JP2002184729A - 化学機械研磨用スラリーおよびこれを用いた銅配線製造方法 - Google Patents

化学機械研磨用スラリーおよびこれを用いた銅配線製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ汚染、スクラッチ、金属配線のリフ
ティングを抑制し得る化学機械研磨用スラリー、および
これを用いた銅配線製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化剤、ｐＨ調節剤、キレート試薬およ
び脱イオン水を含み、研磨剤を含有しないことを特徴と
する化学機械研磨用スラリーである。さらに、半導体基
板上に形成された層間絶縁膜に所定の配線形状の埋め込
み領域を形成する段階と、前記埋め込み領域が形成され
た結果物の全面に段差に沿ってバリア膜を形成する段階
と、前記バリア膜上に段差に沿って銅シード層を形成す
る段階と、前記埋め込み領域内に限って前記銅シード層
が残留するように前記スラリーを用いて化学機械研磨を
行い、前記バリア膜を露出させる段階とを含むことを特
徴とする銅配線製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学機械研磨用スラ
リーに関し、より詳細には、銅配線の化学機械研磨に用
いられるスラリーに関する。さらに本発明は、化学機械
研磨用スラリーを用いた銅配線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の高性能化、高集積化に伴い、デ
バイスの設計および製造において、多層配線構造が必ず
要求されている。このような多層配線構造においては、
絶縁膜の形成、金属配線の蒸着などの工程が終わった
後、フォトリソグラフィー工程などの次工程に進むため
に、ベース層を平坦化する化学機械研磨（以下、ＣＭＰ
とも称する）工程が必要である。このとき、研磨作用お
よび研磨効率を上げるためにスラリーを使用する必要が
ある。一般に、ＣＭＰは、化学液および研磨粒子よりな
るスラリーの化学的作用と、研摩機の機械的作用の組合
せにより研磨する技術をいう。通常のＣＭＰ用スラリー
は、ウェーハの表面とパッドとが接触するとき、この接
触面間の微細な隙間に流動する。このときスラリーに含
まれる研磨剤やパッド表面の隆起の間で機械的な除去作
用が起こり、かつ、スラリーに含まれる化学成分によっ
て化学的な除去作用が起こる。
【０００３】半導体配線技術においては、動作速度を上
げるために低い抵抗および低い寄生キャパシタンスをも
たせて半導体素子のＲＣ値（抵抗とキャパシタンスとの
積）を下げることが重要である。そこで今日、半導体デ
ザインルールが０．１８μｍ以下と低くなるに伴い、ア
ルミニウムと比較して比抵抗が低い銅を用いた金属配線
工程が、配線抵抗および寄生キャパシタンスを低減する
ために注目されている。しかしながら、例えばアルミニ
ウムなどは基板の全面にアルミニウム膜を形成した後で
通常のフォトリソグラフィー工程によって金属配線層を
形成することができるが、銅はフォトリソグラフィーし
難いために他の方法で金属配線層を形成しなければなら
ない。
【０００４】そこで用いられるのがいわゆる「ダマシン
工程」である。簡単に説明すると、基板上の層間絶縁膜
内に予め金属配線を形成する領域を形成した後、この領
域に金属配線物質を埋め込んで金属配線層を形成するこ
とである。ダマシン工程を用いた金属配線構造として
は、ラインダマシン構造とデュアルダマシン構造とがあ
る。ラインダマシン構造とは、層間絶縁膜の表面から所
定深さのトレンチがライン状に形成され、このトレンチ
内に配線金属層が形成された構造をいう。デュアルダマ
シン構造とは、トレンチ領域内にライン状に埋め込まれ
て形成される金属配線と、下部導電層へのコンタクトホ
ールまたはビアホールとを一括して埋め込んだ構造をい
う。
【０００５】従来、このようなダマシン工程として、層
間絶縁膜にライン状のトレンチ領域を形成し、全面に段
差に沿ってバリア膜を形成した後、物理蒸着法を用いて
銅シード層を形成し、その結果物上に電気メッキ方法を
用いてトレンチが完全に埋め込まれるまでメッキ層を厚
く形成した後、ＣＭＰを行って銅配線を形成する方法が
