JP2000357674A - 集積回路チップおよび平面化方法 - Google Patents
集積回路チップおよび平面化方法Info
- Publication number
- JP2000357674A JP2000357674A JP2000139357A JP2000139357A JP2000357674A JP 2000357674 A JP2000357674 A JP 2000357674A JP 2000139357 A JP2000139357 A JP 2000139357A JP 2000139357 A JP2000139357 A JP 2000139357A JP 2000357674 A JP2000357674 A JP 2000357674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- polishing
- filler
- irregularities
- surface shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 83
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 148
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 20
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 18
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 17
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 17
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920003209 poly(hydridosilsesquioxane) Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76819—Smoothing of the dielectric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment 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
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
- H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、表面形状の不規則部を有する
半導体の表面を平面化するための方法と構造を提供する
ことである。 【解決手段】本発明の方法は、半導体表面を研磨停止層
３０で覆い、前記研磨停止層３０の上に充填材層４０を
付着することを含む。前記充填材層４０は表面形状の不
規則部（凹凸）の深さよりも大きな厚さを有し、前記充
填材層４０は前記停止層３０まで下方に選択的に研磨さ
れる。
半導体の表面を平面化するための方法と構造を提供する
ことである。 【解決手段】本発明の方法は、半導体表面を研磨停止層
３０で覆い、前記研磨停止層３０の上に充填材層４０を
付着することを含む。前記充填材層４０は表面形状の不
規則部（凹凸）の深さよりも大きな厚さを有し、前記充
填材層４０は前記停止層３０まで下方に選択的に研磨さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、平面
化プロセスに関するものであリ、さらに詳細には、改善
された化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスに関するも
のである。
化プロセスに関するものであリ、さらに詳細には、改善
された化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】通常のシステムは、誘電体で形成された
凹部（くぼみ部）に金属がはめ込まれる、シングル・ダ
マシーン（例えば、シングル・マスキング）またはデュ
アル・ダマシーン（例えば、デュアル・マスキング）・
プロセスのどちらかを用いて半導体を形成し、次に、過
剰な金属が化学的機械的研磨により除去される。そのよ
うな金属の化学的機械的研磨は、チップ上の全構成要素
にわたり完全に平らでない表面を与える。表面形状効果
は相互接続配線の付加的レベルを通じて蓄積されるの
で、チップの平面状態は低下し、金属の第６レベルでの
平面度は金属の第１レベルよりさらに悪化する。
凹部（くぼみ部）に金属がはめ込まれる、シングル・ダ
マシーン（例えば、シングル・マスキング）またはデュ
アル・ダマシーン（例えば、デュアル・マスキング）・
プロセスのどちらかを用いて半導体を形成し、次に、過
剰な金属が化学的機械的研磨により除去される。そのよ
うな金属の化学的機械的研磨は、チップ上の全構成要素
にわたり完全に平らでない表面を与える。表面形状効果
は相互接続配線の付加的レベルを通じて蓄積されるの
で、チップの平面状態は低下し、金属の第６レベルでの
平面度は金属の第１レベルよりさらに悪化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため、本発明の目
的は、表面形状の不規則部を有する半導体表面を平面化
