JP2000306867A - 電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法 - Google Patents
電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を
増進する方法の提供。 【解決手段】 本発明は電解導体層を利用し化学機械研
磨の均一度を増進する方法に関する。本発明によると、
導体層を形成する時、電解プロセスでこの導体層を処理
し、導体層の厚さを減少し導体層の表面の不平坦を除去
し、その後にさらに化学機械研磨プロセスでこの導体層
の表面を研磨する。電解プロセスにより導体層の厚さを
効率的に減少し、これにより後続の化学機械研磨プロセ
スに必要な時間を短縮する。同時に電荷が導体層表面の
突出部分に集中し、突出する部分の電解速度を凹んだ部
分の電解速度より速くなるため、導体層表面の起伏の不
平坦が改善される。このほか、もし該導体層を電気メッ
キの方法で形成したなら、この発明の効率はさらに向上
される。
増進する方法の提供。 【解決手段】 本発明は電解導体層を利用し化学機械研
磨の均一度を増進する方法に関する。本発明によると、
導体層を形成する時、電解プロセスでこの導体層を処理
し、導体層の厚さを減少し導体層の表面の不平坦を除去
し、その後にさらに化学機械研磨プロセスでこの導体層
の表面を研磨する。電解プロセスにより導体層の厚さを
効率的に減少し、これにより後続の化学機械研磨プロセ
スに必要な時間を短縮する。同時に電荷が導体層表面の
突出部分に集中し、突出する部分の電解速度を凹んだ部
分の電解速度より速くなるため、導体層表面の起伏の不
平坦が改善される。このほか、もし該導体層を電気メッ
キの方法で形成したなら、この発明の効率はさらに向上
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の導体層の化学
機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）の平坦性を向上する方法
に係り、特に、電解導体層により研磨に必要な時間を短
縮し、並びに導体層表面の状態の不平坦を減少する方法
に関する。
機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）の平坦性を向上する方法
に係り、特に、電解導体層により研磨に必要な時間を短
縮し、並びに導体層表面の状態の不平坦を減少する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学機械研磨はサブミクロン半導体製造
工程とディープサブミクロンデバイス製造工程の標準プ
ロセスである。化学機械研磨の主要なメリットは、研磨
した表面の全面的な平坦化を達成できることで、スピン
オングラス（Ｓｐｉｎ ｏｎＧｒａｓｓ；ＳＯＧ）等の
その他の伝統的な平坦化方法に較べて全面的平坦化効果
において優れている。
工程とディープサブミクロンデバイス製造工程の標準プ
ロセスである。化学機械研磨の主要なメリットは、研磨
した表面の全面的な平坦化を達成できることで、スピン
オングラス（Ｓｐｉｎ ｏｎＧｒａｓｓ；ＳＯＧ）等の
その他の伝統的な平坦化方法に較べて全面的平坦化効果
において優れている。
【０００３】化学機械研磨の用途はウエハー表面の平坦
化であり、通常はこのウエハー表面には複数の半導体構
造が存在し且つ一つの被覆層でこれら複数の半導体構造
が被覆されている。この半導体構造には、ゲート、コン
デンサの電極、絶縁層及び金属プラグ等が含まれる。
化であり、通常はこのウエハー表面には複数の半導体構
造が存在し且つ一つの被覆層でこれら複数の半導体構造
が被覆されている。この半導体構造には、ゲート、コン
デンサの電極、絶縁層及び金属プラグ等が含まれる。
【０００４】図１中、Ａ及びＢには典型的な化学機械研
磨の例が示されている。図１のＡに示されるように、ま
ず、複数の半導体構造１２がウエハー１０の表面に形成
される。通常、半導体構造１２の形状は不平坦である。
さらに被覆層１４がウエハー１０の上面に形成されて半
導体構造１２を被覆する。被覆層１４の材料は半導体構
造１２により決定され、可能な材料として、金属、導
体、誘電材料、及び絶縁材料がある。例えば、半導体構
造１２がゲートであれば、被覆層１４は誘電層とされ、
半導体構造１２が金属コンタクトホールであれば、被覆
層１４は金属層とされる。半導体構造１２の形状が不平
坦であるため被覆層１４の表面も不平坦となり、化学機
械研磨がこの被覆層１４の表面を平坦化するのに用いら
れる。明らかに、研磨される表面の均一度は、研磨され
る材料の除去率（ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ）に関係し、
また被覆層１４の形状起伏不平の制限を受ける。図１の
Ｂに示されるように、化学機械研磨による平坦化処理の
後も、被覆層１４の形状は１００パーセント平坦とはな
らない。
磨の例が示されている。図１のＡに示されるように、ま
ず、複数の半導体構造１２がウエハー１０の表面に形成
