JPH0963996A - Silicon wafer polishing method - Google Patents
Silicon wafer polishing methodInfo
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- JPH0963996A JPH0963996A JP24381195A JP24381195A JPH0963996A JP H0963996 A JPH0963996 A JP H0963996A JP 24381195 A JP24381195 A JP 24381195A JP 24381195 A JP24381195 A JP 24381195A JP H0963996 A JPH0963996 A JP H0963996A
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- silicon wafer
- tmah
- silicon
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学機械研磨法(CMP法(Chem-Mech Poli
shing Method))によりシリコンウェハを研磨するに当
たり、アルカリ金属によるシリコンウェハの汚染を防止
しつつシリコンウェハの表面を研磨して平坦化する。
【解決手段】 スラリー導入管26から、コロイダル
シリカが混入された、0.1wt%以上5.0wt%以
下の濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(T
MAH)水溶液を供給し、このTMAH水溶液をシリコ
ンウェハ21と研磨用パッド24との間に介在させてシ
リコンウェハ21の表面を研磨する。TMAHにはアル
カリ金属が含まれていないので、シリコンウェハ21が
汚染されることがない。
(57) Abstract: Chemical mechanical polishing method (CMP method (Chem-Mech Poli
In polishing the silicon wafer by the shing method), the surface of the silicon wafer is polished and flattened while preventing the contamination of the silicon wafer by the alkali metal. SOLUTION: From a slurry introducing pipe 26, colloidal silica is mixed, and tetramethylammonium hydroxide (T having a concentration of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less) is used.
MAH) aqueous solution is supplied, and the surface of the silicon wafer 21 is polished by interposing the TMAH aqueous solution between the silicon wafer 21 and the polishing pad 24. Since TMAH contains no alkali metal, the silicon wafer 21 is not contaminated.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハの
研磨方法に関し、特にシリコンウェハを化学機械研磨法
(CMP法(Chem-Mech Polishing Method))で研磨し
てウェハ表面を平坦化するために用いて好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for polishing a silicon wafer, and more particularly, it is used for polishing a silicon wafer by a chemical mechanical polishing method (CMP (Chem-Mech Polishing Method)) to flatten the surface of the wafer. Is suitable.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置における素子の高集積
化及び微細化に伴い、装置のさらなる高速動作や電気的
特性の高性能化を達成するために、アルミニウム配線や
多結晶シリコン配線などの多層化が進められている。こ
のように配線の多層化が進行すると、下層配線上に形成
されて表面に凹凸のあるシリコン酸化膜などの層間絶縁
膜の上に形成される上層配線が、その凹凸による段差の
ために断線したり、段差部でのフォトリソグラフィの解
像不良のために配線間ショートを起こしたりするといっ
た不良が生じてしまう。このような事態を回避して配線
の多層化を実現するためには、下層配線上に形成された
層間絶縁膜の表面を平坦化することが必要になる。2. Description of the Related Art In recent years, with higher integration and miniaturization of elements in semiconductor devices, in order to achieve higher speed operation of the device and higher performance of electrical characteristics, multi-layers such as aluminum wiring and polycrystalline silicon wiring have been formed. Is being promoted. As the wiring becomes multi-layered in this way, the upper layer wiring formed on the lower layer wiring and on the interlayer insulating film such as a silicon oxide film having unevenness on the surface is disconnected due to the step due to the unevenness. Alternatively, a defect such as a short circuit between wirings due to a poor resolution of photolithography at the step portion may occur. In order to avoid such a situation and realize multi-layer wiring, it is necessary to flatten the surface of the interlayer insulating film formed on the lower wiring.
【0003】一方、素子分離技術についても、従来のL
OCOS法による素子分離に代わって、素子の高集積化
に適したトレンチアイソレーション法が提案されてい
る。このトレンチアイソレーション法では、シリコン基
板に形成した深い溝(トレンチ)を素子分離のための絶
縁膜で埋め込んだ後、溝の外部に堆積した絶縁膜を除去
してシリコン基板の表面を平坦化し、後の素子形成に備
える必要がある。On the other hand, regarding the element isolation technique, the conventional L
A trench isolation method suitable for high integration of devices has been proposed instead of the device isolation by the OCOS method. In this trench isolation method, a deep groove (trench) formed in a silicon substrate is filled with an insulating film for element isolation, and then the insulating film deposited outside the groove is removed to flatten the surface of the silicon substrate. It is necessary to prepare for later element formation.