するための方法と構造を提供することである。
的は、表面形状の不規則部を有する半導体表面を平面化
するための方法と構造を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、半導体
表面を研磨停止層で覆い、研磨停止層の上に充填材層を
付着することを含む。充填材層は表面形状の不規則部
（凹凸）の深さよりも大きな厚さを有し、充填材層は停
止層まで下方に選択的に研磨される。半導体表面は、層
間誘電体で覆われたダマシーン配線層を含む。研磨停止
層と充填材層とは、配線層と層間誘電体との間に配置さ
れる。充填材層は表面形状の不規則部を充填する。研磨
停止層も表面形状の不規則部を含む。選択的研磨は、充
填材層を除去し、充填材層が表面形状の不規則部にのみ
残るように、研磨停止層を残すことを可能にする。充填
材層は、研磨停止層よりも大きい厚さを有する。選択的
研磨は、選択的な化学的機械的研磨を含む。表面形状の
不規則部は、半導体表面の化学的機械的研磨によって引
き起こされた疵、または、へこみを少なくとも含む。停
止層は窒化珪素を含み、充填材層は酸化物を含む。
表面を研磨停止層で覆い、研磨停止層の上に充填材層を
付着することを含む。充填材層は表面形状の不規則部
（凹凸）の深さよりも大きな厚さを有し、充填材層は停
止層まで下方に選択的に研磨される。半導体表面は、層
間誘電体で覆われたダマシーン配線層を含む。研磨停止
層と充填材層とは、配線層と層間誘電体との間に配置さ
れる。充填材層は表面形状の不規則部を充填する。研磨
停止層も表面形状の不規則部を含む。選択的研磨は、充
填材層を除去し、充填材層が表面形状の不規則部にのみ
残るように、研磨停止層を残すことを可能にする。充填
材層は、研磨停止層よりも大きい厚さを有する。選択的
研磨は、選択的な化学的機械的研磨を含む。表面形状の
不規則部は、半導体表面の化学的機械的研磨によって引
き起こされた疵、または、へこみを少なくとも含む。停
止層は窒化珪素を含み、充填材層は酸化物を含む。
【０００５】集積回路チップを製造する別の発明方法
は、配線層を形成し平面化することと、配線層の上に層
間誘電体を形成することと、配線層の形成と配線層の平
面化と層間誘電体の形成を繰り返すこととを含む。平面
化は、配線層に表面形状の不規則部を形成する、配線層
の第１の研磨を含む。平面化は、研磨停止層で配線層を
覆うことをさらに含む。充填材層が研磨停止層の上に付
着され、充填材層は表面形状の不規則部の深さよりも大
きな厚さを有し、平面化は停止層まで下方に充填材層を
選択的に研磨する。研磨停止層と充填材層とは、半導体
チップ中の各々の配線層と層間誘電体との間に配置され
る。充填材層は、表面形状の不規則部を充填する。
は、配線層を形成し平面化することと、配線層の上に層
間誘電体を形成することと、配線層の形成と配線層の平
面化と層間誘電体の形成を繰り返すこととを含む。平面
化は、配線層に表面形状の不規則部を形成する、配線層
の第１の研磨を含む。平面化は、研磨停止層で配線層を
覆うことをさらに含む。充填材層が研磨停止層の上に付
着され、充填材層は表面形状の不規則部の深さよりも大
きな厚さを有し、平面化は停止層まで下方に充填材層を
選択的に研磨する。研磨停止層と充填材層とは、半導体
チップ中の各々の配線層と層間誘電体との間に配置され
る。充填材層は、表面形状の不規則部を充填する。
【０００６】研磨停止層は表面形状の不規則部を含み、
選択的研磨は充填材層を実質的に除去し、充填材層が表
面形状の不規則部にのみ残るように、研磨停止層を残す
ことを実質的に可能にする。充填材層は、研磨停止層の
厚さよりも大きい厚さを有する。選択的研磨は、選択的
な化学的機械的研磨を含む。表面形状の不規則部は、
疵、または、へこみの少なくとも１つを含む。停止層は
窒化珪素を含み、充填材層は酸化物を含む。配線層は、
ダマシーン配線層を含む。
選択的研磨は充填材層を実質的に除去し、充填材層が表
面形状の不規則部にのみ残るように、研磨停止層を残す
ことを実質的に可能にする。充填材層は、研磨停止層の
厚さよりも大きい厚さを有する。選択的研磨は、選択的
な化学的機械的研磨を含む。表面形状の不規則部は、
疵、または、へこみの少なくとも１つを含む。停止層は
窒化珪素を含み、充填材層は酸化物を含む。配線層は、
ダマシーン配線層を含む。
【０００７】本発明による集積回路チップは、表面形状
の不規則部と、配線層の上に（表面形状の不規則部を含
む）研磨停止層と、表面形状の不規則部の中の充填材層
と、研磨停止層および充填材層の上に層間誘電体を有す
る、少なくとも１つの配線層を含む。充填材層は、表面
形状の不規則部を実質的に除去する。表面形状の不規則
部は、配線層の化学的機械的研磨によって生じた疵、ま
たは、へこみの少なくとも１つを含む。停止層は窒化珪
素を含み、充填材層は酸化物を含む。
の不規則部と、配線層の上に（表面形状の不規則部を含
む）研磨停止層と、表面形状の不規則部の中の充填材層
と、研磨停止層および充填材層の上に層間誘電体を有す
る、少なくとも１つの配線層を含む。充填材層は、表面
形状の不規則部を実質的に除去する。表面形状の不規則
部は、配線層の化学的機械的研磨によって生じた疵、ま
たは、へこみの少なくとも１つを含む。停止層は窒化珪
素を含み、充填材層は酸化物を含む。
【０００８】本発明は、レベル間誘電体の付着に先立