用いられていが、以下のような欠点を有する。第一に、
多量の銅配線を除去しなければならないため、生産性に
劣り、工程コストが高くなる。第二に、研磨量が多くな
るので基板上でＣＭＰ工程の均一度が悪くなり、その結
果、最終的に形成される基板の金属配線層の厚さが不均
一になってしまう。第三に、ＣＭＰ工程で銅膜を除去す
るとき、金属配線層パターンの密度差によって絶縁層の
侵食現象が生じ、その結果、基板内の金属配線層間の厚
さが変わってしまい不良品が生じる。第四に、シード層
とバリア膜との研磨速度が異なる場合、シード層とバリ
ア膜とで各々異なるスラリーを使って研磨しなければな
らず、その結果、ＣＭＰ工程が複雑になりかつ製造コス
トが高くなる。
【０００６】このようなダマシン工程におけるＣＭＰ工
程の問題点に鑑み、最近は、まず全面に銅シード層を形
成し、トレンチ内に形成された銅シード層だけを残して
ＣＭＰにより上部の銅シード層を研磨、除去した後、電
気メッキ法によりトレンチ内のみに選択的に銅メッキ層
を形成して銅配線層を形成する方法が研究されている。
しかし、従来のスラリーはアルミナまたはシリカなどの
研磨剤を必ず含有しているため、上述のような銅シード
層のＣＭＰを行う場合、配線領域のトレンチ内に研磨剤
が残留し容易に除去できないという問題がある。図１を
参照すると、研磨剤を含有する従来のスラリーを使って
銅シード層をＣＭＰした後の様子が示されている。図１
において、符号１０は層間絶縁膜を、１２はトレンチ
を、１４はバリア膜を、１６は銅シード層を表わす。こ
れによれば、トレンチ内の銅シード層上に研磨剤が残留
している状態を表している。
【０００７】このような問題点は、半導体素子が高集積
化するに伴い一層深刻化しており、配線のみを形成する
ラインダマシン工程より、配線およびコンタクトプラグ
まで一回で形成するデュアルダマシン工程においてより
深刻である。またこのような研磨剤は、上述したウェー
ハ汚染だけでなく、ウェーハのスクラッチ、さらには金
属配線のリフティングなどの原因にもなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、研磨
剤残留が原因で生じるウェーハ汚染、スクラッチ、およ
び金属配線のリフティングを抑制できる化学機械研磨用
スラリーを提供することである。また、本発明の他の目
的は、前記スラリーを用いた銅配線製造方法を提供する
ことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、酸化
剤、ｐＨ調節剤、キレート試薬および脱イオン水を含
み、研磨剤を含有しないことを特徴とする化学機械研磨
用スラリーである。
【００１０】さらに本発明は、銅配線の化学機械研磨に
用いられることを特徴とする、前記化学機械研磨用スラ
リーである。
【００１１】さらに本発明は、前記酸化剤は、過酸化水
素、鉄系の酸化剤、または、アンモニウム系の酸化剤で
ある、前記化学機械研磨用スラリーである。
【００１２】さらに本発明は、前記過酸化水素の含有量
は１〜２０質量％である、前記化学機械研磨用スラリー
である。
【００１３】さらに本発明は、前記鉄系の酸化剤の含有
量は０．０１〜５質量％である、前記化学機械研磨用ス
ラリーである。
【００１４】さらに本発明は、前記アンモニウム系の酸
化剤の含有量は０．０１〜５質量％である、前記化学機
械研磨用スラリーである。
【００１５】さらに本発明は、ｐＨが２〜１１であるこ
とを特徴とする、前記化学機械研磨用スラリーである。
【００１６】さらに本発明は、前記ｐＨ調節剤は酸性溶
液または塩基性溶液である、前記化学機械研磨用スラリ
ーである。
【００１７】さらに本発明は、前記酸性溶液は硫酸、硝
酸、塩酸またはリン酸を含み、前記塩基性溶液は水酸化
カリウムまたは水酸化アンモニウムを含む、前記化学機
械研磨用スラリーである。
【００１８】さらに本発明は、前記キレート試薬は、ジ
アンモニウムナトリウム塩、クエン酸、リンゴ酸、グル
コン酸、没食子酸、タンニン酸、エチレンジアミンテト
ラアセテートまたはベンゾトリアゾールである、前記化
学機械研磨用スラリーである。
【００１９】さらに本発明は、前記キレート試薬の含有
