을 더욱 증가시킬 수 있는 점에서, 아미노산, 및, 카르복실기를 갖는 유기산 (단, 아미노산을 제외한다) 에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 여기서 「아미노산」이란, 아미노기와 카르복실기 양방의 관능기를 갖는 유기 화합물로서 정의된다. 아미노산 중에서도, α-아미노산이 보다 바람직하다.As a compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less, at least 1 sort (s) chosen from an amino acid and the organic acid (except an amino acid) which has a carboxyl group is preferable at the point which can further increase content of a basic compound. "Amino acid" is defined here as an organic compound which has a functional group of both an amino group and a carboxyl group. Among the amino acids, α-amino acid is more preferable.

제 1 산해리 정수가 7 이하인 아미노산으로는, 예를 들어 글리신, 히스티딘 (예를 들어 L-히스티딘), 아스파르트산, 글루타민산, 류신, 세린, 프롤린, 발린 등 를 들 수 있고, 글리신 및 히스티딘에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 카르복실기를 갖고 제 1 산해리 정수가 7 이하인 유기산으로는, 예를 들어 말산, 피콜린산, 말레산, 말론산, 시트르산, 글루콘산, 글리콜산, 숙신산, 락트산, 아디프산, 글루타르산, 벤조산, 프탈산, 푸마르산, 옥살산, 타르타르산, 니코틴산, 만델산, 아세트산, 퀴날딘산, 부티르산, 발레르산, 살리실산, 글리세린산, 피멜린산 등을 들 수 있고, 그 중에서도 말산, 피콜린산, 말레산이 바람직하고, 말산이 보다 바람직하다. 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물은, 1 종을 단독으로, 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물의 조합으로는, 예를 들어 글리신과 말산의 조합을 사용할 수 있다.Examples of amino acids having a first acid dissociation constant of 7 or less include glycine, histidine (for example, L-histidine), aspartic acid, glutamic acid, leucine, serine, proline, valine, and the like, and are selected from glycine and histidine. At least one species is preferred. As an organic acid having a carboxyl group and having a first acid dissociation constant of 7 or less, for example, malic acid, picolinic acid, maleic acid, malonic acid, citric acid, gluconic acid, glycolic acid, succinic acid, lactic acid, adipic acid, glutaric acid, benzoic acid Phthalic acid, fumaric acid, oxalic acid, tartaric acid, nicotinic acid, mandelic acid, acetic acid, quinalic acid, butyric acid, valeric acid, salicylic acid, glycerin acid, pimeline acid, and the like, and among these, malic acid, picolinic acid and maleic acid are preferred. And malic acid are more preferred. The compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type. As a combination of the compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less, the combination of glycine and malic acid can be used, for example.

제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물의 함유량은, 연마 속도의 향상 효과가 충분히 얻어지기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 0.10 질량% 이상이 바람직하고, 0.20 질량% 이상이 보다 바람직하며, 0.30 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물의 함유량은, 사용시에 물 등의 액상 매체로 희석되어 사용되는 연마액용 저장액에 있어서, 지립이 응집되거나 하는 문제가 발생하는 것을 억제하기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 3.00 질량% 이하가 바람직하고, 1.00 질량% 이하가 보다 바람직하며, 0.70 질량% 이하가 더욱 바람직하다. 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물로서 복수의 화합물을 사용하는 경우에는, 각 화합물의 함유량의 합계가 상기 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.The content of the compound having a first acid dissociation constant of 7 or less is preferably 0.10% by mass or more, more preferably 0.20% by mass or more, and 0.30 on the basis of the total mass of the polishing liquid, in that the effect of improving the polishing rate is easily obtained. Mass% or more is more preferable. The content of the compound having a first acid dissociation constant of 7 or less is a polishing liquid in that it is easy to suppress occurrence of a problem of agglomeration of abrasive grains in a storage liquid for polishing liquid which is diluted and used with a liquid medium such as water at the time of use. 3.00 mass% or less is preferable on a total mass basis, 1.00 mass% or less is more preferable, 0.70 mass% or less is further more preferable. When using a some compound as a compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

(염기성 화합물) (Basic compound)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 반도체 기판의 구성 재료 (실리콘 등) 의 용해제로서 기능하는 염기성 화합물을 함유한다. 염기성 화합물은, 함질소 염기성 화합물 및 무기 염기성 화합물에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하다. 함질소 염기성 화합물로는, 특별히 제한은 없지만, 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화암모늄에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 무기 염기성 화합물로는, 예를 들어 수산화칼륨, 수산화나트륨 등을 들 수 있고, 수산화칼륨이 바람직하다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains a basic compound that functions as a dissolving agent for constituent materials (silicon and the like) of the semiconductor substrate. It is preferable that a basic compound contains at least 1 sort (s) chosen from a nitrogen-containing basic compound and an inorganic basic compound. Although there is no restriction | limiting in particular as a nitrogen-containing basic compound, At least 1 sort (s) chosen from tetramethylammonium hydroxide and ammonium hydroxide is preferable. As an inorganic basic compound, potassium hydroxide, sodium hydroxide, etc. are mentioned, for example, potassium hydroxide is preferable.

염기성 화합물로는, 도전 부재의 연마 속도를 더욱 향상시키는 관점에서, 수산화암모늄이 바람직하다. 수산화암모늄이 도전 부재의 금속 성분 (예를 들어 구리) 과 암민 착물을 형성하여, 금속 성분의 용해가 촉진되기 때문에, 도전 부재의 연마 속도가 더욱 향상되는 것으로 추측된다.As a basic compound, ammonium hydroxide is preferable from a viewpoint of further improving the polishing rate of a conductive member. Since ammonium hydroxide forms the ammine complex with the metal component (for example, copper) of a conductive member, and since melt | dissolution of a metal component is accelerated, it is guessed that the polishing rate of a conductive member further improves.

염기성 화합물은, 1 종을 단독으로, 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 염기성 화합물의 조합으로는, 반도체 기판, 절연층 및 도전 부재를 더욱 우수한 연마 속도로 연마할 수 있는 점에서, 수산화칼륨과 수산화암모늄의 조합이 바람직하다.A basic compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type. As a combination of a basic compound, the combination of potassium hydroxide and ammonium hydroxide is preferable at the point which can grind a semiconductor substrate, an insulating layer, and an electrically-conductive member at the further outstanding polishing rate.

염기성 화합물의 함유량은, 실용적인 반도체 기판의 연마 속도를 얻기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 0.10 질량% 이상이 바람직하고, 0.20 질량% 이상이 보다 바람직하며, 0.30 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 염기성 화합물의 함유량은, 지립인 실리카 입자의 해중합이나 이온 강도의 상승으로 인한 응집 등의 문제가 발생하는 것을 용이하게 억제할 수 있는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 5.00 질량% 이하가 바람직하고, 3.00 질량% 이하가 보다 바람직하며, 1.00 질량% 이하가 더욱 바람직하다. 염기성 화합물로서 복수의 화합물을 사용하는 경우에는, 각 화합물의 함유량의 합계가 상기 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.The content of the basic compound is preferably 0.10% by mass or more, more preferably 0.20% by mass or more, and even more preferably 0.30% by mass or more on the basis of the total mass of the polishing liquid, since the polishing rate of the practical semiconductor substrate is easily obtained. . The content of the basic compound is preferably 5.00% by mass or less on the basis of the total mass of the polishing liquid, because the content of the basic compound can easily suppress occurrence of problems such as depolymerization of the silica particles that are abrasive grains and aggregation due to an increase in the ionic strength. 3.00 mass% or less is more preferable, and 1.00 mass% or less is further more preferable. When using a some compound as a basic compound, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

금속 성분 (예를 들어 구리) 과 착물 형성하는 염기성 화합물 (수산화암모늄 등) 의 함유량은, 도전 부재가 과도하게 용해되는 것을 억제하는 관점에서, 0.50 질량% 이하가 바람직하다. 단, 금속 성분과 착물 형성하는 염기성 화합물과, 금속 성분과 착물 형성하기 어려운 염기성 화합물을 병용함으로써, 금속 성분과 착물 형성하는 염기성 화합물의 함유량이 0.50 질량% 를 초과하는 경우라 하더라도, 도전 부재가 과도하게 용해되는 것을 억제하면서 반도체 기판이나 절연층을 양호하게 연마할 수 있다.As for content of the basic compound (such as ammonium hydroxide) which complexes with a metal component (for example, copper), 0.50 mass% or less is preferable from a viewpoint of suppressing excessive melt | dissolution of a conductive member. However, even if the content of the basic compound complexed with a metal component and the basic compound which is hard to complex with a metal component is used even if content of the basic compound complexed with a metal component exceeds 0.50 mass%, an electrically-conductive member excesses. A semiconductor substrate and an insulating layer can be polished favorably, suppressing melt | dissolving easily.

(산화제) (Oxidizing agent)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 반도체 기판 및 절연층의 연마 속도를 높게 유지하면서, 도전 부재의 연마 속도를 향상시키는 관점에서, 산화제로서 과황산염을 함유한다. 과황산염으로는, 예를 들어 과황산칼륨, 과황산암모늄, 옥손 (등록 상표) 을 들 수 있고, 과황산칼륨 및 과황산암모늄에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 산화제가 과황산염 이외 (예를 들어 과산화수소수) 인 경우, 현 시점에서 원리는 분명하지는 않지만, 세리아 입자가 황변되는 것이나 응집 침강되는 것 등의 문제가 발생한다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains a persulfate as an oxidant from the viewpoint of improving the polishing rate of the conductive member while maintaining the polishing rate of the semiconductor substrate and the insulating layer. Examples of the persulfate include potassium persulfate, ammonium persulfate and oxone (registered trademark), and at least one selected from potassium persulfate and ammonium persulfate is preferable. If the oxidant is other than persulfate (for example hydrogen peroxide), the principle is not clear at this point, but problems such as yellowing of ceria particles and flocculation sedimentation occur.

산화제의 함유량은, 도전 부재의 연마 속도를 충분히 향상시키기 쉬워지는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 0.05 질량% 이상이 바람직하고, 0.07 질량% 이상이 보다 바람직하며, 0.10 질량% 이상이 더욱 바람직하고, 0.20 질량% 이상이 특히 바람직하고, 0.25 질량% 이상이 매우 바람직하고, 0.30 질량% 이상이 보다 한층 바람직하고, 0.50 질량% 이상이 더욱 바람직하다. 산화제의 함유량은, 지립의 응집이나 도전 부재의 부식과 같은 문제가 발생하는 것을 용이하게 억제할 수 있는 점에서, 연마액 전체 질량 기준으로 5.00 질량% 이하가 바람직하고, 3.00 질량% 이하가 보다 바람직하며, 1.00 질량% 이하가 더욱 바람직하다.The content of the oxidizing agent is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.07% by mass or more, even more preferably 0.10% by mass or more on the basis of the total mass of the polishing liquid, in that the polishing rate of the conductive member can be sufficiently improved. 0.20 mass% or more is especially preferable, 0.25 mass% or more is very preferable, 0.30 mass% or more is more preferable, and 0.50 mass% or more is more preferable. Since content of an oxidizing agent can easily suppress generation | occurrence | production of problems, such as agglomeration of an abrasive grain and corrosion of an electrically conductive member, 5.00 mass% or less is preferable on the basis of the total mass of polishing liquid, and 3.00 mass% or less is more preferable. 1.00 mass% or less is more preferable.

