JP5239156B2 - 配線形成方法及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は配線形成方法及び半導体装置に関するものであり、特に、Ｃｕ或いはＣｕを主成分とするＣｕ合金からなるＣｕ系導電材料を用いた埋込配線構造をＣＭＰ（化学機械研磨）法によって形成する際のＣｕ研磨レートを向上するための構成に特徴のある配線形成方法及び半導体装置に関するものである。

近年、微細化・高速化するＣＭＯＳ型ＬＳＩ用の配線材料として、低抵抗でエレクトロマイグレーション耐性が高いＣｕ配線が適用されている。
このＣｕは従来のＡｌ配線とは異なり、ドライエッチングによる加工が困難であることから、絶縁膜に溝やビアホールを形成し、そこへＣｕを埋め込むダマシン法や、配線層とビアを一体に形成するデュアルダマシン法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来のダマシン法を用いた配線形成方法の一例を説明すると、まず、例えば、ビアホールとトレンチを配線１層部（層間厚）が４４０ｎｍ、最小ビア・トレンチ径が９０ｎｍの配線用トレンチ及びビアホールを層間絶縁膜に形成する。
この場合の層間絶縁材料にはＬｏｗ−ｋ材料等を使用する。

次いで、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ等或いはそれらの窒化物からなる厚さが、約１０〜１５ｎｍのバリアメタル、厚さが、約５０〜１００ｎｍのＣｕシードをＰＶＤ法或いはＣＶＤ法によって作成する。

次いで、硫酸銅めっき液にて電解めっきを行い、めっき膜厚が１μｍ程度になるまで成膜してビアホール及びトレンチを埋め込んだのち、ＣＭＰにて配線に余分な層を研磨し、配線の平坦化を行う。

次いで、平坦化した埋込配線層或いはビアの表面をＳｉＣ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ_２＋ＳｉＣ、ＳｉＮのような膜を用いてキャップし、１つの層を形成する。
以後はこれを必要な層数分繰り返すことによって多層構造を形成する。
特開２００６−３０３１７９号公報

上述のように、ＣＭＰによってＣｕ膜を研磨し、配線部分を作成する時、スループットの向上やコストの観点から、Ｃｕの研磨レートの向上が大きな課題となるので、ここで、図１４乃至図１６を参照してＣＭＰ法の研磨原理を説明する。

図１４参照
図１４は、ＣＭＰ法の概念的構成説明図であり、ＣＭＰは一般的に、研磨パッド１０１と呼ばれる研磨布上にスラリー１０２を供給しながら、研磨ヘッド１０３に固着した研磨対象となるウェーハ１０４を研磨パッド１０１に押し付けながら研磨する手法である。

したがって、ＣＭＰ研磨レートの向上に対して、
ａ．研磨パッド
ｂ．スラリー
ｃ．研磨される膜
の３つの観点からアプローチできる。

このＣＭＰで用いられるスラリー１０２は、表１に示すように、酸化剤、錯化剤（有機酸）、界面活性剤、防食剤、砥粒等から構成される。
なお、現在、酸化剤１０５は安定性・運用の観点から、Ｈ_２Ｏ_２が主流である。

図１５参照
ＣＭＰのメカニズムは、ケミカルとメカニカルに分類でき、ケミカルメカニズムはスラリー１０２を構成する酸化剤１０５で配線材料のＣｕ１０６を酸化し、酸化により形成されたＣｕ酸化物１０７をスラリー１０２を構成する成分で化学的に溶解させる方法である。

図１６参照
一方、メカニカルメカニズムは、Ｃｕ１０６を酸化し、酸化により形成されたＣｕ酸化物１０７を研磨パッド１０１とＣｕ１０６との摺動摩擦によって物理的に削り取る方法である。
どちらのメカニズムでも、Ｃｕ酸化物１０７を作るという要素が不可欠であり、この酸化量を増やすことが研磨レートの向上に繋がる。

したがって、本発明は、ケミカルメカニズムとメカニカルメカニズムの少なくとも一方の要素を強化してＣｕ研磨レートを向上させることを目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明するが、
なお、図における符号１は、シリコンウェーハ等の基板である。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、化学的機械的に研磨して埋込配線７を形成する配線形成方法において、研磨されるＣｕまたはＣｕを主成分とするＣｕ合金からなるＣｕ系導電材料３に含有させない場合に比べて研磨速度を向上させる効果をもたらす研磨促進剤を含有させることを特徴とする配線形成方法であって、Ｃｕ系導電材料に含有させる研磨促進剤がＦｅ，Ｐｔ，Ｔｉ，チオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩のいずれかであり、前記Ｃｕ系導電材料を凹部に埋め込む際に、凹部の内、幅或いは直径が相対的に小さな幅細凹部の埋め込みが終わった後に、Ｃｕ系導電材料に前記研磨促進剤を添加して未だ埋め込みが終わらない幅細凹部より幅或いは直径が相対的に大きな幅太凹部を埋め込むことを特徴とすることを特徴とする。

