JP2003264161A - アルミニウム系金属用研磨液および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配向性に依存することなく高研磨速度かつ低
加工圧力でアルミニウム系金属を研磨することを可能と
するアルミニウム系金属用研磨液を提供すること。 【解決手段】 １．７Ｖ以上の標準電極電位を有する酸
化剤と、アミノ酸又はアミノ酸化合物と、炭素環又はヘ
テロ環を有する二価以上の芳香族カルボン酸とを含有す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム系金
属用研磨液に係り、特に、ＤＲＡＭ、ＦｅＲＡＭ、およ
び高速ロジックＬＳＩ等にダマシン配線を形成するため
に使用されるアルミニウム系金属用研磨液およびこの研
磨液を用いた半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体超ＬＳＩの製造技術におけ
るバックエンドプロセス工程において、工程の簡略化、
歩留まりの向上、および信頼性の向上のために、埋め込
み配線（ダマシン配線）プロセス技術についての研究開
発が行われている。その中でも化学的機械的研磨（Chem
ical Mechanical polishing：ＣＭＰ）技術は、ダマシ
ン配線を形成する上で欠かすことのできない重要技術で
ある。

【０００３】現在、高速ロジックデバイスのバックエン
ド工程では、銅を配線金属とする銅ダマシン配線が主流
となっている。一方、ＤＲＡＭに代表されるメモリデバ
イスのバックエンド工程では、低プロセスコストの観点
からアルミニウムあるいはタングステンを配線金属とす
るダマシン配線技術が採用されている。その中でも特に
アルミニウムのダマシン配線（アルミダマシン配線）
は、アルミニウムが銅に次ぐ低抵抗を有することから有
力視されている。

【０００４】アルミダマシン配線の形成プロセスは、主
に層間絶縁膜の配線溝加工工程、アルミニウム成膜（埋
め込み）工程およびアルミニウムＣＭＰ工程からなる。
アルミニウム成膜プロセスでは、配線溝への埋め込み特
性の向上およびキャパシタへのダメージ低減が要求さ
れ、これらの要求を満たすため、配線溝の内面にチタ
ン、ニオブあるいはこれらの窒化物などのライナー（バ
リアメタル）を設けることが検討されている。このと
き、ＣＭＰプロセスで問題となるのは、ライナー材料に
よりその上に成膜されるアルミニウム膜の配向性が大き
く変化し、従来の研磨技術では、アルミニウム研磨速度
がアルミニウムの配向性に非常に敏感であることであ
る。

【０００５】すなわち、配向性の良好なアルミニウムの
研磨速度は速いが、ライナー構造によってはアルミニウ
ムの配向性が悪くなり、例えば、図３に示すように、ア
ルミニウムの配向性が悪くなるとアルミニウムの研磨速
度は１／１０に低下してしまう。

【０００６】実用的な研磨速度を得るため、図３の矢印
に示すように、ＣＭＰ時の加工圧力（ＤＦ）を、例えば
３００ｇｆ／ｃｍ² から５００ｇｆ／ｃｍ²に上げるこ
とにより、研磨速度を増加させることが可能であるが、
そうした場合には、図４に示すように、被研磨面の平坦
性を大きく悪化してしまう。

【０００７】金属膜のＣＭＰでは、図６に示すように、
一般に酸化剤により金属表面がイオン化し（ａ）、表面
に金属酸化物あるいは添加剤と結合した金属化合物から
なる保護膜が形成される（ｂ）。この表面保護膜は、一
般に純金属に比べ脆弱であるので、表面保護膜が研磨粒
子によって除去され（ｃ）、これらの工程が繰り返され
ることによって研磨が進行する。