(그 밖의 성분) (Other components)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 상기 서술한 성분 외에, 물, 물 이외의 용매, 수용성 고분자나 방식제 등과 같이 일반적으로 연마액에 첨가되는 성분을, 상기 서술한 연마액의 작용 효과를 저해하지 않는 범위에서 추가로 함유할 수 있다.In the CMP polishing liquid according to the present embodiment, in addition to the above-described components, the components generally added to the polishing liquid, such as water, a solvent other than water, a water-soluble polymer, an anticorrosive agent, and the like, inhibit the effect of the polishing liquid described above. It may contain further in the range which does not.

(pH) (pH)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액의 pH 는, 반도체 기판의 구성 재료 (실리콘 등) 의 연마 속도를 충분히 향상시키는 관점에서, 9.0 이상이고, 9.5 이상이 바람직하며, 10.0 이상이 보다 바람직하다. CMP 연마액의 pH 는, 반도체 기판의 구성 재료 (실리콘 등) 의 연마 속도를 충분히 향상시킴과 함께, 지립이 해중합을 발생시켜 CMP 연마액의 액상 안정성이 저하되는 (예를 들어 상기 특허문헌 2 참조) 것을 억제하는 관점에서, 12.0 이하이고, 11.5 이하가 바람직하며, 11.0 이하가 보다 바람직하다. CMP 연마액의 pH 는, 예를 들어, pKa1 이 7 이하인 화합물 및 염기성 화합물의 CMP 연마액에 있어서의 함유량에 의해 조정할 수 있다.The pH of the CMP polishing liquid according to the present embodiment is 9.0 or more, preferably 9.5 or more, and more preferably 10.0 or more from the viewpoint of sufficiently improving the polishing rate of the constituent material (silicon or the like) of the semiconductor substrate. While the pH of the CMP polishing liquid sufficiently improves the polishing rate of the constituent material (silicon, etc.) of the semiconductor substrate, the abrasive particles generate depolymerization and the liquid phase stability of the CMP polishing liquid is lowered (see, for example, Patent Document 2 above). ) Is 12.0 or less, preferably 11.5 or less, and more preferably 11.0 or less. PH of a CMP polishing liquid can be adjusted with content in the CMP polishing liquid of the compound and basic compound whose pKa1 is 7 or less, for example.

CMP 연마액의 pH 는, pH 미터 (예를 들어, 요코가와 전기 주식회사 제조, Model pH81) 로 측정할 수 있다. 본 실시형태에서는, 중성 인산염 pH 완충액 (pH 6.86 (25 ℃)) 과, 붕산염 pH 표준액 (pH 9.18 (25 ℃)) 을 사용하여 2 점 교정한 후, 전극을 CMP 연마액에 넣고, 2 분 이상 경과하여 안정된 후의 값을 CMP 연마액 (25 ℃) 의 pH 로서 채용할 수 있다.The pH of a CMP polishing liquid can be measured with a pH meter (for example, Yokogawa Electric Co., Model pH81). In this embodiment, two-point calibration is performed using neutral phosphate pH buffer (pH 6.86 (25 ° C)) and borate pH standard solution (pH 9.18 (25 ° C)), and then the electrode is placed in a CMP polishing liquid for at least 2 minutes. The value after passing and stabilizing can be employ | adopted as pH of CMP polishing liquid (25 degreeC).

(보존 형태) (Preservation form)

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 함유 성분의 함유량을 미리 높인 연마액용 저장액으로서 보존할 수 있다. 이 경우, CMP 연마액의 사용시에는, 물 등으로 본래의 함유 성분의 함유량까지 연마액용 저장액의 CMP 연마액을 희석하여 사용하면 된다. 또한, 본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 함유 성분을 몇 가지의 액체로 나눈 분액 형태로서 보존하고, 그것들을 사용시에 혼합하여 사용할 수도 있다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment can be stored as a stock solution for polishing liquid in which the content of the contained component is raised in advance. In this case, when the CMP polishing liquid is used, the CMP polishing liquid of the stock solution for polishing liquid may be diluted and used to the content of the original contained component with water or the like. In addition, the CMP polishing liquid which concerns on this embodiment can be preserve | saved as the liquid-separated form which divided the component into several liquid, and can also mix and use them at the time of use.

<반도체 기판의 연마 방법> <Polishing Method of Semiconductor Substrate>

본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 반도체 기판의 피연마면에 노출된 기판 본체 및 절연층의 동시 연마에 의해, 관통 전극이 될 만한 도전 부재를 피연마면에 노출시켜 관통 전극 구조를 형성하는 것이나, 기판 본체, 절연층 및 제 1 관통 전극이 노출된 반도체 기판의 피연마면을 연마함으로써, 관통 전극이 될 만한 도전 부재를 피연마면에 노출시켜 제 2 관통 전극을 형성하여, 복수의 관통 전극을 갖는 관통 전극 구조를 형성하는 것에 사용할 수 있는 연마액이다. 또한, 본 실시형태에 관련된 CMP 연마액은, 연삭 공정에 있어서, 관통 전극이 될 만한 도전 부재를 갖는 반도체 기판의 주면을 연삭 (그라인딩) 한 후에, 당해 주면을 연마하는 용도에 특히 적합하다.The CMP polishing liquid according to the present embodiment forms a through-electrode structure by exposing a conductive member, which is likely to be a through-electrode, to a to-be-polished surface by simultaneous polishing of the substrate main body and the insulating layer exposed on the to-be-polished surface of the semiconductor substrate. However, by polishing the substrate surface, the insulating layer, and the to-be-polished surface of the semiconductor substrate to which the first through-electrode is exposed, a conductive member that is likely to be a through-electrode is exposed to the to-be-polished surface to form a second through-electrode. It is a polishing liquid which can be used for forming the through-electrode structure which has an electrode. In addition, the CMP polishing liquid according to the present embodiment is particularly suitable for an application for polishing the main surface after grinding (grinding) the main surface of the semiconductor substrate having the conductive member which is likely to be a through electrode in the grinding step.

본 실시형태에 관련된 반도체 기판의 연마 방법의 제 1 양태는, The 1st aspect of the grinding | polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this embodiment is

(1) 일방의 주면에만 개구된 중공부가 형성된 기판 본체와, 중공부 내에 배치된, 관통 전극이 될 만한 도전 부재와, 기판 본체의 타방의 주면 및 중공부 사이에 적어도 배치된 절연층을 구비하는 반도체 기판을 준비하는 준비 공정과, (1) a substrate body having a hollow portion open to only one main surface, a conductive member that is likely to be a through electrode disposed in the hollow portion, and an insulating layer at least disposed between the other main surface and the hollow portion of the substrate body; A preparatory process for preparing a semiconductor substrate,

(2) 준비 공정 후, 도전 부재가 노출되지 않도록, 상기 타방의 주면측으로부터 기판 본체를 연삭하여 기판 본체를 박화하는 연삭 공정 (박층화 공정) 과, (2) a grinding step (thinning step) of grinding the substrate main body from the other main surface side to thin the substrate main body so that the conductive member is not exposed after the preparation step;

(3) 연삭 공정 후, 상기 CMP 연마액을 사용하여 기판 본체 및 절연층을 상기 타방의 주면측으로부터 연마하여, 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜 관통 전극 구조를 형성하는 연마 공정을 구비한다. 연마 방법의 제 1 양태에서는, 연마 공정에 있어서, 상기 타방의 주면측에 있어서 도전 부재를 피복하는 절연층이나 기판 본체의 표층부를 연마 제거하여, 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜, 관통 전극을 형성한다.(3) After the grinding step, using the CMP polishing liquid, the substrate main body and the insulating layer are polished from the other main surface side, and the conductive member is exposed to the other main surface side to form a through electrode structure. do. In a 1st aspect of a grinding | polishing method, in a grinding | polishing process, the insulating layer which coat | covers a conductive member or the surface layer part of a board | substrate main body is polished and removed on the said other main surface side, and a conductive member is exposed to the said other main surface side, and penetrated Form an electrode.

준비 공정에서는, 예를 들어, 먼저, 서로 대향하는 표면 (일방의 주면, 제 1 주면) (1a) 및 이면 (타방의 주면, 제 2 주면) (1b) 을 갖는 실리콘 기판 등의 기판 본체 (1) 를 준비한 후, 표면 (1a) 상에 소자 (2) 를 형성한다 (도 1(a) 참조). 다음으로, TSV (관통 전극) 가 배치되기 위한 복수의 중공부 (3a, 3b) 를 플라스마 에칭 등의 방법에 의해 기판 본체 (1) 의 표면 (1a) 에 형성한다 (도 1(b) 참조). 예를 들어, 중공부 (3a, 3b) 의 깊이는 서로 상이하고, 중공부 (3a, 3b) 의 바닥면은, 중공부 (3b) 쪽이 중공부 (3a) 보다 이면 (1b) 으로부터 깊게 위치하고 있다. 계속해서, TSV 를 절연하기 위한 절연층 (예를 들어 실리콘 산화막이나, 실리콘 질화막) (5) 을 중공부 (3a, 3b) 의 형상에 추종하도록 표면 (1a) 상에 형성하여 반도체 기판 (100) 을 얻는다 (도 1(c) 참조).In the preparation step, for example, first, a substrate main body 1 such as a silicon substrate having a surface (one main surface, a first main surface) 1a and a back surface (the other main surface, a second main surface) 1b facing each other. ), The element 2 is formed on the surface 1a (see Fig. 1 (a)). Next, a plurality of hollow portions 3a and 3b for arranging TSVs (through electrodes) are formed on the surface 1a of the substrate main body 1 by a method such as plasma etching (see FIG. 1 (b)). . For example, the depths of the hollow portions 3a and 3b are different from each other, and the bottom surfaces of the hollow portions 3a and 3b are located deeper from the rear surface 1b than the hollow portion 3a. have. Subsequently, an insulating layer (for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film) 5 for insulating the TSV is formed on the surface 1a so as to follow the shapes of the hollow portions 3a and 3b and the semiconductor substrate 100. (See FIG. 1 (c)).

다음으로, 중공부 (3a, 3b) 를 매립함과 함께 절연층 (5) 의 전체 면을 덮도록, 스퍼터링이나 전해 도금 등의 방법에 의해 도전 부재 (예를 들어 구리층) (7) 를 절연층 (5) 상에 적층한다 (도 2(a) 참조). 계속해서, 소자 (2) 가 노출될 때까지 표면 (1a) 측으로부터 도전 부재 (7) 및 절연층 (5) 을 연마하여, 반도체 기판 (200) 을 얻는다 (도 2(b) 참조).Next, the conductive member (for example, copper layer) 7 is insulated by a method such as sputtering or electrolytic plating so as to fill the hollow portions 3a and 3b and cover the entire surface of the insulating layer 5. Laminate on layer 5 (see FIG. 2 (a)). Subsequently, the conductive member 7 and the insulating layer 5 are polished from the surface 1a side until the element 2 is exposed, thereby obtaining a semiconductor substrate 200 (see FIG. 2B).