ち、チップ表面上の平らでないところを補正し、それに
より、次の金属被覆配線レベルへの表面形状の不規則性
の複写を防ぎ、それにより、金属ショートを防ぐ。さら
に詳細には、本発明は、研磨停止層として用いるキャッ
ピング層に対して選択的な誘電体の化学的機械的研磨
で、誘電体を低い表面形状の領域に”充填”して平面化
する。
ち、チップ表面上の平らでないところを補正し、それに
より、次の金属被覆配線レベルへの表面形状の不規則性
の複写を防ぎ、それにより、金属ショートを防ぐ。さら
に詳細には、本発明は、研磨停止層として用いるキャッ
ピング層に対して選択的な誘電体の化学的機械的研磨
で、誘電体を低い表面形状の領域に”充填”して平面化
する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照すると、より詳
細には図１を参照すると、前述の不規則部のある表面形
状が横断面図で図示される。さらに明確には、図１は、
基板１３に形成されたダマシーン配線２０と、表面形状
の不規則部２１と２３とを図示する。不規則部２３は溝
または疵を表すが、不規則部２１は一様でない化学的機
械的研磨プロセスによるものである。
細には図１を参照すると、前述の不規則部のある表面形
状が横断面図で図示される。さらに明確には、図１は、
基板１３に形成されたダマシーン配線２０と、表面形状
の不規則部２１と２３とを図示する。不規則部２３は溝
または疵を表すが、不規則部２１は一様でない化学的機
械的研磨プロセスによるものである。
【００１０】本発明は、レベル間誘電体の付着に先立
ち、チップ表面上の平らでないところを補正し、それに
より、次の金属被覆配線レベルへの表面形状の不規則性
の複写を防ぎ、それにより、金属ショートを防ぐ。さら
に詳細には、本発明は、研磨停止層として用いるキャッ
ピング層に対して選択的な誘電体の化学的機械的研磨
で、誘電体を低い表面形状の領域に”充填”して平面化
する。
ち、チップ表面上の平らでないところを補正し、それに
より、次の金属被覆配線レベルへの表面形状の不規則性
の複写を防ぎ、それにより、金属ショートを防ぐ。さら
に詳細には、本発明は、研磨停止層として用いるキャッ
ピング層に対して選択的な誘電体の化学的機械的研磨
で、誘電体を低い表面形状の領域に”充填”して平面化
する。
【００１１】金属の化学的機械的研磨に続いて、高密度
プラズマ（ＨＤＰ）あるいはプラズマ増強化学気相付着
（ＰＥＣＶＤ）により、研磨停止の薄い層（例えば、１
００ｎｍまたはそれ以下）、すなわち、”キャッピン
グ”層３０（例えば、窒化珪素）が図２に示すようにウ
ェハ全域にわたり与えられる。
プラズマ（ＨＤＰ）あるいはプラズマ増強化学気相付着
（ＰＥＣＶＤ）により、研磨停止の薄い層（例えば、１
００ｎｍまたはそれ以下）、すなわち、”キャッピン
グ”層３０（例えば、窒化珪素）が図２に示すようにウ
ェハ全域にわたり与えられる。
【００１２】研磨停止層３０は、前述したような選択的
研磨が可能である任意の物体から構成することができ
る。しかしながら、好ましい実施例では、上側のレベル
間誘電体（ＩＬＤ）の配線２０への接着を促進するため
に、研磨停止層３０に窒化珪素が用いられる。
研磨が可能である任意の物体から構成することができ
る。しかしながら、好ましい実施例では、上側のレベル
間誘電体（ＩＬＤ）の配線２０への接着を促進するため
に、研磨停止層３０に窒化珪素が用いられる。
【００１３】次に、高密度プラズマまたはプラズマ化学
気相付着物質の”充填材”層４０が、図３に示すよう
に、金属の化学的機械的研磨によって生じる最悪のへこ
み２１と疵２３を充填するのに十分な厚さ（例えば、２
００−３００ｎｍ）で付着される。充填材層４０として
選択された金属は、キャッピング層３０に対して選択的
に研磨することができる任意の適切な物質とすることが
できる。例えば、充填材層４０は、ＨＤＰ酸化物や、Ｐ
ＥＣＶＤ酸化物や、スピンオン付着誘電体や、流動可能
な酸化物などからなる。
気相付着物質の”充填材”層４０が、図３に示すよう
に、金属の化学的機械的研磨によって生じる最悪のへこ
み２１と疵２３を充填するのに十分な厚さ（例えば、２
００−３００ｎｍ）で付着される。充填材層４０として
選択された金属は、キャッピング層３０に対して選択的
に研磨することができる任意の適切な物質とすることが
できる。例えば、充填材層４０は、ＨＤＰ酸化物や、Ｐ
ＥＣＶＤ酸化物や、スピンオン付着誘電体や、流動可能
な酸化物などからなる。
【００１４】次に、選択的な化学的機械的研磨が構造上
で行なわれる。研磨は、キャッピング層３０を除去する
速度よりも実質的に早い速度で充填材層４０を除去し、
図４に示した平らな構造を生成する。そのため、例え
ば、もし、キャッピング層３０が窒化物で、充填材層４
０が酸化物であるならば、シリカ・ベースのスラリを酸
化物４０を選択的に除去するために用いることができ
る。代替として、酸化セリウムまたは他の研磨剤を含む
スラリは、充填材層４０だけを選択的に除去するために
用いることができる。好ましくは、硬質、または、剛性
の研磨パッドがキャッピング層３０の表面から充填材４
０の全部または大部分を除去するように利用されるが、
疵２３とへこみ２１とを”充填する”充填材４０の除去
は行なわない。充填材層４０とキャッピング層３０は、
次のプロセスで構造体の上に付着させる層間誘電体と適
合するように選択されるから、キャッピング層３０の上