このように、Ｃｕ系導電材料３に含有させない場合に比べて研磨速度を向上させる効果をもたらす研磨促進剤を含有させることによって、Ｃｕ研磨レートを向上するとともに、局所的な過剰研磨が発生しにくくなるのでディッシングも発生しにくくなる。

めっき後のＣｕ配線は、図１の上図に示すように、幅細凹部、即ち、微細配線パターンの集合部分の上部が他の部分に比べて盛り上がるオーバープレート８や、幅太凹部、即ち、太幅配線部分が沈み込むアンダープレート９といった段差が形成されやすいが、この段差を化学的機械（ＣＭＰ）法で削り込む過程で平坦化する必要がある。

この時、研磨は研磨布５に接触した部分が最も削りやすいこと、めっき後に出来るオーバープレート８のこの２つを利用し、予め盛り上がる部分に研磨レートを促進させる効果を持つ物質４を添加しておくことによって、図１の下図に示すように研磨レートを促進させる効果を持つ物質４を添加した部分の研磨レートが上昇し、ディッシングを発生させることなく平坦化が可能となる。

この場合の研磨剤６は、少なくとも過酸化水素を含んでいることが望ましく、それによって、Ｃｕ系導電材料３の表面の酸化が効果的に行われるので、Ｃｕ研磨レートが向上する。

この場合、Ｃｕ系導電材料３に添加する研磨促進剤としては、鉄、チタン、白金からなる無機系研磨促進剤、或いは、チオ硫酸塩または過硫酸塩のいずれかである有機系研磨促進剤が望ましく、これらを単独で或いは混合して使用すれば良い。
特に、研磨促進剤としては白金のようなストレス・マイグレーション耐性の高い材料を用いることが望ましい。

また、Ｃｕ系導電材料３の成膜方法としては、物理的気相堆積（ＰＶＤ）法、化学的気相堆積（ＣＶＤ）法、電解めっき方法、或いは、無電界めっき方法の少なくとも１つの堆積方法を用いれば良い。

また、上述の幅細凹部の幅或いは直径としては、０．４μｍ以下が典型的な値であり、０．４μｍ以上では研磨促進剤の添加効果が小さくなる。

また、上述の配線形成方法によって、半導体装置における埋込配線７を形成することが望ましく、それによって、配線形成工程のスループットを向上することができるとともに、ディッシングが発生しないので、膜厚の目減りによる配線抵抗の増加が防止できる。

特に、半導体装置としては、絶縁膜と、絶縁膜に形成された第一の幅を有する第一配線溝と、第一配線溝に埋め込まれた第一導電層と、絶縁膜に形成され、第一の幅よりも広い第二の幅を有する第二配線溝と、第二配線溝に埋め込まれた第二導電層とを有し、第二導電層に含まれるＦｅ，Ｐｔ，Ｔｉ，チオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩のいずれかからなる研磨促進剤の濃度が、第一導電層に含まれる研磨促進剤の濃度よりも高いことを特徴とする。

本発明によれば、Ｃｕ研磨レートを向上することによってスループットを向上することができ、特に、幅細凹部の埋め込みが終わった後に、研磨促進剤を添加して大きな幅太凹部を埋め込むことにより、幅細凹部上に形成されたオーバープレートを速やかに研磨除去することができるので、ディッシングの発生を抑制することができる。

本発明は、研磨されるＣｕまたはＣｕを主成分とするＣｕ系導電材料に研磨速度を向上させる効果をもたらす研磨促進剤を含有させることによって、ＣＭＰ研磨におけるＣｕ研磨速度を向上させるものである。

この場合、Ｃｕ系導電材料に添加する研磨促進剤としては、鉄、チタン、白金からなる無機系研磨促進剤、或いは、チオ硫酸塩または過硫酸塩のいずれかである有機系研磨促進剤を用いる。
また、含有量としては、無機系研磨促進剤の場合には３００００ｐｐｍ（３重量％）以下、有機系研磨促進剤の場合には１０００ｐｐｍ（０．１重量％）以下の範囲が望ましい。
なお、無機系研磨促進剤は、合金スパッタなどで制御可能であるが、有機系研磨促進剤は不純物として膜に取り込ませる成膜方法が主流となるため、高濃度の添加が困難である。

