JP3197830B2 - 半導体ウエハの金属パターン形成方法 - Google Patents
半導体ウエハの金属パターン形成方法Info
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Classifications
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- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/3105—After-treatment
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- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ用の
改良された表面処理技術に関し、さらに詳しくは、改良
された化学的−機械的仕上げ研磨技術による半導体チッ
プ表面の平坦化に関するものである。
改良された表面処理技術に関し、さらに詳しくは、改良
された化学的−機械的仕上げ研磨技術による半導体チッ
プ表面の平坦化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体チップは、裸金属配線パターンに
よって相互接続される導体ターミナルを備えたデバイス
・アレイである。超LSI(VLSI)チップにおいて
は、それらの金属配線パターンは多層化されている。各
配線層は絶縁材料層によって他の導体層から隔絶されて
いる。異なる配線層間の相互接続は、絶縁材料層を通し
てエッチングされるスルーホール(バイア) を介して行
われる。
よって相互接続される導体ターミナルを備えたデバイス
・アレイである。超LSI(VLSI)チップにおいて
は、それらの金属配線パターンは多層化されている。各
配線層は絶縁材料層によって他の導体層から隔絶されて
いる。異なる配線層間の相互接続は、絶縁材料層を通し
てエッチングされるスルーホール(バイア) を介して行
われる。
【0003】VLSIチップが形状収縮し、配線層が増
えると、各層の表面の不規則性が次層に転移して、次層
の各々の表面をさらに不規則にしてしまう。そうした不
規則性は不規則表面上に形成した形状を歪曲させ、層間
のレベル対レベルの整合を難しくする。本明細書におい
て「層間(interlevel)スタッド」とは、少なくとも2
層間にわたるスタッドのことをいっており、ソース/ド
レイン拡散部および配線レベルとの接続を含むものであ
る。いくつかの場合において、そうした歪曲は厳しいも
のであるので、目的の形状を十分に転写(プリント)し
たり、その層(レベル)を下層(前のレベル)に整合さ
せることは不可能に近い。表面の不規則性を減ずる方法
の1つは、その表面に配線パターンをプリントする前
に、導体材料(例えば、バイアにスタッドを形成する)
でもってバイアを充填することである。しかしながら、
スタッドを利用した後でも、その表面に一段高く形成さ
れた配線の形状は、依然、次層の表面に不規則性を発生
させる。したがって、高寸法精度の幾何学的な正確さを
達成するために、表面をほぼ平ら、もしくは完全平坦に
生成するための多様な層間技術が発達してきた。これら
の技術は、平坦化もしくは処理技術として従来より周知
である。
えると、各層の表面の不規則性が次層に転移して、次層
の各々の表面をさらに不規則にしてしまう。そうした不
規則性は不規則表面上に形成した形状を歪曲させ、層間
のレベル対レベルの整合を難しくする。本明細書におい
て「層間(interlevel)スタッド」とは、少なくとも2
層間にわたるスタッドのことをいっており、ソース/ド
レイン拡散部および配線レベルとの接続を含むものであ
る。いくつかの場合において、そうした歪曲は厳しいも
のであるので、目的の形状を十分に転写(プリント)し
たり、その層(レベル)を下層(前のレベル)に整合さ
せることは不可能に近い。表面の不規則性を減ずる方法
の1つは、その表面に配線パターンをプリントする前
に、導体材料(例えば、バイアにスタッドを形成する)
でもってバイアを充填することである。しかしながら、
スタッドを利用した後でも、その表面に一段高く形成さ
れた配線の形状は、依然、次層の表面に不規則性を発生
させる。したがって、高寸法精度の幾何学的な正確さを
達成するために、表面をほぼ平ら、もしくは完全平坦に
生成するための多様な層間技術が発達してきた。これら
の技術は、平坦化もしくは処理技術として従来より周知
である。
【0004】係る平坦化処理の1つに、Chem-Mech 研磨
(Chemical-Mechanical Polishing)もしくはCMPと
して知られる化学的−機械的研磨法がある。CMPはウ
エハ表面に対して溶液(スラリとして知られる)中に研
磨剤を添加する工程を含み、続いて表面の研磨が行われ
る。溶液中への添加剤は、表面材料を化学的に反応させ
て軟らかくし、軟化した表面の最も高い部分が研磨剤粒