【０００８】従って、高研磨速度を得るための鍵となる
のは、金属膜表面の迅速な酸化、最適な保護膜の形成、
および研磨粒子の研磨力である。

【０００９】従来の研磨技術では、酸化剤として一般に
過硫酸アンモニウムや過酸化水素が用いられる。この場
合、下記式に示す通常の酸化反応を利用する。

【００１０】Ｓ₂ Ｏ₈ ^2-＋２ｅ^- → ＳＯ₄ ^2-（Ｅ°
＝２．０Ｖ） Ｈ₂ Ｏ₂ ＋２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → ２Ｈ₂ Ｏ（Ｅ°＝１．
７７Ｖ） しかし、過硫酸アンモニウムや過酸化水素は、酸化還元
電位Ｅ°が２．０Ｖまたはそれ以下と、酸化力が不十分
なため、図２（ａ）に示すように、（１１１）配向した
アルミニウムは容易に酸化されるが、（１１０）あるい
は（１００）配向したアルミニウムは酸化されない。こ
のため、（１１１）配向した配向性の良好なアルミニウ
ムの研磨速度は高いが、（１１０）および（１００）の
結晶面方位が混在する配向性の悪いアルミニウムでは、
研磨速度が急激に低下してしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情の下になされ、配向性に依存することなく、高研磨
速度かつ低加工圧力でアルミニウム系金属を研磨するこ
とを可能とするアルミニウム系金属用研磨液を提供する
ことを目的とする。

【００１２】本発明の他の目的は、上記研磨液を用い
て、高平坦性を有するアルミダマシン配線を高速度で安
定して形成することを可能とする半導体装置の製造方法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、１．７Ｖ以上の標準電極電位を有する酸
化剤と、アミノ酸又はアミノ酸化合物と、炭素環又はヘ
テロ環を有する二価以上の芳香族カルボン酸とを含有す
ることを特徴とするアルミニウム系金属用研磨液を提供
する。

【００１４】また、本発明は、半導体基板表面に形成さ
れた絶縁膜に、溝及び／又はホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記溝及び／又はホールを埋めるよう
にアルミニウム系金属膜を堆積する工程と、前記絶縁膜
上のアルミニウム系金属膜を、前記アルミニウム系金属
用研磨液を用いて研磨して除去し、前記溝及び／又はホ
ール内に埋め込み配線層を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１６】本実施形態に係る研磨液による研磨の対象
となる被研磨体は、アルミニウム膜又はアルミニウム合
金膜である。アルミニウム合金膜としては、アルミニウ
ム−銅、アルミニウム−シリコン、アルミニウム−シリ
コン−銅等を用いることが出来るが、アミノ酸と錯体を
形成する金属を含む合金であるのが好ましい。アミノ酸
と錯体を形成する金属としては、銅、鉄、銀、ニオブ、
ルテニウム、およびチタンを挙げることが出来、これら
の中では銅が最も好ましい。

【００１７】本実施形態に係る研磨液に含まれる酸化剤
は、１．７Ｖ以上の標準電極電位を有するものである。
酸化剤の標準電極電位が１．７Ｖ未満の場合には、酸化
力が不十分となり、研磨速度が低下してしまうためであ
る。

【００１８】１．７Ｖ以上の標準電極電位を有する酸化
剤としては、過硫酸アンモニウム（標準電極電位Ｅ°：
２．０Ｖ）、過酸化水素（標準電極電位Ｅ°：１．７７
Ｖ）、オゾン（標準電極電位Ｅ°：２．０７６Ｖ）等を
挙げることが出来る。これらの中では、過硫酸アンモニ
ウム及び過酸化水素が、長期間に亘って十分な酸化力を
保持し得る点で好ましい。

【００１９】研磨液中の酸化剤の濃度は、０．１〜５重
量％であるのが好ましい。酸化剤の濃度が０．１重量％
未満では、十分な研磨速度が得られず、また５重量％を
越えると、配線金属が腐食する可能性がある。

【００２０】本実施形態に係る研磨液に含まれるアミノ
酸としては、グリシン、アラニン、フェニルアラニン等
が挙げられるが、これらの中ではグリシンが好ましい。
研磨液中のアミノ酸の濃度、特にグリシンの濃度は、
０．１〜５重量％であるのが好ましい。アミノ酸の濃度
が０．１重量％未満では、充分な触媒効果を得ることが
困難となり、結晶面方位に依存せずに高い研磨速度を得
にくくなり、５重量％を越えると、研磨液の分散性が悪
化する傾向となる。

