JP3308476B2 - 半導体ウェハの研磨方法 - Google Patents
半導体ウェハの研磨方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体製造方法に
関し、特に金属の化学的機械的研磨（chemical mechani
cal polishing(CMP)）における酸化／エッチング種（et
cher species）としてアンモニウム塩の使用に関する。
関し、特に金属の化学的機械的研磨（chemical mechani
cal polishing(CMP)）における酸化／エッチング種（et
cher species）としてアンモニウム塩の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】化学
的機械的研磨（CMP）は半導体製造の当業界において良
く知られた技術である。半導体装置を製造する工程は、
層の平面性の改善および／または導電性相互接続を決定
するために化学的機械的研磨（CMP）のステップをしば
しば含むことがある。通常使われるCMPプロセスはコロ
イド状スラリ中に浮遊する研磨剤粒子を利用する。異な
る添加剤または作用剤（agents）がスラリと結合するこ
とによって、研磨速度およびスラリの選択性を改善する
ことができる。一例としては、硝酸鉄（Fe(NO3)3）また
は過酸化水素のような様々なイオン塩（ionic salts）
が、金属CMP工程の酸化エッチング試薬（oxidizing etc
hing reagent）として使用され得る。他の試薬もまた、
スラリと結合させることによって、スラリの移動性また
は流動性を改善し、さらに他の試薬をそのスラリに混合
すると、研磨された表面の侵食を防止する。多くの添加
剤または試薬が従来から当業界にて知られている。
的機械的研磨（CMP）は半導体製造の当業界において良
く知られた技術である。半導体装置を製造する工程は、
層の平面性の改善および／または導電性相互接続を決定
するために化学的機械的研磨（CMP）のステップをしば
しば含むことがある。通常使われるCMPプロセスはコロ
イド状スラリ中に浮遊する研磨剤粒子を利用する。異な
る添加剤または作用剤（agents）がスラリと結合するこ
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ことができる。一例としては、硝酸鉄（Fe(NO3)3）また
は過酸化水素のような様々なイオン塩（ionic salts）
が、金属CMP工程の酸化エッチング試薬（oxidizing etc
hing reagent）として使用され得る。他の試薬もまた、
スラリと結合させることによって、スラリの移動性また
は流動性を改善し、さらに他の試薬をそのスラリに混合
すると、研磨された表面の侵食を防止する。多くの添加
剤または試薬が従来から当業界にて知られている。
【０００３】いくつかの酸化／エッチング試薬が知られ
ている。第１のタイプとしては、CMPスラリに使用され
る酸化／エッチング試薬が金属を含む。そのような作用
剤の例としてフェリックシアン化カリウム（potassium
ferric cyanide）、硝酸第二鉄（ferric nitrate）また
は硝酸セリウム（cerium nitrate）が考えられるだろ
う。金属を塩基とする試薬（metal-based reagents）に
は、酸化工程の結果として金属イオンが生成してしまう
という問題がある。これらの金属イオンは、半導体ウェ
ハの露出した表面を汚染する可能性があり、その汚染に
よって、ウェハ上の半導体デバイスの信頼性および機能
性に影響するであろう。さらに、これらの金属性種（ma
tallic species）は、CMPの装置をコーティングし／汚
染し、パーティクルの問題を発生させ、CMPの装置のラ
イフサイクルを短縮させてしまう。そしてこのことは、
研磨装置の交換（replacement）を増加させ、製造工程
に関わるコストを増加させる原因となる。
ている。第１のタイプとしては、CMPスラリに使用され
る酸化／エッチング試薬が金属を含む。そのような作用
剤の例としてフェリックシアン化カリウム（potassium
ferric cyanide）、硝酸第二鉄（ferric nitrate）また
は硝酸セリウム（cerium nitrate）が考えられるだろ
う。金属を塩基とする試薬（metal-based reagents）に
は、酸化工程の結果として金属イオンが生成してしまう