に残っている充填材４０の量は重要ではない。さらに、
窒化物層３０は硬いから、新い欠陥（例えば、疵）はつ
くられない。
で行なわれる。研磨は、キャッピング層３０を除去する
速度よりも実質的に早い速度で充填材層４０を除去し、
図４に示した平らな構造を生成する。そのため、例え
ば、もし、キャッピング層３０が窒化物で、充填材層４
０が酸化物であるならば、シリカ・ベースのスラリを酸
化物４０を選択的に除去するために用いることができ
る。代替として、酸化セリウムまたは他の研磨剤を含む
スラリは、充填材層４０だけを選択的に除去するために
用いることができる。好ましくは、硬質、または、剛性
の研磨パッドがキャッピング層３０の表面から充填材４
０の全部または大部分を除去するように利用されるが、
疵２３とへこみ２１とを”充填する”充填材４０の除去
は行なわない。充填材層４０とキャッピング層３０は、
次のプロセスで構造体の上に付着させる層間誘電体と適
合するように選択されるから、キャッピング層３０の上
に残っている充填材４０の量は重要ではない。さらに、
窒化物層３０は硬いから、新い欠陥（例えば、疵）はつ
くられない。
【００１５】選択的な化学的機械的研磨ステップは、充
填材物質４０を満たすことによりへこみを補正したと
き、キャッピング層３０上で”停止”するように設定さ
れる。このようにして、本発明は、伝統的な金属間の誘
電体の平面化で要求される、平らな酸化物の厚さと一様
性とを修復する。
填材物質４０を満たすことによりへこみを補正したと
き、キャッピング層３０上で”停止”するように設定さ
れる。このようにして、本発明は、伝統的な金属間の誘
電体の平面化で要求される、平らな酸化物の厚さと一様
性とを修復する。
【００１６】通常の方法は、研磨を制御するように用い
られる。例えば、研磨は、特定の時間（例えば、１分）
に制限することができる。代替として、キャッピング物
質３０がスラリの中で検出されるとすぐに、研磨プロセ
スを終了できるように、スラリは化学的に抽出検査する
ことができる。
られる。例えば、研磨は、特定の時間（例えば、１分）
に制限することができる。代替として、キャッピング物
質３０がスラリの中で検出されるとすぐに、研磨プロセ
スを終了できるように、スラリは化学的に抽出検査する
ことができる。
【００１７】検討したプロセスは、図５にフローチャー
ト形式で示される。さらに明確には、ステップ６０で配
線層２０が形成される。次に、配線層２０がステップ６
１で示すように研磨され、ステップ６２で示すように研
磨停止層３０で覆われる。その後、充填材層４０は、ス
テップ６３で付着される。ステップ６４では、充填材層
４０は、停止層３０まで下に選択的に研磨される。以
後、層間誘電体は、ステップ６５で示すように形成され
る。最後に、全配線レベルがステップ６６に示すように
完成されるまで、配線層の形成と、配線層の平面化と、
層間誘電体の形成とが繰り返される。
ト形式で示される。さらに明確には、ステップ６０で配
線層２０が形成される。次に、配線層２０がステップ６
１で示すように研磨され、ステップ６２で示すように研
磨停止層３０で覆われる。その後、充填材層４０は、ス
テップ６３で付着される。ステップ６４では、充填材層
４０は、停止層３０まで下に選択的に研磨される。以
後、層間誘電体は、ステップ６５で示すように形成され
る。最後に、全配線レベルがステップ６６に示すように
完成されるまで、配線層の形成と、配線層の平面化と、
層間誘電体の形成とが繰り返される。
【００１８】次の金属層を形成するには、通常の周知の
プロセス手段が行なわれる。本発明は、上側の層間誘電
体に悪影響を与えず（事実、実際には、層間誘電体の接
着を促進する）、または、構造体の厚さにも影響しない
（事実、下にある層の平面度が高いので、層間誘電体の
厚さは減らしたり増やしたりすることができる）。その
ため、通常のプロセスへの変更は、本発明によって加え
られた付加的な層を補償するために必要ではない。さら
に、本発明は、全体構造の平面性を高めるために、全て
の配線レベルで利用することができる。
プロセス手段が行なわれる。本発明は、上側の層間誘電
体に悪影響を与えず（事実、実際には、層間誘電体の接
着を促進する）、または、構造体の厚さにも影響しない
（事実、下にある層の平面度が高いので、層間誘電体の
厚さは減らしたり増やしたりすることができる）。その
ため、通常のプロセスへの変更は、本発明によって加え
られた付加的な層を補償するために必要ではない。さら
に、本発明は、全体構造の平面性を高めるために、全て
の配線レベルで利用することができる。
【００１９】さらに、本発明では、全てのそのあとの金
属の化学的機械的研磨ステップで、”過度の研磨”の量
が減少される。この利点は、プロセスの時間の節約のた
めや、付加的な相互接続レベルをつくるとき、存在する
望ましくない蓄積で表面形状を悪化することを妨げるた
めに重要である。この要領で、デュアル・ダマシーン金
属配線は、容易に通常のレベル以上、例えば、８または
それ以上の配線レベルを有するチップに拡張できる。
属の化学的機械的研磨ステップで、”過度の研磨”の量
が減少される。この利点は、プロセスの時間の節約のた
めや、付加的な相互接続レベルをつくるとき、存在する
望ましくない蓄積で表面形状を悪化することを妨げるた
めに重要である。この要領で、デュアル・ダマシーン金
属配線は、容易に通常のレベル以上、例えば、８または
