JP2001210612A - Cmp用非選択性スラリー及びその製造方法、並びにこれを用いてウェーハ上の絶縁層内にプラグを形成する方法 - Google Patents
Cmp用非選択性スラリー及びその製造方法、並びにこれを用いてウェーハ上の絶縁層内にプラグを形成する方法Info
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Abstract
により金属層、障壁層及び絶縁層を同時にほぼ同一の研
磨速度で除去することができる非選択性スラリー及びそ
の製造方法並びに該非選択性スラリーを用いたプラグの
形成方法を提供することにある。 【解決手段】 半導体集積回路に用いられる金属層、障
壁層及び絶縁層に化学的機械的研磨を実施するためのス
ラリーであって、第2酸化剤を酸化する第1酸化剤、前
記金属層を酸化し、前記第1酸化剤により再び酸化力が
復元される前記第2酸化剤、前記障壁層の研磨速度を増
加させるための添加剤、及び、研磨剤を水性溶媒中に含
んでなり、前記金属層、前記障壁層、及び前記絶縁層に
対する除去速度が実質的に同一であることを特徴とする
非選択性スラリー、およびその製造方法、並びに前記非
選択性スラリーを用いたプラグの形成方法。
Description
(以下、CMP(Chemical Mechanic
al Polishing)とも記載)に用いられる非
選択性スラリー及びその製造方法、並びにこれを用いて
ウェーハ上の絶縁層内にプラグを形成する方法に関す
る。特に、金属層、障壁層及び絶縁層に対する研磨除去
速度をほぼ同一にし、これらを1回のCMPで除去する
ことを可能にするCMP用スラリー及びその製造方法、
並びにこれを用いてウェーハ絶縁層内にプラグを形成す
る方法に関する。
し、素子中の金属配線層の数が増加するに従い、各層に
おける表面平坦度の最上層表面に対する影響が大きくな
っている。深刻な場合には、層表面の屈曲により所望す
る形状を形成するのが不可能となることもある。また、
素子が高集積化されるに従い、フォトマージンを確保し
て配線長さを最小化するために下部膜平坦化技術が必要
となる。
して、SOG、エッチ−バック、BPSGリフロー、A
lフロー、CMPなどが用いられている。このうちCM
Pは、例えば、前述したリフロー工程やエッチ−バック
工程で達成できない、広い空間の平坦化や低温平坦化工
程を達成できる利点があるため、非常に効果的な平坦化
技術として広く用いられている。
ハとが直接的に加圧接触し、ウェーハと研磨パッドとの
界面には研磨用スラリーが提供される。ウェーハ表面は
スラリーが塗布された研磨パッドにより機械的及び化学
的に研磨されて平坦になる。このとき、スラリーの組成
物により研磨速度、研磨表面の欠陥、欠点、腐蝕及び侵
食などの特性が変化する。
グ形成方法を、図1〜図6を参照して説明する。
伝導性物質である金属を蒸着した後、フォトリソグラフ
ィ工程によって金属パターン102を形成する。次に図
2に示すように、金属パターン102上に低誘電膜であ
る層間絶縁膜104を蒸着した後、層間絶縁膜に対する
研磨選択比が高いスラリーを用いて1次CMP工程を遂
行して層間絶縁膜の表面を平坦化する。
の状態を示す断面図である。CMP工程においては、回
転テーブルに固定付着された研磨パッドとウェーハ表面
とが直接接触するように配置され、パッド及び回転テー
ブルが回転する間、キャリアにより基板に圧力が印加さ
れる。研磨中、ウェーハとパッドとの間にスラリーが提
供されることにより、パッドの回転運動による研磨が容
易になる。このような工程を実施することにより、層間
絶縁膜104が平坦化される。
層間絶縁膜104に、フォトリソグラフィを用いてビア
ホール108を形成する。さらに、図5に示すように、
前記ビアホール108が形成されたウェーハ上にチタン
(Ti)や窒化チタン(TiN)のような障壁層110
と金属層112とを順次蒸着する。
号、第5,916,855号、第5,858,813
号、および第5,866,031号に開示されているよ
うに、金属に対する選択比が良いスラリーを利用した2
次CMP工程を実施して、層間絶縁膜104上の金属層
112及び障壁層110を取り除くことにより、図6に