연삭 공정에서는, 중공부 (3a) 의 바닥면에 배치된 절연층 (5a) 이 노출되기 직전까지 그라인더에 의해 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭하여 기판 본체 (1) 를 박층화하여, 반도체 기판 (300) 을 얻는다 (도 3(a) 참조).In the grinding step, the substrate main body 1 is ground from the back surface 1b side by a grinder until the insulating layer 5a disposed on the bottom surface of the hollow portion 3a is exposed to thin the substrate main body 1. Thus, the semiconductor substrate 300 is obtained (see FIG. 3A).

연마 공정에서는, 상기 CMP 연마액을 사용하여 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연마하여, 연삭 공정에 있어서 그라인더에 의해 이면 (1b) 에 발생한 연삭 흠집을 해소하면서 복수의 TSV 를 형성한다. 예를 들어, 연마 공정은, 중공부 (3a) 내의 도전 부재 (7) 를 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 에 노출시켜 TSV (7a) 를 형성하는 제 1 연마 공정과, 중공부 (3b) 내의 도전 부재 (7) 를 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 에 노출시켜 TSV (7b) 를 형성하는 제 2 연마 공정을 갖고 있다. 또한, 제 1 연마 공정 및 제 2 연마 공정은, 단일 공정으로서 연속해서 실시되어도 되고, 별도 공정으로서 실시되어도 된다.In the polishing step, the substrate main body 1 is polished from the back surface 1b side using the CMP polishing liquid, and a plurality of TSVs are formed while removing the grinding scratches generated on the back surface 1b by the grinder in the grinding process. . For example, the grinding | polishing process is the 1st grinding | polishing process which exposes the electrically-conductive member 7 in the hollow part 3a to the back surface 1b of the board | substrate main body 1, and forms TSV 7a, and the hollow part 3b. Has a second polishing step of forming the TSV 7b by exposing the conductive member 7 in the substrate to the back surface 1b of the substrate main body 1. In addition, a 1st grinding | polishing process and a 2nd grinding | polishing process may be performed continuously as a single process, and may be performed as a separate process.

제 1 연마 공정에 있어서의 연마 대상인 반도체 기판 (300) 은, TSV 구조 (관통 전극 구조) 를 형성하기 위한 반도체 기판이며, 표면 (1a) 에만 개구된 중공부 (3a, 3b) 가 형성된 기판 본체 (1) 와, 중공부 (3a, 3b) 내에 배치된, TSV (7a, 7b) 가 될 만한 도전 부재 (7) 와, 중공부 (3a, 3b) 의 내벽을 따라 기판 본체 (1) 및 도전 부재 (7) 사이에 배치된 절연층 (5a, 5b) 을 구비하고 있다. 도전 부재 (7) 의 이면 (1b) 측의 단부는, 절연층 (5a, 5b) 과 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 측의 표층부에 피복되어 있고, 도전 부재 (7) 의 표면 (1a) 측의 단부는, 표면 (1a) 에 노출되어 있다. 도전 부재 (7) 는, 기판 본체 (1) 가 이면 (1b) 측으로부터 연마되어 도전 부재 (7) 가 이면 (1b) 에 노출됨으로써 TSV 가 된다.The semiconductor substrate 300 to be polished in the first polishing step is a semiconductor substrate for forming a TSV structure (through electrode structure), and a substrate main body having hollow portions 3a and 3b opened only in the surface 1a. 1) and the substrate body 1 and the conductive member along the inner walls of the hollow members 3a and 3b and the conductive member 7 which may be the TSVs 7a and 7b disposed in the hollow portions 3a and 3b. The insulating layers 5a and 5b arrange | positioned between 7 are provided. The edge part of the back surface 1b side of the electrically-conductive member 7 is coat | covered by the insulating layer 5a, 5b and the surface layer part of the back surface 1b side of the board | substrate main body 1, and the surface 1a of the electrically-conductive member 7 The edge part of the side) is exposed to the surface 1a. The conductive member 7 becomes TSV when the substrate main body 1 is polished from the back surface 1b side and the conductive member 7 is exposed to the back surface 1b.

제 1 연마 공정에서는, 연마가 진행됨에 따라, 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 측의 표층부가 제거되어 절연층 (5a) 이 이면 (1b) 에 노출된다. 그리고, 연마가 더욱 진행됨에 따라, 이면 (1b) 에 노출된 절연층 (5a) 이 제거되어 도전 부재 (7) 가 이면 (1b) 에 노출되어, 기판 본체 (1) 에 관통공 (13a) 이 형성된다 (도 3(b) 참조). 이로써, 표면 (1a) 으로부터 이면 (1b) 에 걸쳐 기판 본체 (1) 를 두께 방향으로 관통하는 TSV (7a) 를 갖는 반도체 기판 (400) 이 얻어진다.In the first polishing step, as polishing progresses, the surface layer portion on the back surface 1b side of the substrate main body 1 is removed, and the insulating layer 5a is exposed on the back surface 1b. As the polishing proceeds further, the insulating layer 5a exposed to the rear surface 1b is removed, and the conductive member 7 is exposed to the rear surface 1b, so that the through hole 13a is formed in the substrate main body 1. It is formed (see Fig. 3 (b)). Thereby, the semiconductor substrate 400 which has the TSV 7a which penetrates the board | substrate main body 1 in the thickness direction from the surface 1a to the back surface 1b is obtained.

제 2 연마 공정에 있어서의 연마 대상인 반도체 기판 (400) 은, TSV (7b) 를 추가로 형성하기 위한 반도체 기판이며, 표면 (1a) 에만 개구된 중공부 (3b) 가 형성된 기판 본체 (1) 와, 중공부 (3b) 내에 배치된, TSV 가 될 만한 도전 부재 (7) 와, 중공부 (3b) 의 내벽을 따라 기판 본체 (1) 및 도전 부재 (7) 사이에 배치된 절연층 (5b) 을 구비하고 있다.The semiconductor substrate 400 to be polished in the second polishing step is a semiconductor substrate for further forming the TSV 7b, and the substrate main body 1 on which the hollow portion 3b opened only in the surface 1a is formed; , The conductive member 7, which may be a TSV, disposed in the hollow portion 3b, and the insulating layer 5b disposed between the substrate main body 1 and the conductive member 7 along the inner wall of the hollow portion 3b. Equipped with.

제 2 연마 공정에서는, 연마가 진행됨에 따라, 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 측의 표층부가 제거되어, 절연층 (5b) 이 이면 (1b) 에 노출된다. 이 제 2 연마 공정에서는, 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 측의 표층부와 함께, 이면 (1b) 에 노출된, 관통공 (13a) 내의 절연층 (5a) 및 TSV (7a) 도 제거되어 있다. 그리고, 연마가 더욱 진행됨에 따라, 이면 (1b) 에 노출된 절연층 (5b) 이 제거되어 도전 부재 (7) 가 이면 (1b) 에 노출되어, 기판 본체 (1) 에 관통공 (13b) 이 형성된다 (도 3(c) 참조). 이로써, 표면 (1a) 으로부터 이면 (1b) 에 걸쳐 기판 본체 (1) 를 두께 방향으로 관통하여 표면 (1a) 및 이면 (1b) 을 전기적으로 접속시키는 복수의 TSV (7a, 7b) 를 갖는 반도체 기판 (500) 이 얻어진다.In the second polishing step, as the polishing proceeds, the surface layer portion on the back surface 1b side of the substrate main body 1 is removed, and the insulating layer 5b is exposed on the back surface 1b. In this second polishing step, the insulating layer 5a and TSV 7a in the through hole 13a exposed to the back surface 1b are also removed along with the surface layer portion on the back surface 1b side of the substrate main body 1. have. As the polishing proceeds further, the insulating layer 5b exposed on the back surface 1b is removed, and the conductive member 7 is exposed on the back surface 1b, so that the through hole 13b is formed in the substrate main body 1. Formed (see FIG. 3 (c)). Thereby, the semiconductor substrate which has several TSVs 7a and 7b which penetrate the board | substrate main body 1 in the thickness direction from the surface 1a to the back surface 1b, and electrically connect the surface 1a and the back surface 1b. 500 is obtained.

본 실시형태에 관련된 반도체 기판의 연마 방법의 제 2 양태는, The 2nd aspect of the grinding | polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this embodiment is

(1) 상기 연마 방법의 제 1 양태의 준비 공정과 동일하게 반도체 기판을 준비하는 준비 공정과, (1) the preparation process of preparing a semiconductor substrate similarly to the preparation process of the 1st aspect of the said grinding | polishing method,

(2) 준비 공정 후, 도전 부재가 노출되도록 상기 타방의 주면측으로부터 기판 본체를 연삭함으로써, 상기 일방의 주면으로부터 상기 타방의 주면에 걸쳐 관통되는 관통공이 형성된 기판 본체와, 관통공 내에 배치된 관통 전극을 구비하는 반도체 기판을 얻는 연삭 공정과, (2) After the preparation step, by grinding the substrate main body from the other main surface side so that the conductive member is exposed, a substrate main body having a through hole penetrating from the one main surface to the other main surface, and a through hole disposed in the through hole. A grinding step of obtaining a semiconductor substrate having an electrode,

(3) 연삭 공정 후, 상기 CMP 연마액을 사용하여 기판 본체, 절연층 및 관통 전극을 상기 일방의 주면측 또는 상기 타방의 주면측으로부터 연마하는 연마 공정을 구비한다. 연마 방법의 제 2 양태에서는, 연삭 공정에 있어서, 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜 관통 전극을 형성하고, 연마 공정에 있어서, 상기 타방의 주면에 노출된 반도체 기판, 절연층 및 관통 전극을 연마함으로써, 연삭 공정에 있어서 상기 타방의 주면에 발생한 연삭 흠집을 해소한다.(3) After the grinding step, a polishing step of polishing the substrate main body, the insulating layer, and the through electrode from the one main surface side or the other main surface side using the CMP polishing liquid is provided. In the second aspect of the polishing method, in the grinding step, the conductive member is exposed on the other main surface side to form a through electrode, and in the polishing step, the semiconductor substrate, the insulating layer, and the through electrode exposed on the other main surface. By grinding | polishing, the grinding | polishing flaw which generate | occur | produced on the said other main surface in a grinding process is eliminated.