それ以上の配線レベルを有するチップに拡張できる。
【００２０】本発明は、金属の化学的機械的研磨に続い
て、次のレベル間誘電体付着に先立つ、付加的なプロセ
ス・ステップを直ちに挿入する。修復できない欠陥を導
くであろうへこみである、表面形状の不規則性が次のレ
ベルに模写される前に、表面形状の不規則性の”調整”
が金属の化学的機械的研磨（または、前のレベルのプロ
セス）によって導かれる。
て、次のレベル間誘電体付着に先立つ、付加的なプロセ
ス・ステップを直ちに挿入する。修復できない欠陥を導
くであろうへこみである、表面形状の不規則性が次のレ
ベルに模写される前に、表面形状の不規則性の”調整”
が金属の化学的機械的研磨（または、前のレベルのプロ
セス）によって導かれる。
【００２１】本発明によって解決される問題は、どのよ
うな形式の研磨でも起こり、したがって、本発明は任意
のタイプの研磨に適用することができる。同様に、本発
明は、高密度プラズマ酸化物や、フッ素ドープ酸化物
や、他の誘電率（Ｋ）の低い誘電体のような、プラズマ
化学気相付着酸化物以外のレベル間誘電体で有益であ
る。もし、窒化珪素以外のフィルムが金属配線に付着
し、充填材物質４０と比較して異なる研磨率を有するな
らば、それらは金属キャッピング層および研磨停止３０
として利用することができる。もし、プラズマ化学気相
付着酸化物以外の誘電体がキャッピング層／研磨停止層
３０と比較して異なる研磨率を有するならば、それら
は”充填材物質”４０としても用いることができる。
うな形式の研磨でも起こり、したがって、本発明は任意
のタイプの研磨に適用することができる。同様に、本発
明は、高密度プラズマ酸化物や、フッ素ドープ酸化物
や、他の誘電率（Ｋ）の低い誘電体のような、プラズマ
化学気相付着酸化物以外のレベル間誘電体で有益であ
る。もし、窒化珪素以外のフィルムが金属配線に付着
し、充填材物質４０と比較して異なる研磨率を有するな
らば、それらは金属キャッピング層および研磨停止３０
として利用することができる。もし、プラズマ化学気相
付着酸化物以外の誘電体がキャッピング層／研磨停止層
３０と比較して異なる研磨率を有するならば、それら
は”充填材物質”４０としても用いることができる。
【００２２】本発明の利用は、０．２５μｍおよび０．
１８μｍの基本設計ルールで、銅のデュアル・ダマシー
ン相互接続配線を用いるような、特に、多くの金属配線
のレベル（例えば、４またはそれ以上）を有するよう
な、密な形状である半導体のプロセスに最もすぐれた利
点を提供する。
１８μｍの基本設計ルールで、銅のデュアル・ダマシー
ン相互接続配線を用いるような、特に、多くの金属配線
のレベル（例えば、４またはそれ以上）を有するよう
な、密な形状である半導体のプロセスに最もすぐれた利
点を提供する。
【００２３】さらに、本発明は、層間誘電体付着の後で
あって、次の金属被覆パターンの形成の前に、表面形状
の不規則部を除去するために行なわれるレベル間酸化物
の化学的機械的研磨ステップよりもに優れている。その
ようなレベル間酸化物の化学的機械的研磨ステップは、
バイアのオープン（不貫通）を潜在的に引き起こし、ま
たチップ全域とウェハ全域とにわたり付加的な静電容量
変化を与える可能性がある。加えて、そのようなレベル
間酸化物の化学的機械的研磨それ自体は、残っている酸
化物の中に金属で充填されるであろう疵を生成し、次レ
ベルの金属ショートを潜在的に引き起こす。標準的な層
間誘電体酸化物の化学的機械的研磨では、厚さおよび一
様性の制御が適切でないと問題が生じ、層間誘電体の厚
さが等しくなるようにバランスさせ厳密に制御する必要
があるため、上記のような欠陥が生じる。
あって、次の金属被覆パターンの形成の前に、表面形状
の不規則部を除去するために行なわれるレベル間酸化物
の化学的機械的研磨ステップよりもに優れている。その
ようなレベル間酸化物の化学的機械的研磨ステップは、
バイアのオープン（不貫通）を潜在的に引き起こし、ま
たチップ全域とウェハ全域とにわたり付加的な静電容量
変化を与える可能性がある。加えて、そのようなレベル
間酸化物の化学的機械的研磨それ自体は、残っている酸
化物の中に金属で充填されるであろう疵を生成し、次レ
ベルの金属ショートを潜在的に引き起こす。標準的な層
間誘電体酸化物の化学的機械的研磨では、厚さおよび一
様性の制御が適切でないと問題が生じ、層間誘電体の厚
さが等しくなるようにバランスさせ厳密に制御する必要
があるため、上記のような欠陥が生じる。
【００２４】反対に、層間誘電体付着、または、ヴィア
・エッチングでの調整は本発明では必要なく、バイア・
オープン、バイアのオーバエッチング、または、静電容
量の問題は生じない。本発明における研磨停止層を用い
た選択的な酸化物の化学的機械的研磨は、レベル間酸化
物の化学的機械的研磨より実行することがより容易であ
る。さらに、本発明では、”残っている酸化物”の測定
は必要なく、また短い研磨時間（例えば、１分）および
研磨停止層の存在のために、研磨パッド劣化の問題も軽
減され、処理効率が向上する。また、研磨停止を用いる
本発明の選択的な酸化物の化学的機械的研磨は、研磨停
止フィルムの硬さのために疵の欠陥を与えない。
・エッチングでの調整は本発明では必要なく、バイア・
オープン、バイアのオーバエッチング、または、静電容
量の問題は生じない。本発明における研磨停止層を用い