【0004】このような層間絶縁膜表面やシリコン基板
表面を平坦化する技術の一つとして、特開昭60−39
835号公報などに記載されたCMP法といわれる方法
が知られている。このCMP法とは、被研磨材料と硬度
が同じ程度か若干高い研磨粒子が液体中に分散混入され
たスラリー(slurry)をシリコンウェハと研磨用パッド
との間に介在させ、シリコンウェハを研磨用パッドに対
して相対的に回転させることにより、シリコンウェハ表
面を研磨し平坦化する方法である。このCMP法による
と、研磨粒子の機械的研磨作用とスラリー液の化学的研
磨作用との相乗効果により研磨効率を向上させることが
できるとともに、スラリー液のpH調節により研磨能率
を正確に制御することができる。As one of the techniques for flattening the surface of such an interlayer insulating film or the surface of a silicon substrate, Japanese Patent Laid-Open No. 60-39 is available.
A method called CMP method described in Japanese Patent No. 835, etc. is known. The CMP method is used for polishing a silicon wafer by interposing a slurry (slurry) in which polishing particles having a hardness about the same as or slightly higher than that of a material to be polished are dispersed and mixed in a liquid between a silicon wafer and a polishing pad. It is a method of polishing and flattening the surface of a silicon wafer by rotating it relative to the pad. According to the CMP method, the polishing efficiency can be improved by the synergistic effect of the mechanical polishing action of the polishing particles and the chemical polishing action of the slurry liquid, and the polishing efficiency can be accurately controlled by adjusting the pH of the slurry liquid. You can
【0005】CMP法によってシリコン基板やシリコン
酸化膜などのシリコン系材料を研磨しようとした場合、
研磨粒子としては粒径10nm程度のシリカパウダーを
用い、スラリー液としては水酸化カリウム(KOH)ま
たは水酸化ナトリウム(NaOH)などのアルカリ金属
と水酸基(OH)とからなる物質の水溶液を用いるのが
一般的である。このように、スラリー液として水酸基を
有する物質の水溶液を用いるには、シリコン基板やシリ
コン酸化膜の表面においてシリコンが水酸基と結合し、
これらの表面が研磨され易くなるからである。When an attempt is made to polish a silicon-based material such as a silicon substrate or a silicon oxide film by the CMP method,
As the polishing particles, silica powder having a particle size of about 10 nm is used, and as the slurry liquid, an aqueous solution of a substance composed of an alkali metal such as potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) and a hydroxyl group (OH) is used. It is common. Thus, in order to use an aqueous solution of a substance having a hydroxyl group as the slurry liquid, silicon is bonded to the hydroxyl group on the surface of the silicon substrate or the silicon oxide film,
This is because these surfaces are easily polished.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スラリ
ー液として、アルカリ金属と水酸基(OH)とからなる
水酸化カリウム(KOH)または水酸化ナトリウム(N
aOH)などの水溶液を用いた場合、シリコン酸化膜内
やシリコン基板とシリコン酸化膜との界面にカリウムや
ナトリウムなどのアルカリ金属が堆積するため、これら
が汚染されてしまう。このような汚染が発生すると、シ
リコン酸化膜内の固定電荷が増加し、またシリコン基板
とシリコン酸化膜との界面準位が増加することになるた
め、素子が誤動作を起こしたり、素子の電気的特性が劣
化したりするという問題が生じてしまう。However, as a slurry liquid, potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (N) composed of an alkali metal and a hydroxyl group (OH) is used.
When an aqueous solution such as aOH) is used, alkali metals such as potassium and sodium are deposited in the silicon oxide film and at the interface between the silicon substrate and the silicon oxide film, so that they are contaminated. When such contamination occurs, the fixed charges in the silicon oxide film increase and the interface state between the silicon substrate and the silicon oxide film also increases, so that the device may malfunction or the electrical condition of the device may increase. There is a problem that the characteristics are deteriorated.
【0007】従って、従来のように、水酸化カリウム
(KOH)または水酸化ナトリウム(NaOH)などの
水溶液をスラリー液として用いた場合、研磨を行った後
で十分な洗浄を施してカリウムやナトリウムなどのアル
カリ金属を除去しなければならなかった。しかし、素子
の微細化により、これら汚染源となるカリウムやナトリ
ウムを十分に除去することが困難となってきており、結
局は、素子の誤動作や電気的特性の劣化が生じてしまっ
ていた。Therefore, when an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) is used as a slurry liquid as in the prior art, after polishing, sufficient washing is performed to remove potassium, sodium, etc. Had to remove the alkali metal. However, due to the miniaturization of elements, it has become difficult to sufficiently remove potassium and sodium, which are the pollution sources, and eventually, malfunctions of the elements and deterioration of electrical characteristics have occurred.