반도체 기판의 연마 방법의 제 2 양태에서는, 준비 공정에 있어서, 제 1 양태와 동일하게 반도체 기판 (100) 을 준비한다. 다음으로, 연삭 공정에 있어서, 중공부 (3a) 및 중공부 (3b) 내의 도전 부재 (7) 가 노출될 때까지 그라인더에 의해 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭하여 기판 본체 (1) 를 박층화하여, 반도체 기판 (500) (도 3(c) 참조) 과 마찬가지로 TSV (7a, 7b) 를 갖는 반도체 기판을 얻는다. 얻어진 반도체 기판은, 제 2 양태에 있어서의 연마 공정의 연마 대상이며, 표면 (1a) 으로부터 이면 (1b) 에 걸쳐 관통되는 관통공 (13a, 13b) 이 형성된 기판 본체 (1) 와, 관통공 (13a, 13b) 내에 배치된 TSV (7a, 7b) 를 구비하고 있다.In a 2nd aspect of the grinding | polishing method of a semiconductor substrate, in the preparation process, the semiconductor substrate 100 is prepared similarly to a 1st aspect. Next, in the grinding step, the substrate main body 1 is ground from the back surface 1b side by a grinder until the conductive portion 7 in the hollow portion 3a and the hollow portion 3b is exposed, and the substrate main body ( 1) is thinned and the semiconductor substrate which has TSV7a, 7b is obtained similarly to the semiconductor substrate 500 (refer FIG.3 (c)). The obtained semiconductor substrate is the grinding | polishing object of the grinding | polishing process in a 2nd aspect, The board | substrate main body 1 in which the through-holes 13a and 13b which penetrate from the surface 1a to the back surface 1b were formed, and the through-hole ( TSVs 7a and 7b disposed in 13a and 13b are provided.

연마 공정에서는, 제 1 양태의 연마 공정과 동일하게, 상기 CMP 연마액을 사용하여 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연마한다. 이로써, 연삭 공정에 있어서 이면 (1b) 에 발생한 연삭 흠집을 해소할 수 있다.In the polishing step, the substrate main body 1 is polished from the back surface 1b side using the CMP polishing liquid similarly to the polishing step of the first embodiment. Thereby, the grinding flaw which generate | occur | produced in the back surface 1b in a grinding process can be eliminated.

본 실시형태에 관련된 반도체 기판의 연마 방법에 있어서의 연마 공정에서는, 연마 정반의 연마포 상에 CMP 연마액을 공급하면서, 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 을 연마포에 가압한 상태에서, 연마 정반과 기판 본체 (1) 를 상대적으로 움직여 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연마하는 것이 바람직하다. 이와 같은 연마 방법을 사용한 경우에, 상기 CMP 연마액의 연마 특성을 현저하게 향상시킬 수 있다.In the polishing process in the polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this embodiment, in the state which pressed the back surface 1b of the board | substrate main body 1 to the polishing cloth, supplying a CMP polishing liquid on the polishing cloth of a polishing platen, It is preferable to polish the substrate main body 1 from the back surface 1b side by moving the polishing platen and the substrate main body 1 relatively. When such a polishing method is used, the polishing characteristics of the CMP polishing liquid can be significantly improved.

연마 공정에 있어서 사용되는 연마 장치로는, 회전수를 변경할 수 있는 모터 등에 접속되어 있음과 함께 연마포를 첩부할 수 있는 연마 정반과, 연마되는 기판을 유지할 수 있는 홀더를 갖는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다. 연마포로는, 특별히 제한은 없고, 일반적인 부직포, 발포 폴리 우레탄, 다공질 불소 수지등을 사용할 수 있다.As a polishing apparatus used in the polishing process, a general polishing apparatus having a polishing table that can be attached to a motor and a rotating cloth that can change the rotation speed, and which can adhere the polishing cloth, and a holder that can hold the substrate to be polished can be used. Can be. There is no restriction | limiting in particular as abrasive cloth, A general nonwoven fabric, foamed polyurethane, a porous fluororesin etc. can be used.

연마 정반의 회전 속도는, 기판이 튀어나오지 않도록 200 rpm (200 min-1) 이하의 저회전이 바람직하다. 기판의 연마포에 대한 압착 압력 (연마 압력) 은, 70 ∼ 350 hPa (7 ∼ 35 ㎪) 가 바람직하다. 연마하고 있는 동안, 연마포에는 연마액을 펌프 등으로 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다. 이 공급량에 제한은 없지만, 연마포의 표면이 항상 연마액으로 덮여 있는 것이 바람직하다.As for the rotational speed of a polishing plate, low rotation of 200 rpm (200 min <-1> ) or less is preferable so that a board | substrate may not protrude. As for the crimping pressure (polishing pressure) with respect to the polishing cloth of a board | substrate, 70-350 hPa (7-35 kPa) is preferable. While polishing, it is preferable to continuously supply the polishing liquid to the polishing cloth by a pump or the like. The supply amount is not limited, but it is preferable that the surface of the polishing cloth is always covered with the polishing liquid.

연마 공정은, 이면 (1b) 에 연삭 흠집을 갖는 조 (粗) 웨이퍼인 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 조연마 (粗硏磨) 하는 조연마 공정과, 조연마 공정 후에, 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 정밀 연마하는 정밀 연마 공정을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 상기 연마 방법의 제 1 양태에서는, 조연마 공정으로서 상기 제 1 연마 공정을 실시한 후, 정밀 연마 공정으로서 상기 제 2 연마 공정을 실시할 수 있다.A grinding | polishing process is a roughening process which roughly polishes the board | substrate main body 1 which is a rough wafer which has a grinding flaw on the back surface 1b from the back surface 1b side, and a board | substrate after a rough polishing process, You may have the precision grinding | polishing process of precision-polishing the main body 1 from the back surface 1b side. For example, in a 1st aspect of the said grinding | polishing method, after performing the said 1st grinding | polishing process as a rough polishing process, the said 2nd grinding | polishing process can be performed as a precision grinding | polishing process.

상기 정밀 연마 공정에서는, 소정의 쇼어 D 경도를 갖는 연마포를 사용하여 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연마하는 것이 바람직하다. 연마포의 쇼어 D 경도의 하한은, 30 이상이 바람직하고, 40 이상이 보다 바람직하다. 쇼어 D 경도가 30 이상이면, 연마시에 TSV 부분에 연마포가 과잉으로 비집고 들어가 버려 TSV 가 피연마면으로부터 크게 패인 상태 (이른바 디싱이 큰 상태) 가 되는 것을 충분히 억제할 수 있다. 이로써, 상하에 적층된 LSI 칩을 더욱 양호하게 접속시킬 수 있다. 또한, 연마포의 쇼어 D 경도의 상한은, 90 이하가 바람직하고, 80 이하가 보다 바람직하다. 쇼어 D 경도가 90 이하이면, 연마에서 기인하는 흠집 등의 결함을 억제할 수 있다.In the said precision grinding | polishing process, it is preferable to grind the board | substrate main body 1 from the back surface 1b side using the polishing cloth which has predetermined Shore D hardness. 30 or more are preferable and, as for the minimum of the Shore D hardness of an abrasive cloth, 40 or more are more preferable. If the Shore D hardness is 30 or more, it is possible to sufficiently suppress that the polishing cloth excessively enters the TSV portion at the time of polishing, so that TSV is largely recessed from the surface to be polished (so-called dishing is large). Thereby, the LSI chips stacked up and down can be connected better. Moreover, 90 or less are preferable and, as for the upper limit of the Shore D hardness of an abrasive cloth, 80 or less are more preferable. If the Shore D hardness is 90 or less, defects such as scratches resulting from polishing can be suppressed.

쇼어 D 경도는, 경질 고무 등의 경도를 측정할 때에 자주 사용되는 것이고, JIS K 6253 에 대응하는 기준이다. 쇼어 D 경도는, 쇼어 D 경도계로 측정한 값이고, 쇼어 D 경도의 측정에는, 예를 들어, 고분자 계기 주식회사 제조의 「아스커 고무 경도계 D 형」을 사용할 수 있다. 쇼어 D 경도의 측정치에는, 일반적으로±1 정도의 측정 오차가 발생하기 때문에, 동일한 측정을 5 회 실시한 평균치로 한다. 또한, 쇼어 D 경도의 상한은, 그 정의로부터 100 이 된다.Shore D hardness is frequently used when measuring hardness of hard rubber and the like and is a standard corresponding to JIS K 6253. Shore D hardness is the value measured with the Shore D hardness tester, For example, "Asker rubber hardness tester D type" by a polymer instrument company can be used for the measurement of Shore D hardness. Since the measurement error of Shore D hardness generally produces a measurement error of about ± 1, the same measurement is made five times. In addition, the upper limit of the Shore D hardness becomes 100 from the definition.

본 발명에 관련된 반도체 기판의 연마 방법은, 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 변형 양태가 가능하다. 예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 반도체 기판 (100) 을 사용하여 연삭 공정이나 연마 공정을 실시하고 있지만, 반도체 기판 (100) 대신에, 도 4(a) 에 나타내는 반도체 기판 (100a) 을 사용해도 된다. 반도체 기판 (100a) 에서는, 반도체 기판 (100) 과 마찬가지로 소자 (2) 및 중공부 (3a, 3b) 가 형성되어 있고, TSV 를 절연하기 위한 절연층 (예를 들어 실리콘 산화막이나, 실리콘 질화막) (15) 이 중공부 (3a, 3b) 의 형상에 추종하도록 표면 (1a) 상에 형성되어 있고, 절연층 (15) 의 형상에 추종하도록 절연층 (15) 상에 배리어 메탈층 (예를 들어 탄탈층, 질화탄탈층, 티탄층, 질화티탄층, 텅스텐층, 질화텅스텐층) (25) 이 형성되어 있다.The polishing method of the semiconductor substrate which concerns on this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation aspect is possible. For example, in the above-mentioned embodiment, although the grinding process and the grinding | polishing process are performed using the semiconductor substrate 100, instead of the semiconductor substrate 100, the semiconductor substrate 100a shown in FIG. You may use it. In the semiconductor substrate 100a, the elements 2 and the hollow portions 3a and 3b are formed similarly to the semiconductor substrate 100, and an insulating layer (for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film) for insulating the TSV ( 15) It is formed on the surface 1a so as to follow the shapes of the hollow portions 3a and 3b, and a barrier metal layer (for example tantalum) on the insulation layer 15 so as to follow the shape of the insulation layer 15. Layer, tantalum nitride layer, titanium layer, titanium nitride layer, tungsten layer, tungsten nitride layer) 25 are formed.