示すようなビアホール108内の障壁層と金属層のみが
残存したビアプラグ114が形成される。
リー内の固形研磨剤により層間絶縁膜104の表面にス
クラッチまたは局部腐食106などの欠陥が生じる場合
がある。金属と層間絶縁膜の選択比が異なる、即ち除去
速度が異なるスラリーを用いる場合、層間絶縁膜104
の平坦化工程後に、1次CMP工程で予め生じたスクラ
ッチまたは局部腐食106により、図6に示したような
金属ブリッジを誘発する金属性残留物116が残存する
場合がある。このため、これを取り除くため、さらにC
MP工程を遂行しなければならない。しかし、このよう
な過度なCMP工程を実施することにより、図6に示す
ように、ビアホールに選択比差に由来する金属凹みが生
じて、その結果ビアホールに設けられたビアプラグ11
4の抵抗値が上昇してしまう問題点があった。
のような問題点を改善しうる非選択性過硫酸アンモニウ
ムスラリーが開示されている。該米国特許では、絶縁層
を平坦化させ、パターン形成及び金属蒸着を実施し、ま
ず金属層を取り除く。その後、非選択性スラリーを用い
て金属層と絶縁層とを同時に研磨して平坦化させる。上
述した方法によって、金属性残留物の除去および金属凹
みの生成防止等の効果を得ることができるが、工程が複
雑なため製造コストが高い問題点がある。
ような酸化剤を有したスラリーを大量に用いると、スラ
リー内の不純物濃度が高まるため、CMP工程後、素子
の電気的特性の低下、金属腐蝕の促進等、製造収率に悪
影響を与える可能性がある。さらに、スラリーの品質低
下及び危険性増加、並びにスラリーの製造価格上昇によ
る製品競争力の低下といった問題点がある。
ような従来技術の問題点を解消するために、非選択性ス
ラリーを用いた1回のCMP工程により金属層、障壁層
及び絶縁層を同時に実質的に同一の研磨速度で除去する
ことができる非選択性スラリー及びその製造方法を提供
することにある。
ングにより酸化剤の使用量を減少させ、製造コストを低
減させ、品質および安全性を向上させた非選択性スラリ
ー及びその製造方法を提供することにある。
絶縁層内にプラグを形成する方法において、非選択性ス
ラリーを用いて1回のCMP工程により金属層、障壁層
及び絶縁層を同時に取り除くことのできる単純な製造方
法を提供することにある。
に本発明は非選択性スラリーを提供する。前記非選択性
スラリーは、金属層、障壁層、及び絶縁層のCMPに用
いられる。前記スラリーは第2酸化剤を酸化する第1酸
化剤と、前記金属層を酸化することにより還元された
後、前記第1酸化剤により酸化され、再び酸化力が復元
される、即ちリサイクリングされる前記第2酸化剤、障
壁層の研磨速度を増加させるための添加剤、および研磨
剤が、水性溶媒中に提供される。上記構成を有する本発
明の非選択性スラリーを用いてCMPを実施した場合
は、前記金属層と、前記障壁層と、前記絶縁層の除去速
度を実質的に同一にし得る。
同一とは、生産段階において歩留まり低下などの問題の
原因とならない程度に同一であることを意味し、除去速
度の差が150Å/min以下であることが好ましく、
100Å/min以下であることがより好ましく、50
Å/min以下であることが特に好ましい。また、最も
除去速度が速い層の除去速度と、最も除去速度が遅い層
の除去速度との比から同一性を比較してもよく、その場
合は、最も除去速度が速い層の除去速度が、最も除去速
度が遅い層の除去速度の1.3倍以下であることが好ま
しく、1.2倍以下であることがより好ましく、1.1
倍以下であることが特に好ましい。
る方法を提供する。本発明の非選択性スラリーを製造す
る一の方法は、研磨剤を準備する段階と、絶縁層研磨用
研磨剤に第1酸化剤、第2酸化剤、及びpH調節用酸を
加えて強酸性のスラリーを作る段階と、前記強酸性(例
えばpH2.5以下)のスラリーのpHが弱酸性から弱
アルカリ性の範囲(pHが6〜8)に維持されるように
NH4Fを添加する段階とから構成される。研磨剤とし
ては、強アルカリ性のものや、pH4.5程度のシリカ
溶液などを用いることができるがこれらに限定されるも
のではなく、各種公知の研磨剤を適宜使用でき、これら
は主に絶縁層を研磨する作用を果たす。