【0008】そこで、本発明の目的は、CMP法により
シリコンウェハを研磨するに当たり、アルカリ金属によ
るシリコンウェハの汚染を防止しつつシリコンウェハの
表面を研磨することができるシリコンウェハの研磨方法
を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for polishing a silicon wafer which can polish the surface of the silicon wafer while preventing the contamination of the silicon wafer by an alkali metal when polishing the silicon wafer by the CMP method. That is.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシリコンウェハの研磨方法は、シリコンウ
ェハと研磨用パッドとの間に、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド(以下、「TMAH」という)水溶液を
介在させて前記シリコンウェハの表面を研磨する。In order to achieve the above object, a method for polishing a silicon wafer according to the present invention comprises a tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as "TMAH") between a silicon wafer and a polishing pad. ) Polish the surface of the silicon wafer with an aqueous solution interposed.
【0010】本発明の一態様においては、前記TMAH
水溶液中のTMAH濃度が、0.1wt%以上5.0w
t%以下である。In one embodiment of the present invention, the TMAH
TMAH concentration in aqueous solution is 0.1 wt% or more and 5.0 w
It is t% or less.
【0011】本発明の一態様においては、前記TMAH
水溶液中に5wt%以上10wt%以下の濃度でシリカ
パウダーが混入されている。In one embodiment of the present invention, the TMAH
Silica powder is mixed in the aqueous solution at a concentration of 5 wt% or more and 10 wt% or less.
【0012】本発明の一態様においては、前記シリカパ
ウダーの粒子径が7nm以上40nm以下である。In one aspect of the present invention, the particle size of the silica powder is 7 nm or more and 40 nm or less.
【0013】本発明の一態様においては、前記TMAH
水溶液中に5wt%以上10wt%以下の濃度でコロイ
ダルシリカが混入されている。In one embodiment of the present invention, the TMAH
Colloidal silica is mixed in the aqueous solution at a concentration of 5 wt% or more and 10 wt% or less.
【0014】本発明の一態様においては、前記コロイダ
ルシリカの粒子径が7nm以上50nm以下である。In one aspect of the present invention, the particle size of the colloidal silica is 7 nm or more and 50 nm or less.
【0015】本発明の一態様においては、前記シリコン
ウェハの表面を50g/cm2 以上600g/cm2 以
下の研磨圧力で研磨する。In one aspect of the present invention, the surface of the silicon wafer is polished at a polishing pressure of 50 g / cm 2 or more and 600 g / cm 2 or less.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0017】本実施形態においては、上述したトレンチ
アイソレーション法に伴うシリコンウェハ表面の平坦化
のために研磨を行う。図1は本実施形態の研磨方法を実
施するために用いる研磨装置(ポリッシャー)の概略的
な模式図であり、図2は本実施形態の研磨方法で研磨さ
れるシリコンウェハを工程順に示す部分的な断面図であ
る。In the present embodiment, polishing is performed to flatten the surface of the silicon wafer according to the above-mentioned trench isolation method. FIG. 1 is a schematic diagram of a polishing apparatus (polisher) used for carrying out the polishing method of the present embodiment, and FIG. 2 is a partial view showing a silicon wafer to be polished by the polishing method of the present embodiment in process order. FIG.
【0018】図1において、研磨装置10は、研磨プレ
ート(プラテン)23とウェハ保持試料台22とスラリ
ー導入管26とを有している。円形断面を有する研磨プ
レート23は研磨プレート回転軸28を中心として回転
可能に、この研磨プレート回転軸28に支持固定されて
いる。また、研磨プレート23には、その上面に研磨用
パッド24が設けられているとともに、研磨温度調節用
のヒータ29が埋設されている。本実施形態では、30
rpm以上80rpm以下の回転数で研磨プレート23
を回転させる。これは、回転数が30rpm未満では十
分な研磨能率を得ることができず、80rpmを超える
と研磨装置10全体の安定性が悪化するとともにフロー
トポリッシング状態となって研磨能率が急速に減少する
からである。In FIG. 1, the polishing apparatus 10 has a polishing plate (platen) 23, a wafer holding sample table 22 and a slurry introducing tube 26. The polishing plate 23 having a circular cross section is rotatably supported and fixed to the polishing plate rotating shaft 28 so as to be rotatable about the polishing plate rotating shaft 28. A polishing pad 24 is provided on the upper surface of the polishing plate 23, and a heater 29 for adjusting the polishing temperature is embedded in the polishing plate 23. In this embodiment, 30
Polishing plate 23 at a rotation speed of 80 rpm or more and 80 rpm or less
To rotate. This is because if the rotation speed is less than 30 rpm, sufficient polishing efficiency cannot be obtained, and if it exceeds 80 rpm, the stability of the entire polishing apparatus 10 is deteriorated and the polishing efficiency is rapidly reduced to the float polishing state. is there.