【００２１】アミノ酸の濃度が高すぎると研磨液の分散
性が悪化するのは、アミノ酸が研磨液中において両性イ
オン、例えばグリシンの場合、Ｈ₂ Ｎ⁺ ＣＨ₂ ＣＯＯ^-
として存在するため、プラスあるいはマイナスに帯電し
た他の添加剤あるいは研磨粒子と凝集しやすいためであ
る。

【００２２】アミノ酸の代わりにアミノ酸化合物を用い
ることが出来る。アミノ酸化合物としては、アミノ酸の
金属錯体が挙げられる。金属錯体の金属としては、銅、
鉄、銀、ニオブ、ルテニウム、およびチタンからなる群
から選ばれた１種が挙げられる。

【００２３】即ち、被研磨体が純アルミニウムである場
合には、アミノ酸は被研磨体に含まれる銅等の金属と錯
体を形成することが出来ないので、アミノ酸の金属錯体
そのものを添加するか、またはアミノ酸と金属錯体を形
成し得る金属化合物を添加する必要がある。

【００２４】本実施形態に係る研磨液には、更に炭素環
又はヘテロ環を有する二価以上の芳香族カルボン酸が含
まれる。炭素環を有する芳香族カルボン酸としては、フ
タル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等を挙げるこ
とが出来る。また、ヘテロ環を有する芳香族カルボン酸
としては、キノリン酸（ピリジン−２，３−ジカルボン
酸）、ニコチン酸（ピリジン−３−ジカルボン酸）、シ
ンコメロン酸（ピリジン−３，４−ジカルボン酸）、ピ
リジン−２，３，４−ジカルボン酸、等を挙げることが
出来る。これらの中では、キノリン酸が特に好ましい。

【００２５】これら炭素環又はヘテロ環を有する芳香族
カルボン酸は、酸化剤によってイオン化したアルミニウ
ムと結合して、研磨され易い表面保護膜を形成する。こ
の表面保護膜は研磨特性を左右するため、芳香族カルボ
ン酸の選定は非常に重要である。

【００２６】例えば、芳香族カルボン酸を加えない場合
には、実用的な研磨速度を得ることが出来ない。これ
は、酸化剤により酸化された（イオン化した）アルミニ
ウムが酸素と結合し、硬質のアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を
形成しやすくなり、表面保護膜が研磨粒子で除去し難い
膜質となってしまうためである。表面保護膜を形成させ
るための芳香族カルボン酸としては、イオン化したアル
ミニウムと相互作用しやすく、かつ適度の疎水部を有す
るものが望ましい。

【００２７】すなわち、表面保護膜を形成しやすく、か
つその保護膜が難溶性あるいは不溶性となる二価以上の
芳香族カルボン酸がよい。このような芳香族カルボン酸
のうち、ピリジン環を有するジカルボン酸であるキノリ
ン酸がアルミニウム系金属のＣＭＰ用研磨液として最も
適している。

【００２８】これは、二つのカルボキシル基を有するジ
カルボン酸は、解離定数が小さいため、ＣＯＯ^- として
存在しやすく、プラスの電荷を有するＡｌ⁺⁺⁺ と強く結
合して表面保護膜を形成するためである。これに対し、
例えば、ヘテロ環を有するモノカルボン酸であるキナル
ジン酸を用いた場合には、キノリン酸に比べて解離定数
が大きく、Ａｌ⁺⁺⁺ と結合しにくいため、表面保護膜を
形成しにくい。

【００２９】このため、キノリン酸に替えてキナルジン
酸を用いた場合には、充分な研磨速度を得にくくなる。

【００３０】一方、キノリン酸に替えて、ジカルボン酸
であるが、疎水性が非常に弱いマロン酸あるいはコハク
酸を用いた場合には、実用上満足し得る研磨速度が得ら
れる。しかし、これら疎水性が弱い脂肪族カルボン酸に
よって形成された保護膜は、可溶性になり、そのためデ
ィッシングを抑制することができず、平坦性の悪化を引
き起こしやすいという問題がある。