子によって除去される。
(Chemical-Mechanical Polishing)もしくはCMPと
して知られる化学的−機械的研磨法がある。CMPはウ
エハ表面に対して溶液(スラリとして知られる)中に研
磨剤を添加する工程を含み、続いて表面の研磨が行われ
る。溶液中への添加剤は、表面材料を化学的に反応させ
て軟らかくし、軟化した表面の最も高い部分が研磨剤粒
子によって除去される。
【0005】研磨される層が不規則な表面の粗さまたは
表面の形状(トポグラフィ)をもつ均一な材料からなる
とき、CMPは比較的に単純な処理である。そこで、従
来より、CMPは半導体チップ層の最上部に、すなわち
チップ上面に最も近くで非導電性材すなわちダイエレク
トリック(絶縁体、誘電体)を絶縁しながら平坦化する
ために広く用いられてきた。これらの最上層は、各工程
がライン後半で行われる組立ラインの半導体チップ製造
処理にちなんで、時にはバック・エンド・オブ・ライン
(BEOL)層と呼ばれる。同様に、早期段階の処理工
程はフロント・エンド・オブ・ライン(FEOL)であ
って、初期の層はそのFEOL層に、中間工程/層はミ
ドル・オブ・ライン(MOL)にて行われる。
表面の形状(トポグラフィ)をもつ均一な材料からなる
とき、CMPは比較的に単純な処理である。そこで、従
来より、CMPは半導体チップ層の最上部に、すなわち
チップ上面に最も近くで非導電性材すなわちダイエレク
トリック(絶縁体、誘電体)を絶縁しながら平坦化する
ために広く用いられてきた。これらの最上層は、各工程
がライン後半で行われる組立ラインの半導体チップ製造
処理にちなんで、時にはバック・エンド・オブ・ライン
(BEOL)層と呼ばれる。同様に、早期段階の処理工
程はフロント・エンド・オブ・ライン(FEOL)であ
って、初期の層はそのFEOL層に、中間工程/層はミ
ドル・オブ・ライン(MOL)にて行われる。
【0006】CMPは、2つの配線層間といったような
導体層間の層間(中間レベル)バイアにスタッドを形成
するのに利用される。スタッド形成にあたっては、初め
にCMPによって非導電層を平坦化し、次にその非導電
層を通してバイアパターンが開口され、ポリシリコン又
はタングステンのごとき導体材料よりなる層がパターン
化非導電層上に形成され、そして最後に、導体材料層が
この導体材料がバイア内にのみ残るようにして非導電層
まで削り取られる(ポリッシュダウン)。
導体層間の層間(中間レベル)バイアにスタッドを形成
するのに利用される。スタッド形成にあたっては、初め
にCMPによって非導電層を平坦化し、次にその非導電
層を通してバイアパターンが開口され、ポリシリコン又
はタングステンのごとき導体材料よりなる層がパターン
化非導電層上に形成され、そして最後に、導体材料層が
この導体材料がバイア内にのみ残るようにして非導電層
まで削り取られる(ポリッシュダウン)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】CMP後、不幸にも引
っ掻き傷(スクラッチ)が研磨した後の非導電層に残る
ことがある。さらに、研磨工程では、これまでは下層に
よって生じる表面の不規則性を100%除去することが
できなかった。非導電表面におけるくぼみのために、C
MPでは不要な導体材料全部を除去できないこともあ
る。さらには、各研磨工程は製造処理を複雑にすると共
に、研磨を終えた層にいくらかの非均一性を生じさせ
る。これらの不具合は、例えば電磁漏洩や短絡、表面不
規則性、そして非均一な非導電性といったチップ不良を
引き起こすことによって、歩留りを低下させる。
っ掻き傷(スクラッチ)が研磨した後の非導電層に残る
ことがある。さらに、研磨工程では、これまでは下層に
よって生じる表面の不規則性を100%除去することが
できなかった。非導電表面におけるくぼみのために、C
MPでは不要な導体材料全部を除去できないこともあ
る。さらには、各研磨工程は製造処理を複雑にすると共
に、研磨を終えた層にいくらかの非均一性を生じさせ
る。これらの不具合は、例えば電磁漏洩や短絡、表面不
規則性、そして非均一な非導電性といったチップ不良を
引き起こすことによって、歩留りを低下させる。
【0008】本発明の目的は、半導体チップの歩留りを
改善することである。
改善することである。
【0009】また、本発明の他の目的は、簡易化された
チップ製造を行うことである。
チップ製造を行うことである。
【0010】さらに、本発明の他の目的は、半導体チッ
プ層の表面平坦性を改良することである。
プ層の表面平坦性を改良することである。
【0011】さらに、本発明の他の目的は、チップ歩留
りを改善する一方で、半導体チップ製造中に形成された
絶縁層を簡易に平坦化することである。
りを改善する一方で、半導体チップ製造中に形成された
絶縁層を簡易に平坦化することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウエハ
上の絶縁層に金属パターンを形成する方法である。この