【0019】シリコンウェハ21とほぼ同形状の円形断
面を有するウェハ保持試料台22は試料台回転軸27を
中心として回転可能に、この試料台回転軸27に支持固
定されている。また、ウェハ保持試料台22の下面には
真空チャック方式により研磨用パッド24と対向するよ
うにシリコンウェハ21を固定することができる。シリ
コンウェハ21の研磨圧力は、試料台回転軸27ととも
にウェハ保持試料台22の上下方向の位置を変えること
により調節することができる。A wafer holding sample table 22 having a circular cross section of substantially the same shape as the silicon wafer 21 is rotatably supported and fixed to the sample table rotating shaft 27 so as to be rotatable around a sample table rotating shaft 27. Further, the silicon wafer 21 can be fixed to the lower surface of the wafer holding sample table 22 so as to face the polishing pad 24 by a vacuum chuck method. The polishing pressure of the silicon wafer 21 can be adjusted by changing the vertical position of the wafer holding sample table 22 together with the sample table rotating shaft 27.
【0020】スラリー導入管26は図示しないスラリー
槽に接続されており、このスラリー槽に蓄えられたスラ
リー25は、スラリー導入管26の先端部から研磨プレ
ート23上の研磨用パッド24の中央部に供給され、研
磨プレート23の回転により周辺部に拡散し、シリコン
ウェハ21と研磨用パッド24との間に介在するように
なる。The slurry introducing pipe 26 is connected to a slurry tank (not shown), and the slurry 25 stored in this slurry tank is fed from the tip of the slurry introducing pipe 26 to the central portion of the polishing pad 24 on the polishing plate 23. It is supplied, diffused to the peripheral portion by the rotation of the polishing plate 23, and comes to be interposed between the silicon wafer 21 and the polishing pad 24.
【0021】本実施形態では、スラリーとして、濃度
0.3wt%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド
(TMAH)と、粒子径7nm〜50nm程度で濃度5
wt%のコロイダルシリカ(コロイドシリカ)とを含有
した水溶液を用いる。In this embodiment, the slurry is tetramethylammonium hydroxide (TMAH) with a concentration of 0.3 wt% and the particle size is 7 nm to 50 nm and the concentration is 5%.
An aqueous solution containing wt% of colloidal silica (colloidal silica) is used.
【0022】次に、本実施形態の研磨方法を工程順に説
明する。Next, the polishing method of this embodiment will be described in the order of steps.
【0023】シリコンウェハ21の表面を研磨する条件
は、以下のようなものとした。 研磨プレート23の回転数 35rpm ウェハ保持試料台22の回転数 15rpm シリコンウェハ21と研磨用パッド24との相対速度(研磨相対速度) 6cm/秒 研磨圧力 200g/cm2 スラリー流量 200ml/分 研磨温度 32℃ 研磨時間 30秒The conditions for polishing the surface of the silicon wafer 21 were as follows. Rotational speed of polishing plate 23 35 rpm Rotational speed of wafer holding sample table 22 15 rpm Relative speed between silicon wafer 21 and polishing pad 24 (polishing relative speed) 6 cm / sec Polishing pressure 200 g / cm 2 Slurry flow rate 200 ml / min Polishing temperature 32 ℃ Polishing time 30 seconds
【0024】最初に、研磨の前段階として、シリコンウ
ェハ(シリコン基板)1の表面をトレンチアイソレーシ
ョン法で素子分離する。そのためには、まず、図2
(a)に示すように、シリコンウェハ1上に膜厚25n
m程度のシリコン酸化膜2と膜厚30nm程度のシリコ
ン窒化膜3とを順次形成する。そして、溝を形成すべき
部分のシリコン窒化膜3およびシリコン酸化膜2を選択
的に除去してから、シリコン窒化膜3をマスクとしてシ
リコンウェハ1に異方性エッチングを施し、深さ300
nm程度の溝5を形成する。しかる後、熱酸化により溝
5の側面および底面に膜厚25nm程度のシリコン酸化
膜4を形成する。なお、シリコン酸化膜2はシリコンウ
ェハ1とシリコン窒化膜3とが直接接触することによる
ストレスを軽減する。First, as a pre-stage of polishing, the surface of the silicon wafer (silicon substrate) 1 is separated into elements by a trench isolation method. To do so, first, refer to FIG.