【００３１】したがって、キノリン酸は、ジカルボン酸
であるため酸化によりイオン化したアルミニウムＡｌ
⁺⁺⁺ と結合しやすく、かつ形成された保護膜は適度な疎
水性を有するため、保護膜形成のための芳香族カルボン
酸として最も適している。

【００３２】キノリン酸以外の好ましい芳香族カルボン
酸としては、ベンゼン環を有するジカルボン酸（フタル
酸）を挙げることが出来る。更には、ジカルボン酸以外
にも、解離定数の低い３つのカルボン酸を有する芳香族
トリカルボン酸、例えばピリジン環を有するトリカルボ
ン酸（シンコメロン酸）、あるいはベンゼン環を有する
トリカルボン酸等を好ましく用いることが出来る。

【００３３】研磨液中の芳香族カルボン酸、特にキノリ
ン酸の添加量は、０．１〜１．０重量％であるのが好ま
しい。これは、芳香族カルボン酸の添加量が０．１重量
％未満では十分な保護膜形成を行い難いため、実用的な
研磨速度を得にくく、１．０重量％を越えると、溶解度
が高くなり過ぎるためである。

【００３４】本実施形態に係る研磨液は、上記各成分以
外に、研磨粒子、界面活性剤等を含有することが出来
る。研磨粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコニ
ア、セリア等が挙げられ、界面活性剤としては、分子量
が１００以下の低分子界面活性剤が望ましく、カチオン
性、アニオン性、ノニオン性の種々の界面活性剤を用い
ることが出来る。

【００３５】より具体的には、カチオン性、アニオン性
の界面活性剤としては、ベンゼン環を含むものが好まし
く、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム、ドデシルベ
ンゼンスルホン酸アンモニウム等を挙げることが出来、
ノニオン性の界面活性剤としては、ＨＬＢ値が２０以下
のものが好ましく、アセチレンジオール系ノニオン、パ
ーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物等を挙げる
ことが出来る。

【００３６】次に、以上説明した本実施形態に係る研磨
液を用いたＡｌ系金属の研磨のメカニズムについて説明
する。

【００３７】本実施形態にかかる研磨液を用いてＡｌ系
金属の研磨を行う場合、例えば、研磨液に含まれるアミ
ノ酸が、Ａｌ系金属中に含まれる銅等の金属と錯体を形
成する。このように、研磨液中に存在するアミノ酸の金
属錯体が、酸化剤のための触媒として機能する。即ち、
アミノ酸の金属錯体の存在により、酸化力の強いラジカ
ルが発生し、酸化剤の酸化力が大幅に増強される。その
結果、Ａｌ系金属表面は強く酸化され、イオン化され
る。この酸化はＡｌ系金属の結晶面方位に依存せずにス
ムーズに進行する。

【００３８】イオン化したアルミニウムは、酸化物を形
成するとともに、芳香族カルボン酸と結合し、表面保護
膜を形成する。一方、金属錯体の形成に寄与しなかった
アミノ酸は、イオン化したアルミニウムと結合し、表面
保護膜の一部を形成する。

【００３９】このようにして形成された表面保護膜は、
水難溶性または不溶性であるため、表面保護膜としての
機能を充分に発揮し、そのためディッシングを効果的に
防止することが出来る。また、表面保護膜は研磨により
容易に除去されるため、Ａｌ系金属の結晶面方位に依存
することなく、高研磨速度で研磨は進行する。更に、Ａ
ｌ系金属の結晶面方位に依存せずに低加工圧力で研磨が
可能であることから、ディッシングを生ずることなく平
坦性の良好なＡｌ系金属配線を形成することが可能とな
る。

【００４０】以下、図面を参照して、本発明の種々の実
施例について説明する。

【００４１】実施例１ 本実施例では、酸化剤として１重量％の過硫酸アンモニ
ウム、および１重量％のグリシンを含有する水溶液を研
磨液として用いて、０．５原子％の銅を含有するアルミ
ニウム合金膜を研磨し、アルミダマシン配線を形成する
場合について、図１〜図４を参照して説明する。