という問題がある。これらの金属イオンは、半導体ウェ
ハの露出した表面を汚染する可能性があり、その汚染に
よって、ウェハ上の半導体デバイスの信頼性および機能
性に影響するであろう。さらに、これらの金属性種（ma
tallic species）は、CMPの装置をコーティングし／汚
染し、パーティクルの問題を発生させ、CMPの装置のラ
イフサイクルを短縮させてしまう。そしてこのことは、
研磨装置の交換（replacement）を増加させ、製造工程
に関わるコストを増加させる原因となる。
【０００４】第２のタイプとしては、 CMPスラリに使
用される酸化／エッチング試薬がカリウム（K）を含
む。そのような酸化／エッチングの例としては、ヨウ化
カリウムまたはフェリックシアン化カリウムがある。カ
リウムを塩基とする試薬には、カリウムイオンがCMP工
程の反応生成物としてスラリの中に残留するという問題
がある。カリウムは、半導体デバイスの導電層の中にお
いて移動性の高いイオン（highly mobile ion）であ
る。基板層中へのカリウムの混入が増加すると、最終製
造デバイスの中のリーク電流が増加する。故に、カリウ
ムイオンは、集積回路（IC ）の信頼性を損ない得る。
用される酸化／エッチング試薬がカリウム（K）を含
む。そのような酸化／エッチングの例としては、ヨウ化
カリウムまたはフェリックシアン化カリウムがある。カ
リウムを塩基とする試薬には、カリウムイオンがCMP工
程の反応生成物としてスラリの中に残留するという問題
がある。カリウムは、半導体デバイスの導電層の中にお
いて移動性の高いイオン（highly mobile ion）であ
る。基板層中へのカリウムの混入が増加すると、最終製
造デバイスの中のリーク電流が増加する。故に、カリウ
ムイオンは、集積回路（IC ）の信頼性を損ない得る。
【０００５】第３のタイプとしては、スラリの一部とし
て使用される試薬が、本来不安定で、スラリ循環問題
（slurry delivery problem）の原因となるような試薬
である。そのような試薬の例としては過酸化水素（H
2O2）がある。過酸化水素は分解しH2OおよびO2になり得
る。このような反応は、スラリ循環システム（slurry d
elivery system）の内部のスラリポンプ（slurry pump
s）により、さらに加速され得る。開放されたＯ2は、ス
ラリ循環システム中で過剰な気圧をもたらし、結果とし
て破損および／または危険な取扱状況になり得る。
て使用される試薬が、本来不安定で、スラリ循環問題
（slurry delivery problem）の原因となるような試薬
である。そのような試薬の例としては過酸化水素（H
2O2）がある。過酸化水素は分解しH2OおよびO2になり得
る。このような反応は、スラリ循環システム（slurry d
elivery system）の内部のスラリポンプ（slurry pump
s）により、さらに加速され得る。開放されたＯ2は、ス
ラリ循環システム中で過剰な気圧をもたらし、結果とし
て破損および／または危険な取扱状況になり得る。
【０００６】第４のタイプとしては、スラリの中に使用
される試薬が、強アルカリ性または強酸性であることで
ある。強酸性の試薬の例は硝酸である。極端に高いまた
は極端に低いpHの値（すなわち、１以下または１１以
上）はスラリのコロイド安定性を損なうであろう。故
に、強アルカリまたは強酸の試薬は、試薬の濃度が少し
変化するとpHが大きく変化するため、都合が悪い。
される試薬が、強アルカリ性または強酸性であることで
ある。強酸性の試薬の例は硝酸である。極端に高いまた
は極端に低いpHの値（すなわち、１以下または１１以
上）はスラリのコロイド安定性を損なうであろう。故
に、強アルカリまたは強酸の試薬は、試薬の濃度が少し
変化するとpHが大きく変化するため、都合が悪い。
【０００７】上述した酸化／エッチング試薬の多くは、
環境を害し（例えば、フェリックシアン化カリウム（po
tassium ferric cyanide）、硝酸セリウム（cerium nit
rate）および硝酸第二鉄（ferric nitrate））、あるい
は高価である（例えば、硝酸セリウム（cerium nitrat
e））。
環境を害し（例えば、フェリックシアン化カリウム（po
tassium ferric cyanide）、硝酸セリウム（cerium nit
rate）および硝酸第二鉄（ferric nitrate））、あるい
は高価である（例えば、硝酸セリウム（cerium nitrat