グを形成する方法を提供する。本発明のプラグ形成方法
は、半導体ウェーハ上に絶縁層を形成する段階と、前記
絶縁層にビアホールを形成する段階と、前記ビアホール
が形成された絶縁層上に障壁層を堆積する段階と、前記
ビアホールが充填されるように前記障壁層上に金属層を
堆積する段階と、前記金属層、前記障壁層及び前記絶縁
層に対して実質的に同一の除去速度を有した非選択性ス
ラリーを用いた化学的機械的研磨により、実質的に平坦
な表面を有するように前記絶縁層の表面を露出させる段
階とを含むことを特徴とするウェーハ上の絶縁層にプラ
グを形成する方法である。
を有する第1酸化剤及び第2酸化剤は金属との酸化反応
を誘導する。二つの酸化剤の特徴は、第2酸化剤が金属
から電子を取り除いて自身の酸化力を失うようにすると
ころに特徴がある。前記第1酸化剤は、例えば、還元電
位が大きい酸化剤であり、金属を酸化した第2酸化剤か
ら電子を奪い取って、前記第2酸化剤の酸化力を回復さ
せる。このような反応メカニズムを円滑化させるため、
前記第2酸化剤は、金属との酸化反応速度が大きく、還
元電位が低いことが好ましい。
酸化力を有し、金属酸化膜形成速度とエッチング速度と
が遅い、過酸化水素と同じ系列に属する酸化剤を第1酸
化剤と定義する。一方、低い還元電位と小さい酸化力を
有するが金属との酸化反応速度が速い、硝酸鉄(Fe
(NO3)3)と同じ系列に属する酸化剤を第2酸化剤と
定義し、それぞれ、過酸化化合物および鉄化合物である
ことが好ましい。
化合物は過酸化水素(H2O2)、過酸化ベンゾイル
((C6H5CO)2O2)、過酸化カルシウム(Ca
O2)、過酸化バリウム(BaO2)、及び過酸化ナトリ
ウム(Na2O2)からなる群より選択されることが好ま
しい。これらの中では、過酸化水素が最も好ましい。
に0.01〜10質量%存在していることが望ましく、
0.5〜5質量%存在することが最も望ましい。0.0
1質量%未満の場合には除去速度があまりにも低くてス
ラリーの工程適用が困難で、10質量%を超える場合に
は除去速度は向上するが金属腐蝕が深化する。
りん酸第二鉄、硫酸第二鉄、及びフェリシアン化カリウ
ムからなる群より選択されることが好ましく、これらの
中では硝酸第二鉄が最も望ましい。硝酸第二鉄が前記非
選択性スラリー内に0.01〜10質量%存在すること
が望ましく、0.05〜0.5質量%存在することがよ
り望ましい。0.01質量%未満の場合には除去速度が
あまりにも低くて工程適用が困難で、10質量%を超え
る場合には非選択性スラリー自体の分散性が低下し、ス
ラリーが固まる現像が生じる。
ン合金からなることが好ましい。また、障壁層は、チタ
ンまたはチタン合金であることが好ましい。また、絶縁
層は、シリコン酸化膜であることが好ましい。
及びセリアからなる群より選択されることが望ましく、
コロイドシリカが特に望ましい。また、研磨剤は選択性
スラリー内に3〜25質量%存在することが望ましく、
5〜12.5質量%存在することが特に望ましい。
壁層の研磨速度を増加させる作用を有し、NH4F、T
BAF(Tetra Butyl Ammonium
Fluoride)、フッ化カリウム、ベンジルトリメ
チルアンモニウムフルオリド、Trimethyl A
mine hydro Floride、Trieth
yl Amine hydro Floride((C
2H5)3NHF)などのフッ素化合物が望ましく、NH4
Fが特に望ましい。
どの添加剤を添加することにより、pHが6〜8程度の
弱酸性から弱アルカリ性の範囲に調節されることが好ま
しい。NH4Fを用いる場合は、非選択性スラリー内に
0.01〜1.5質量%存在することが望ましい。この
ような非選択性スラリーのpHを調節することにより、
障壁層の除去速度を向上させることができ、平坦な絶縁
層を効果的に得ることができる。
は上記例示してものに限られるものではなく、各種公知
の化合物を適宜使用できることはもちろんである。
リーに添加された二種の酸化剤(第1酸化剤および第2
酸化剤)と金属との反応メカニズムを説明するための図
面である。
リーは、金属を酸化させる酸化剤、研磨剤、スラリーの
pHを調節する役割を遂行するための酸などの添加剤、