【００４２】まず、図示しない素子が集積形成されてい
るシリコン基板１００上にＳｉＯ₂系の層間絶縁膜１０
１を堆積した。次いで、層間絶縁膜１０１の表面に深さ
４００ｎｍの配線溝１０２を形成した（図１（ａ））。
その後、配線溝１０２の内面を含む層間絶縁膜１０１の
表面に、厚さ１５〜５０ｎｍのニオブ、チタンまたはこ
れらの窒化物からなるライナー膜１０３を堆積し、更に
このライナー膜１０３上に、厚さ８００ｎｍの、０．５
原子％の銅を含有するアルミニウム合金膜１０４を堆積
した（図１（ｂ））。

【００４３】次に、アルミニウム合金膜１０４およびラ
イナー膜１０３の配線溝１０２外の部分をＣＭＰにより
研磨除去した。その結果、配線溝１０２内には、ライナ
ー膜１０３およびアルミニウム合金膜１０４が埋め込ま
れた（図１（ｃ））。

【００４４】ＣＭＰの研磨液には、過硫酸アンモニウム
およびグリシンの他に、０．７５重量％のキノリン酸お
よびディッシング抑制剤として０．０７５重量％の界面
活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム）を加
え、研磨粒子として０．５重量％のγアルミナを含むも
のを用いた。

【００４５】研磨条件は、以下の通りである。

【００４６】 研磨パッド：ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００、 加工圧力：３００ｇｆ／ｃｍ² 、 トップリング回転数：１２０ｒｐｍ、 テーブル回転数：１００ｒｐｍ、 研磨液流量：２００ｃｃ／ｍｉｎ。

【００４７】研磨が開始されると、アルミニウム合金膜
１０４中に含まれる銅と研磨液中に添加されたグリシン
により銅−グリシン錯体：Ｃｕ（Ｈ₂ ＮＣＨ₂ ＣＯＯ
Ｈ）₂が形成される。このアミノ酸化合物（金属錯体）
は、過硫酸アンモニウムの触媒として機能する。すなわ
ち、まずＣｕ（Ｈ₂ ＮＣＨ₂ ＣＯＯＨ）₂ の存在下で下
記の反応式に従って、硫酸ラジカルが生成する。

【００４８】 Ｓ₂ Ｏ₈ ^2-＋ｅ^- → ＳＯ₄ ^2-＋ＳＯ₄・^- この硫酸ラジカルは、非常に強い酸化力を有する。その
酸化還元電位は、下記式に示すように、従来、過硫酸ア
ンモニウムから得られる酸化還元電位（２．０Ｖ）の約
１．５倍である。

【００４９】ＳＯ₄・^- ＋ｅ^- → ＳＯ₄ ^2-（Ｅ°＝
３．１９Ｖ） このようにして生じた硫酸ラジカルにより、結晶面方位
に依存することなく、（１１１）、（１１０）および
（１００）のアルミニウム合金はすべて容易に酸化され
る（図２（ｂ））。そして、酸化によりイオン化したア
ルミニウムＡｌ^{++ +} はキノリン酸と結合し、表面保護膜
を形成する。また、銅−グリシン錯体の形成に寄与しな
かった過剰のグリシンもイオン化したアルミニウムと結
合し、表面保護膜の一部を形成する。

【００５０】このようにして形成された表面保護膜は、
研磨粒子としてのアルミナ粒子により、配向性に依存す
ることなく、迅速に研磨・除去される。即ち、アルミニ
ウム合金膜の結晶面方位（配向性）を種々変えて、上記
と同様の条件で研磨を行ったところ、図３に示すよう
に、結晶面方位に依存することなく、５００ｎｍ／ｍｉ
ｎ以上の高研磨速度が得られた。このように、アルミニ
ウム合金膜を配向性に依存せず低加工圧力で研磨するこ
とが可能であるため、平坦性の良好なアルミダマシン配
線を形成することが可能となる。

【００５１】具体的に、配線の幅を種々変えて、上記と
同様の条件で研磨を行ったところ、３００ｇｆ／ｃｍ^２
と低い研磨圧力での研磨が可能であることから、図４に
示すように、ディッシングおよびエロージョンが配線の
幅にかかわりなく少ないという結果を得た。