e））。
【０００８】よって、金属汚染を減少させ、CMPの装置
の汚染／コーティングを防止し、可動イオンを含まず、
安全かつ簡単に循環でき、さらに安定したコロイド縣濁
液（colloidal suspensions）である新しい酸化／エッ
チング試薬が必要とされる。加えて、より価格が安く、
環境的に安全な方法で簡単に処分できる新しい酸化／エ
ッチング試薬が望まれる。
の汚染／コーティングを防止し、可動イオンを含まず、
安全かつ簡単に循環でき、さらに安定したコロイド縣濁
液（colloidal suspensions）である新しい酸化／エッ
チング試薬が必要とされる。加えて、より価格が安く、
環境的に安全な方法で簡単に処分できる新しい酸化／エ
ッチング試薬が望まれる。
【０００９】
【好適実施例の詳細な説明】一般的に、本発明は、金属
を研磨するための化学的機械的研磨（CMP）システムの
スラリに含まれる酸化／エッチング種としてアンモニウ
ム塩を使用している。多くのアンモニウム塩種（ammoni
um salt species ）は、金属性種を含まないので、アン
モニウム塩は、あまりCMP装置を汚染／コーティングし
ない。さらに、金属性種がないため、シリコンウエハの
上表面がアンモニウム塩を含むスラリによって汚染され
ない。その上、アンモニウム塩種は、既述のカリウムま
たは同様な可動イオンを含まず、誘電体物質を亘って容
易に拡散できる。それ故、集積回路（IC）の信頼性が、
既述のスラリを使用することによって改善され得る。さ
らに、既述のアンモニウム塩は、分散するのに困難でな
く、過酸化水素水により起こる分散問題（distribution
problems）の害を被らない。アンモニウム塩スラリ
は、当業界で使用されている他のスラリに比べ、比較的
安価である。また、アンモニウム塩は、環境的に安全で
あり、使用後簡単に処理できる。要するに、CMPスラリ
中の酸化／エッチング試薬としてのアンモニウムを塩基
とした塩（ammonium based salts）は、従来技術を越え
た重要な改善をもたらす。
を研磨するための化学的機械的研磨（CMP）システムの
スラリに含まれる酸化／エッチング種としてアンモニウ
ム塩を使用している。多くのアンモニウム塩種（ammoni
um salt species ）は、金属性種を含まないので、アン
モニウム塩は、あまりCMP装置を汚染／コーティングし
ない。さらに、金属性種がないため、シリコンウエハの
上表面がアンモニウム塩を含むスラリによって汚染され
ない。その上、アンモニウム塩種は、既述のカリウムま
たは同様な可動イオンを含まず、誘電体物質を亘って容
易に拡散できる。それ故、集積回路（IC）の信頼性が、
既述のスラリを使用することによって改善され得る。さ
らに、既述のアンモニウム塩は、分散するのに困難でな
く、過酸化水素水により起こる分散問題（distribution
problems）の害を被らない。アンモニウム塩スラリ
は、当業界で使用されている他のスラリに比べ、比較的
安価である。また、アンモニウム塩は、環境的に安全で
あり、使用後簡単に処理できる。要するに、CMPスラリ
中の酸化／エッチング試薬としてのアンモニウムを塩基
とした塩（ammonium based salts）は、従来技術を越え
た重要な改善をもたらす。
【００１０】本発明は、図１から図６を参照してさらに
理解が深まるであろう。図１は半導体デバイス１０を図
示している。半導体デバイス１０は、基板１２から構成
される。基板１２は、典型的に半導体基板であり、シリ
コン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコンオンイン
シュレータ（silicon on insulator(SOI)）基板、III-V
およびII-IVの化合物半導体基板、誘電体基板（PZT、Si
O2）など（これらに限らず）から構成される。さらに基
板１２は、誘電体層および基板上を覆う導電層から構成
され、アクティブおよび一個またはそれ以上の集積回路
（ICs）の受動デバイスの形成に必要とされる。
理解が深まるであろう。図１は半導体デバイス１０を図
示している。半導体デバイス１０は、基板１２から構成
される。基板１２は、典型的に半導体基板であり、シリ
コン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコンオンイン
シュレータ（silicon on insulator(SOI)）基板、III-V