方法は、a)半導体ウエハ上に絶縁材料よりなる層を形
成する工程と、b)前記絶縁層を平坦化する工程と、
c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、d)前記
絶縁層上に導体材料よりなる層を形成する工程と、e)
前記絶縁層を露出させるために前記導体材料層を除去す
る工程と、f)前記絶縁材料と前記導体材料に対して同
じ大きさの除去速度を有するスラリでもって、前記露出
した絶縁層を化学的−機械的研磨して金属を前記パター
ンに残す工程とを含んでいる。前記スラリはコロイド状
シリカ及び過硫酸アンモニウムを含み、前記コロイド状
シリカは前記スラリの5〜12重量%、好ましくは8重
量%である。前記過硫酸アンモニウムの濃度は20−3
0g/lである。
上の絶縁層に金属パターンを形成する方法である。この
方法は、a)半導体ウエハ上に絶縁材料よりなる層を形
成する工程と、b)前記絶縁層を平坦化する工程と、
c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、d)前記
絶縁層上に導体材料よりなる層を形成する工程と、e)
前記絶縁層を露出させるために前記導体材料層を除去す
る工程と、f)前記絶縁材料と前記導体材料に対して同
じ大きさの除去速度を有するスラリでもって、前記露出
した絶縁層を化学的−機械的研磨して金属を前記パター
ンに残す工程とを含んでいる。前記スラリはコロイド状
シリカ及び過硫酸アンモニウムを含み、前記コロイド状
シリカは前記スラリの5〜12重量%、好ましくは8重
量%である。前記過硫酸アンモニウムの濃度は20−3
0g/lである。
【0013】好適な実施の形態において、金属パターン
が半導体ウエハの絶縁層に形成される。絶縁層を化学的
−機械的研磨し、そして平坦化された絶縁層にスタッド
を形成した後、その研磨表面は仕上げスラリでもって化
学的−機械的研磨される。仕上げスラリは、スタッド材
料(タングステン又はチタニウム)に対して絶縁材料
(SiO<SUB>2 </SUB>)とほぼ同等な除去速度を有し
ている。好適な実施の形態による非選択スラリは、8重
量%の燻蒸コロイド状シリカ、そして濃度20g/lの
過硫酸アンモニウムである。
が半導体ウエハの絶縁層に形成される。絶縁層を化学的
−機械的研磨し、そして平坦化された絶縁層にスタッド
を形成した後、その研磨表面は仕上げスラリでもって化
学的−機械的研磨される。仕上げスラリは、スタッド材
料(タングステン又はチタニウム)に対して絶縁材料
(SiO<SUB>2 </SUB>)とほぼ同等な除去速度を有し
ている。好適な実施の形態による非選択スラリは、8重
量%の燻蒸コロイド状シリカ、そして濃度20g/lの
過硫酸アンモニウムである。
【0014】
【発明の実施の形態】図1において、絶縁層100は平
坦に化学的−機械的研磨されており、次いでバイア及び
/又は金属配線パターンがパターン化され、導体材料よ
りなる層(タングステン又はチタニウムのような金属)
がそのパターン化された層100上に形成され、そし
て、その金属層は絶縁層100における金属スタッド及
び/又は金属配線溝と共に平坦化表面102に再露出さ
せるために化学的−機械的研磨されている。そこで、層
100としては、バイア内に層間スタッド104を伴っ
た2つの配線平板間の例えば酸化シリコン層とすること
ができる。別の方法として、表面102はダマシーン
(Damascene )処理して形成された配線層を伴うプラズ
マ・テトラ・オルトシリケート(TEOS)層による平
坦化面とすることもできる。これらの例は単に例に過ぎ
ず、それに限定されるものではない。
坦に化学的−機械的研磨されており、次いでバイア及び
/又は金属配線パターンがパターン化され、導体材料よ
りなる層(タングステン又はチタニウムのような金属)
がそのパターン化された層100上に形成され、そし
て、その金属層は絶縁層100における金属スタッド及
び/又は金属配線溝と共に平坦化表面102に再露出さ
せるために化学的−機械的研磨されている。そこで、層
100としては、バイア内に層間スタッド104を伴っ
た2つの配線平板間の例えば酸化シリコン層とすること
ができる。別の方法として、表面102はダマシーン
(Damascene )処理して形成された配線層を伴うプラズ
マ・テトラ・オルトシリケート(TEOS)層による平
坦化面とすることもできる。これらの例は単に例に過ぎ
ず、それに限定されるものではない。
【0015】その化学的−機械的研磨表面102は、ほ
ぼ平坦ではあるが、引っ掻き傷106とか残存物108
のようなものがあって、完全ではないといったことが見
い出される。そうした不完全さは金属層を化学的−機械
的研磨することを含み、従来からのどのような処理段階
にあっても生じていた。
ぼ平坦ではあるが、引っ掻き傷106とか残存物108
のようなものがあって、完全ではないといったことが見
い出される。そうした不完全さは金属層を化学的−機械