As shown in (a), a film thickness of 25 n is formed on the silicon wafer 1.
A silicon oxide film 2 having a thickness of about m and a silicon nitride film 3 having a thickness of about 30 nm are sequentially formed. Then, the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 in the portion where the groove is to be formed are selectively removed, and then the silicon wafer 1 is anisotropically etched using the silicon nitride film 3 as a mask to a depth of 300.
A groove 5 of about nm is formed. Thereafter, the silicon oxide film 4 having a film thickness of about 25 nm is formed on the side surface and the bottom surface of the groove 5 by thermal oxidation. The silicon oxide film 2 reduces the stress caused by the direct contact between the silicon wafer 1 and the silicon nitride film 3.
【0025】次に、図2(b)に示すように、TEOS
などの有機化合物とオゾンとのプラズマ反応によるCV
D法で全面にシリコン酸化膜6を形成して溝5を埋め込
む。これにより、シリコンウェハ1は溝5により素子分
離される。なお、このとき、シリコン窒化膜3上には、
厚さ200nm程度のシリコン酸化膜6が堆積してい
る。Next, as shown in FIG. 2B, TEOS
CV by plasma reaction of organic compounds such as ozone with ozone
A silicon oxide film 6 is formed on the entire surface by the D method and the groove 5 is filled. As a result, the silicon wafer 1 is element-separated by the groove 5. At this time, on the silicon nitride film 3,
A silicon oxide film 6 having a thickness of about 200 nm is deposited.
【0026】次に、図2(c)に示すように、図1で示
したウェハ保持試料台22にシリコンウェハ1を真空チ
ャックで取り付ける。そして、上記の条件でシリコンウ
ェハ1表面の研磨を開始する。上記の研磨条件における
研磨能率は0.5μm/分であるので、30秒間程度の
研磨をシリコンウェハ1に施すことにより、溝5の内部
以外のシリコン酸化膜6をすべて除去することができ、
シリコンウェハ1表面は平坦化される。なお、このと
き、シリコン窒化膜3が研磨に対するストッパとなるの
で、多少余裕を見て長時間の研磨を行ったとしても、溝
5内部のシリコン酸化膜6やシリコンウェハ1が研磨さ
れることがない。この後、簡単に洗浄を行ってスラリー
を除去してから、溝5相互間のシリコンウェハ1の凸部
にMOSトランジスタ(図示せず)などの素子が形成さ
れる。Next, as shown in FIG. 2C, the silicon wafer 1 is attached to the wafer holding sample table 22 shown in FIG. 1 by a vacuum chuck. Then, polishing of the surface of the silicon wafer 1 is started under the above conditions. Since the polishing efficiency under the above polishing conditions is 0.5 μm / min, by polishing the silicon wafer 1 for about 30 seconds, the silicon oxide film 6 except the inside of the groove 5 can be completely removed.
The surface of the silicon wafer 1 is flattened. At this time, since the silicon nitride film 3 serves as a stopper for polishing, the silicon oxide film 6 inside the groove 5 and the silicon wafer 1 may be polished even if polishing is performed for a long time with some margin. Absent. After that, after performing a simple cleaning to remove the slurry, elements such as MOS transistors (not shown) are formed on the convex portions of the silicon wafer 1 between the grooves 5.
【0027】本実施形態では、TMAHとコロイダルシ
リカとを含有した水溶液をスラリーとして使用したCM
P研磨を施すことにより、TMAHの化学的研磨作用と
コロイダルシリカの機械的研磨作用との相乗効果が生じ
るため、高い研磨能率でシリコンウェハ1表面のシリコ
ン酸化膜6を研磨除去することができる。ここで、TM
AHによる化学的研磨作用が発生するは、TMAH中の
水酸基(OH)がシリコン酸化膜6のシリコンと結合
し、その表面が研磨され易くなるからである。なお、こ
の研磨能率はTMAHの濃度(pH)調節により容易に
制御可能である。In the present embodiment, CM using an aqueous solution containing TMAH and colloidal silica as a slurry
By performing the P polishing, a synergistic effect of the chemical polishing action of TMAH and the mechanical polishing action of colloidal silica occurs, so that the silicon oxide film 6 on the surface of the silicon wafer 1 can be removed by polishing with high polishing efficiency. Where TM
The chemical polishing action of AH occurs because the hydroxyl group (OH) in TMAH is bonded to the silicon of the silicon oxide film 6 and the surface thereof is easily polished. The polishing efficiency can be easily controlled by adjusting the concentration (pH) of TMAH.