およびII-IVの化合物半導体基板、誘電体基板（PZT、Si
O2）など（これらに限らず）から構成される。さらに基
板１２は、誘電体層および基板上を覆う導電層から構成
され、アクティブおよび一個またはそれ以上の集積回路
（ICs）の受動デバイスの形成に必要とされる。
【００１１】様々な平面印刷的に決定される形状が、図
１における基板１２の上部（topportion）を形成する誘
電体層の上部で、パターニングおよびエッチングされ得
る。基板１２のこれらの上部の誘電層の中へエッチング
され得る幾何学図は、コンタクトのバイア（vias）、相
互接続トレンチ（interconnect trenches）、二重イン
レイド構造（dual inlaid structures）（二重ダマスク
プロセス(dual damascene process)）および同様なイン
レイド構造から構成される。これらの特徴の形成後、導
電層１４が基板１２上に亘って形成される。導電層１４
は、導電性窒化物質、屈折金属（refractory metal
s）、屈折シリサイド（refractory silicide）、銅、
銀、金、アルミニウム、白金などから形成され得る。下
方に存在するインレイド構造またはコンタクトのため
に、導電層１４が堆積せられると、その導電層１４の上
表面が平面にならない。導電層１４の上表面をほぼ平面
に成形するための平坦化は、インレイドコンタクトおよ
び／または相互接続を形成するするために必要である。
導電層１４から相互接続およびコンタクトまたはプラグ
を決定するために、化学的機械的研磨（CMP）技術が、
図２〜図６を利用して、示されている。図２にはスラリ
２２が図示されており、そのスラリ２２は導電層１４の
上表面の上を覆うように施される。当該スラリは、導電
層１４を研磨できる１つまたはそれ以上の種（specie
s）を含む。一般的にはそのスラリ２２は、１つまたは
それ以上のタイプの研磨種（abrasive species）、酸化
／エッチング種、酸化種（oxidizer species）、エッチ
ング種および添加剤（例えば、汚染抑制剤（corrosion
inhibitors）、選択性エンハンサ（selectivity enhanc
ers）およびスラリ循環用エンハンス添加剤（slurry tr
anseport enhancing additives））の水性縣濁液から構
成され得る。
１における基板１２の上部（topportion）を形成する誘
電体層の上部で、パターニングおよびエッチングされ得
る。基板１２のこれらの上部の誘電層の中へエッチング
され得る幾何学図は、コンタクトのバイア（vias）、相
互接続トレンチ（interconnect trenches）、二重イン
レイド構造（dual inlaid structures）（二重ダマスク
プロセス(dual damascene process)）および同様なイン
レイド構造から構成される。これらの特徴の形成後、導
電層１４が基板１２上に亘って形成される。導電層１４
は、導電性窒化物質、屈折金属（refractory metal
s）、屈折シリサイド（refractory silicide）、銅、
銀、金、アルミニウム、白金などから形成され得る。下
方に存在するインレイド構造またはコンタクトのため
に、導電層１４が堆積せられると、その導電層１４の上
表面が平面にならない。導電層１４の上表面をほぼ平面
に成形するための平坦化は、インレイドコンタクトおよ
び／または相互接続を形成するするために必要である。
導電層１４から相互接続およびコンタクトまたはプラグ
を決定するために、化学的機械的研磨（CMP）技術が、
図２〜図６を利用して、示されている。図２にはスラリ
２２が図示されており、そのスラリ２２は導電層１４の
上表面の上を覆うように施される。当該スラリは、導電
層１４を研磨できる１つまたはそれ以上の種（specie
s）を含む。一般的にはそのスラリ２２は、１つまたは
それ以上のタイプの研磨種（abrasive species）、酸化
／エッチング種、酸化種（oxidizer species）、エッチ
ング種および添加剤（例えば、汚染抑制剤（corrosion
inhibitors）、選択性エンハンサ（selectivity enhanc
ers）およびスラリ循環用エンハンス添加剤（slurry tr
anseport enhancing additives））の水性縣濁液から構
成され得る。
【００１２】図２に図示されるように、研磨表面２０の