的研磨することを含み、従来からのどのような処理段階
にあっても生じていた。
【0016】スラリは、金属と絶縁体のどちらに対して
も選択的な、通常10:1よりも大きい除去速度を有す
る典型的な化学的−機械的研磨に利用される。残存物1
08を除去する仕上げ用としてスラリの1つを用いる
と、その反対に引っ掻き傷106が残ってしまう。そこ
で、双方に選択タイプのスラリを用いて2段階仕上げを
行っても、双方に非選択タイプのスラリを用いて行うど
ちらの場合も、双方を取り除くことはできない。
も選択的な、通常10:1よりも大きい除去速度を有す
る典型的な化学的−機械的研磨に利用される。残存物1
08を除去する仕上げ用としてスラリの1つを用いる
と、その反対に引っ掻き傷106が残ってしまう。そこ
で、双方に選択タイプのスラリを用いて2段階仕上げを
行っても、双方に非選択タイプのスラリを用いて行うど
ちらの場合も、双方を取り除くことはできない。
【0017】しかしながら、本発明では、残存物と引っ
掻き傷の双方を同時に除去しながら、ほぼ均一な除去速
度を有して表面を研磨できるような非選択スラリによ
り、2段階の仕上げを行うことを避けることができる。
好適な実施の形態のスラリは、5〜12重量%のコロイ
ド状シリカと、20〜30g/lの過硫酸アンモニウム
よりなるものである。好ましくは、シリカは、例えばキ
ャボット社製のセミスパース(Semispers)SS−225
のように、粒径が十分で、好ましくは30nm以上の研
磨用SiO<SUB>2 </SUB>による燻蒸(いぶし、フュー
ム処理又はヒューム処理された)コロイド状シリカであ
る。実施の形態のスラリは、8重量%のコロイド状シリ
カと20g/lの過硫酸アンモニウムのものである。
掻き傷の双方を同時に除去しながら、ほぼ均一な除去速
度を有して表面を研磨できるような非選択スラリによ
り、2段階の仕上げを行うことを避けることができる。
好適な実施の形態のスラリは、5〜12重量%のコロイ
ド状シリカと、20〜30g/lの過硫酸アンモニウム
よりなるものである。好ましくは、シリカは、例えばキ
ャボット社製のセミスパース(Semispers)SS−225
のように、粒径が十分で、好ましくは30nm以上の研
磨用SiO<SUB>2 </SUB>による燻蒸(いぶし、フュー
ム処理又はヒューム処理された)コロイド状シリカであ
る。実施の形態のスラリは、8重量%のコロイド状シリ
カと20g/lの過硫酸アンモニウムのものである。
【0018】実施の形態のスラリの除去速度: SiO2 − 600Å/min W − 500Å/min Ti − 400Å/min したがって、図1に示す構造体の表面100に対して仕
上げ化学的−機械的研磨が円滑に行われ、図2に示すよ
うに、残存物の除去平面102’が得られる。
上げ化学的−機械的研磨が円滑に行われ、図2に示すよ
うに、残存物の除去平面102’が得られる。
【0019】例 図3は、タングステンの5μmを超える範囲にわたって
選択的仕上げ化学的−機械的研磨を行った結果を示して
いる。図4は、本発明による非選択スラリを使用して同
一領域に化学的−機械的研磨を行った結果を示してい
る。タングステンのラインの付近は隣の領域(絶縁層の
下にかつては極わずかなくぼみがある)よりも20nm
くぼんでいるけれども、図3のそれに対応する領域にお
いて不規則性をもってマークされない。したがって、本
発明による半導体ウエハのChem-Mech 仕上げ研磨は残存
物除去、引っ掻き傷除去を改善し、そしてチップ歩留り
を改善することができる。
選択的仕上げ化学的−機械的研磨を行った結果を示して
いる。図4は、本発明による非選択スラリを使用して同
一領域に化学的−機械的研磨を行った結果を示してい
る。タングステンのラインの付近は隣の領域(絶縁層の
下にかつては極わずかなくぼみがある)よりも20nm
くぼんでいるけれども、図3のそれに対応する領域にお
いて不規則性をもってマークされない。したがって、本
発明による半導体ウエハのChem-Mech 仕上げ研磨は残存
物除去、引っ掻き傷除去を改善し、そしてチップ歩留り
を改善することができる。
【0020】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 (1)半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを形成す
る方法において、 a)半導体ウエハ上に絶縁材料よりなる層を形成する工
程と、 b)前記絶縁層を平坦化する工程と、 c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、 d)前記絶縁層上に導体材料よりなる層を形成する工程
と、 e)前記絶縁層を露出させるために前記導体材料層を除
去する工程と、 f)前記絶縁材料と前記導体材料に対して同じ大きさの
除去速度を有するスラリでもって前記露出した絶縁層を
化学的−機械的研磨する工程と、を含むことを特徴とす