이와 같은 반도체 기판 (100a) 을 사용한 경우에 있어서도, 반도체 기판 (100a) 에 있어서의 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭 및 연마하여, 기판 본체 (1) 의 이면 (1b) 측의 표층부, 절연층 (15) 및 배리어 메탈층 (25) 을 제거함으로써, 이면 (1b) 측에 TSV (7a, 7b) 가 노출된 반도체 기판 (500a) (도 4(b) 참조) 이 얻어진다. 반도체 기판 (500a) 에서는, TSV (7a, 7b) 및 절연층 (15) 사이에 배리어 메탈층 (25) 이 배치되어 있기 때문에, TSV (7a, 7b) 의 구성 성분인 Cu 등이 기판 본체 (1) 에 확산되는 것을 억제함과 함께, TSV (7a, 7b) 및 절연층 (15) 의 밀착성을 향상시킬 수 있다.Even when such a semiconductor substrate 100a is used, the substrate main body 1 in the semiconductor substrate 100a is ground and polished from the back surface 1b side, and the back surface 1b side of the substrate main body 1 By removing the surface layer portion, the insulating layer 15 and the barrier metal layer 25, a semiconductor substrate 500a (see Fig. 4 (b)) in which the TSVs 7a and 7b are exposed on the back surface 1b side is obtained. In the semiconductor substrate 500a, since the barrier metal layer 25 is disposed between the TSVs 7a and 7b and the insulating layer 15, Cu, which is a constituent component of the TSVs 7a and 7b, is used as the substrate main body 1. While suppressing the diffusion into the A), the adhesion between the TSVs 7a and 7b and the insulating layer 15 can be improved.

또한, 상기 서술한 연마 방법의 제 1 양태에서는, 연삭 공정에 있어서 절연층 (5) 이 노출되기 직전까지 그라인더에 의해 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭하고 있지만, 도전 부재 (7) 가 노출되기 직전까지 그라인더에 의해 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭하여 기판 본체 (1) 를 박층화해도 된다. 이 경우, 연삭 공정에 이어지는 연마 공정에 있어서 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연마하여 절연층 (5a) 을 제거하여, 도전 부재 (7) 를 이면 (1b) 에 노출시킴으로써, TSV (7a) 를 얻을 수 있다.In addition, in the 1st aspect of the grinding | polishing method mentioned above, although the board | substrate main body 1 is grind | pulverized from the back surface 1b side by the grinder until just before the insulating layer 5 is exposed in a grinding process, the conductive member 7 The substrate main body 1 may be ground from the back surface 1b side by using a grinder until the surface of the substrate 1 is exposed, and the substrate main body 1 may be thinned. In this case, in the polishing process subsequent to the grinding process, the substrate main body 1 is polished from the back surface 1b side to remove the insulating layer 5a, and the conductive member 7 is exposed to the back surface 1b, thereby providing TSV ( 7a) can be obtained.

또한, 상기 서술한 연마 방법의 제 2 양태에서는, 연삭 공정에 있어서, 중공부 (3a) 및 중공부 (3b) 내의 도전 부재 (7) 가 노출될 때까지 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭하고 있지만, 중공부 (3a) 내의 도전 부재 (7) 가 노출된 후에 중공부 (3b) 내의 도전 부재 (7) 가 노출되기 직전까지 기판 본체 (1) 를 이면 (1b) 측으로부터 연삭해도 된다.Moreover, in the 2nd aspect of the grinding | polishing method mentioned above, in the grinding process, the board | substrate main body 1 is the back surface 1b until the electrically-conductive member 7 in the hollow part 3a and the hollow part 3b is exposed. Although the grinding is performed from the side, the substrate main body 1 is ground from the back surface 1b side until the conductive member 7 in the hollow portion 3b is exposed after the conductive member 7 in the hollow portion 3a is exposed. You may also

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 복수의 중공부의 깊이가 서로 상이하지만, 복수의 중공부의 깊이는 서로 동일해도 된다. 또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 복수의 TSV 를 갖는 TSV 구조를 형성하고 있지만, 단일의 TSV 를 갖는 TSV 구조를 형성해도 된다.In addition, in embodiment mentioned above, although the depth of some hollow part differs from each other, the depth of some hollow part may mutually be the same. In addition, although the TSV structure which has several TSV is formed in embodiment mentioned above, you may form the TSV structure which has a single TSV.

실시예Example

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

[CMP 연마액의 조제] [Preparation of CMP Polishing Liquid]

실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 7 의 각 CMP 연마액은, 각 성분의 함유량이 표 1 ∼ 표 3 에 나타내는 양이 되도록 조정하고, 이하의 순서에 따라 조제하였다. 또한, 염기성 화합물인 수산화칼륨 및 수산화암모니아는 수용액을 사용하고, 연마액 중에서 소정량이 되도록 수용액의 농도를 감안하여 첨가하였다. 또한, 지립인 실리카 입자 (콜로이달 실리카 입자) 및 세리아 입자는 수분산체를 사용하고, 연마액 중에서 소정량이 되도록 수분산체의 지립 함유량을 감안하여 첨가하였다. 또한, 산화제인 과황산염은, 10 질량% 의 수용액을 제작하고, 연마액 중에서 소정량이 되도록 수용액의 농도를 감안하여 첨가하였다.Each CMP polishing liquid of Examples 1-10 and Comparative Examples 1-7 was adjusted so that content of each component might become the quantity shown in Tables 1-3, and it prepared according to the following procedures. In addition, potassium hydroxide and ammonia hydroxide which are basic compounds were added using the aqueous solution in consideration of the concentration of the aqueous solution so as to be a predetermined amount in the polishing liquid. In addition, the silica particles (colloidal silica particles) and the ceria particles which are abrasive grains were added using the water dispersion in consideration of the abrasive grain content of the water dispersion to be a predetermined amount in the polishing liquid. In addition, the persulfate which is an oxidizing agent produced the 10 mass% aqueous solution, and added in consideration of the density | concentration of aqueous solution so that it may become a predetermined amount in polishing liquid.

(실시예 1 ∼ 10) (Examples 1 to 10)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 표 1 또는 표 2 중의 화합물 A (제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물) 를 용해시킨 후, 염기성 화합물을 소정량 첨가하였다.After dissolving the compound A (compound whose first acid dissociation constant is 7 or less) of Table 1 or Table 2 in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid, the predetermined amount was added to the basic compound.

다음으로, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 1 또는 표 2 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 또한, 세리아 입자 (세리아 지립 분산액, 2 차 입경 : 350 ㎚, 히타치 화성 공업 주식회사 제조, GPX 시리즈 (상품명), pH 8 ∼ 9) 를, 지립 함유량이 표 1 또는 표 2 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 혼합물을 충분히 교반한 후, 표 1 또는 표 2 중의 산화제 (과황산암모늄 또는 과황산칼륨) 의 10 질량% 수용액을 첨가하고, 혼합물을 충분히 교반하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.Next, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content was the value shown in Table 1 or Table 2. In addition, ceria particles (ceria abrasive dispersion, secondary particle size: 350 nm, manufactured by Hitachi Chemical Industry Co., Ltd., GPX series (trade name), pH 8-9) were added so that the abrasive grain content was the value shown in Table 1 or Table 2. . After stirring the mixture sufficiently, 10 mass% aqueous solution of the oxidizing agent (ammonium persulfate or potassium persulfate) in Table 1 or Table 2 was added, and the mixture was stirred sufficiently. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 1) (Comparative Example 1)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 표 3 중의 화합물 A (글리신 및 말산) 를 용해시킨 후, 수산화칼륨을 첨가하였다.Potassium hydroxide was added after dissolving the compound A (glycine and malic acid) of Table 3 in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

혼합물을 충분히 교반한 후, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 또한, 세리아 입자 (세리아 지립 분산액, 2 차 입경 : 350 ㎚, 히타치 화성 공업 주식회사 제조, GPX 시리즈 (상품명), pH 8 ∼ 9) 를 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.After the mixture was sufficiently stirred, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content was the value shown in Table 3. In addition, ceria particles (ceria grain dispersion, secondary particle diameter: 350 nm, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., GPX series (trade name), pH 8-9) were added so that the abrasive grain content would be the value shown in Table 3. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 2) (Comparative Example 2)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 표 3 중의 화합물 A (글리신 및 말산) 를 용해시킨 후, 수산화칼륨을 첨가하였다.Potassium hydroxide was added after dissolving the compound A (glycine and malic acid) of Table 3 in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

또한, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 혼합물을 충분히 교반한 후, 표 3 중의 산화제 (과황산암모늄) 의 10 질량% 수용액을 첨가하고, 혼합물을 충분히 교반하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.In addition, silica particle (colloidal silica particle whose secondary particle diameter is about 25 nm) was added so that abrasive grain content might be the value shown in Table 3. After stirring the mixture sufficiently, 10 mass% aqueous solution of the oxidizing agent (ammonium persulfate) in Table 3 was added, and the mixture was fully stirred. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 3) (Comparative Example 3)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 말산을 용해시킨 후, 수산화칼륨을 첨가하였다.Potassium hydroxide was added after dissolving malic acid in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

혼합물을 충분히 교반한 후, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 또한, 세리아 입자 (세리아 지립 분산액, 2 차 입경 : 350 ㎚, 히타치 화성 공업 주식회사 제조, GPX 시리즈 (제품명), pH 8 ∼ 9) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.After the mixture was sufficiently stirred, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content was the value shown in Table 3. In addition, ceria particles (ceria grain dispersion, secondary particle diameter: 350 nm, manufactured by Hitachi Chemical Industry Co., Ltd., GPX series (product name), pH 8-9) were added so that the abrasive grain content would be the value shown in Table 3. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 4) (Comparative Example 4)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 수산화칼륨을 첨가하였다.Potassium hydroxide was added to the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

혼합물을 충분히 교반한 후, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 또한, 세리아 입자 (세리아 지립 분산액, 2 차 입경 : 350 ㎚, 히타치 화성 공업 주식회사 제조, GPX 시리즈 (상품명), pH 8 ∼ 9) 를 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.After the mixture was sufficiently stirred, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content was the value shown in Table 3. In addition, ceria particles (ceria grain dispersion, secondary particle diameter: 350 nm, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., GPX series (trade name), pH 8-9) were added so that the abrasive grain content would be the value shown in Table 3. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 5) (Comparative Example 5)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 표 3 중의 화합물 A (1,2,4-트리아졸) 를 용해시킨 후, 수산화칼륨을 첨가하였다. Potassium hydroxide was added after dissolving the compound A (1,2,4-triazole) in Table 3 in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

이어서, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 또한, 세리아 입자 (세리아 지립 분산액, 2 차 입경 : 350 ㎚, 히타치 화성 공업 주식회사 제조, GPX 시리즈 (제품명), pH 8 ∼ 9) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 혼합물을 충분히 교반한 후, 표 3 중의 산화제 (과황산암모늄) 의 10 질량% 수용액을 첨가하고, 혼합물을 충분히 교반하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.Subsequently, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content would be the values shown in Table 3. In addition, ceria particles (ceria grain dispersion, secondary particle diameter: 350 nm, manufactured by Hitachi Chemical Industry Co., Ltd., GPX series (product name), pH 8-9) were added so that the abrasive grain content would be the value shown in Table 3. After stirring the mixture sufficiently, 10 mass% aqueous solution of the oxidizing agent (ammonium persulfate) in Table 3 was added, and the mixture was fully stirred. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 6) (Comparative Example 6)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 표 3 중의 화합물 A (글리신) 를 용해시킨 후, 수산화칼륨을 첨가하였다.Potassium hydroxide was added after dissolving the compound A (glycine) of Table 3 in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

이어서, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 이어서, 표 3 중의 산화제 (과황산암모늄) 의 10 질량% 수용액을 첨가하고, 혼합물을 충분히 교반하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.Subsequently, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content would be the values shown in Table 3. Subsequently, 10 mass% aqueous solution of the oxidizing agent (ammonium persulfate) in Table 3 was added, and the mixture was fully stirred. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

(비교예 7) (Comparative Example 7)

연마액 전체의 50 질량% 에 상당하는 순수에, 말산을 용해시킨 후, 수산화칼륨을 첨가하였다.Potassium hydroxide was added after dissolving malic acid in the pure water corresponded to 50 mass% of the whole polishing liquid.