される。通常、半導体構造１２の形状は不平坦である。
さらに被覆層１４がウエハー１０の上面に形成されて半
導体構造１２を被覆する。被覆層１４の材料は半導体構
造１２により決定され、可能な材料として、金属、導
体、誘電材料、及び絶縁材料がある。例えば、半導体構
造１２がゲートであれば、被覆層１４は誘電層とされ、
半導体構造１２が金属コンタクトホールであれば、被覆
層１４は金属層とされる。半導体構造１２の形状が不平
坦であるため被覆層１４の表面も不平坦となり、化学機
械研磨がこの被覆層１４の表面を平坦化するのに用いら
れる。明らかに、研磨される表面の均一度は、研磨され
る材料の除去率（ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ）に関係し、
また被覆層１４の形状起伏不平の制限を受ける。図１の
Ｂに示されるように、化学機械研磨による平坦化処理の
後も、被覆層１４の形状は１００パーセント平坦とはな
らない。
【０００５】注意しなければならないのは、研磨される
表面の均一度が、研磨される表面の材料及び半導体構造
１２の不均一度に関係し、さらに化学機械研磨過程の効
率に影響を受けることである。過度の研磨或いは選択性
研磨の状況が発生する時、研磨される表面の均一性は低
下するおそれがある。例を挙げると、銅嵌め込み法の基
本プロセス、即ち銅化学研磨において銅化学機械研磨の
研磨剤及び研磨パッドはいずれも研究開発中であり、銅
化学機械研磨プロセスは最良の効率を達成するに至って
おらず、このため研磨表面にデッシング（ｄｉｓｈｉｎ
ｇ）やエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）が出現する欠点
があった。これらのデッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）やエ
ロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）は過度の研磨により形成
され、且つその深さはほぼ１０００オングストロームで
ある。例えば銅嵌め込みプロセスは広くディープサブミ
クロンプロセスに応用され、そのうちの金属層平坦化は
化学機械研磨により達成され、ゆえに化学機械研磨され
る金属層の不平坦は化学機械研磨の応用における大きな
欠点であった。
表面の均一度が、研磨される表面の材料及び半導体構造
１２の不均一度に関係し、さらに化学機械研磨過程の効
率に影響を受けることである。過度の研磨或いは選択性
研磨の状況が発生する時、研磨される表面の均一性は低
下するおそれがある。例を挙げると、銅嵌め込み法の基
本プロセス、即ち銅化学研磨において銅化学機械研磨の
研磨剤及び研磨パッドはいずれも研究開発中であり、銅
化学機械研磨プロセスは最良の効率を達成するに至って
おらず、このため研磨表面にデッシング（ｄｉｓｈｉｎ
ｇ）やエロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）が出現する欠点
があった。これらのデッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）やエ
ロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ）は過度の研磨により形成
され、且つその深さはほぼ１０００オングストロームで
ある。例えば銅嵌め込みプロセスは広くディープサブミ
クロンプロセスに応用され、そのうちの金属層平坦化は
化学機械研磨により達成され、ゆえに化学機械研磨され
る金属層の不平坦は化学機械研磨の応用における大きな
欠点であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上から、いかに均一
度を増進するかが化学機械研磨に係る大きな研究課題と
されている。特に、化学機械研磨により平坦化される金
属表面の均一度を如何に増進するかが、重要な課題とさ
れている。
度を増進するかが化学機械研磨に係る大きな研究課題と
されている。特に、化学機械研磨により平坦化される金
属表面の均一度を如何に増進するかが、重要な課題とさ
れている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
の半導体構造を一つのウエハーの表面に形成し、該ウエ
ハーの表面に一つの導体層を形成して該導体層で該複数
の半導体構造を被覆し、該ウエハーをウエハー台に固定
し、該ウエハーの一部を化学槽中の電解液中に浸漬し、
該ウエハーと該電解液を電源に連接し、該導体層の一部
を電解し、化学機械研磨法で該ウエハーの表面を平坦化
することを少なくとも含んでなる、電解導体層を利用し
化学機械研磨の均一度を増進する方法としている。請求
項２の発明は、前記半導体構造が少なくとも、ゲート、
金属コンタクトホール或いは金属プラグを含むことを特
徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化学機
械研磨の均一度を増進する方法としている。請求項３の