る半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (2)前記(1)に記載の形成方法において、前記絶縁
材料はSiO2 であり、前記導体材料は金属であること
を特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (3)前記(2)に記載の形成方法において、前記金属
はタングステンであることを特徴とする半導体ウエハの
金属パターン形成方法。 (4)前記(2)に記載の形成方法において、前記金属
はチタニウムであることを特徴とする半導体ウエハの金
属パターン形成方法。 (5)前記(1)に記載の形成方法において、前記スラ
リはコロイド状シリカ及び過硫酸塩アンモニウムよりな
っていることを特徴とする半導体ウエハの金属パターン
形成方法。 (6)前記(5)に記載の形成方法において、前記コロ
イド状シリカは前記スラリの5〜12重量%であること
を特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (7)前記(6)に記載の形成方法において、前記コロ
イド状シリカは前記スラリの8重量%であることを特徴
とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (8)前記(6)に記載の形成方法において、前記過硫
酸塩アンモニウムの濃度は20〜30g/lであること
を特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (9)前記(7)に記載の形成方法において、前記過硫
酸塩アンモニウムの濃度は20g/lであることを特徴
とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (10)半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを形成
する方法において、 a)半導体ウエハ上に酸化物層を形成する工程と、 b)前記酸化物層を平坦化する工程と、 c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、 d)前記絶縁層上に金属層を形成する工程と、 e)前記酸化物層を露出させるために前記金属層を除去
する工程と、 f)燻蒸コロイド状シリカ及び過硫酸塩アンモニウムよ
りなるスラリでもって、前記露出した酸化物層を化学的
−機械的研磨して金属を前記パターンに残す工程と、を
含むことを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成
方法。 (11)前記(10)に記載の形成方法において、前記
燻蒸コロイド状シリカは前記スラリの5〜12重量%で
あることを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成
方法。 (12)前記(11)に記載の形成方法において、前記
燻蒸コロイド状シリカは前記スラリの8重量%であるこ
とを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (13)前記(12)に記載の形成方法において、前記
過硫酸塩アンモニウムの濃度は20〜30g/lである
ことを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方
法。 (14)前記(13)に記載の形成方法において、前記
過硫酸塩アンモニウムの濃度は20g/lであることを
特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (15)前記(14)に記載の形成方法において、前記
金属はタングステンであることを特徴とする半導体ウエ
ハの金属パターン形成方法。 (16)前記(14)に記載の形成方法において、前記
金属はチタニウムであることを特徴とする半導体ウエハ
の金属パターン形成方法。 (17)半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを形成
する方法において、 a)半導体ウエハ上にSiO2 層を形成する工程と、 b)前記SiO2 層を平坦化する工程と、 c)前記SiO2 層にパターンを形成する工程と、 d)前記SiO2 層上に金属層を形成する工程と、 e)前記SiO2 層を露出させるために前記金属層を除
去する工程と、 f)5〜12重量%の燻蒸コロイド状シリカ及び濃度2
0〜30g/lの過硫酸塩アンモニウムよりなる非選択
スラリでもって、前記露出した前記SiO2 層を化学的
−機械的研磨して金属を前記パターンに残す工程と、を
含むことを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成
方法。 (18)前記(17)に記載の形成方法において、前記
燻蒸コロイド状シリカは前記スラリの8重量%であるこ