量は０．００１〜１質量％である、前記化学機械研磨用
スラリーである。
【００２０】また本発明は、（ａ）半導体基板上に形成
された層間絶縁膜に所定の配線形状の埋め込み領域を形
成する段階と、（ｂ）前記埋め込み領域が形成された結
果物の全面に段差に沿ってバリア膜を形成する段階と、
（ｃ）前記バリア膜上に段差に沿って銅シード層を形成
する段階と、（ｄ）前記埋め込み領域内のみに前記銅シ
ード層が残留するように前記スラリーを用いて化学機械
研磨を行い、前記バリア膜を露出させる段階とを含むこ
とを特徴とする銅配線製造方法である。
【００２１】さらに本発明は、前記（ｄ）段階後に、電
気メッキ方法を用いて前記埋め込み領域に形成された前
記銅シード層上に銅メッキ層を形成する段階と、前記埋
め込み領域の上部の突出した銅メッキ層、銅シード層お
よびバリア膜を除去することにより平坦化して前記埋め
込み領域内に埋め込まれた銅配線層を形成する段階とを
さらに含む、前記銅配線製造方法である。
【００２２】さらに本発明は、前記埋め込み領域は前記
層間絶縁膜の表面から所定深さで埋め込まれたライン状
のトレンチ領域を含む、前記銅配線製造方法である。
【００２３】さらに本発明は、前記埋め込み領域は前記
層間絶縁膜の表面から所定深さに埋め込まれたライン状
のトレンチ領域、および、前記層間絶縁膜を貫通するコ
ンタクトホールまたはビアホール領域を組み合わせたも
のを含む、前記銅配線製造方法である。
【００２４】さらに本発明は、前記バリア膜は、金属の
拡散を防止し、層間絶縁膜と金属配線との間の接着層と
して作用できる物質を用いて形成されることを特徴とす
る、前記銅配線製造方法である。
【００２５】さらに本発明は、前記銅シード層は物理蒸
着法で形成されることを特徴とする、前記銅配線製造方
法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を詳細に説明する。
【００２７】本発明の化学機械研磨用スラリー（以下、
ＣＭＰ用スラリーとも称する）は、酸化剤、ｐＨ調節
剤、キレート試薬および脱イオン水を含み、研磨剤を含
有しないことを特徴とする。本発明のＣＭＰ用スラリー
は、酸化剤が銅表面と反応して電子を奪って酸化膜を形
成することによって研磨効率を上げることができるの
で、研磨剤を含有してなくても従来のＣＭＰ用スラリー
同様の研磨効果を得ることができる。研磨剤を含有しな
いことにより、研磨剤の残留、ウェーハのスクラッチ、
金属配線のリフティングなどを防ぐことができる。以
下、各成分を詳細に説明する。
【００２８】まず酸化剤について説明する。本発明にお
ける酸化剤は、銅表面と反応して酸化膜を形成すること
によって研磨効率を上げるために用いられるものであっ
て、銅表面と反応して酸化膜を形成し得るものであれば
特には限定されないが、具体的には過酸化水素、鉄系の
酸化剤、アンモニウム系の酸化剤、マンガン系の酸化
剤、ヨード系の酸化剤、リン系の酸化剤などが挙げられ
る。なかでも、当業界において酸化剤として酸化力の強
い過酸化水素および鉄系の酸化剤、ならびに、塩基性雰
囲気下で湿食を起こしやすいアンモニウム系の酸化剤が
好ましい。ここで鉄系の酸化剤とは、例えばＦｅ（ＮＯ
3）3、Ｆｅ（ＰＯ4）3、Ｋ3Ｆｅ（ＣＮ）6、などが挙げ
られる。アンモニウム系の酸化剤とは、例えばＮＨ4Ｎ
Ｏ3、ＮＨ4ＰＯ4、ＮＨ4ＳＯ4、ＮＨ4ＩＯ3、（ＮＨ4）
2ＣＯ3、ＮＨ4Ｆｅ（ＳＯ4）2、ＮＨ4Ｆｅ（ＥＤＴＡ）
などが挙げられ、いずれも好ましく用いられる。
【００２９】上記酸化剤の含有量について説明すると、
過酸化水素の場合は、スラリー全質量に対して好ましく
は１〜２０質量％であり、より好ましくは１〜１０質量
％である。ここで含有量が１質量％未満の場合、添加効
果が低く、一方２０質量％を超過する場合、銅イオンの
発生が多くなりすぎてＣＭＰ後の銅イオン汚染、コスト
面の問題が生じるため、好ましくない。鉄系の酸化剤、
例えばＦｅ（ＮＯ3）3またはＦｅ（ＰＯ4）3などの場
合、スラリー全質量に対して好ましくは０．０１〜５質
量％であり、より好ましくは０．０１〜１質量％であ
る。ここで含有量が０．０１質量％未満の場合、添加効
果が低く、一方５質量％を超過する場合、銅イオンの発