動体（moving）（好適には、回転可能な研摩パッド）
が、スラリ２２と接触するように位置付けられる。その
研磨パッド２０は、図２〜図６において図示される研磨
工程の間に機械的研磨のサポートをもたらし、またシス
テム３０において、十分なスラリの循環をもたらす。研
磨パッド２０は典型的には、通常、ポリウレタンのポリ
マから形成される。研磨表面が動体か否かまたはウェハ
が動体であるか否かは、ウェハまたは研磨表面のいずれ
か一方が他方に相対的に動体である限り、問題ではな
い。
動体（moving）（好適には、回転可能な研摩パッド）
が、スラリ２２と接触するように位置付けられる。その
研磨パッド２０は、図２〜図６において図示される研磨
工程の間に機械的研磨のサポートをもたらし、またシス
テム３０において、十分なスラリの循環をもたらす。研
磨パッド２０は典型的には、通常、ポリウレタンのポリ
マから形成される。研磨表面が動体か否かまたはウェハ
が動体であるか否かは、ウェハまたは研磨表面のいずれ
か一方が他方に相対的に動体である限り、問題ではな
い。
【００１３】好適実施例としては、図２に図示されてい
るスラリ２２は、酸化／エッチング種としてアンモニウ
ム塩から構成される。最も好適な実施例としては、スラ
リ２２は、酸化／エッチング種として硝酸アンモニウム
（NH4NO3）から構成される。スラリ２２中の酸化／エッ
チング種である硝酸アンモニウムは、アルミニウムおよ
び銅にとって高い研磨速度をつくりだす。またその硝酸
アンモニウムは、集積回路表面を汚染したり装置を汚染
する金属を含まず、集積回路装置（integrated circuit
facility）から簡単に分散し、位置し、強い親水性（s
oluble in water）である。またその硝酸アンモニウム
は、広範囲のpHの範囲にて、高濃度の陽イオンおよび陰
イオンの両方を供給し、集積回路の誘電層の中へ非常に
良く拡散するような種を供給しない。さらに、その硝酸
アンモニウムは、コストが安価であり、そして環境的に
安全である。
るスラリ２２は、酸化／エッチング種としてアンモニウ
ム塩から構成される。最も好適な実施例としては、スラ
リ２２は、酸化／エッチング種として硝酸アンモニウム
（NH4NO3）から構成される。スラリ２２中の酸化／エッ
チング種である硝酸アンモニウムは、アルミニウムおよ
び銅にとって高い研磨速度をつくりだす。またその硝酸
アンモニウムは、集積回路表面を汚染したり装置を汚染
する金属を含まず、集積回路装置（integrated circuit
facility）から簡単に分散し、位置し、強い親水性（s
oluble in water）である。またその硝酸アンモニウム
は、広範囲のpHの範囲にて、高濃度の陽イオンおよび陰
イオンの両方を供給し、集積回路の誘電層の中へ非常に
良く拡散するような種を供給しない。さらに、その硝酸
アンモニウムは、コストが安価であり、そして環境的に
安全である。
【００１４】硝酸アンモニウムが好適ではあるが、既述
したとおりスラリ２２には硝酸アンモニウムの代わりに
どのような一基（mono-basic）アンモニウム塩も使用さ
れ得る。例えば、リン酸アンモニウム（NH4PO3）、硫酸
アンモニウム（NH4SO4）、ヨウ酸アンモニウム（NH4I
O4）などがスラリ２２に使用され得る。
したとおりスラリ２２には硝酸アンモニウムの代わりに
どのような一基（mono-basic）アンモニウム塩も使用さ
れ得る。例えば、リン酸アンモニウム（NH4PO3）、硫酸
アンモニウム（NH4SO4）、ヨウ酸アンモニウム（NH4I
O4）などがスラリ２２に使用され得る。
【００１５】次の好適実施例としては、図２のスラリ２
２に硝酸アンモニウムの代わりに、二基（di-basic）ア
ンモニウム塩が利用し得る。これらの二基アンモニウム
塩は、シトラートアンモニウム（（NH4）2HC6H5O7）、
シュウ酸アンモニウム（（NH4）2C2O4）、硫酸アンモニ
ウム（（NH4）SO4）、炭酸アンモニウム（（NH4）2C
O3）、ヨウ化アンモニウム（NH4I）およびタータレート
アンモニウム（（NH4）2C4H4O6）など（これらに限ら
ず）を含む。
２に硝酸アンモニウムの代わりに、二基（di-basic）ア
ンモニウム塩が利用し得る。これらの二基アンモニウム
塩は、シトラートアンモニウム（（NH4）2HC6H5O7）、
シュウ酸アンモニウム（（NH4）2C2O4）、硫酸アンモニ
ウム（（NH4）SO4）、炭酸アンモニウム（（NH4）2C