【0028】さらに、TMAHは酸素、炭素、窒素およ
び水素だけで構成されておりナトリウムやカリウムのよ
うなアルカリ金属を含んでいないため、従来のように、
シリコン酸化膜6やシリコンウェハ1が汚染されること
による素子の誤動作や電気的特性の劣化という事態が生
じることがなくなる。また、シリコン酸化膜6やシリコ
ンウェハ1が汚染されなくなるので、従来のように、こ
れらを洗浄して除去する工程が不要になる。Furthermore, since TMAH is composed only of oxygen, carbon, nitrogen and hydrogen and does not contain alkali metals such as sodium and potassium, it is different from conventional ones.
It is possible to prevent malfunctions of elements and deterioration of electrical characteristics due to contamination of the silicon oxide film 6 and the silicon wafer 1. Further, since the silicon oxide film 6 and the silicon wafer 1 are not contaminated, the step of cleaning and removing them is not required unlike the conventional case.
【0029】本実施形態では、シリコンウェハ1の表面
をトレンチアイソレーション法で素子分離するに当たり
研磨による平坦化を行ったが、本発明の研磨方法は、層
間絶縁膜などの絶縁膜、多結晶シリコン膜や金属膜など
の導電膜、および、単結晶シリコン基板(ベアウェハ)
の平坦化などにも適用することができる。In this embodiment, the surface of the silicon wafer 1 is flattened by polishing when the elements are separated by the trench isolation method. However, the polishing method of the present invention uses an insulating film such as an interlayer insulating film, or polycrystalline silicon. Conductive films such as films and metal films, and single crystal silicon substrates (bare wafers)
It can also be applied to the flattening of
【0030】[0030]
【実施例】次に、上記実施形態の研磨条件を様々に変化
させた実施例について説明する。EXAMPLES Next, examples in which the polishing conditions of the above embodiment are variously changed will be described.
【0031】実施例1 まず、上記実施形態でTMAHの濃度条件だけを0.
1、0.2、0.3、0.5、1.0、2.0、3.
0、4.0、5.0および6.2(wt%)と変化させ
たときの研磨能率(μm/分)の変化について説明す
る。このときのTMAH濃度と研磨能率との関係を表1
及び図3に示す。 Example 1 First, in the above embodiment, only the TMAH concentration condition was set to 0.
1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 3.
A change in the polishing efficiency (μm / min) when changing to 0, 4.0, 5.0 and 6.2 (wt%) will be described. Table 1 shows the relationship between the TMAH concentration and the polishing efficiency at this time.
And FIG.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】これら表1および図3から明らかなよう
に、0.18μm/分程度以上の現実的な研磨能率を維
持するためには、スラリー中のTMAH濃度は0.1w
t%以上5.0wt%以下であることが好ましい。ま
た、TMAH濃度を0.2wt%以上0.6wt%以下
とすることにより、0.3μm/分以上の望ましい研磨
能率を得ることができ、0.3wt%程度とすることに
より、0.5μm/分程度の優れた研磨能率を得ること
ができる。As is clear from Table 1 and FIG. 3, in order to maintain a realistic polishing efficiency of about 0.18 μm / min or more, the TMAH concentration in the slurry is 0.1 w.
It is preferably t% or more and 5.0 wt% or less. Further, by setting the TMAH concentration to 0.2 wt% or more and 0.6 wt% or less, a desired polishing efficiency of 0.3 μm / min or more can be obtained, and by setting it to about 0.3 wt%, 0.5 μm / min. It is possible to obtain an excellent polishing efficiency of about a minute.
【0034】実施例2 次に、上記実施形態において、TMAH水溶液中に混入
する粒子をコロイダルシリカにした場合と、シリカパウ
ダーにした場合とで、研磨能率(μm/分)がどのくら
い変化するかについて説明する。 Example 2 Next, how much the polishing efficiency (μm / min) changes when colloidal silica is used as the particles mixed in the TMAH aqueous solution and when silica powder is used in the above embodiment. explain.
【0035】TMAH水溶液中に粒子径7〜50nm程
度のコロイダルシリカを混入した場合は、上記実施形態
で説明したように、0.5μm/分の研磨能率を得るこ
とができた。また、他は同じ条件でTMAH水溶液中に
粒子径7〜40nm程度のシリカパウダーを混入した場
合の研磨能率は、0.41μm/分であった。When colloidal silica having a particle size of about 7 to 50 nm was mixed in the TMAH aqueous solution, a polishing efficiency of 0.5 μm / min could be obtained as described in the above embodiment. The polishing efficiency was 0.41 μm / min when silica powder having a particle size of about 7 to 40 nm was mixed in the TMAH aqueous solution under the same conditions except for the above.