生が多くなりすぎてＣＭＰ後の銅イオン汚染、コスト面
の問題が生じるため、好ましくない。アンモニウム系の
酸化剤、例えばＮＨ4ＮＯ3またはＮＨ 4Ｈ2ＰＯ4などの
場合、その含有量は好ましくは０．０１〜５質量％、よ
り好ましくは０．０１〜１質量％である。ここで含有量
が０．０１質量％未満の場合、添加効果が低く、一方５
質量％を超過する場合、銅イオンの発生が多くなりすぎ
てＣＭＰ後の銅イオン汚染、コスト面の問題が生じるた
め、好ましくない。これらの酸化剤は、単独で用いても
よいが、二種類以上を混合して用いることも好ましい。
【００３０】次にｐＨ調節剤について説明する。本発明
においてｐＨ調節剤は、ｐＨを調節しうるものであれば
いずれも使用可能であるが、好ましくは酸性溶液または
塩基性溶液である。酸性溶液としては、硫酸、硝酸、塩
酸、リン酸を含む溶液が好ましく、なかでも硫酸が一般
的であり価格面でも好ましい。塩基性溶液としては、水
酸化カリウム、水酸化アンモニウムを含む溶液が好まし
く、なかでも水酸化カリウムが一般的であり価格面でも
好ましい。
【００３１】本発明のＣＭＰ用スラリーのｐＨは、上記
ｐＨ調整剤を用いて好ましくは２〜１１に調製されるこ
とが好ましい。ｐＨが２未満の場合、ＣＭＰ効率が落ち
ることにより処理コストが上昇する恐れがあり、一方、
ｐＨが１１を超過する場合、銅表面の浸食が過剰になる
恐れがある。
【００３２】次にキレート試薬について説明する。本発
明においてキレート試薬は、酸化された銅が表面に再吸
着することを防止するために添加されるものである。こ
のようなキレート試薬としては従来周知のものが使用さ
れるが、具体的には、ジアンモニウムナトリウム塩、ク
エン酸、リンゴ酸、グルコン酸、没食子酸、タンニン
酸、エチレンジアミンテトラアセテート（ＥＤＴＡ）、
またはベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）が好ましく用いら
れ、さらにニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、Ｎ−ジアミン三
酢酸ヒドロキシエチレン（ＮＨＥＤＴＡ）、三アミンペ
ンタ酢酸ジエチレン（ＤＰＴＡ）またはジグリシネート
エタノール（ＥＤＧ）なども好ましく用いられ、なかで
もクエン酸は、分子中に３個のカルボキシル基を有して
おり、このカルボキシル基がキレート反応に寄与するた
め、研磨効率を向上させる効果が高く特に好ましい。ま
たベンゾトリアゾールも特に好ましい。
【００３３】上記キレート試薬の含有量は、スラリー全
質量に対して、好ましくは０．００１〜１質量％、より
好ましくは０．００１〜０．１質量％である。ここで含
有量が０．００１質量％未満の場合、添加効果が低く、
１質量％を超過する場合、添加量に見合った効果が得ら
れず、コスト面でも好ましくない。
【００３４】当該スラリーに含まれる脱イオン水は、半
導体プロセスで用いられるグレードのものであればよ
い。また本発明のＣＭＰ用スラリーは、上記成分のほか
にも、当業界周知のさまざまな添加剤などが適宜含まれ
ても構わないが、その場合はそれぞれ本発明の効果を妨
げない程度の量で含まれるべきである。
【００３５】次に、本発明のＣＭＰ用スラリーの製造方
法について説明する。一般的な方法としては、まず所定
量の酸化剤およびキレート試薬、ならびに、適量の脱イ
オン水を均一になるまで混合し、得られた溶液のｐＨを
ｐＨ調節剤を用いて適切な値に調節し、最後に脱イオン
水で所定量に調節して、本発明のスラリーを調製する。
この方法は最も一般的なものであって、これに限定され
ず、用いる物質の特性を考慮して適宜変更されてもよ
い。
【００３６】上述した本発明のＣＭＰ用スラリーの物質
除去速度は、銅は約１，０００〜２，０００Å／分、タ
ンタルは２００〜５００Å／分、窒化タンタルは約２０
０〜５００Å／分、ＰＥ-ＴＥＯＳ（プラズマエンハン
スト−テトラエチルオルトシリケート）は５０Å／分以
下である。
【００３７】また本発明は、本発明のＣＭＰ用スラリー
を用いた銅配線製造方法である。以下、各段階を図２〜
５の工程手順を示す断面図参照しながら詳細に説明す
る。
【００３８】図２は、半導体基板（図示せず）上に形成