O3）、ヨウ化アンモニウム（NH4I）およびタータレート
アンモニウム（（NH4）2C4H4O6）など（これらに限ら
ず）を含む。
【００１６】少なくとも１つの他の好適実施例として
は、金属種を含むアンモニウム塩もまた、図２のスラリ
２２に含まれるエッチング／酸化種として使用し得る。
これらの金属を含有する一基塩は、硫酸アルミニウムア
ンモニウム（NH4A l(SO4)2）、硝酸セリウムアンモニウ
ム（NH4Ce(NO3)6）、硫酸セリウムアンモニウム（NH4Ce
(SO4)4）、シュウ酸鉄アンモニウム（NH4Fe(C2O4)3）、
硫酸鉄アンモニウム（NH4Fe(SO4)2）など（これらに限
らず）を含む。
は、金属種を含むアンモニウム塩もまた、図２のスラリ
２２に含まれるエッチング／酸化種として使用し得る。
これらの金属を含有する一基塩は、硫酸アルミニウムア
ンモニウム（NH4A l(SO4)2）、硝酸セリウムアンモニウ
ム（NH4Ce(NO3)6）、硫酸セリウムアンモニウム（NH4Ce
(SO4)4）、シュウ酸鉄アンモニウム（NH4Fe(C2O4)3）、
硫酸鉄アンモニウム（NH4Fe(SO4)2）など（これらに限
らず）を含む。
【００１７】このような観点から、図２〜図６について
は、スラリ２２のエッチング／酸化種が硝酸アンモニウ
ムであると仮定して、記述する。加えて、図２〜図６に
続いて、導電層１４が銅またはアルミニウムのどちらか
一方であると仮定して、記述される。このようなスラリ
２２および導電層１４に含まれる物質における制限は、
その次の実施例の記述に簡単に表されている。一旦、導
電層１４が、スラリ２２との接触がもたらされると、化
学的作用が起きる。スラリ２２に含まれる硝酸アンモニ
ウムが最初に分解し、陽極アンモニウムイオン(NH4)+お
よび陰極硝酸イオン(NO3)-になる。
は、スラリ２２のエッチング／酸化種が硝酸アンモニウ
ムであると仮定して、記述する。加えて、図２〜図６に
続いて、導電層１４が銅またはアルミニウムのどちらか
一方であると仮定して、記述される。このようなスラリ
２２および導電層１４に含まれる物質における制限は、
その次の実施例の記述に簡単に表されている。一旦、導
電層１４が、スラリ２２との接触がもたらされると、化
学的作用が起きる。スラリ２２に含まれる硝酸アンモニ
ウムが最初に分解し、陽極アンモニウムイオン(NH4)+お
よび陰極硝酸イオン(NO3)-になる。
【００１８】図２に図示するように、スラリ２２に内在
する硝酸イオンおよび溶解している酸素（dissolve oxy
gen）が、導電層１４の上部を薄く酸化し、パッシベー
ション層１６を形成する。スラリ２２のpHは、パッシベ
ーション層１６の安定性に影響する。スラリ２２のpHが
パッシベーション層１６の熱力学的安定性を低くするよ
うなものであるとすると、添加剤または抑制剤がスラリ
２２に添加され、導電層１４の奥まった領域（recessed
areas）の防護を強化することができる。さらに、既述
のように、硝酸アンモニウムを含むスラリは、広範囲の
pHのレンジで使用し得る。硝酸アンモニウムを含むスラ
リのpHは、硝酸または水酸化アンモニウムのどちらかを
添加することによって、簡単に調整することができる。
故に、スラリ２２が制御されることにより、パッシベー
ション層１６は導電層１４の奥まった部分の化学的また
は機械的衝撃を防ぎ、一方、導電層１４の上部は除去さ
れ平坦化される。さらに、硝酸イオンが、研摩の間に導
電層１４からの種を複合化して除去する（complex remo
ved）。スラリ２２に内在するアンモニウムイオンは、
スラリ２２のpHを平衡にするための対イオンとして使用
される。その対イオンによってイオン種が高濃度化して
もよく、いくつかの状況においては、アンモニウムイオ
ンは、スラリ２２から種を複合化して除去し得る。
する硝酸イオンおよび溶解している酸素（dissolve oxy
gen）が、導電層１４の上部を薄く酸化し、パッシベー
ション層１６を形成する。スラリ２２のpHは、パッシベ
ーション層１６の安定性に影響する。スラリ２２のpHが
パッシベーション層１６の熱力学的安定性を低くするよ
うなものであるとすると、添加剤または抑制剤がスラリ
２２に添加され、導電層１４の奥まった領域（recessed
areas）の防護を強化することができる。さらに、既述
のように、硝酸アンモニウムを含むスラリは、広範囲の
pHのレンジで使用し得る。硝酸アンモニウムを含むスラ
リのpHは、硝酸または水酸化アンモニウムのどちらかを