および脱イオン水(DIW)とから構成される。このよ
うな構成物中スラリーの特性を最も大きく左右するもの
の一つが酸化剤である。
と酸化反応をして金属から電子を奪い取ってそれ自体は
還元される。一方、電子を失った金属はスラリー内に存
在する酸素と結合してMetal−O形態の金属酸化膜
を形成したり、M-形態の陰イオンになってスラリー内
で溶解したり、化学的にエッチングされる。このような
酸化剤により形成された金属酸化膜は、金属自体より除
去が容易なために、研磨剤とパッドの摩擦力によって容
易に除去される。
O2)、第2酸化剤として3価鉄イオン(Fe+3)を用
いた場合について、本発明のメカニズムを説明する。
である3価鉄イオンは速い反応速度でタングステンを酸
化させ、第1酸化剤(Ox(I))である過酸化水素は
還元された2価鉄イオン(Fe+2:Re(I))を3価
鉄イオン(Fe+3)に再酸化させ、それ自体はH2O及
びO2に分解される。酸化された3価鉄イオン(F
e+3)はタングステンと再び反応して金属酸化膜を形成
したり、タングステンに直接浸透してタングステン金属
を除去する。
より、添加される酸化剤の全体量を大幅に減らすことが
できるためにスラリーのコストを節減することができ、
添加される酸化剤が少量ですむためスラリーの品質及び
安全性が確保され、金属の除去速度の制御が容易とな
る。
剤が添加されていないスラリーを用いたときの、タング
ステン層及びシリコン酸化膜の除去速度のpH依存性を
示すグラフである。
は、−(−O−Si−O−)n−形態の分子構造を有す
るシリコン酸化膜がスラリー内のヒドロキシ基(−O
H)とボンドを形成してSi−OH(シラノール)形態
の水酸化物を形成し、研磨剤により取り除かれる過程が
繰り返されることにより除去される。したがって、図8
で分かるように、スラリーのpHが酸性側に傾くほどス
ラリー内には水酸化物を形成できるヒドロキシ基が減る
ため、シリコン酸化膜の除去速度は急激に減少する。一
方、タングステン金属はスラリー中に酸化剤がないため
殆ど反応しない。つまり、スラリーによる影響はなく、
除去速度のpH依存性はない。
として用い、強酸性を帯びているスラリーに、チタンな
どの障壁層の除去速度を向上させうる添加剤を加え、p
H調節を通して金属層、障壁層、絶縁層に対して選択比
がないすなわち、同様の除去速度を有する非選択性スラ
リーを製造できる。
4.5であるシリカ研磨剤を準備する。ここに、第1酸
化剤として0.5〜5質量%の過酸化水素と、第2酸化
剤として0.05〜0.5質量%の硝酸第二鉄とを添加
する。次に、H2SO4を利用してスラリーのpHが2〜
2.5間の値を有するように調節して、強酸性のタング
ステンスラリーを形成する。その後、0.01〜1.5
質量%のNH4Fを添加して好ましくはpHを6.8程
度に調節し、非選択性スラリーを製造することができ
る。
の強アルカリ性である一般的な酸化膜研磨用研磨剤を準
備し、酸化膜研磨用研磨剤に第1酸化剤及び第2酸化剤
を付加し、pH調節用酸によりpH2〜2.5程度の強
酸性のスラリーを形成する。続いて、スラリーのpHが
6〜8程度の弱酸性から弱アルカリ性を有するようにN
H4Fを添加して非選択性スラリーを製造することもで
きる。
l、HNO3など各種強酸を用いることができるが、こ
れらに限定されるものではない。
の添加量と、スラリーのpH変化との関係を示すグラフ
である。NH4Fが全く添加されない状態でスラリーの
pHが2程度の強酸性を有するスラリーに、NH4Fを
添加すると、添加量が増加するほど酸性度が落ち、約1
質量%程度ではpHが6程度の弱酸性に変化することが
わかる。すなわち、水溶液の中でNH4 +基が酸性基と反
応して中和することによってpHが強酸性から弱酸性に
変わり、このとき、イオン化されたフッ素イオン
(F-)はチタンを酸化させる酸化剤として働く。した
がって、pHが6程度の弱酸性に変化することによって
タングステンの除去速度は落ち、シリコン酸化膜の除去
速度は速くなるようになり、スラリーに非選択性を付与
することができる。
テン、チタン、PETEOSの除去速度との関係を示す
グラフである。NH4Fの量が増えるほどタングステン
の除去速度は落ち、チタンとシリコン酸化膜の除去速度