혼합물을 충분히 교반한 후, 실리카 입자 (2 차 입경이 약 25 ㎚ 인 콜로이달 실리카 입자) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 또한, 세리아 입자 (세리아 지립 분산액, 2 차 입경 : 350 ㎚, 히타치 화성 공업 주식회사 제조, GPX 시리즈 (제품명), pH 8 ∼ 9) 를, 지립 함유량이 표 3 에 나타내는 값이 되도록 첨가하였다. 혼합물을 충분히 교반한 후, 표 3 중의 산화제 (과황산암모늄) 의 10 질량% 수용액을 첨가하고, 혼합물을 충분히 교반하였다. 잔부로서 순수를 첨가하여, 합계 100 질량% 로 조정하였다.After the mixture was sufficiently stirred, silica particles (colloidal silica particles having a secondary particle diameter of about 25 nm) were added so that the abrasive grain content was the value shown in Table 3. In addition, ceria particles (ceria grain dispersion, secondary particle diameter: 350 nm, manufactured by Hitachi Chemical Industry Co., Ltd., GPX series (product name), pH 8-9) were added so that the abrasive grain content would be the value shown in Table 3. After stirring the mixture sufficiently, 10 mass% aqueous solution of the oxidizing agent (ammonium persulfate) in Table 3 was added, and the mixture was fully stirred. Pure water was added as remainder and it adjusted to 100 mass% in total.

[지립의 입경 측정] [Measurement of particle size of abrasive grains]

세리아 입자의 평균 입경은, 레이저 회절식 입도 분포계 (호리바 제작소 제조의 LA-920) 로 측정하였다. 또한, 실리카 입자의 평균 입경은, 동적 광 산란 방식 입도 분포계 (COULTER Electronics 사 제조의 상품명 COULTER N4 SD) 로 측정하였다.The average particle diameter of ceria particle | grains was measured with the laser diffraction type particle size distribution analyzer (LA-920 by Horiba Corporation). In addition, the average particle diameter of the silica particle was measured with the dynamic light scattering system particle size distribution meter (The brand name COULTER N4 SD by a COULTER Electronics company).

[pH 의 측정] [pH measurement]

상기에서 조제한 각 CMP 연마액 (25 ℃) 의 pH 를 요코가와 전기 주식회사 제조의 「Model pH81」을 사용하여 측정하였다. CMP 연마액의 pH 의 측정 결과를 표 1 ∼ 표 3 에 나타낸다.The pH of each CMP polishing liquid (25 degreeC) prepared above was measured using "Model pH81" by the Yokogawa Electric Corporation. The measurement result of pH of CMP polishing liquid is shown to Tables 1-3.

[반도체 기판의 연마 1] [1 Polishing of Semiconductor Substrate]

배합 직후 (배합 후 30 분 이내를 말한다. 이하 동일) 의 실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 7 의 CMP 연마액을 연마 정반의 연마포 상에 공급하면서, 반도체 기판 (연마 웨이퍼) 의 피연마면을 연마포에 가압한 상태에서, 반도체 기판에 대하여 연마 정반을 상대적으로 회전시킴으로써, 반도체 기판의 피연마면을 연마하였다. 연마 조건의 상세한 것은 이하와 같다.Polishing of the semiconductor substrate (polishing wafer) while supplying the CMP polishing liquids of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 immediately after blending (the same applies below) to the polishing cloth of the polishing platen. In the state where the surface was pressed by the polishing cloth, the polished surface of the semiconductor substrate was polished by relatively rotating the polishing surface with respect to the semiconductor substrate. The detail of grinding | polishing conditions is as follows.

(연마 조건 1) (Polishing condition 1)

연마 웨이퍼 : 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼, 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘 산화막 (막두께 1 ㎛) 이 성막된 웨이퍼, 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼 상에 구리막 (막두께 1.4 ㎛) 이 성막된 웨이퍼, 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼 상에 질화탄탈막 (막두께 0.25 ㎛) 이 성막된 웨이퍼 Polishing wafer: 300 mm silicon wafer, wafer with a silicon oxide film (film thickness of 1 μm) formed on a 300 mm silicon wafer, a wafer with a copper film (film thickness of 1.4 μm) formed on a 300 mm silicon wafer, a 300 mm silicon wafer Wafer on which a tantalum nitride film (film thickness of 0.25 μm) is formed on the wafer

연마기 : F-REX (에바라 제작소 제조, 제품명) Polishing Machine: F-REX (manufactured by Ebara Corporation, product name)

연마 정반 회전수 : 123 min-1 Polishing surface rotation speed: 123 min -1

홀더 회전수 : 117 min-1 Holder Speed: 117 min -1

연마 압력 : 21 ㎪ Polishing pressure: 21 ㎪

연마액 공급량 : 250 ㎖/분 Polishing liquid supply amount: 250 ml / min

연마포 : IC1000 (닛타·하스 제조) Abrasive cloth: IC1000 (made by Nitta Haas)

연마 시간 : 5 분 (300 ㎜ 실리콘 웨이퍼), 30 초 (실리콘 산화막이 성막된 웨이퍼, 구리막이 성막된 웨이퍼, 질화탄탈이 성막된 웨이퍼)Polishing time: 5 minutes (300 mm silicon wafer), 30 seconds (wafer with silicon oxide film, wafer with copper film, wafer with tantalum nitride)

실리콘 웨이퍼의 두께, 및 실리콘 웨이퍼 상에 성막된 각 피막의 두께를, C8125-11 (하마마츠 포토닉스사 제조, 제품명) 을 사용하여 측정하여, 연마 전 및 연마 후의 두께차 및 연마 시간으로부터 연마 속도를 구하였다. 각 기판에 대한 연마 속도를 표 1 ∼ 표 3 에 각각 나타낸다. 또한, 표 중, 연마 속도란의 각 기호는 하기를 나타낸다.The thickness of the silicon wafer and the thickness of each film formed on the silicon wafer were measured using C8125-11 (manufactured by Hamamatsu Photonics, product name) to determine the polishing rate from the thickness difference and polishing time before and after polishing. Obtained. The polishing rate with respect to each board | substrate is shown in Tables 1-3, respectively. In addition, in the table, each symbol of the polishing rate column shows the following.

Si : 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼의 연마 속도 Si: Polishing speed of 300 mm silicon wafer

SiO2 : 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼 상에 성막된 실리콘 산화막의 연마 속도 SiO 2 : Polishing rate of silicon oxide film deposited on 300 mm silicon wafer

Cu : 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼 상에 성막된 구리막의 연마 속도 Cu: Polishing speed of copper film deposited on 300 mm silicon wafer

TaN : 300 ㎜ 실리콘 웨이퍼 상에 성막된 질화탄탈막의 연마 속도TaN: Polishing speed of tantalum nitride film deposited on 300 mm silicon wafer

Figure pct00001
Figure pct00001

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

실시예 1 ∼ 10 의 CMP 연마액에서는, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도가 모두 800 ㎚/분 이상으로, 예를 들어, 연삭 후의 연삭흔의 해소에 제공하기에 충분한 연마 속도가 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 실리콘 산화막의 연마 속도가 모두 250 ㎚/분 이상으로, 예를 들어, 실리콘 산화막으로 피복된 전극을 노출시키기에 충분한 연마 속도가 얻어짐을 알 수 있다.In the CMP polishing liquids of Examples 1 to 10, it can be seen that the polishing rate of the silicon wafer is all 800 nm / min or more, for example, a polishing rate sufficient to provide for elimination of grinding marks after grinding is obtained. Further, it can be seen that the polishing rate of the silicon oxide film is all 250 nm / min or more, for example, a polishing rate sufficient to expose the electrode coated with the silicon oxide film is obtained.

또한, 실시예 1 ∼ 3 의 평가 결과로부터, 세리아 입자의 함유량의 증감에 의해, 실리콘 산화막의 연마 속도를 제어할 수 있음을 알 수 있다. 이로써, 예를 들어, TSV 의 사이즈나 패턴 밀도, 실리콘 산화막의 두께 등이 상이한, 다양한 종류의 TSV 구조를 갖는 반도체 기판의 이면 연마에 의해, 실리콘 산화막으로 피복된 전극을 노출시킬 수 있다.In addition, it is understood from the evaluation results of Examples 1 to 3 that the polishing rate of the silicon oxide film can be controlled by increasing or decreasing the content of the ceria particles. Thereby, for example, the electrode coated with the silicon oxide film can be exposed by backside polishing of a semiconductor substrate having various types of TSV structures having different sizes, pattern densities, thicknesses of silicon oxide films, and the like.

실시예 1 ∼ 10 의 CMP 연마액에서는, 구리막의 연마 속도가 모두 120 ㎚/분 이상인 점에서, 충분한 연마 속도로의 연마가 가능함을 알 수 있다. 또한, 실시예 2, 4 및 5 의 평가 결과로부터, 산화제의 함유량의 증감에 의해, 구리막의 연마 속도를 제어할 수 있음을 알 수 있다. 이로써, 예를 들어, 반도체 기판의 이면에 있어서의 관통 전극과 기판 본체의 단차를 원하는 크기로 제어할 수 있다.In the CMP polishing liquids of Examples 1 to 10, it can be seen that polishing at a sufficient polishing rate is possible because the polishing rates of the copper films are all 120 nm / minute or more. In addition, it is understood from the evaluation results of Examples 2, 4 and 5 that the polishing rate of the copper film can be controlled by increasing or decreasing the content of the oxidizing agent. Thereby, for example, the step | step difference of the through electrode and the board | substrate main body in the back surface of a semiconductor substrate can be controlled to desired magnitude | size.

실시예 7 의 평가 결과로부터, 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물로서 히스티딘을 사용한 경우, 질화탄탈막의 연마 속도가 350 ㎚/분인 점에서, 질화탄탈막을 고속으로 연마할 수 있음을 알 수 있다. 이로써, 예를 들어, 구리의 확산 억제나, 구리와 실리콘 산화막의 밀착성 향상을 목적으로 하여, 질화탄탈막과 같은 배리어 메탈층이 사용된 경우에도, 질화탄탈막을 제거하여 구리를 노출시킬 수 있다.From the evaluation result of Example 7, when histidine was used as a compound whose 1st acid dissociation constant is 7 or less, it turns out that a tantalum nitride film can be polished at high speed in the point whose polishing rate of a tantalum nitride film is 350 nm / min. Thereby, for example, even when a barrier metal layer such as a tantalum nitride film is used for the purpose of suppressing diffusion of copper or improving the adhesion between the copper and the silicon oxide film, the tantalum nitride film can be removed to expose copper.