発明は、前記導体層の材料が、銅とアルミニウムのいず
れかを少なくとも含み、該導体層が該半導体構造に対す
る被覆層とされることを特徴とする、請求項１に記載の
電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方
法としている。請求項４の発明は、前記導体層が、堆積
方法或いは電気メッキ方法のいずれかで形成されること
を特徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化
学機械研磨の均一度を増進する方法としている。請求項
５の発明は、前記電解液の成分が少なくとも一つの塩類
を包括し、この塩類の成分が、該導体層の元素を少なく
とも含むことを特徴とする、請求項１に記載の電解導体
層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法として
いる。請求項６の発明は、前記電源が直流電源或いは交
流電源とされうることを特徴とする、請求項１に記載の
電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方
法としている。請求項７の発明は、前記電解液に浸漬さ
れるウエハーの一部が少なくとも導体層を含むことを特
徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化学機
械研磨の均一度を増進する方法としている。
の半導体構造を一つのウエハーの表面に形成し、該ウエ
ハーの表面に一つの導体層を形成して該導体層で該複数
の半導体構造を被覆し、該ウエハーをウエハー台に固定
し、該ウエハーの一部を化学槽中の電解液中に浸漬し、
該ウエハーと該電解液を電源に連接し、該導体層の一部
を電解し、化学機械研磨法で該ウエハーの表面を平坦化
することを少なくとも含んでなる、電解導体層を利用し
化学機械研磨の均一度を増進する方法としている。請求
項２の発明は、前記半導体構造が少なくとも、ゲート、
金属コンタクトホール或いは金属プラグを含むことを特
徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化学機
械研磨の均一度を増進する方法としている。請求項３の
発明は、前記導体層の材料が、銅とアルミニウムのいず
れかを少なくとも含み、該導体層が該半導体構造に対す
る被覆層とされることを特徴とする、請求項１に記載の
電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方
法としている。請求項４の発明は、前記導体層が、堆積
方法或いは電気メッキ方法のいずれかで形成されること
を特徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化
学機械研磨の均一度を増進する方法としている。請求項
５の発明は、前記電解液の成分が少なくとも一つの塩類
を包括し、この塩類の成分が、該導体層の元素を少なく
とも含むことを特徴とする、請求項１に記載の電解導体
層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法として
いる。請求項６の発明は、前記電源が直流電源或いは交
流電源とされうることを特徴とする、請求項１に記載の
電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方
法としている。請求項７の発明は、前記電解液に浸漬さ
れるウエハーの一部が少なくとも導体層を含むことを特
徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化学機
械研磨の均一度を増進する方法としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以上の従来の技術の問題を鑑み、
本発明は、化学機械研磨を利用して導体層の均一度を向
上する方法を提供する。ウエハー表面に被覆層が形成さ
れた後、もしこの被覆層が導体層であれば、電解プロセ
スによ９り被覆層の不均一度を改善し被覆層の厚さを減
少し、その後、さらに化学機械研磨によりこの被覆層の
表面を平坦化する。このような処理により、導体層の不
均一度を改善すると共に、研磨プロセスに必要な時間を
減少でき、それにより不適当な研磨により引き起こされ
るディッシングやエロージョンを減少することができ
る。本発明のもう一つの優れた点は、導体層が電気メッ
キで形成される時、電気メッキと電解過程が同一の装置
中で完成され、これにより全体工程を簡素化し並びに必
要な装置を減少できることにある。
本発明は、化学機械研磨を利用して導体層の均一度を向
上する方法を提供する。ウエハー表面に被覆層が形成さ
れた後、もしこの被覆層が導体層であれば、電解プロセ
スによ９り被覆層の不均一度を改善し被覆層の厚さを減
少し、その後、さらに化学機械研磨によりこの被覆層の
表面を平坦化する。このような処理により、導体層の不
均一度を改善すると共に、研磨プロセスに必要な時間を
減少でき、それにより不適当な研磨により引き起こされ