は速くなり、約1質量%程度の時、タングステン、チタ
ン、シリコン酸化膜の除去速度がほぼ同一になることが
分かる。
8に調整する場合にタングステン、チタン、シリコン酸
化膜の除去速度は表1に示す通りである。
タン、シリコン酸化膜の除去速度比は1:0.89:
0.83で実際の製造に関しては、実質的に同一の除去
速度を示している。
MP工程に適用した例を図11〜15を参照して説明す
る。
00上に伝導性物質である金属、例えばタングステン、
アルミニウム、銅またはこれらの合金を堆積した後、フ
ォトエッチング工程を通して金属パターン402を形成
する。
えばSOG、BPSG、O3−TEOS、USG、PE
TEOS、FOXなどの酸化膜を堆積して層間絶縁膜4
04を形成する。
CMPを実施することなく、層間絶縁膜404にフォト
エッチング工程を通してビアホール406を形成する。
i)またはチタンナイトライド(TiN)などからなる
障壁層408、及びタングステンなどからなる金属層4
10を順次堆積してビアホール406を充填する。
を用いてCMP工程を遂行して前記金属層410、障壁
層408、及び層間絶縁膜404を一度のCMP工程に
より取り除いて、図15に示すような表面が平らな層間
絶縁膜を形成し、ビアホール406には上部表面が平ら
なビアプラグ412が形成される。
去速度が同一であるために、金属と絶縁層とを1回のC
MP工程で同時に取り除いても平坦性が良好であり、別
途に絶縁膜平坦化工程を設ける必要がない。絶縁膜平坦
化工程が必要ないので、絶縁膜平坦化工程時に生じるス
クラッチまたは局部腐食106などの欠陥が生じない、
即ち金属残留物に対する問題が生じない。
択比差に起因する、ビアプラグ412の凹み現像が生じ
ない。
逸脱しない範囲で、異なる多様な形態で実施することが
でき、均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の技術
的範囲に含まれる。即ち、上述した実施形態は単なる例
示に過ぎず、これらに限定されるものではない。また、
本発明に実施に関しては各種公知の技術を用いることが
できる。例えば、膜の堆積においては、各種公知の蒸着
技術を用いることができる。
択性スラリー及びこれを利用したCMP方法を用いるこ
とにより、以下の効果を得ることができる。
め製造コストを節減できる。
る時、シリコン酸化膜などの絶縁層も共に平坦化できる
ため、絶縁層及び金属の堆積厚さを大幅に減らすことが
できる。即ち、エッチング量が減り、エッチング工程に
対する余裕度を確保できる。
が実質的に同一であるため、タングステンとチタンの除
去速度の差に起因する腐蝕現象を抑制することができ、
工程完成度を向上させることができる。
に減らすことができるため、スラリーのコストを大幅に
節減することができる。また、添加される酸化剤が少量
で済むため、スラリーの品質及び安全性が確保され、金
属の除去速度の制御が容易である。
する工程において、金属パターンが形成された状態を示
す断面図である。
する工程において、層間絶縁膜が形成された状態を示す
断面図である。
する工程において、1次CMP工程が遂行された状態を
示す断面図である。
する工程において、ビアホールが形成された状態を示す
断面図である。
する工程において、金属層が形成された状態を示す断面
図である。
する工程において、ビアプラグが形成された状態を示す
断面図である。
二種の酸化剤と金属との反応を説明する概略図である。
存性を示すグラフである。
pH変化との関係を示すグラフである。
テン、チタン、PETEOSの除去速度との関係を示す
グラフである。
ラグを形成する工程において、金属パターンが形成され
た状態を示す断面図である。
ラグを形成する工程において、層間絶縁膜が形成された
状態を示す断面図である。
ラグを形成する工程において、ビアホールが形成された
状態を示す断面図である。
ラグを形成する工程において、金属層が形成された状態
を示す断面図である。
ラグを形成する工程において、ビアプラグが形成された
状態を示す断面図である。
Claims (30)
- 【請求項1】 半導体集積回路に用いられる金属層、障
壁層、及び絶縁層の化学的機械的研磨に用いられるスラ
