JP3173405B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に層間絶縁膜の平坦化を図った多層配線構
造の半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多層配線構造の半導体装置を製造する工
程では、上下の配線層を絶縁するための層間絶縁膜の表
面の平坦化を図ることが好ましい、この平坦化の技術と
して、従来からCMP法(化学機械研磨法)が提案され
ている。このCMP法を用いた従来の半導体装置の製造
方法を図4を参照して説明する。まず、図4(a)のよ
うに、常法によってシリコン半導体基板21に素子分離
絶縁膜22、ゲート絶縁膜23、ゲート電極24、ゲー
ト電極上絶縁膜25、サイドウォール26、ソース・ド
レイン拡散層27を形成してMOSトランジスタを形成
した後、全面に層間絶縁膜28を形成する。
【0003】次いで、図4(b)のように、前記層間絶
縁膜28をCMP法により研磨してその表面を平坦化
し、さらにこの層間絶縁膜28を選択エッチングして所
要箇所、ここではソース・ドレイン拡散層27上にコン
タクトホール29を開設する。ついで、図4(c)のよ
うに、バリアメタルとなる金属膜30をスパッタ法等に
より形成し、さらにその上からCVD法により素子と導
通をとるためのコンタクト金属31をコンタクトホール
29内に埋め込む。次いで、後工程において、このコン
タクトホール上にビアホールを配置する場合には、良好
な導通をとるためにコンタクトホールのいわゆるプラグ
ロスを解消する必要があるため、図4(d)のように、
再度CMP法により前記コンタクト金属31とバリアメ
タル30を前記層間絶縁膜28に達するまで研磨する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体装置の製造方法では、層間絶縁膜28に設けたコン
タクトのプラグロスを解消するために、層間絶縁膜28
およびコンタクト金属31の平坦化を図るためには、層
間絶縁膜28の表面のCMP工程と、コンタクト金属3
1の表面のCMP工程とを別工程で行っており、そのた
めに2回のCMP工程が必要であり、製造工程が煩雑化
するという問題がある。この場合、1回のCMP工程で
コンタクト金属と層間絶縁膜の研磨を同時に行うことが
考えられるが、CMP工程中におけるウェットエッチン
グが同時に進行されたときに、コンタクト金属31と層
間絶縁膜28のCMP研磨レートとウェットエッチング
レートに違いが生じ、両者を均一に研磨することが困難
となり、この技術を実現することは現実には不可能であ
る。
【0005】本発明の目的は、1回のCMP工程によっ
て層間絶縁膜およびコンタクト金属の平坦化を可能にし
た半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、素
子が形成された半導体基板の一主面上に、シリコン酸化
膜よりなる層間絶縁膜を形成する工程と、この層間絶縁
膜に開設されたコンタクトホール内にタングステンより
なるコンタクト金属を埋設するように前記コンタクト金
属を前記層間絶縁膜上に形成する工程と、開始から前記
層間絶縁膜の表面を平坦化するまで、前記コンタクト金
属と前記層間絶縁膜の各研磨速度がほぼ等しい条件の化
学機械研磨法により前記コンタクト金属と前記層間絶縁
膜を研磨する工程とを含み、前記化学機械研磨法に用い
る研磨剤が、平均一次粒子径40〜110nmのシリカ
を含有するアルカリ性コロイダルシリカ溶液、0.01
〜0.03mol/lのNH4 OH、および有機系酸化
剤を含有するスラリーであることを特徴とする。また、
本発明の製造方法は、スラリーのpH値は、8.0〜
8.5であることを特徴とし、またスラリーの酸化還元
電位は、+550〜650mV(液温23℃)であるこ
とを特徴とする。この場合、コンタクトホールを開設し
た後にバリアメタルを薄く成膜し、その上にコンタクト
金属を埋設してもよい。あるいは、層間絶縁膜は、前記
コンタクトホールを開設する前に、リフロー処理を行っ
てもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態を製
造工程順に示す断面図である。先ず、図1(a)のよう
に、常法によってシリコン半導体基板1に素子分離用の
シリコン酸化膜2、ゲート酸化膜3、ポリシリコンから
なるゲート電極4、ゲート電極上酸化膜5、CVD法に
よるシリコン酸化膜からなるサイドウォール6、ソース
・ドレイン拡散層7を形成してMOSトランジスタを形
成した後、全面にCVD法によるシリコン酸化膜からな
る層間絶縁膜8を形成する。しかる上で、図1(b)の
ように、前記ソース・ドレイン拡散層7上の層間絶縁膜
8をドライエッチング法により選択エッチングしてコン
タクトホール9を開設する。
【0008】ついで、図1(c)のように、前記コンタ
クトホール9を含む層間絶縁膜8上にバリアメタルとな
る金属膜10を薄く形成し、さらにコンタクト金属とし
てタングステン膜11を成膜して前記コンタクトホール
を埋設する。しかる上で、図1(d)のように、前記タ
ングステン膜11、バリアメタル10、および層間絶縁
膜8の一部にわたってCMP法による研磨を施し、前記
層間絶縁膜8の表面が露呈されてその表面を平坦化す
る。これにより、タングステン膜11およびバリアメタ
ル10はコンタクトホール9内にのみ存在し、かつその