るディッシングやエロージョンを減少することができ
る。本発明のもう一つの優れた点は、導体層が電気メッ
キで形成される時、電気メッキと電解過程が同一の装置
中で完成され、これにより全体工程を簡素化し並びに必
要な装置を減少できることにある。
【０００９】本発明の一つの実施例によると、電解プロ
セスを利用して導体層の化学機械研磨の均一度を向上す
る方法を提供している。この方法は少なくとも以下のス
テップを包括する。第１のステップとして、複数の半導
体構造をウエハーに形成し、その後、導体層を該ウエハ
ー上に形成し並びにこれら複数の半導体構造を被覆さ
せ、最後の該ウエハーを一つのウエハー台上に置く。第
２のステップとして、該ウエハーを電解液を入れた化学
槽内に入れ、被覆層を該電解液中に浸漬させる。第３の
ステップとして、該ウエハーと該電解液を電源に連接す
る。第４のステップとして、電解プロセスを利用して導
体層の不均一度を改善し並びに被覆層の厚さを減少す
る。最後のステップとして、化学機械研磨により該導体
層を平坦化する。
セスを利用して導体層の化学機械研磨の均一度を向上す
る方法を提供している。この方法は少なくとも以下のス
テップを包括する。第１のステップとして、複数の半導
体構造をウエハーに形成し、その後、導体層を該ウエハ
ー上に形成し並びにこれら複数の半導体構造を被覆さ
せ、最後の該ウエハーを一つのウエハー台上に置く。第
２のステップとして、該ウエハーを電解液を入れた化学
槽内に入れ、被覆層を該電解液中に浸漬させる。第３の
ステップとして、該ウエハーと該電解液を電源に連接す
る。第４のステップとして、電解プロセスを利用して導
体層の不均一度を改善し並びに被覆層の厚さを減少す
る。最後のステップとして、化学機械研磨により該導体
層を平坦化する。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例において、電解プロセスを利
用して導体層に対する化学機械研磨の均一度を高める方
法が提出される。この実施例は少なくとも以下を包括す
る： （１）図２のＡに示されるように、複数の半導体構造２
２がウエハー２０の表面に形成される。半導体構造２２
は、少なくとも、ゲート、コンデンサの電極、金属コン
タクトホール、金属プラグを具えている。続いて、障壁
層２４及び導体層２６が半導体構造２２上に形成され
る。障壁層２４は半導体構造２２と導体層２６間の相互
拡散を防止し、並びに相互間の付着性を強化する。導体
層２６は半導体構造２２に対する被覆作用を提供し、並
びに化学機械研磨により平坦化される。この導体層２６
に使用可能な材料は、銅とアルミニウムを少なくとも含
み、並びに該導体層２６は堆積方法或いは電気メッキ方
法により形成される。 （２）すでに導体層２６が形成されたウエハー２０がウ
エハー台上に置かれ、一部のウエハー２０が電解液を入
れた化学槽中に浸漬される。電解液に浸漬される部分は
少なくとも導体層２６を含む。且つ電解液の成分は少な
くとも、導体層２６の元素を含む塩類とされる。例え
ば、導体層２６が銅層である時、電解液の成分は、塩酸
と硫酸銅を包括する。もちろんこの発明は、ウエハー台
とウエハー２０固定の方式の影響を受けない。 （３）ウエハー２０とこの電解液と電源が連接される。
この電源の電圧の大きさは導体層２６の材料により決定
され、また該電源は直流或いは交流とされる。ここで用
いられる交流電源は非対称性の交流電源とされなければ
ならず、例えば材料が銅である時、その電圧は１〜１０
ボルトとされ、材料がアルミニウムとされる時、その電
圧は５０〜９０ボルトとされる。その後、電解プロセス
により一部の導体層２６が除去され、電解された導体層
の数量はファラデーの電解法則により決定され、並びに
電源の電圧と電解時間の長さに比例する。しかし、電解
により除去された数量は均一に全体の導体層２６上に分
布するわけではない。その分布に影響する主要な因子は
尖端放電である。図３のＡに示されるように、電源３０
が導体材料３２に連接され、電流が電源３０より導体材
料３２に流れると、導体材料３２の内外の電圧を平衡と
なすため、導体材料３２内の電荷３４が導体材料３２の
表層に分布する。且つ導体材料３２の弯曲部分の電荷３
４の密度が平坦部分の電荷３４より高くなり、且つ導体
材料３２の突出部分の電荷３４の密度が低い部分の電荷
３４の密度より高くなる。明らかに、電解の数量は電荷
の数量と正比例し、このため、電荷３４の密度が不均一
となり、突出する部分が電解により除去される数量は凹
んだ部分が電解除去される数量より多くなる。このた
め、図３のＢに示されるように、導体材料３２が電解プ
ロセスを経た後は、その均一性が明らかに改善される。
以上から、導体層２６の厚さが減少されると共に導体層
２６の均一度も向上されることがわかる。図２のＢには
導体層２６が電解プロセスで平坦化処理された後の結果
が示される。このように、電解過程により導体層２６の
厚さが減少されるだけでなく、導体層２６の均一度が増
進されていることが分かる。 （４）化学機械研磨プロセスにより導体層２６が平坦化
される。電解過程で導体層２６の厚さが減少され、これ