【0036】このように、TMAH水溶液中にコロイダ
ルシリカを混入した場合の研磨効率が優れているのは、
一つには、コロイダルシリカが電気二重層を形成してい
るので互いに反発し合い、凝集による二次粒子が形成さ
れにくいため、比較的径が小さく機械的研磨作用が大き
いままの状態で存在するからであると考えられる。さら
に、もう一つには、コロイダルシリカの電気二重層のマ
イナスイオンがTMAHの化学的研磨作用を増強するよ
うに働くからであると考えられる。Thus, when the colloidal silica is mixed in the TMAH aqueous solution, the polishing efficiency is excellent.
For one, colloidal silica forms an electric double layer and repels each other, and secondary particles due to agglomeration are less likely to be formed, so that the particles remain relatively small in size and have a large mechanical polishing action. It is thought to be from. Furthermore, it is considered that negative ions in the electric double layer of colloidal silica act to enhance the chemical polishing action of TMAH.
【0037】実施例3 次に、上記実施形態で研磨温度条件だけを32、25お
よび20(℃)と変化させたときの研磨能率(μm/
分)の変化について説明する。このときの研磨温度と研
磨能率との関係を表2に示す。 Example 3 Next, the polishing efficiency (μm / m 2) was obtained when only the polishing temperature conditions were changed to 32, 25 and 20 (° C.) in the above embodiment.
Minutes) will be described. Table 2 shows the relationship between the polishing temperature and the polishing efficiency at this time.
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】表2からも明らかなように、研磨温度は高
い方が好ましく、現実的には30〜40℃程度であるこ
とが好ましい。As is clear from Table 2, it is preferable that the polishing temperature is high, and in reality, the polishing temperature is preferably about 30 to 40 ° C.
【0040】実施例4 次に、上記実施形態で研磨圧力条件だけを50、20
0、300および600(g/cm2 )と変化させたと
きの研磨能率(μm/分)の変化について説明する。こ
のときの研磨圧力と研磨能率との関係を表3に示す。 Example 4 Next, in the above embodiment, only polishing pressure conditions of 50 and 20 were used.
The change in the polishing efficiency (μm / min) when it is changed to 0, 300 and 600 (g / cm 2 ) will be described. Table 3 shows the relationship between the polishing pressure and the polishing efficiency at this time.
【0041】[0041]
【表3】 [Table 3]
【0042】表3からも明らかなように、研磨圧力を大
きくするほど高い研磨能力を得ることができるが、研磨
圧力を50g/cm2 よりも小さくすると十分な研磨能
力を得ることができず、また600g/cm2 よりも大
きくするとシリコンウェハの表面にスクラッチが形成さ
れる恐れがある。そこで、研磨圧力は50g/cm2以
上600g/cm2 以下とすることが好ましい。As is clear from Table 3, the higher the polishing pressure is, the higher the polishing ability can be obtained, but if the polishing pressure is less than 50 g / cm 2 , the sufficient polishing ability cannot be obtained. If it exceeds 600 g / cm 2 , scratches may be formed on the surface of the silicon wafer. Therefore, the polishing pressure is preferably 50 g / cm 2 or more and 600 g / cm 2 or less.
【0043】なお、本発明において、スラリー中のコロ
イダルシリカやシリカパウダーの濃度は特に限定される
ものではないが、現実的には5wt%以上10wt%以
下の濃度であることが好ましい。In the present invention, the concentration of colloidal silica or silica powder in the slurry is not particularly limited, but it is preferably 5 wt% or more and 10 wt% or less in reality.
【0044】また、スラリー中に混入する粒子として
は、コロイダルシリカやシリカパウダーの他に、粒子径
が7nm〜40nm程度の酸化アルミニウム(Al2 O
3 )や炭化シリコン(SiC)などであってもよい。As the particles mixed in the slurry, aluminum oxide (Al 2 O) having a particle diameter of about 7 nm to 40 nm may be used in addition to colloidal silica and silica powder.
3 ) or silicon carbide (SiC).