添加することによって、簡単に調整することができる。
故に、スラリ２２が制御されることにより、パッシベー
ション層１６は導電層１４の奥まった部分の化学的また
は機械的衝撃を防ぎ、一方、導電層１４の上部は除去さ
れ平坦化される。さらに、硝酸イオンが、研摩の間に導
電層１４からの種を複合化して除去する（complex remo
ved）。スラリ２２に内在するアンモニウムイオンは、
スラリ２２のpHを平衡にするための対イオンとして使用
される。その対イオンによってイオン種が高濃度化して
もよく、いくつかの状況においては、アンモニウムイオ
ンは、スラリ２２から種を複合化して除去し得る。
【００１９】図３では、パッド２０および基板１２の相
対的動きによるスラリ２２内の研磨剤の作用を図示して
おり、導電層１４の上部に沿ってパッシベーション層１
６の部分が除去されている。化学的作用に加え、パッシ
ベーション層１６の小さな部分もまた化学的反作用によ
り除去され得る。典型的に、このような除去は、スラリ
２２内の酸化金属のような研磨剤のパーティクルによっ
て達成される。他の形態としては、その研磨パッド２０
は、研磨剤のパーティクルから構成され、それは、図３
に図示されるように、パッシベーション層１６を除去す
る。図３における導電層１４の奥まった部分が、パッシ
ベーション層１６の奥まった部分により、除去から防護
されていることに注目されたい。それ故、導電層１４が
厚さXから厚さX'に減少し平坦化されていることが、図
３に図示される。
対的動きによるスラリ２２内の研磨剤の作用を図示して
おり、導電層１４の上部に沿ってパッシベーション層１
６の部分が除去されている。化学的作用に加え、パッシ
ベーション層１６の小さな部分もまた化学的反作用によ
り除去され得る。典型的に、このような除去は、スラリ
２２内の酸化金属のような研磨剤のパーティクルによっ
て達成される。他の形態としては、その研磨パッド２０
は、研磨剤のパーティクルから構成され、それは、図３
に図示されるように、パッシベーション層１６を除去す
る。図３における導電層１４の奥まった部分が、パッシ
ベーション層１６の奥まった部分により、除去から防護
されていることに注目されたい。それ故、導電層１４が
厚さXから厚さX'に減少し平坦化されていることが、図
３に図示される。
【００２０】図４では、既述したようにスラリ２２の酸
化／エッチング種の存在により、パッシベーション層１
６’（図４に図示する）が再形成される。スラリ２２内
の酸化種および研磨剤種が、反復してパッシベーション
層１６および１６’を形成および除去することにより、
導電層１４の上表面の平坦性が改善していく結果とな
る。
化／エッチング種の存在により、パッシベーション層１
６’（図４に図示する）が再形成される。スラリ２２内
の酸化種および研磨剤種が、反復してパッシベーション
層１６および１６’を形成および除去することにより、
導電層１４の上表面の平坦性が改善していく結果とな
る。
【００２１】図５に図示するように、パッシベーション
層を形成および除去する一方で、導電層１４の奥まった
部分を防護するこのプロセスは、連続的に導電層１４の
厚さを全体的に減らしていく。所定時間経過後、導電層
１４の同表面が、図６に図示されるように達成される。
層を形成および除去する一方で、導電層１４の奥まった
部分を防護するこのプロセスは、連続的に導電層１４の
厚さを全体的に減らしていく。所定時間経過後、導電層
１４の同表面が、図６に図示されるように達成される。
【００２２】本発明は特定の実施例にて図示され、記述
されてきたが、さらに変更および改善が当業者には思い
付くことであろう。既述のとおり、陽極アンモニウムイ
オンを含む全ての一基、二基塩が、酸化／エッチング試
薬として使用し得る。故に、本発明は、図示された特定
の形態にとらわれることはない。
されてきたが、さらに変更および改善が当業者には思い
付くことであろう。既述のとおり、陽極アンモニウムイ
オンを含む全ての一基、二基塩が、酸化／エッチング試
薬として使用し得る。故に、本発明は、図示された特定
の形態にとらわれることはない。
【図１】本発明に従った、アンモニウム塩スラリを使用
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
【図２】本発明に従った、アンモニウム塩スラリを使用
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
【図３】本発明に従った、アンモニウム塩スラリを使用