により必要な研磨時間も減少され、それにより不適当な
研磨により形成されるディッシングやエロージョンの出
現の可能性が低くなる。この発明により、化学機械研磨
の効率が改善されると共に、化学機械研磨の均一度も向
上される。図２のＣに示されるように、本発明により化
学機械研磨の均一度が増進されている。
用して導体層に対する化学機械研磨の均一度を高める方
法が提出される。この実施例は少なくとも以下を包括す
る： （１）図２のＡに示されるように、複数の半導体構造２
２がウエハー２０の表面に形成される。半導体構造２２
は、少なくとも、ゲート、コンデンサの電極、金属コン
タクトホール、金属プラグを具えている。続いて、障壁
層２４及び導体層２６が半導体構造２２上に形成され
る。障壁層２４は半導体構造２２と導体層２６間の相互
拡散を防止し、並びに相互間の付着性を強化する。導体
層２６は半導体構造２２に対する被覆作用を提供し、並
びに化学機械研磨により平坦化される。この導体層２６
に使用可能な材料は、銅とアルミニウムを少なくとも含
み、並びに該導体層２６は堆積方法或いは電気メッキ方
法により形成される。 （２）すでに導体層２６が形成されたウエハー２０がウ
エハー台上に置かれ、一部のウエハー２０が電解液を入
れた化学槽中に浸漬される。電解液に浸漬される部分は
少なくとも導体層２６を含む。且つ電解液の成分は少な
くとも、導体層２６の元素を含む塩類とされる。例え
ば、導体層２６が銅層である時、電解液の成分は、塩酸
と硫酸銅を包括する。もちろんこの発明は、ウエハー台
とウエハー２０固定の方式の影響を受けない。 （３）ウエハー２０とこの電解液と電源が連接される。
この電源の電圧の大きさは導体層２６の材料により決定
され、また該電源は直流或いは交流とされる。ここで用
いられる交流電源は非対称性の交流電源とされなければ
ならず、例えば材料が銅である時、その電圧は１〜１０
ボルトとされ、材料がアルミニウムとされる時、その電
圧は５０〜９０ボルトとされる。その後、電解プロセス
により一部の導体層２６が除去され、電解された導体層
の数量はファラデーの電解法則により決定され、並びに
電源の電圧と電解時間の長さに比例する。しかし、電解
により除去された数量は均一に全体の導体層２６上に分
布するわけではない。その分布に影響する主要な因子は
尖端放電である。図３のＡに示されるように、電源３０
が導体材料３２に連接され、電流が電源３０より導体材
料３２に流れると、導体材料３２の内外の電圧を平衡と
なすため、導体材料３２内の電荷３４が導体材料３２の
表層に分布する。且つ導体材料３２の弯曲部分の電荷３
４の密度が平坦部分の電荷３４より高くなり、且つ導体
材料３２の突出部分の電荷３４の密度が低い部分の電荷
３４の密度より高くなる。明らかに、電解の数量は電荷
の数量と正比例し、このため、電荷３４の密度が不均一
となり、突出する部分が電解により除去される数量は凹
んだ部分が電解除去される数量より多くなる。このた
め、図３のＢに示されるように、導体材料３２が電解プ
ロセスを経た後は、その均一性が明らかに改善される。
以上から、導体層２６の厚さが減少されると共に導体層
２６の均一度も向上されることがわかる。図２のＢには
導体層２６が電解プロセスで平坦化処理された後の結果
が示される。このように、電解過程により導体層２６の
厚さが減少されるだけでなく、導体層２６の均一度が増
進されていることが分かる。 （４）化学機械研磨プロセスにより導体層２６が平坦化
される。電解過程で導体層２６の厚さが減少され、これ
により必要な研磨時間も減少され、それにより不適当な
研磨により形成されるディッシングやエロージョンの出
現の可能性が低くなる。この発明により、化学機械研磨
の効率が改善されると共に、化学機械研磨の均一度も向
上される。図２のＣに示されるように、本発明により化
学機械研磨の均一度が増進されている。
【００１１】このほか、例えば導体層２６が堆積方法に
より形成されたとすると、この方法は一つの堆積装置、
一つの電解装置及び一つの化学機械研磨装置を必要とす
る。導体層２６が電気メッキ方式で形成されたとする
と、この方法は一つの電解装置と一つの化学機械研磨の
みを必要とする。電解と電気メッキに同一の装置を使用
可能であり、ただその電源の極性を反転させればよいた
め、この工程はより簡単で生産高をアップできる。
より形成されたとすると、この方法は一つの堆積装置、
一つの電解装置及び一つの化学機械研磨装置を必要とす
る。導体層２６が電気メッキ方式で形成されたとする
と、この方法は一つの電解装置と一つの化学機械研磨の
みを必要とする。電解と電気メッキに同一の装置を使用
可能であり、ただその電源の極性を反転させればよいた
め、この工程はより簡単で生産高をアップできる。
【００１２】導体層２６が銅層である時、銅の電解と銅
の電気メッキの過程で使用される電圧は１〜１０ボルト
であり、一般の半導体装置の電圧範囲内であり、このた
め電解と電気メッキの過程で半導体構造２２に対する損
害は計算しなくてもよい程度となる。銅の電解速度は
０．１から５０ミクロン／粉であり、この銅−化学機械