た選択的な酸化物の化学的機械的研磨は、レベル間酸化
物の化学的機械的研磨より実行することがより容易であ
る。さらに、本発明では、”残っている酸化物”の測定
は必要なく、また短い研磨時間（例えば、１分）および
研磨停止層の存在のために、研磨パッド劣化の問題も軽
減され、処理効率が向上する。また、研磨停止を用いる
本発明の選択的な酸化物の化学的機械的研磨は、研磨停
止フィルムの硬さのために疵の欠陥を与えない。
【００２５】本発明は、好ましい実施例によって述べら
れてきたが、当業者とっては、本発明が特許請求の範囲
の精神と範囲内で変更をともなって実施できることが明
らかであろう。
れてきたが、当業者とっては、本発明が特許請求の範囲
の精神と範囲内で変更をともなって実施できることが明
らかであろう。
【００２６】
【図１】不規則部のある表面形状を有する集積回路配線
レベルの簡単な透視図である。
レベルの簡単な透視図である。
【図２】不規則部のある表面形状と研磨停止層とを有す
る集積回路配線レベルの簡単な線図である。
る集積回路配線レベルの簡単な線図である。
【図３】不規則部のある表面形状と充填材層とを有する
集積回路配線レベルの簡単な線図である。
集積回路配線レベルの簡単な線図である。
【図４】不規則部のある表面形状を有する集積回路配線
レベルの簡単な線図である。
レベルの簡単な線図である。
【図５】本発明の好ましい方法を示する流れ図である。
１３ 基板 ２０ ダマシーン配線 ２１ 表面形状の不規則部 ２３ 表面形状の不規則部 ３０ 研磨停止層 ４０ 充填材
フロントページの続き (72)発明者 スーザン・ジー・ボンバーディア アメリカ合衆国05452バーモント州エセッ クス・ジャンクション、オールド・ステー ジ・ロード28 (72)発明者 エリック・ジェイ・ホワイト アメリカ合衆国05445バーモント州シャー ロット、ライン・ドライブ210
Claims (21)
- 【請求項１】研磨停止層で表面を覆い、 前記研磨停止層の上に、表面形状の不規則部の深さより
も大きな厚さを有する充填材層を付着し、 前記充填材層を前記停止層まで下方に選択的に研磨する
ことからなる、表面形状の不規則部を有する表面を平面
化する方法。 - 【請求項２】前記表面は、層間誘電体で覆われるダマシ
ーン配線層を含み、前記研磨停止層および前記充填材層
は前記配線層と前記層間誘電体との間に配置される、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記充填材層は、前記表面形状の不規則部
を充填する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】前記研磨停止層は、前記表面形状の不規則
部を含み、前記研磨後に前記充填材層が前記表面形状の
不規則部の中にのみ残る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】前記充填材層は、前記研磨前は前記研磨停
止層の厚さよりも大きな厚さを有する、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項６】前記研磨は、選択的な化学的機械的研磨か
らなる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】前記表面形状の不規則部は、前記表面の化
学的機械的研磨によって引き起こされた疵とへこみとの
少なくとも１つからなる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】前記停止層は窒化珪素からなり、前記充填
材層は酸化物からなる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】配線層を形成し、 前記配線層を平面化し、 前記配線層の上に層間誘電体を形成し、 前記配線層の前記形成と、前記配線層の前記平面化と、
前記層間誘電体の前記形成とを繰り返すことからなり、
前記平面化は、前記配線層の表面形状に不規則部を形成
する配線層の第１の研磨を含み、さらに、研磨停止層で
前記配線層を覆い、前記研磨停止層の上に前記表面形状
の不規則部の深さよりよりも大きな厚さを有している充
填材層を付着させ、前記停止層まで下方に前記充填材層
を選択的に研磨することを含んでいる、集積回路チップ
を製造する方法。 - 【請求項１０】前記研磨停止層と前記充填材層とは、前
記半導体チップ中の各々の配線層と層間誘電体との間に
付着される、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】前記充填材層は、前記表面形状の不規則
部を充填する、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】前記研磨停止層は、前記表面形状の不規
則部を含み、前記研磨後に前記充填材層が前記表面形状
の不規則部の中にのみ残る、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１３】前記充填材層は、前記研磨前は前記研磨
停止層の厚さよりも大きな厚さを有する、請求項９に記
載の方法。 - 【請求項１４】前記研磨は、選択的な化学的機械的研磨
からなる、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１５】前記表面形状の不規則部は、疵とへこみ