【００５２】なお、研磨液からキノリン酸を除いて、上
記と同様の条件で研磨を行ったところ、研磨速度は、２
５０ｎｍ／ｍｉｎ以下にまで低下した。また、キノリン
酸に替えてキナルジン酸を用いて、上記と同様の条件で
研磨を行ったところ、研磨速度は１１０ｎｍ／ｍｉｎに
も低下した。

【００５３】実施例２ 本実施例では、実施例１で用いた研磨液において、酸化
剤として過硫酸アンモニウムの替わりに過酸化水素を用
いた場合について、図５を参照して説明する。

【００５４】研磨が開始されると、アルミニウム合金膜
中に含まれる銅と研磨液中に添加されたグリシンにより
銅−グリシン錯体：Ｃｕ（Ｈ₂ ＮＣＨ₂ ＣＯＯＨ）₂ が
形成されることは、実施例１と同様である。このアミノ
酸化合物（金属錯体）は、過酸化水素の触媒として機能
する。すなわち、まずＣｕ（Ｈ₂ ＮＣＨ₂ ＣＯＯＨ） ₂
の存在下で下記の反応式に従って、ヒドロキシラジカル
が生成する。

【００５５】 Ｈ₂ Ｏ₂ ＋Ｈ⁺ ＋ｅ^- → ＯＨ・＋Ｈ₂ Ｏ このヒドロキシラジカルは、非常に強い酸化力を有す
る。その酸化還元電位は、次式に示すように、従来、過
酸化水素から得られる酸化還元電位（１．７７Ｖ）の約
１．６倍である。

【００５６】ＯＨ・Ｈ⁺ ＋ｅ^- → Ｈ₂ Ｏ（Ｅ°＝
２．８Ｖ） このようにして生じたヒドロキシラジカルにより、結晶
面方位に依存することなく、（１１１）、（１１０）お
よび（１００）のアルミニウム合金はすべて容易に酸化
された（図５（ｂ））。そして、実施例１と同様のメカ
ニズムにより、アルミニウム合金膜を、配向性に依存す
ることなく高い研磨速度で、かつ低加工圧力で研磨する
ことが可能であった。その結果、平坦性の良好なアルミ
ダマシン配線を容易に形成することが可能となった。

【００５７】実施例３ 本実施例では、被研磨体として純アルミニウム膜を用い
た例を示す。上記実施例１および２では、アミノ酸と反
応して金属錯体を形成する金属として、被研磨体である
アルミニウム合金膜中に含まれる銅を利用したが、本実
施例では、被研磨体として純アルミニウムを用いている
ため、被研磨体中の銅を利用することは出来ない。そこ
で、本実施例では、金属錯体触媒を形成する金属化合物
を研磨液中に積極的に添加した。

【００５８】本実施例では、酸化剤としての過硫酸アン
モニウム、硫酸銅およびグリシンを含有する研磨液を用
いて、純アルミニウム膜を研磨する場合について説明す
る。芳香族カルボン酸、ディッシング抑制剤および研磨
粒子は、実施例１で用いたのと同様のものを用いた。

【００５９】研磨液中の硫酸銅とグリシンとの反応によ
り、銅−グリシン錯体：Ｃｕ（Ｈ₂ＮＣＨ₂ ＣＯＯＨ）
₂ が形成される。即ち、研磨操作前の研磨液中には、既
に銅−グリシン錯体が存在している。この金属錯体は、
実施例１に述べた反応機構により、過硫酸アンモニウム
に触媒として作用し、酸化力の強い硫酸ラジカルを生成
する。これにより、結晶面方位に依存せずに、面方位
（１１１）、（１１０）および（１００）のアルミニウ
ム膜は、すべて容易に酸化される。

【００６０】酸化によりイオン化したアルミニウムは、
キノリン酸と結合し、表面保護膜を形成する。その後、
研磨粒子により保護膜が除去され、実施例１と同様のメ
カニズムにより、アルミニウム膜を、配向性に依存する
ことなく高い研磨速度で、かつ低加工圧力で研磨するこ
とが可能である。その結果、平坦性の良好なアルミダマ
シン配線を容易に形成することが可能となった。