研磨の除去率は非常に速く、有効に電気メッキの銅層の
厚さを減少して必要な化学機械研磨時間を短縮でき、過
度の研磨の発生を防止可能である。ゆえに本発明は銅化
学機械研磨への応用に極めて適合する。
の電気メッキの過程で使用される電圧は１〜１０ボルト
であり、一般の半導体装置の電圧範囲内であり、このた
め電解と電気メッキの過程で半導体構造２２に対する損
害は計算しなくてもよい程度となる。銅の電解速度は
０．１から５０ミクロン／粉であり、この銅−化学機械
研磨の除去率は非常に速く、有効に電気メッキの銅層の
厚さを減少して必要な化学機械研磨時間を短縮でき、過
度の研磨の発生を防止可能である。ゆえに本発明は銅化
学機械研磨への応用に極めて適合する。
【００１３】以上は本発明の望ましい実施例に係る説明
であり、本発明の請求範囲を限定するものではなく、本
発明の精神に基づき容易になされる細部の修飾、改変
は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
であり、本発明の請求範囲を限定するものではなく、本
発明の精神に基づき容易になされる細部の修飾、改変
は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００１４】
【発明の効果】本発明は電解導体層を利用し化学機械研
磨の均一度を増進する方法に関する。本発明によると、
導体層を形成する時、電解プロセスでこの導体層を処理
し、導体層の厚さを減少し導体層の表面の不平坦を除去
し、その後にさらに化学機械研磨プロセスでこの導体層
の表面を研磨する。電解プロセスにより導体層の厚さを
効率的に減少し、これにより後続の化学機械研磨プロセ
スに必要な時間を短縮する。同時に電荷が導体層表面の
突出部分に集中し、突出する部分の電解速度を凹んだ部
分の電解速度より速くなるため、導体層表面の起伏の不
平坦が改善される。このほか、もし該導体層を電気メッ
キの方法で形成したなら、この発明の効率はさらに向上
される。
磨の均一度を増進する方法に関する。本発明によると、
導体層を形成する時、電解プロセスでこの導体層を処理
し、導体層の厚さを減少し導体層の表面の不平坦を除去
し、その後にさらに化学機械研磨プロセスでこの導体層
の表面を研磨する。電解プロセスにより導体層の厚さを
効率的に減少し、これにより後続の化学機械研磨プロセ
スに必要な時間を短縮する。同時に電荷が導体層表面の
突出部分に集中し、突出する部分の電解速度を凹んだ部
分の電解速度より速くなるため、導体層表面の起伏の不
平坦が改善される。このほか、もし該導体層を電気メッ
キの方法で形成したなら、この発明の効率はさらに向上
される。
【図１】周知の化学機械研磨のプロセスを示す断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例の異なるステップにおける断面
図である。
図である。
【図３】本発明の尖端放電を利用した導体層の平坦化状
況を示す断面図である。
況を示す断面図である。
１０ ウエハー １２ 半導体構造 １４ 被覆層 ２０ ウエハー ２２ 半導体構造 ２４ 障壁層 ２６ 導体層 ３０ 電源 ３２ 導体材料 ３４ 電荷
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月１９日（２０００．６．１
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】以上の従来の技術の問題を鑑み、本発明
は、化学機械研磨を利用して導体層の均一度を向上する
方法を提供する。ウエハー表面に被覆層が形成された
後、もしこの被覆層が導体層であれば、電解プロセスに
より被覆層の不均一度を改善し被覆層の厚さを減少し、
その後、さらに化学機械研磨によりこの被覆層の表面を
平坦化する。このような処理により、導体層の不均一度
を改善すると共に、研磨プロセスに必要な時間を減少で
き、それにより不適当な研磨により引き起こされるディ
ッシングやエロージョンを減少することができる。本発
明のもう一つの優れた点は、導体層が電気メッキで形成
される時、電気メッキと電解過程が同一の装置中で完成
され、これにより全体工程を簡素化し並びに必要な装置
を減少できることにある。
は、化学機械研磨を利用して導体層の均一度を向上する
方法を提供する。ウエハー表面に被覆層が形成された
後、もしこの被覆層が導体層であれば、電解プロセスに
より被覆層の不均一度を改善し被覆層の厚さを減少し、
その後、さらに化学機械研磨によりこの被覆層の表面を
平坦化する。このような処理により、導体層の不均一度
を改善すると共に、研磨プロセスに必要な時間を減少で
き、それにより不適当な研磨により引き起こされるディ
ッシングやエロージョンを減少することができる。本発
明のもう一つの優れた点は、導体層が電気メッキで形成
される時、電気メッキと電解過程が同一の装置中で完成
され、これにより全体工程を簡素化し並びに必要な装置