リーであって、第2酸化剤を酸化するための第1酸化
剤、前記金属層を酸化し、前記第1酸化剤により酸化さ
れ再び酸化力が復元される前記第2酸化剤、前記障壁層
の研磨速度を増加させるための添加剤、及び、研磨剤を
水性溶媒中に含んでなり、前記金属層、前記障壁層、及
び前記絶縁層に対する除去速度が実質的に同一であるこ
とを特徴とする非選択性スラリー。 - 【請求項2】 前記金属層は、タングステンまたはタン
グステン合金であることを特徴とする請求項1に記載の
非選択性スラリー。 - 【請求項3】 前記第1酸化剤は過酸化化合物であり、
前記第2酸化剤は鉄化合物であることを特徴とする請求
項1または2に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項4】 前記過酸化化合物は、過酸化水素、過酸
化ベンゾイル、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、及
び過酸化ナトリウムからなる群より選択されることを特
徴とする請求項3に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項5】 前記過酸化水素は、前記非選択性スラリ
ー内に0.01〜10質量%存在することを特徴とする
請求項4に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項6】 前記鉄化合物は、硝酸第二鉄、りん酸第
二鉄、硫酸第二鉄、及びフェリシアン化カリウムからな
る群より選択されることを特徴とする請求項3〜5のい
ずれか1項に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項7】 前記硝酸第二鉄は、前記非選択性スラリ
ー内に0.01〜10質量%存在することを特徴とする
請求項6に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項8】 前記非選択性スラリーのpHは6〜8で
あることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記
載の非選択性スラリー。 - 【請求項9】 前記研磨剤は、前記非選択性スラリー内
に3〜25質量%存在することを特徴とする請求項1〜
8のいずれか1項に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項10】 前記添加剤は、NH4Fであることを
特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の非選択
性スラリー。 - 【請求項11】 前記NH4Fは、前記非選択性スラリ
ー内に0.01〜1.5質量%存在することを特徴とす
る請求項10に記載の非選択性スラリー。 - 【請求項12】 半導体集積回路に用いられる金属層、
障壁層、及び絶縁層の化学的機械的研磨に用いられる非
選択性スラリーの製造方法であって、研磨剤を準備する
段階と、前記研磨剤に、第2酸化剤を酸化するための第
1酸化剤、前記金属層を酸化し、前記第1酸化剤により
酸化され再び酸化力が復元される前記第2酸化剤、及び
pH調節用酸を加えて強酸性のスラリーを形成する段階
と、前記スラリーのpHが6〜8になるようにNH4F
を添加する段階とを含むことを特徴とする非選択性スラ
リーの製造方法。 - 【請求項13】 前記NH4Fは、前記非選択性スラリ
ー内に0.01〜1.5質量%添加されることを特徴と
する請求項12に記載の非選択性スラリーの製造方法。 - 【請求項14】 前記第1酸化剤は過酸化化合物であ
り、前記第2酸化剤は鉄化合物であることを特徴とする
請求項12または13に記載の非選択性スラリーの製造
方法。 - 【請求項15】 前記過酸化化合物は、過酸化水素、過
酸化ベンゾイル、過酸化カルシウム、過酸化バリウム、
及び過酸化ナトリウムからなる群より選択されることを
特徴とする請求項14に記載の非選択性スラリーの製造
方法。 - 【請求項16】 前記過酸化水素は、前記非選択性スラ
リー内に0.01〜10質量%存在することを特徴とす