との少なくとも１つからなる、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１６】前記停止層は窒化珪素からなり、前記充
填材層は酸化物からなる、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１７】前記配線層は、ダマシーン配線層からな
る、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１８】表面形状の不規則部を有する少なくとも
１つの配線層と、 前記配線層の上を覆い、前記表面形状の不規則部を含ん
でいる研磨停止層と、 前記表面形状の不規則部の中の充填材層と、 前記研磨停止層と前記充填材層とを覆う層間誘電体とか
らなる、集積回路チップ。 - 【請求項１９】前記充填材層は、前記表面形状の不規則
部を実質的に除去する、請求項１８に記載の集積回路チ
ップ。 - 【請求項２０】前記表面形状の不規則部は、前記配線層
の化学的機械的研磨によって引き起こされた疵とへこみ
との少なくとも１つからなる、請求項１８に記載の集積
回路チップ。 - 【請求項２１】前記停止層は窒化珪素からなり、前記充
填材層は酸化物からなる、請求項１８に記載の集積回路
チップ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US31356499A | 1999-05-14 | 1999-05-14 | |
| US09/313564 | 1999-05-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000357674A true JP2000357674A (ja) | 2000-12-26 |
Family
ID=23216243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000139357A Pending JP2000357674A (ja) | 1999-05-14 | 2000-05-12 | 集積回路チップおよび平面化方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000357674A (ja) |
| KR (1) | KR100368082B1 (ja) |
| CN (1) | CN1168123C (ja) |
| TW (1) | TW447050B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059874A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Hitachi Chem Co Ltd | 基板の研磨方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7132363B2 (en) * | 2001-03-27 | 2006-11-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Stabilizing fluorine etching of low-k materials |
| KR100664806B1 (ko) * | 2005-09-13 | 2007-01-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
| CN101459044B (zh) * | 2007-12-13 | 2010-06-09 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 化学机械抛光中凹陷现象检测单元、制作方法及检测方法 |
-
2000
- 2000-03-23 TW TW089105378A patent/TW447050B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-05-03 KR KR10-2000-0023654A patent/KR100368082B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-05-12 CN CNB001085344A patent/CN1168123C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-12 JP JP2000139357A patent/JP2000357674A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059874A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Hitachi Chem Co Ltd | 基板の研磨方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100368082B1 (ko) | 2003-01-15 |
| CN1274171A (zh) | 2000-11-22 |
| TW447050B (en) | 2001-07-21 |
| KR20000077137A (ko) | 2000-12-26 |