を減少できることにある。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 BB02 BB04 CC01 DD07 DD52 DD64 DD75 FF16 FF22 HH12 5F033 HH08 HH11 PP27 QQ08 QQ20 QQ48 5F043 DD14 DD16 DD30 EE14 FF07
Claims (7)
- 【請求項１】 複数の半導体構造を一つのウエハーの表
面に形成し、該ウエハーの表面に一つの導体層を形成し
て該導体層で該複数の半導体構造を被覆し、該ウエハー
をウエハー台に固定し、該ウエハーの一部を化学槽中の
電解液中に浸漬し、該ウエハーと該電解液を電源に連接
し、該導体層の一部を電解し、化学機械研磨法で該ウエ
ハーの表面を平坦化することを少なくとも含んでなる、
電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方
法。 - 【請求項２】 前記半導体構造が少なくとも、ゲート、
金属コンタクトホール或いは金属プラグを含むことを特
徴とする、請求項１に記載の電解導体層を利用し化学機
械研磨の均一度を増進する方法。 - 【請求項３】 前記導体層の材料が、銅とアルミニウム
のいずれかを少なくとも含み、該導体層が該半導体構造
に対する被覆層とされることを特徴とする、請求項１に
記載の電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進
する方法。 - 【請求項４】 前記導体層が、堆積方法或いは電気メッ
キ方法のいずれかで形成されることを特徴とする、請求
項１に記載の電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度
を増進する方法。 - 【請求項５】 前記電解液の成分が少なくとも一つの塩
類を包括し、この塩類の成分が、該導体層の元素を少な
くとも含むことを特徴とする、請求項１に記載の電解導
体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法。 - 【請求項６】 前記電源が直流電源或いは交流電源とさ
れうることを特徴とする、請求項１に記載の電解導体層
を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法。 - 【請求項７】 前記電解液に浸漬されるウエハーの一部
が少なくとも導体層を含むことを特徴とする、請求項１
に記載の電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増
進する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076999A JP3186734B2 (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076999A JP3186734B2 (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306867A true JP2000306867A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3186734B2 JP3186734B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=14544127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076999A Expired - Lifetime JP3186734B2 (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 電解導体層を利用し化学機械研磨の均一度を増進する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3186734B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001203179A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-07-27 | Applied Materials Inc | 金属ウェーハ平坦化方法及び装置を用いた高度電解研磨（ａｅｐ） |
-
1999
- 1999-04-19 JP JP11076999A patent/JP3186734B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001203179A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-07-27 | Applied Materials Inc | 金属ウェーハ平坦化方法及び装置を用いた高度電解研磨（ａｅｐ） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3186734B2 (ja) | 2001-07-11 |
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