る請求項15に記載の非選択性スラリーの製造方法。 - 【請求項17】 前記鉄化合物は、硝酸第二鉄、りん酸
第二鉄、硫酸第二鉄、及びフェリシアン化カリウムから
なる群より選択されることを特徴とする請求項14〜1
6のいずれか1項に記載の非選択性スラリーの製造方
法。 - 【請求項18】 前記硝酸第二鉄は、前記非選択性スラ
リー内に0.01〜10質量%存在することを特徴とす
る請求項17に記載の非選択性スラリーの製造方法。 - 【請求項19】 半導体ウェーハ上に絶縁層を形成する
段階と、前記絶縁層にビアホールを形成する段階と、前
記ビアホールが形成された絶縁層上に障壁層を堆積する
段階と、前記ビアホールが充填されるように前記障壁層
上に金属層を堆積する段階と、前記金属層、前記障壁層
及び前記絶縁層に対して実質的に同一の除去速度を有す
る非選択性スラリーを用いた化学的機械的研磨により、
実質的に平坦な表面を有する前記絶縁層を提供する段階
とを含むことを特徴とするウェーハ上の絶縁層にプラグ
を形成する方法。 - 【請求項20】 前記非選択性スラリーは、第2酸化剤
を酸化するための第1酸化剤、前記金属層を酸化し、前
記第1酸化剤により再び酸化力が復元される前記第2酸
化剤、前記障壁層の研磨速度を増加させるための添加
剤、及び、研磨剤を水性溶媒中に含んでなり、前記非選
択性スラリーのpHは6〜8であることを特徴とする請
求項19に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形成す
る方法。 - 【請求項21】 前記金属層はタングステンであり、前
記障壁層はチタンまたはチタン合金であり、前記絶縁層
はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項19ま
たは20に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形成す
る方法。 - 【請求項22】 前記第1酸化剤は過酸化化合物であ
り、前記第2酸化剤は鉄化合物であることを特徴とする
請求項19〜21のいずれか1項に記載のウェーハ上の
絶縁層にプラグを形成する方法。 - 【請求項23】 前記過酸化化合物が、前記非選択性ス
ラリー内に0.5〜5質量%存在することを特徴とする
請求項22に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形成
する方法。 - 【請求項24】 前記鉄化合物は、硝酸第二鉄、りん酸
第二鉄、硫酸第二鉄、及びフェリシアン化カリウムから
なる群より選択されることを特徴とする請求項22また
は23に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形成する
方法。 - 【請求項25】 前記硝酸第二鉄は、前記非選択性スラ
リー内に0.01〜10質量%存在することを特徴とす
る請求項24に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形
成する方法。 - 【請求項26】 前記非選択性スラリーのpHは6〜8
であることを特徴とする請求項19〜25のいずれか1
項に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形成する方
法。 - 【請求項27】 前記研磨剤は、アルミナ、シリカ、及
びセリアからなる群より選択されることを特徴とする請
求項20〜26のいずれか1項に記載のウェーハ上の絶
縁層にプラグを形成する方法。 - 【請求項28】 前記研磨剤は、前記選択性スラリー内
に3〜25質量%存在することを特徴とする請求項20
〜27のいずれか1項に記載のウェーハ上の絶縁層にプ
ラグを形成する方法。 - 【請求項29】 前記添加剤は、NH4Fであることを
特徴とする請求項20〜27のいずれか1項に記載のウ
ェーハ上の絶縁層にプラグを形成する方法。 - 【請求項30】 前記NH4Fは、前記非選択性スラリ
ー内に0.01〜1.5質量%存在することを特徴とす
る請求項29に記載のウェーハ上の絶縁層にプラグを形
成する方法。
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