された層間絶縁膜２０に所定の配線形状の埋め込み領域
をフォトリソグラフィーで形成した状態を示す断面図で
ある。ここで埋め込み領域とは、ラインダマシン構造で
は、層間絶縁膜の表面から所定深さで埋め込まれたライ
ン状のトレンチ領域であり得る。一方、デュアルダマシ
ン構造では、層間絶縁膜を貫通して、例えば半導体基板
や下部配線層のような下部層を露出させるコンタクトホ
ールまたはビアホールであり得るが、層間絶縁膜の表面
から所定深さに埋め込まれたライン状のトレンチ領域、
および、前記層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールま
たはビアホール領域を組み合わせたものでもよい。以
下、埋め込み領域としてトレンチを用いたラインダマシ
ン構造を例にとって説明する。
【００３９】次に、前記埋め込み領域が形成された結果
物の全面に段差に沿ってバリア膜２４を形成する段階に
ついて説明する。バリア膜２４は、金属の拡散を防止
し、層間絶縁膜と金属配線との間の接着層として作用で
きる物質を用いて形成される。このような物質として、
例えばタンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタンが
挙げられ、従来公知の方法によって形成され得る。
【００４０】次に、前記バリア膜２４上に段差に沿って
銅シード層２６を形成する。銅シード層は、好ましくは
スパッタリングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）によって形
成される。
【００４１】次に、図３を参照しながら、前記埋め込み
領域内のみに前記銅シード層２６が残留するように本発
明のＣＭＰ用スラリーを用いて化学機械研磨（ＣＭＰ）
を行い、前記バリア膜２４を露出させる段階について説
明する。
【００４２】上記ＣＭＰによって上部の銅シード層２６
を研磨、除去して、トレンチ２２内に形成された銅シー
ド層２６ａだけを残す。この工程により、トレンチ２２
が形成されていない領域のバリア膜２４の表面が露出
し、トレンチ２２内のみに銅シード層２６ａが存在する
状態を得る。このように処理することで、後続の電気メ
ッキにおいて不必要な部分にメッキ層が形成されること
を防ぐことができる。この段階で従来の研磨剤を含有す
るスラリーを用いればトレンチ２２内に研磨剤が残留し
てしまうが、本発明のスラリーを用いれば研磨剤が残留
しないので、ウェーハ汚染、スクラッチなどの問題点を
防ぐことができる。
【００４３】次に図４を参照しながら、電気メッキ方法
を用いて前記埋め込み領域に形成された前記銅シード層
２６ａ上に銅メッキ層２８を形成する段階について説明
する。残留した銅シード層２６ａが存在する領域のみ電
気メッキされるため、ここではトレンチ２２内のみに銅
メッキ層２８が形成される。当該銅メッキ層２８の厚さ
は、トレンチ２２を埋め込む程度であれば十分である。
【００４４】次に図５を参照しながら、前記埋め込み領
域の上部の突出した銅メッキ層２８、銅シード層２６ａ
およびバリア膜２４を除去することにより平坦化して前
記埋め込み領域内に埋め込まれた銅配線層２８ａを形成
する段階について説明する。前記平坦化は好ましくはＣ
ＭＰにより行われる。この段階において、研磨すべき銅
配線量は従来に比べ大幅に少ないので、より優れた表面
の平坦度を実現でき、かつ製造コストも低減できる。こ
のようにしてＣＭＰした後、トレンチ２２内に銅配線２
８ａ、銅シード層２６ｂ、バリア層２４ａが形成され
る。
【００４５】
【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明す
る。
【００４６】＜実施例１＞酸化剤として過酸化水素（ア
ルドリッチ社製）６６ｇ、キレート試薬としてクエン酸
（アルドリッチ社製）０．５ｇ、脱イオン水４３４ｍＬ
を均一になるまで攪拌し、溶液を得た。この溶液のｐＨ
を、ｐＨ調節剤として硫酸を用いて２に調節し、最終的
に１０００ｍＬになるように脱イオン水を添加して本発
明のスラリーを得た。
【００４７】このスラリーを用いて銅膜を研磨し、その
表面の状態および銅配線を観察した。その結果、ウェー
ハ汚染、スクラッチおよび銅膜のリフティングのような