表面が層間絶縁膜8に対しても平坦化される。なお、図
示は省略するが、その後の工程において上層配線を形成
し、多層配線構造が形成される。
【0009】このように、この第1の実施形態では、層
間絶縁膜8にコンタクトホール9を開設し、バリアメタ
ル10とコンタクト金属としてのタングステン膜11を
形成した後に層間絶縁膜8を含めてCMP法による平坦
化を行っているので、1回のCMP工程で表面が平坦化
されたコンタクトホール9を含む層間絶縁膜8ないし多
層配線構造の形成が可能となる。
【0010】図2は本発明の第2の実施形態を製造工程
順に示す断面図である。先ず、図2(a)のように、常
法によってシリコン半導体基板1に素子分離用のシリコ
ン酸化膜2、ゲート酸化膜3、ポリシリコンからなるゲ
ート電極4、ゲート電極上酸化膜5、CVD法によるシ
リコン酸化膜からなるサイドウォール6、ソース・ドレ
イン拡散層7を形成してMOSトランジスタを形成した
後、全面にCVD法によるシリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜8を形成する。しかる上で、図2(b)のよう
に、前記ソース・ドレイン拡散層7上の層間絶縁膜8を
ドライエッチング法により選択エッチングしてコンタク
トホール9を開設する。
【0011】ついで、図2(c)のように、前記コンタ
クトホール9を含む層間絶縁膜8上にコンタクト金属と
してタングステン膜11を成膜して前記コンタクトホー
ル9を埋設した後、このタングステン膜11、および層
間絶縁膜8の一部にわたってCMP法による研磨を施
し、図2(d)のように、前記層間絶縁膜8の表面が露
呈されてその表面を平坦化する。これにより、タングス
テン膜11はコンタクトホール9内にのみ存在し、かつ
その表面が層間絶縁膜8に対しても平坦化される。な
お、図示は省略するが、その後の工程において上層配線
を形成し、多層配線構造が形成される。
【0012】このように、この第2の実施形態において
も、層間絶縁膜8にコンタクトホール9を開設し、コン
タクト金属としてのタングステン膜11を形成した後に
層間絶縁膜8に達するまでCMP法による平坦化を行っ
ているので、1回のCMP工程で表面が平坦化されたコ
ンタクトホールを含む層間絶縁膜ないし多層配線構造の
形成が可能となる。
【0013】なお、前記第1及び第2の実施形態のいず
れにおいても、層間絶縁膜を形成した後に、リフロー工
程を施して表面の凹凸を緩和する工程を設けることも可
能である。
【0014】
【実施例】図1に示した第1の実施形態において、CM
P工程の条件を示す。 スラリー滴下陵=50cc/min 研磨パッド回転数=35rpm ウェハ保持ヘッド回転数=35rpm ウェハ加圧=0.44kg/cm2 このときに、タングステン膜11の研磨レートと層間絶
縁膜8の研磨レートが等しいスラリーを用いると、平坦
化が実現される。このスラリーとしては、平均一次粒子
径40〜110nmのシリカを含有するアルカり性コロ
イダルシリカ溶液、0.01〜0.03mol/lのN
4 OH、およぴ有機系酸化剤を含有する。また、この
とき、PHは8.0〜8.5であり、かつその酸化還元
電位(ORP)は+550〜650mV(液温23℃)
で有る。
【0015】因みに、従来では、アルカリ性溶液+シリ
カ粒子からなるスラリー(平均一次粒子径30nm、p
H=9.6)を用いると、コンタクト金属であるタング
ステンの研磨速度が進みすぎ、コンタクトホール内のタ
ングステンが溶解されてしまう。また、アルミナ等を主
成分として酸性の研磨剤(平均一次粒子径230nm、
pH=3.2)を用いてCMPを行うと、タングステン
除去後に露出されるシリコン酸化膜からなる層間酸化膜
の研磨が進みすぎ、この層間絶縁膜の表面にマイクロス
クラッチ等が多発されることになる。さらに、シリカの
みの中和スラリー(平均一次粒子径40〜110nm、
pH=7.2)ではタングステンは殆ど研磨されず、非
常にスループットが悪くなる。
【0016】なお、図3はスラリーのpH値と、研磨レ
ートおよびにウェットエッチレートとを比較して示す特
性図であり、この特性図のみでは詳細には理解できない
が、この特性図と詳細な説明を省略した本発明の別の実
験により、ある程度の研磨レートが得られる一方で両レ
ートが略近似する範囲として、pH値が8.0〜8.5
が好ましいことが判明している。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、層間絶縁
膜にコンタクトホールを開設し、かつこのコンタクトホ
ール内にコンタクト金属を埋設するように前記コンタク
ト金属を前記層間絶縁膜上に形成した後に、開始から前
記層間絶縁膜の表面が平坦化されるまで、これらコンタ
クト金属と絶縁膜の各研磨速度ほぼ等しい条件の化学
機械研磨法により前記コンタクト金属と前記層間絶縁膜
を研磨する工程を含むことにより、層間絶縁膜とコンタ
クト金属とを同時に1回のCMP法により研磨して、表
面が平坦な配線構造を製造することができ、製造の簡易
化を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を工程順に示す断面図
である。
【図2】本発明の第2の実施形態を工程順に示す断面図
である。
【図3】スラリーのpH値と研磨レートおよびウェット
エッチレートとの関係を示す特性図である。