とを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (19)前記(18)に記載の形成方法において、前記
過硫酸塩アンモニウムの濃度は20g/lであることを
特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (20)前記(19)に記載の形成方法において、前記
金属はタングステンであることを特徴とする半導体ウエ
ハの金属パターン形成方法。 (21)前記(19)に記載の記載の形成方法におい
て、前記金属はチタニウムであることを特徴とする半導
体ウエハの金属パターン形成方法。
の事項を開示する。 (1)半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを形成す
る方法において、 a)半導体ウエハ上に絶縁材料よりなる層を形成する工
程と、 b)前記絶縁層を平坦化する工程と、 c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、 d)前記絶縁層上に導体材料よりなる層を形成する工程
と、 e)前記絶縁層を露出させるために前記導体材料層を除
去する工程と、 f)前記絶縁材料と前記導体材料に対して同じ大きさの
除去速度を有するスラリでもって前記露出した絶縁層を
化学的−機械的研磨する工程と、を含むことを特徴とす
る半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (2)前記(1)に記載の形成方法において、前記絶縁
材料はSiO2 であり、前記導体材料は金属であること
を特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (3)前記(2)に記載の形成方法において、前記金属
はタングステンであることを特徴とする半導体ウエハの
金属パターン形成方法。 (4)前記(2)に記載の形成方法において、前記金属
はチタニウムであることを特徴とする半導体ウエハの金
属パターン形成方法。 (5)前記(1)に記載の形成方法において、前記スラ
リはコロイド状シリカ及び過硫酸塩アンモニウムよりな
っていることを特徴とする半導体ウエハの金属パターン
形成方法。 (6)前記(5)に記載の形成方法において、前記コロ
イド状シリカは前記スラリの5〜12重量%であること
を特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (7)前記(6)に記載の形成方法において、前記コロ
イド状シリカは前記スラリの8重量%であることを特徴
とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (8)前記(6)に記載の形成方法において、前記過硫
酸塩アンモニウムの濃度は20〜30g/lであること
を特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (9)前記(7)に記載の形成方法において、前記過硫
酸塩アンモニウムの濃度は20g/lであることを特徴
とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (10)半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを形成
する方法において、 a)半導体ウエハ上に酸化物層を形成する工程と、 b)前記酸化物層を平坦化する工程と、 c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、 d)前記絶縁層上に金属層を形成する工程と、 e)前記酸化物層を露出させるために前記金属層を除去
する工程と、 f)燻蒸コロイド状シリカ及び過硫酸塩アンモニウムよ
りなるスラリでもって、前記露出した酸化物層を化学的
−機械的研磨して金属を前記パターンに残す工程と、を
含むことを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成
方法。 (11)前記(10)に記載の形成方法において、前記
燻蒸コロイド状シリカは前記スラリの5〜12重量%で
あることを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成
方法。 (12)前記(11)に記載の形成方法において、前記
燻蒸コロイド状シリカは前記スラリの8重量%であるこ
とを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (13)前記(12)に記載の形成方法において、前記
過硫酸塩アンモニウムの濃度は20〜30g/lである
ことを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方
法。 (14)前記(13)に記載の形成方法において、前記
過硫酸塩アンモニウムの濃度は20g/lであることを
特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (15)前記(14)に記載の形成方法において、前記