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
【図４】本発明に従った、アンモニウム塩スラリを使用
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
【図５】本発明に従った、アンモニウム塩スラリを使用
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
【図６】本発明に従った、アンモニウム塩スラリを使用
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
し、導電層を研摩する方法を示した断面図。
１０ 半導体ウェハ １２ シリコンウェハ １４ 導電層 １６ パッシベーション層 １６’パッシベーション層 ２０ 研磨表面 ２２ スラリ ３０ システム
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−94455（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−83780（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−321003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 622 B24B 1/00,37/00
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体ウェハ（１０）を研磨する方法で
あって： 研磨表面（２０）を準備する段階； アンモニウム硫酸塩およびアンモニウム・ハロゲン化物
を除く二基アンモニウム塩を含むスラリ（２２）に前記
研摩表面を露出させる段階； 研磨表面を動かす段階； 前記研磨表面を動かしている間に、導電層（１４）を有
する半導体ウェハをスラリ（２２）に接触せしめる段
階；および上表面を有し、半導体ウェハの露出表面上に
位置付けられる導電層（１４）を研摩する段階であっ
て、前記スラリ内の前記二基アンモニウム塩が、当該導
電層の上部の除去を促進するところの段階；（図５、
６）から構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記二基アンモニウム塩がシトラートア
ンモニウムであることを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 半導体ウェハを研磨する方法であって： 研磨表面（２０）を準備する段階； アンモニウム硫酸塩およびアンモニウム・ハロゲン化物
を除く二基アンモニウム塩を含むスラリ（２２）に前記
研摩表面を露出させる段階； 研磨表面を動かす段階； 前記研磨表面を動かしている間に、導電層（１４）を有
する半導体ウェハをスラリ（２２）に接触せしめる段
階；および上表面を有し、半導体ウェハの露出表面上に
位置付けられる導電層（１４）を研摩する段階であっ
て、前記スラリ内の前記アンモニウム塩は、当該導電層
の上部の除去を促進し、当該導電層は、アルミニウムお
よび銅から成るグループから選択される原子から成る段
階； から構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 上部金属層を有するシリコンウェハを研
磨する方法であって： 研磨表面を有する研磨パッド（２０）を準備する段階； スラリ（２２）に研磨表面を露出させる段階であって、
該スラリはシトラートアンモニウムである酸化剤／エッ
チング剤から構成される、ところの段階； 当該研磨パッドを回転させる段階； 研磨表面が間に回転している間にシリコンウェハ（１
２）をスラリに接触せしめる段階； スラリ（２２）と接触するとき、シリコンウェハ（１
２）を回転させる段階； 前記シリコンウェハがスラリと接触している間、上部金
属層（１４）と前記シトラートアンモニウムとの間の相
互作用によって、前記上部金属層の一部の上のパッシベ
ーション層（１６）を形成する段階；および前記スラリ
によって前記上部金属層からパッシベーション層を除去
する段階であって、前記上部金属層は、研磨され非常に
平坦な上表面を有する段階；（図６）から構成されるこ
とを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
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