실시예 8 의 평가 결과로부터, 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물로서 말산을 사용한 경우에도, 아미노산과 마찬가지로 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 산화막을 연마할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 질화탄탈막의 연마 속도가 400 ㎚/분인 점에서, 질화탄탈막을 고속으로 연마할 수 있음을 알 수 있다. 이로써, 예를 들어, 구리의 확산 억제나, 구리와 실리콘 산화막의 밀착성 향상을 목적으로 하여, 질화탄탈막과 같은 배리어 메탈층이 사용된 경우에도, 질화탄탈막을 제거하여 구리를 노출시킬 수 있다.From the evaluation result of Example 8, it can be seen that even when malic acid is used as the compound having the first acid dissociation constant of 7 or less, the silicon wafer and the silicon oxide film can be polished similarly to the amino acid. In addition, it can be seen that the tantalum nitride film can be polished at high speed, because the polishing rate of the tantalum nitride film is 400 nm / minute. Thereby, for example, even when a barrier metal layer such as a tantalum nitride film is used for the purpose of suppressing diffusion of copper or improving the adhesion between the copper and the silicon oxide film, the tantalum nitride film can be removed to expose copper.

실시예 9 의 평가 결과로부터, 염기성 화합물로서 수산화암모늄을 함유하는 CMP 연마액은, 염기성 화합물로서 수산화칼륨 (KOH) 만을 함유하는 CMP 연마액과 비교하여, 구리막의 연마 속도를 현저하게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.From the evaluation results of Example 9, the CMP polishing liquid containing ammonium hydroxide as the basic compound can significantly improve the polishing rate of the copper film as compared to the CMP polishing liquid containing only potassium hydroxide (KOH) as the basic compound. It can be seen.

실시예 10 의 평가 결과로부터, 카르복실기를 갖는 유기산으로서 말산을 함유하는 CMP 연마액은, 당해 유기산을 함유하지 않는 실시예 1 ∼ 6 및 9 의 CMP 연마액과 비교하여, 질화탄탈막을 고속으로 연마할 수 있음을 알 수 있다. 이로써, 예를 들어, 질화탄탈막과 같은 배리어 메탈층이 사용된 경우에도, 질화탄탈막을 제거하여 구리를 노출시킬 수 있다.From the evaluation results of Example 10, the CMP polishing liquid containing malic acid as an organic acid having a carboxyl group was capable of polishing the tantalum nitride film at high speed as compared with the CMP polishing liquids of Examples 1 to 6 and 9 containing no organic acid. It can be seen that. Thus, even when a barrier metal layer such as a tantalum nitride film is used, the tantalum nitride film can be removed to expose copper.

비교예 1 에서는, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도가 고속인 한편, 구리막의 연마 속도가 느리다. 이것은 CMP 연마액에 산화제가 함유되어 있지 않기 때문에 구리막의 연마가 잘 진행되지 않는 것이라고 생각된다.In Comparative Example 1, the polishing rate of the silicon wafer is high while the polishing rate of the copper film is low. This is considered to be because polishing of the copper film does not proceed well because the oxidizing agent is not contained in the CMP polishing liquid.

비교예 2 에서는, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도가 고속인 한편, 실리콘 산화막의 연마 속도가 18 ㎚/분으로 느리다. 이것은 CMP 연마액에 세리아 입자가 함유되어 있지 않기 때문에 실리콘 산화막의 연마가 잘 진행되지 않는 것이라고 생각된다.In Comparative Example 2, the polishing rate of the silicon wafer was high, while the polishing rate of the silicon oxide film was slow to 18 nm / minute. This is considered to be because the CMP polishing liquid does not contain ceria particles, so that polishing of the silicon oxide film does not proceed well.

비교예 3 에서는, 실리콘 산화막의 연마 속도는 양호하지만, 비교예 1 과 마찬가지로, CMP 연마액에 산화제가 함유되어 있지 않기 때문에 구리막의 연마 속도가 느리다.In Comparative Example 3, the polishing rate of the silicon oxide film was good, but similarly to Comparative Example 1, the polishing rate of the copper film was slow because no oxidizing agent was contained in the CMP polishing liquid.

비교예 4 에서는, CMP 연마액이 수산화칼륨을 0.37 질량% 함유하기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도는 양호하지만, CMP 연마액의 pH 가 13.2 로 매우 높다. 이와 같은 강알칼리 영역에서는 실리카의 해중합이 발생하여, CMP 연마액의 pH 나 연마 속도가 변동되기 쉬워 바람직하지 않다. 또한, 비교예 4 에서는, CMP 연마액에 산화제가 함유되어 있지 않기 때문에 구리막의 연마 속도가 느리다.In Comparative Example 4, since the CMP polishing liquid contained 0.37% by mass of potassium hydroxide, the polishing rate of the silicon wafer was good, but the pH of the CMP polishing liquid was very high at 13.2. In such a strong alkali region, depolymerization of silica occurs and the pH and polishing rate of the CMP polishing liquid tend to fluctuate, which is undesirable. Moreover, in the comparative example 4, since the oxidizing agent is not contained in the CMP polishing liquid, the polishing rate of a copper film is slow.

비교예 5 에서는, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도 및 실리콘 산화막의 연마 속도가 고속이지만, 구리막의 연마 속도는, CMP 연마액이 산화제를 함유하고 있음에도 불구하고 실시예 1 ∼ 10 과 비교하여 느리다. 구리막의 양호한 방식제로서 알려져 있는 아졸류인 1,2,4-트리아졸에 의해 구리막이 과도하게 방식되어 연마가 잘 진행되지 않는 것이 요인이라고 생각된다.In the comparative example 5, although the polishing rate of a silicon wafer and the polishing rate of a silicon oxide film are high speed, the polishing rate of a copper film is slow compared with Examples 1-10 although CMP polishing liquid contains an oxidizing agent. It is considered that the factor is that the copper film is excessively corroded by 1,2,4-triazole which is an azole known to be a good anticorrosive agent of the copper film, and the polishing does not proceed well.

비교예 6 에서는, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도가 970 ㎚/분으로 고속이지만, 실리콘 산화막의 연마 속도가 11 ㎚/분으로 느리고, 질화탄탈막의 연마 속도가 18 ㎚/분으로 느리다.In Comparative Example 6, the polishing rate of the silicon wafer is high at 970 nm / minute, but the polishing rate of the silicon oxide film is slow at 11 nm / minute, and the polishing rate of the tantalum nitride film is slow at 18 nm / minute.

비교예 7 에서는, CMP 연마액이 수산화칼륨을 0.37 질량% 함유하지만, CMP 연마액의 pH 가 5.2 로 낮고, 실리콘의 용해 영역으로부터 벗어나 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 연마 속도는 340 ㎚/분으로 낮다.In Comparative Example 7, the CMP polishing liquid contained 0.37 mass% of potassium hydroxide, but the pH of the CMP polishing liquid was low at 5.2 and deviated from the dissolution region of silicon, so that the polishing rate of the silicon wafer was low at 340 nm / min.

[반도체 기판의 연마 2] [Polishing Semiconductor Substrates 2]

배합 직후의 실시예 2 의 CMP 연마액을 연마 정반의 연마포 상에 공급하면서, 반도체 기판 (연마 웨이퍼) 의 피연마면을 연마포에 가압한 상태에서, 반도체 기판에 대하여 연마 정반을 상대적으로 회전시킴으로써, 반도체 기판의 피연마면을 연마하였다. 연마 조건의 상세한 것은 이하와 같다.While polishing the polishing surface of the semiconductor substrate (polishing wafer) on the polishing cloth while supplying the CMP polishing liquid of Example 2 immediately after the mixing to the polishing cloth of the polishing plate, the polishing plate is relatively rotated with respect to the semiconductor substrate. By doing so, the surface to be polished of the semiconductor substrate was polished. The detail of grinding | polishing conditions is as follows.

(연마 조건 2) (Polishing condition 2)

연마 웨이퍼 : TSV 형성이 완료된 실리콘 웨이퍼 PT-007 (필테크사 제조) 을 서포트판에 고정시키고, 이면 연삭으로 대략 60 ㎛ 까지 박층화한 후에, 가로 세로 2 ㎝ 로 다이싱한 실리콘 웨이퍼 Abrasive wafer: A silicon wafer PT-007 (manufactured by Philtech Co., Ltd.) having completed TSV formation is fixed to a support plate, thinned to approximately 60 µm by backside grinding, and then diced to 2 cm in width and length.

연마 장치 : 나노팩터 제조 FACT-200 형 Polishing device: FACT-200 type made of nanofactor

연마포 : IC1000 (닛타·하스 제조) (쇼어 D 경도 : 59) Abrasive cloth: IC1000 (made by Nitta Haas) (Shore D hardness: 59)

연마 정반 회전수 : 80 rpm Polishing surface rotation speed: 80 rpm

홀더 회전수 : 구동 장치 없음 (자유 회전) Holder rotation speed: no drive (free rotation)

연마 압력 : 33.83 ㎪ Polishing pressure: 33.83 ㎪

연마액 공급량 : 16 ㎖/분 Polishing liquid supply amount: 16 ml / min

연마 시간 : 50 분Polishing time: 50 minutes

도 5 는, 연마 후의 피연마면을 FE-SEM 으로 관찰한 것이다. 절연층인 실리콘 산화막이 연마에 의해 제거되어, 전극이 되는 구리가 노출되어 있음을 알 수 있다. 전극 표면에 구리가 노출되어 있는 점에서, 상하에 적층되는 LSI 칩의 접속에 사용할 수 있을 것으로 생각된다.Fig. 5 shows the surface to be polished after polishing by FE-SEM. It turns out that the silicon oxide film which is an insulating layer is removed by grinding | polishing, and the copper used as an electrode is exposed. Since copper is exposed to the electrode surface, it is thought that it can be used for the connection of the LSI chip laminated | stacked up and down.

도 6 은, 연마 후의 피연마면에 존재하는 TSV 의 형상을 접촉식 단차계로 측정한 결과이다. 직경 40 ㎛ 의 TSV 는, 대략 0.08 ㎛ 정도 반도체 기판의 주면으로부터 돌출된 형상이며, 반도체 기판과 TSV 의 고저차가 작음이 확인되었다.6 is a result of measuring the shape of TSV present on the polished surface after polishing by a contact type step meter. TSV of 40 micrometers in diameter was the shape which protruded from the main surface of the semiconductor substrate about 0.08 micrometer, and it was confirmed that the height difference of a semiconductor substrate and TSV is small.

CMP 연마액을 사용한 연마에 의해 상기의 형상이 얻어진 것은, 소정의 성분을 함유하는 CMP 연마액과, 쇼어 D 경도가 30 ∼ 90 인 비교적 경질인 연마포의 조합에 의한 효과가 크다고 생각된다.The above-mentioned shape is obtained by polishing using a CMP polishing liquid is considered to have a great effect by the combination of a CMP polishing liquid containing a predetermined component and a relatively hard polishing cloth having a Shore D hardness of 30 to 90.