金属はタングステンであることを特徴とする半導体ウエ
ハの金属パターン形成方法。 (16)前記(14)に記載の形成方法において、前記
金属はチタニウムであることを特徴とする半導体ウエハ
の金属パターン形成方法。 (17)半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを形成
する方法において、 a)半導体ウエハ上にSiO2 層を形成する工程と、 b)前記SiO2 層を平坦化する工程と、 c)前記SiO2 層にパターンを形成する工程と、 d)前記SiO2 層上に金属層を形成する工程と、 e)前記SiO2 層を露出させるために前記金属層を除
去する工程と、 f)5〜12重量%の燻蒸コロイド状シリカ及び濃度2
0〜30g/lの過硫酸塩アンモニウムよりなる非選択
スラリでもって、前記露出した前記SiO2 層を化学的
−機械的研磨して金属を前記パターンに残す工程と、を
含むことを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成
方法。 (18)前記(17)に記載の形成方法において、前記
燻蒸コロイド状シリカは前記スラリの8重量%であるこ
とを特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (19)前記(18)に記載の形成方法において、前記
過硫酸塩アンモニウムの濃度は20g/lであることを
特徴とする半導体ウエハの金属パターン形成方法。 (20)前記(19)に記載の形成方法において、前記
金属はタングステンであることを特徴とする半導体ウエ
ハの金属パターン形成方法。 (21)前記(19)に記載の記載の形成方法におい
て、前記金属はチタニウムであることを特徴とする半導
体ウエハの金属パターン形成方法。
【図1】本発明による仕上げ化学的−機械的研磨工程の
前の半導体チップを示す断面図である。
前の半導体チップを示す断面図である。
【図2】本発明による仕上げ化学的−機械的研磨工程の
後の図1の半導体チップを示す断面図である。
後の図1の半導体チップを示す断面図である。
【図3】2段階仕上げ用の選択スラリの使用後でタング
ステンの幅5μmを越えた領域の表面のグラフ線図であ
る。
ステンの幅5μmを越えた領域の表面のグラフ線図であ
る。
【図4】本発明の好適な実施の形態による仕上げ後の図
3と同一領域のグラフ線図である。
3と同一領域のグラフ線図である。
100 絶縁層 102 平坦化面 104 層間金属スタッド 106 引っ掻き傷 108 残存物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−288244(JP,A) 特開 昭64−87147(JP,A) 特開 平8−124886(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768
Claims (7)
- 【請求項1】半導体ウエハ上の絶縁層に金属パターンを
形成する方法において、 a)半導体ウエハ上に絶縁材料よりなる層を形成する工
程と、 b)前記絶縁層を平坦化する工程と、 c)前記絶縁層にパターンを形成する工程と、 d)前記絶縁層上に導体材料よりなる層を形成する工程
と、 e)前記絶縁層を露出させるために前記導体材料層を除
去する工程と、 f)前記絶縁層と前記導体材料に対して同等の除去速度
を有するスラリでもって、前記露出した絶縁層を化学的
−機械的研磨する工程とを含み、 前記スラリはコロイド状シリカおよび過硫酸アンモニウ
ムを含み、前記コロイド状シリカは前記スラリの5〜1
2重量%であることを特徴とする、半導体ウエハの金属
パターン形成方法。 - 【請求項2】 請求項1において、前記コロイド状シリ
カは前記スラリの8重量%であることを特徴とする、半
導体ウエハの金属パターン形成方法。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記過硫酸
アンモニウムの濃度は20−30g/lであることを特徴
とする、半導体ウエハの金属パターン形成方法。 - 【請求項4】 請求項3において、前記過硫酸塩アンモ
ニウムの濃度は20g/lであることを特徴とする、半導
体ウエハの金属パターン形成方法。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項において、
前記絶縁層は酸化物層であることを特徴とする、半導体
ウエハの金属パターン形成方法。 - 【請求項6】 請求項5において、酸化物層は酸化シリ
コン層であることを特徴とする、半導体ウエハの金属パ
ターン形成方法。 - 【請求項7】 請求項5または6において、前記導体材
料はタングステンまたはチタニウムであることを特徴と
する、半導体ウエハの金属パターン形成方法。
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