従来技術における諸欠陥が発生していないことが確認さ
れた。
【００４８】＜実施例２＞酸化剤として硫酸アンモニウ
ム（アルドリッチ社製）０．５ｇ、キレート試薬として
ベンゾトリアゾール（アルドリッチ社製）０．５ｇ、脱
イオン水５００ｍＬを均一になるまで攪拌し、溶液を得
た。この溶液のｐＨを、ｐＨ調節剤として水酸化カリウ
ムを用いて１０に調節し、最終的に１０００ｍＬになる
ように脱イオン水を添加して本発明のスラリーを得た。
【００４９】このスラリーを用いて銅膜を研磨し、その
表面の状態および銅配線を観察した。その結果、ウェー
ハ汚染、スクラッチおよび銅膜のリフティングのような
従来技術における諸欠陥が発生していないことが確認さ
れた。
【００５０】
【発明の効果】本発明によるＣＭＰ用スラリーおよびこ
れを用いた銅配線製造方法によれば、第一に、本発明の
ＣＭＰ用スラリーは研磨剤を含有しないので、ＣＭＰ後
に研磨剤が埋め込み領域内に残留することによる各種欠
陥、例えばウェーハ汚染、スクラッチ、金属配線のリフ
ティングなどを防いで、不良品を低減することができ
る。
【００５１】第二に、本発明のＣＭＰ用スラリーは研磨
剤を含有しないので、スラリーの製造コストを低くし、
ひいてはＣＭＰの工程コストも低くすることができる。
【００５２】第三に、ＣＭＰによって選択的に残された
埋め込み領域内の銅シード層上のみに銅メッキ層が形成
されるため、銅配線のＣＭＰ量を大幅に減らすことがで
きる。これにより、表面の平坦度を改善し、かつ製造コ
ストを低くすることができる。
【００５３】第四に、銅メッキ層のＣＭＰ量が少なくて
済むので、ＣＭＰの均一度に優れ、基板内の金属配線層
の厚さが不均一になる現象を低減できる。加えて、過度
なＣＭＰによるわん状変形（dishing）や層間絶縁膜の
侵食などの現象も防止できる。
【００５４】以上、本発明の望ましい実施形態を挙げて
本発明を詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態
に限定されることなく、本発明の技術的な思想の範囲内
において、当分野における通常の知識を有した者により
様々な変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 研磨剤を含有する従来のスラリーを用いて銅
シード層をＣＭＰした後の状態を示す断面図である。
【図２】 本発明の銅配線製造方法において、層間絶縁
膜２０に所定の配線形状の埋め込み領域をフォトリソグ
ラフィーで形成した状態を示す断面図である。
【図３】 本発明の銅配線製造方法において、本発明の
ＣＭＰ用スラリーを用いて化学機械研磨を行いバリア膜
２４を露出させた状態を示す断面図である。
【図４】 本発明の銅配線製造方法において、電気メッ
キ方法を用いて埋め込み領域に形成された前記銅シード
層２６ａ上に銅メッキ層２８を形成した状態を示す断面
図である。
【図５】 本発明の銅配線製造方法において、埋め込み
領域の上部の突出した銅メッキ層２８、銅シード層２６
ａおよびバリア膜２４を平坦化して銅配線層２８ａを形
成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０…層間絶縁膜 １２，２２…トレンチ １４，２４，２４ａ…バリア膜 １６，２６，２６ａ，２６ｂ…銅シード層 ２８…銅メッキ層 ２８ａ…銅配線層

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸化剤、ｐＨ調節剤、キレート試薬およ
    び脱イオン水を含み、研磨剤を含有しないことを特徴と
    する化学機械研磨用スラリー。
  2. 【請求項２】 銅配線の化学機械研磨に用いられること
    を特徴とする、請求項１に記載の化学機械研磨用スラリ
    ー。
  3. 【請求項３】 前記酸化剤は、過酸化水素、鉄系の酸化
    剤、または、アンモニウム系の酸化剤である、請求項１
    または２に記載の化学機械研磨用スラリー。
  4. 【請求項４】 前記過酸化水素の含有量は１〜２０質量
    ％である、請求項３に記載の化学機械研磨用スラリー。
  5. 【請求項５】 前記鉄系の酸化剤の含有量は０．０１〜