【図4】従来の製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン半導体基板 2 素子分離酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ゲート電極 5 絶縁膜 6 サイドウォール 7 ソース・ドレイン拡散層 8 層間絶縁膜 9 コンタクトホール 10 バリアメタル 11 コンタクト金属

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子が形成された半導体基板の一主面上
    に、シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜を形成する工程
    と、この層間絶縁膜に開設されたコンタクトホール内に
    タングステンよりなるコンタクト金属を埋設するように
    前記コンタクト金属を前記層間絶縁膜上に形成する工程
    と、開始から前記層間絶縁膜の表面を平坦化するまで、
    前記コンタクト金属と前記層間絶縁膜の各研磨速度がほ
    ぼ等しい条件の化学機械研磨法により前記コンタクト金
    属と前記層間絶縁膜を研磨する工程とを含み、前記化学
    機械研磨法に用いる研磨剤が、平均一次粒子径40〜1
    10nmのシリカを含有するアルカリ性コロイダルシリ
    カ溶液、0.01〜0.03mol/lのNH4 OH、
    および有機系酸化剤を含有するスラリーであることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記スラリーのpH値が、8.0〜8.
    5である請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記スラリーの酸化還元電位が、+55
    0〜650mV(液温23℃)である請求項2記載の半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記層間絶縁膜に前記コンタクトホール
    を開設した後にバリアメタルを薄く成膜し、その上に前
    記コンタクト金属を形成してなる請求項1乃至3のいず
    れかに記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記層間絶縁膜は、前記コンタクトホー
    ルを開設する前に、リフロー処理を行っている請求項1
    乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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KR100321710B1 (ko) 1998-06-29 2002-05-13 박종섭 반도체소자의게이트전극형성방법
US8367552B2 (en) * 2002-09-04 2013-02-05 Nxp B.V. Method for fabrication of in-laid metal interconnects
JP4617642B2 (ja) * 2003-07-07 2011-01-26 セイコーエプソン株式会社 配線基板の製造方法、及び電気光学装置の製造方法
JP2007103463A (ja) 2005-09-30 2007-04-19 Sumitomo Electric Ind Ltd ポリシングスラリー、GaxIn1−xAsyP1−y結晶の表面処理方法およびGaxIn1−xAsyP1−y結晶基板
US9437729B2 (en) * 2007-01-08 2016-09-06 Vishay-Siliconix High-density power MOSFET with planarized metalization
US9947770B2 (en) 2007-04-03 2018-04-17 Vishay-Siliconix Self-aligned trench MOSFET and method of manufacture
US9443974B2 (en) 2009-08-27 2016-09-13 Vishay-Siliconix Super junction trench power MOSFET device fabrication
US9431530B2 (en) 2009-10-20 2016-08-30 Vishay-Siliconix Super-high density trench MOSFET
US9887259B2 (en) 2014-06-23 2018-02-06 Vishay-Siliconix Modulated super junction power MOSFET devices
US9882044B2 (en) 2014-08-19 2018-01-30 Vishay-Siliconix Edge termination for super-junction MOSFETs
US10234486B2 (en) 2014-08-19 2019-03-19 Vishay/Siliconix Vertical sense devices in vertical trench MOSFET
CN111554574B (zh) * 2020-05-19 2023-03-21 中国科学院微电子研究所 一种平坦化方法、半导体器件及其制作方法

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