| CN1168123C (zh) | 2004-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5302233A (en) | Method for shaping features of a semiconductor structure using chemical mechanical planarization (CMP) | |
| US5494854A (en) | Enhancement in throughput and planarity during CMP using a dielectric stack containing HDP-SiO2 films | |
| US5920792A (en) | High density plasma enhanced chemical vapor deposition process in combination with chemical mechanical polishing process for preparation and planarization of intemetal dielectric layers | |
| US8389410B2 (en) | Chemical mechanical polishing method | |
| US6849946B2 (en) | Planarized semiconductor interconnect topography and method for polishing a metal layer to form interconnect | |
| US5854140A (en) | Method of making an aluminum contact | |
| EP0621630A1 (en) | Polishstop planarization method and structure | |
| US5726099A (en) | Method of chemically mechanically polishing an electronic component using a non-selective ammonium persulfate slurry | |
| US6258711B1 (en) | Sacrificial deposit to improve damascene pattern planarization in semiconductor wafers | |
| US7208404B2 (en) | Method to reduce Rs pattern dependence effect | |
| US6429134B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JP2003514061A5 (ja) | ||
| EP0926715A2 (en) | Chemical mechanical polishing for isolation dielectric planarization | |
| WO2000002235A1 (en) | Method of planarizing integrated circuits | |
| JP3315605B2 (ja) | 半導体ウエハの層間スタッド形成方法 | |
| JP2001044156A (ja) | 半導体装置の製造方法及び化学研磨装置 | |
| JP2000357674A (ja) | 集積回路チップおよび平面化方法 | |
| US20070269908A1 (en) | Method for in-line controlling hybrid chemical mechanical polishing process | |
| US6395635B1 (en) | Reduction of tungsten damascene residue | |
| US6362101B2 (en) | Chemical mechanical polishing methods using low pH slurry mixtures | |
| US6548409B1 (en) | Method of reducing micro-scratches during tungsten CMP | |
| US6281114B1 (en) | Planarization after metal chemical mechanical polishing in semiconductor wafer fabrication | |
| KR0177396B1 (ko) | 반도체 디바이스의 표면 평탄화 방법 | |
| US6908361B2 (en) | Method of planarization of semiconductor devices | |
| US6943114B2 (en) | Integration scheme for metal gap fill, with fixed abrasive CMP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050516 |
|
| RD14 | Notification of resignation of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7434 Effective date: 20050516 |