【００６１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、配向性に依存することなく、アルミニウム系金
属を高速度かつ低加工圧力で研磨することを可能とする
アルミニウム系金属用研磨液が提供され、この研磨液を
用いて、高平坦性を有するアルミニウム系金属の埋め込
み配線を、アルミニウム系金属の配向性に依存すること
なく、高スループットで形成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係るＡｌ合金ダマシン配線の形成プ
ロセスを工程順に示す断面図。

【図２】従来技術および実施例１における酸化剤の酸化
力の結晶面方位依存性を示す図。

【図３】従来技術および実施例１のＡｌ合金の研磨速度
の配向性依存性を示す特性図。

【図４】従来技術および実施例１のＡｌ合金ダマシン配
線の平坦性の配線幅依存性を示す特性図。

【図５】従来技術および実施例２における酸化剤の酸化
力の結晶面方位依存性を示す図。

【図６】金属膜のＣＭＰの研磨メカニズムを示す図。

【符号の説明】

１００・・・シリコン基板 １０１・・・層間絶縁膜 １０２・・・配線溝 １０３・・・ライナー膜 １０４・・・アルミニウム合金膜

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年５月１６日（２００３．５．１
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】ＯＨ・＋Ｈ ⁺ ＋ｅ^- → Ｈ₂ Ｏ（Ｅ°＝
２．８Ｖ） このようにして生じたヒドロキシラジカルにより、結晶
面方位に依存することなく、（１１１）、（１１０）お
よび（１００）のアルミニウム合金はすべて容易に酸化
された（図５（ｂ））。そして、実施例１と同様のメカ
ニズムにより、アルミニウム合金膜を、配向性に依存す
ることなく高い研磨速度で、かつ低加工圧力で研磨する
ことが可能であった。その結果、平坦性の良好なアルミ
ダマシン配線を容易に形成することが可能となった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｎ Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG15 3C058 AA07 AC04 CB01 DA17 5F033 HH08 HH09 HH10 HH17 HH18 HH32 HH33 MM01 MM12 MM13 QQ48 QQ50 RR04 WW04 XX01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１．７Ｖ以上の標準電極電位を有する酸化
   剤と、アミノ酸又はアミノ酸化合物と、炭素環又はヘテ
   ロ環を有する二価以上の芳香族カルボン酸とを含有する
   ことを特徴とするアルミニウム系金属用研磨液。
2. 【請求項２】前記アミノ酸は、グリシンであり、研磨液
   中の濃度が０．１〜５重量％であるであることを特徴と
   する請求項１に記載のアルミニウム系金属用研磨液。
3. 【請求項３】前記アミノ酸化合物は、アミノ酸の金属錯
   体であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウ
   ム系金属用研磨液。
4. 【請求項４】前記金属錯体の金属は、銅、鉄、銀、ニオ
   ブ、ルテニウム、およびチタンからなる群から選ばれた
   １種であることを特徴とする請求項３に記載のアルミニ
   ウム系金属用研磨液。
5. 【請求項５】前記酸化剤は、過硫酸アンモニウムまたは
   過酸化水素であり、研磨液中の濃度が０．１〜５重量％
   であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム
   系金属用研磨液。
6. 【請求項６】前記ヘテロ環を有する二価以上の芳香族カ
   ルボン酸は、キノリン酸であり、研磨液中の濃度が０．
   １〜１重量％であることを特徴とする請求項１に記載の
   アルミニウム系金属用研磨液。
7. 【請求項７】半導体基板表面に形成された絶縁膜に、溝
   及び／又はホールを形成する工程と、 前記絶縁膜上に、前記溝及び／又はホールを埋めるよう
   にアルミニウム系金属膜を堆積する工程と、 前記絶縁膜上のアルミニウム系金属膜を、請求項１〜６
   のいずれかに記載の研磨液を用いて研磨して除去し、前
   記溝及び／又はホール内に埋め込み配線層を形成する工
   程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。