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
CMP法でシリコンウェハを研磨するに当たり、TMA
H溶液による化学的研磨作用でシリコンウェハの表面を
十分な研磨能率で研磨し平坦化することができるととも
に、TMAH溶液がアルカリ金属を含んでいないために
シリコンウェハが汚染されることがない。従って、アル
カリ金属を除去するためにシリコンウェハを十分に洗浄
するというような余計な工程を要しなくなるとともに、
このシリコンウェハに形成された素子が誤動作を起こさ
ず、また、素子の電気的特性も劣化しづらく安定してい
る。よって、簡単な工程で信頼性の高い半導体素子を得
ることが可能になる。As described above, according to the present invention,
When polishing a silicon wafer by the CMP method, TMA
The surface of the silicon wafer can be polished and planarized with sufficient polishing efficiency by the chemical polishing action of the H solution, and the silicon wafer is not contaminated because the TMAH solution does not contain an alkali metal. Therefore, it is not necessary to perform an extra step of sufficiently cleaning the silicon wafer to remove the alkali metal,
The element formed on the silicon wafer does not malfunction, and the electrical characteristics of the element are stable and hard to deteriorate. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable semiconductor element by a simple process.
【図1】本発明の一実施形態の研磨方法を実施するため
に用いる研磨装置の概略的な模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a polishing apparatus used for carrying out a polishing method according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態の研磨方法で研磨されるシ
リコンウェハを工程順に示す部分的な断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a silicon wafer polished by a polishing method according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
【図3】本発明におけるTMAH濃度と研磨能率との関
係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between TMAH concentration and polishing efficiency in the present invention.
1、21 シリコンウェハ(シリコン基板) 2、4、6 シリコン酸化膜 3 シリコン窒化膜 5 溝 10 研磨装置 22 ウェハ保持試料台 23 研磨プレート(プラテン) 24 研磨用パッド 25 スラリー 26 スラリー導入管 27 試料台回転軸 28 研磨プレート回転軸 29 ヒータ 1, 21 Silicon wafer (silicon substrate) 2, 4, 6 Silicon oxide film 3 Silicon nitride film 5 Groove 10 Polishing device 22 Wafer holding sample stage 23 Polishing plate (platen) 24 Polishing pad 25 Slurry 26 Slurry introducing pipe 27 Sample stage Rotating shaft 28 Polishing plate Rotating shaft 29 Heater
Claims (7)
に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、
「TMAH」という)水溶液を介在させて前記シリコン
ウェハの表面を研磨することを特徴とするシリコンウェ
ハの研磨方法。1. A tetramethylammonium hydroxide (hereinafter,
A method for polishing a silicon wafer, which comprises polishing the surface of the silicon wafer with an aqueous solution (referred to as "TMAH") interposed.
が、0.1wt%以上5.0wt%以下であることを特
徴とする請求項1に記載のシリコンウェハの研磨方法。2. The method for polishing a silicon wafer according to claim 1, wherein the TMAH concentration in the TMAH aqueous solution is 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less.
0wt%以下の濃度でシリカパウダーが混入されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のシリコンウ
ェハの研磨方法。3. The TMAH aqueous solution contains 5 wt% or more 1
The method for polishing a silicon wafer according to claim 1 or 2, wherein silica powder is mixed at a concentration of 0 wt% or less.
上40nm以下であることを特徴とする請求項3に記載
のシリコンウェハの研磨方法。4. The method for polishing a silicon wafer according to claim 3, wherein the particle size of the silica powder is 7 nm or more and 40 nm or less.
0wt%以下の濃度でコロイダルシリカが混入されてい
ることを特徴とする請求項1または2に記載のシリコン
ウェハの研磨方法。5. The TMAH aqueous solution contains 5 wt% or more 1
The method for polishing a silicon wafer according to claim 1, wherein colloidal silica is mixed at a concentration of 0 wt% or less.
以上50nm以下であることを特徴とする請求項5に記
載のシリコンウェハの研磨方法。6. The particle size of the colloidal silica is 7 nm.
The method of polishing a silicon wafer according to claim 5, wherein the thickness is not less than 50 nm.
m2 以上600g/cm2 以下の研磨圧力で研磨するこ
とを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシ
リコンウェハの研磨方法。7. The surface of the silicon wafer is 50 g / c
The method for polishing a silicon wafer according to claim 1, wherein the polishing is performed at a polishing pressure of m 2 or more and 600 g / cm 2 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24381195A JPH0963996A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Silicon wafer polishing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24381195A JPH0963996A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Silicon wafer polishing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963996A true JPH0963996A (en) | 1997-03-07 |
Family
ID=17109291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24381195A Withdrawn JPH0963996A (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Silicon wafer polishing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0963996A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7232529B1 (en) | 1999-08-26 | 2007-06-19 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Polishing compound for chemimechanical polishing and polishing method |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP24381195A patent/JPH0963996A/en not_active Withdrawn
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