    ５質量％である、請求項３に記載の化学機械研磨用スラ
    リー。
  6. 【請求項６】 前記アンモニウム系の酸化剤の含有量は
    ０．０１〜５質量％である、請求項３に記載の化学機械
    研磨用スラリー。
  7. 【請求項７】 ｐＨが２〜１１であることを特徴とす
    る、請求項１〜６のいずれか一項に記載の化学機械研磨
    用スラリー。
  8. 【請求項８】 前記ｐＨ調節剤は酸性溶液または塩基性
    溶液である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の化学
    機械研磨用スラリー。
  9. 【請求項９】 前記酸性溶液は硫酸、硝酸、塩酸または
    リン酸を含み、前記塩基性溶液は水酸化カリウムまたは
    水酸化アンモニウムを含む、請求項８に記載の化学機械
    研磨用スラリー。
  10. 【請求項１０】 前記キレート試薬は、ジアンモニウム
    ナトリウム塩、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、没食
    子酸、タンニン酸、エチレンジアミンテトラアセテート
    またはベンゾトリアゾールである、請求項１〜９のいず
    れか一項に記載の化学機械研磨用スラリー。
  11. 【請求項１１】 前記キレート試薬の含有量は０．００
    １〜１質量％である、請求項１〜１０のいずれか一項に
    記載の化学機械研磨用スラリー。
  12. 【請求項１２】 （ａ）半導体基板上に形成された層間
    絶縁膜に所定の配線形状の埋め込み領域を形成する段階
    と、 （ｂ）前記埋め込み領域が形成された結果物の全面に段
    差に沿ってバリア膜を形成する段階と、 （ｃ）前記バリア膜上に段差に沿って銅シード層を形成
    する段階と、 （ｄ）前記埋め込み領域内のみに前記銅シード層が残留
    するように請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスラ
    リーを用いて化学機械研磨を行い、前記バリア膜を露出
    させる段階とを含むことを特徴とする銅配線製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記（ｄ）段階後に、 電気メッキ方法を用いて前記埋め込み領域に形成された
    前記銅シード層上に銅メッキ層を形成する段階と、 前記埋め込み領域の上部の突出した銅メッキ層、銅シー
    ド層およびバリア膜を除去することにより平坦化して前
    記埋め込み領域内に埋め込まれた銅配線層を形成する段
    階とをさらに含む、請求項１２に記載の銅配線製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記埋め込み領域は前記層間絶縁膜の
    表面から所定深さで埋め込まれたライン状のトレンチ領
    域を含む、請求項１２または１３に記載の銅配線製造方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記埋め込み領域は前記層間絶縁膜の
    表面から所定深さに埋め込まれたライン状のトレンチ領
    域、および、前記層間絶縁膜を貫通するコンタクトホー
    ルまたはビアホール領域を組み合わせたものを含む、請
    求項１２または１３に記載の銅配線製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記バリア膜は、金属の拡散を防止
    し、層間絶縁膜と金属配線との間の接着層として作用で
    きる物質を用いて形成されることを特徴とする、請求項
    １２〜１５のいずれか一項に記載の銅配線製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記銅シード層は物理蒸着法で形成さ
    れることを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一
    項に記載の銅配線製造方法。
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