1 : 기판 본체
1a : 표면 (일방의 주면)
1b : 이면 (타방의 주면)
3a, 3b : 중공부
13a, 13b : 관통공
7 : 도전 부재
7a, 7b : TSV (관통 전극)
300, 400 : 반도체 기판
1: substrate body
1a: surface (one main surface)
1b: back side (other side)
3a, 3b: hollow part
13a, 13b: through hole
7: conductive member
7a, 7b: TSV (through electrode)
300, 400: semiconductor substrate

Claims (14)

세리아 입자 및 실리카 입자를 함유하는 지립과, 제 1 산해리 정수 (定數) 가 7 이하인 화합물 (단, 아졸류를 제외한다) 과, 염기성 화합물과, 과황산염을 함유하고,
pH 가 9.0 ∼ 12.0 인, CMP 연마액.
An abrasive grain containing ceria particles and silica particles, a compound having a first acid dissociation constant of 7 or less (except for azoles), a basic compound, and a persulfate salt,
CMP polishing liquid whose pH is 9.0-12.0.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물이 아미노산을 포함하는, CMP 연마액.
The method of claim 1,
The CMP polishing liquid according to claim 1, wherein the compound having a first acid dissociation constant of 7 or less contains amino acids.
제 2 항에 있어서,
상기 아미노산이 α-아미노산인, CMP 연마액.
3. The method of claim 2,
CMP polishing liquid, wherein the amino acid is α-amino acid.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 산해리 정수가 7 이하인 화합물이, 카르복실기를 갖는 유기산을 포함하는, CMP 연마액.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The CMP polishing liquid in which the compound whose said 1st acid dissociation constant is 7 or less contains the organic acid which has a carboxyl group.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염기성 화합물이, 함질소 염기성 화합물 및 무기 염기성 화합물에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는, CMP 연마액.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The CMP polishing liquid wherein the said basic compound contains at least 1 sort (s) chosen from a nitrogen-containing basic compound and an inorganic basic compound.
제 5 항에 있어서,
상기 염기성 화합물이, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화암모늄에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는, CMP 연마액.
The method of claim 5, wherein
The CMP polishing liquid, wherein the basic compound contains at least one selected from potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide and ammonium hydroxide.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염기성 화합물의 함유량이 0.10 질량% 이상인, CMP 연마액.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
CMP polishing liquid whose content of the said basic compound is 0.10 mass% or more.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 과황산염이, 과황산칼륨 및 과황산암모늄에서 선택되는 적어도 1 종을 포함하는, CMP 연마액.
The method according to any one of claims 1 to 7,
CMP polishing liquid, wherein the persulfate contains at least one selected from potassium persulfate and ammonium persulfate.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
일방의 주면에만 개구된 중공부가 형성된 기판 본체와, 상기 중공부 내에 배치된, 관통 전극이 될 도전 부재를 구비하는 반도체 기판의 상기 기판 본체를 타방의 주면측으로부터 연마하여, 상기 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜 관통 전극 구조를 형성하기 위하여 사용되는, CMP 연마액.
The method according to any one of claims 1 to 8,
The substrate main body of the semiconductor substrate having a substrate body having a hollow portion open to only one main surface and a conductive member to be a through electrode disposed in the hollow portion is polished from the other main surface side, so that the conductive member is the other side. A CMP polishing liquid, which is used to form a penetrating electrode structure by exposing to a main surface side of the same.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
일방의 주면으로부터 타방의 주면에 걸쳐 관통되는 관통공이 형성된 기판 본체와, 상기 관통공 내에 배치된 관통 전극을 구비하는 반도체 기판의 상기 기판 본체를 상기 일방의 주면측 또는 상기 타방의 주면측으로부터 연마하기 위하여 사용되는, CMP 연마액.
The method according to any one of claims 1 to 8,
Grinding the substrate body of the semiconductor substrate having a substrate body having a through hole penetrating from one main surface to the other main surface and a through electrode disposed in the through hole from the one main surface side or the other main surface side. Used for, CMP polishing liquid.
일방의 주면에만 개구된 중공부가 형성된 기판 본체와, 상기 중공부 내에 배치된, 관통 전극이 될 도전 부재를 구비하는 반도체 기판의 상기 기판 본체를, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 CMP 연마액을 사용하여 타방의 주면측으로부터 연마하여, 상기 도전 부재를 상기 타방의 주면측에 노출시켜 관통 전극 구조를 형성하는 연마 공정을 구비하는, 반도체 기판의 연마 방법.The said board | substrate main body of the semiconductor substrate provided with the board | substrate main body in which the hollow part opened only one main surface, and the electrically-conductive member which becomes a through electrode arrange | positioned in the said hollow part is described in any one of Claims 1-8. And a polishing step of polishing from the other main surface side using a CMP polishing liquid to expose the conductive member to the other main surface side to form a through electrode structure. 일방의 주면으로부터 타방의 주면에 걸쳐 관통되는 관통공이 형성된 기판 본체와, 상기 관통공 내에 배치된 관통 전극을 구비하는 반도체 기판의 상기 기판 본체를, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 CMP 연마액을 사용하여 상기 일방의 주면측 또는 상기 타방의 주면측으로부터 연마하는 연마 공정을 구비하는, 반도체 기판의 연마 방법.The said board | substrate main body of the semiconductor substrate provided with the board | substrate main body in which the through-hole penetrated from one main surface to the other main surface, and the through-electrode arrange | positioned in the said through-hole is described in any one of Claims 1-8. A polishing method of a semiconductor substrate, comprising a polishing step of polishing from the one main surface side or the other main surface side using a CMP polishing liquid. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 연마 공정 전에, 상기 연마 공정에서 연마되는 주면측으로부터 상기 기판 본체를 연삭하는 공정을 추가로 구비하는, 반도체 기판의 연마 방법.
13. The method according to claim 11 or 12,
And a step of grinding the substrate main body from the main surface side polished in the polishing step before the polishing step.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 공정에 있어서, 쇼어 D 경도가 30 ∼ 90 인 연마포를 사용하여 상기 기판 본체를 연마하는, 반도체 기판의 연마 방법.
14. The method according to any one of claims 11 to 13,
In the polishing step, the substrate main body is polished using a polishing cloth having a Shore D hardness of 30 to 90.
KR1020137029047A 2011-06-01 2012-03-28 Cmp polishing liquid and method of polishing semiconductor substrate KR20130135384A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011123567 2011-06-01
JPJP-P-2011-123567 2011-06-01
PCT/JP2012/058187 WO2012165016A1 (en) 2011-06-01 2012-03-28 Cmp polishing liquid and method of polishing semiconductor substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130135384A true KR20130135384A (en) 2013-12-10

Family

ID=47258882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137029047A KR20130135384A (en) 2011-06-01 2012-03-28 Cmp polishing liquid and method of polishing semiconductor substrate

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPWO2012165016A1 (en)
KR (1) KR20130135384A (en)
TW (1) TW201249975A (en)
WO (1) WO2012165016A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11754610B2 (en) 2017-09-20 2023-09-12 Sony Semiconductor Solutions Corporation Charge detection sensor and potential measurement system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6366308B2 (en) * 2014-03-12 2018-08-01 株式会社ディスコ Processing method
JPWO2016143323A1 (en) * 2015-03-11 2017-12-21 株式会社フジミインコーポレーテッド Polishing composition and silicon substrate polishing method
KR102410845B1 (en) * 2021-01-08 2022-06-22 에스케이씨솔믹스 주식회사 Composition for semiconduct process and manufacturing method of semiconduct device using the same
EP4339254A1 (en) * 2021-08-31 2024-03-20 Resonac Corporation Polishing liquid, polishing method, component manufacturing method, and semiconductor component manufacturing method
WO2023032028A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 株式会社レゾナック Polishing solution, polishing method, method for producing semiconductor component, and method for producing joined body

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004153086A (en) * 2002-10-31 2004-05-27 Showa Denko Kk Metal abrasive compound, metal film grinding method and substrate manufacturing method
JP2005007520A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Nihon Micro Coating Co Ltd Abrasive pad, manufacturing method thereof, and grinding method thereof
EP2161737A4 (en) * 2007-06-20 2010-06-23 Asahi Glass Co Ltd Polishing composition and method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JP5254727B2 (en) * 2008-09-29 2013-08-07 富士紡ホールディングス株式会社 Polishing pad
JP5254728B2 (en) * 2008-09-29 2013-08-07 富士紡ホールディングス株式会社 Polishing pad
JP2010245091A (en) * 2009-04-01 2010-10-28 Fujifilm Corp Chemical mechanical polishing liquid and polishing method
JP5413456B2 (en) * 2009-04-20 2014-02-12 日立化成株式会社 Polishing liquid for semiconductor substrate and method for polishing semiconductor substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11754610B2 (en) 2017-09-20 2023-09-12 Sony Semiconductor Solutions Corporation Charge detection sensor and potential measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012165016A1 (en) 2012-12-06
TW201249975A (en) 2012-12-16
JPWO2012165016A1 (en) 2015-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101209990B1 (en) Polishing solution for cmp and polishing method
KR100586299B1 (en) Polishing fluid and method of polishing
KR101330956B1 (en) Polishing solution for cmp and polishing method
JP3692067B2 (en) Polishing slurry for copper CMP and method of manufacturing semiconductor device using the same
KR20130135384A (en) Cmp polishing liquid and method of polishing semiconductor substrate
KR102501836B1 (en) A chemical mechanical polishing (cmp) composition
KR102154250B1 (en) Polishing composition
US20100216309A1 (en) Cmp polishing liquid and method for polishing substrate using the same
CN100516159C (en) Polishing composition and polishing method
CN107532067B (en) Polishing composition
TWI686465B (en) Use of a chemical mechanical polishing (cmp) composition for polishing of cobalt and/or cobalt alloy comprising substrates
CN106929858A (en) Chemical mechanical polishing of metals slurry
CN105637986B (en) The manufacturing method of polishing composition and printed wiring board
TW200428524A (en) Composition and method for copper chemical mechanical planarization using polysulfide slurries
KR101273705B1 (en) Polishing solution for cmp, and method for polishing substrate using the polishing solution for cmp
TWI629324B (en) A method of polishing a substrate
JP2012182299A (en) Semiconductor substrate polishing liquid, and method for polishing semiconductor substrate
KR20190017815A (en) CMP polishing solution and polishing method
TW201326377A (en) Method of polishing using tunable polishing formulation
JP2019520697A (en) Method of using a chemical mechanical polishing (CMP) composition for polishing a substrate comprising cobalt and / or cobalt alloy
US10947415B2 (en) Chemical mechanical polishing of tungsten using a method and composition containing quaternary phosphonium compounds
CN109972145A (en) A kind of chemical mechanical polishing liquid
JP2018157164A (en) Polishing composition, manufacturing method thereof, polishing method and method for manufacturing semiconductor substrate
KR20190057330A (en) Chemical mechanical polishing method of tungsten
CN115179186B (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application