ここで、図２乃至図４を参照して、まず、研磨促進剤の添加効果を検証する。
図２参照
図２は、めっき工程の説明図であり、シリコンウェーハ１１上にＳｉＯ_２膜１２及びＴａ膜１３を介して、めっき浴１４中において例えば、めっき電流は１０ｍＡ／ｃｍ2 の条件の電解めっき法によってＣｕめっきを行って、２μｍの膜厚の研磨促進剤１６を含んだＣｕ膜１５を形成する。

この時の電解めっき工程において、めっき浴１４は、
Ｃｕ：４０ｇ／Ｌ
Ｈ_２ＳＯ_４：１０ｇ／Ｌ
Ｃｌイオン：６０ｐｐｍ
の組成液を基準液とし、この基準液に表２に示す硫黄化合物を３０００ｐｐｍ、平均分子量２０００のポリエチレングリコールを３００ｐｐｍ添加したものを使用した。

図３参照
次いで、Ｈ_２Ｏ_２：６重量％、クエン酸：３重量％の研磨液１７中に試料を浸漬して単位時間当たりのＣｕ溶解量を段差計測で測定した。

図４参照
図４は、各試料の測定結果の説明図であり、硫黄化合物を含む方がＣｕ溶解レートは高く、また、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３）、メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム（Ｎａ^＋−Ｏ_３Ｓ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−ＳＨ）、ジスルフィドプロパン酸ナトリウム、或いは、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを含んだ膜のＣｕ溶解レートが高くなることが分かる。

これは、Ｃｕ膜１５に含まれる研磨促進剤１６としての硫黄化合物中の硫黄がＨ_２Ｏ_２により酸化されてＨ_２ＳＯ_４を形成し、このＨ_２ＳＯ_４がより強いＣｕの酸化状態を作り上げるためと考えられ、このことは、硫黄を含んでいても既にＳＯ_４の完全に酸化された形で含まれている試料ＢのＮａ_２ＳＯ_４については添加効果が得られないことから推測される。

次に、図５乃至図７を参照して、段差解消効果を検証する。
図５参照
図５は、段差解消効果を検証するための試料の概念的構成図であり、シリコン基板２１に幅細配線用トレンチ２２が密集した領域と幅太配線用トレンチ２３を形成したのち、上述の条件で研磨促進剤１６を含んだＣｕ膜１５を成膜し、上述のＨ_２Ｏ_２：６重量％、クエン酸：３重量％の研磨液１７を用いてＣＭＰ法で研磨したものである。

図６参照
図６は、上述の試料Ａ、試料Ｅ及び試料Ｆの研磨促進剤を添加した試料の段差解消の能力の説明図で、研磨力の評価は、研磨量に対する段差の減り方という形で示しており、研磨量＝０は、初期状態を意味している。
図から明らかなように、試料Ｆの段差解消能力は高く、図４に示すＣｕ溶解レートと傾向が一致している。

図７参照
図７は、試料Ａ，試料Ｅ及び試料ＦのＣｕ膜の硫黄濃度分布図であり、ここでは、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）による分析結果をしめしており、Ａ＜Ｅ＜Ｆの順に硫黄濃度が高い。
したがって、Ｃｕ膜１５に含まれる研磨促進剤、即ち、不純物が高いほど段差解消効果が高いことが推測される。

次に、図８を参照してＳ−ｍｉｇ（ストレス・マイグレーション）耐性効果を検証する。
図８参照
図８は、上述の試料Ａ、試料Ｅ及び試料Ｆの研磨促進剤を添加した３．０μｍ幅の埋込配線層の２００℃の温度下における５０４時間の通電試験によるストレス・マイグレーション耐性を示したものであり、不純物濃度の高い試料Ｆの配線の故障率が低いことが分かる。

以上の結果より、Ｃｕ膜１５中にＣｕの溶解レートを促進するような研磨促進剤１６、即ち、完全に酸化されない状態のＳ（硫黄）を含む硫黄化合物を含ませることで、段差能力が解消されやすくなり、また不純物濃度が高くなることで、配線の故障率も下がることが分かる。

次に、図９を参照して、金属不純物の添加効果を説明する。
図９参照
図９は、Ｃｕ膜中にＦｅ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｔｉからなる金属不純物を添加した場合のＣｕ溶解レートの説明図であり、ここではＣｕ膜をスパッタ法で成膜するとともに、添加量を３重量％として評価した。
図から明らかなように、無添加時に比べ、Ｃｕ溶解レートが上昇していることが分かる。

次に、図１０を参照して、研磨促進剤を部分的に添加した場合の段差解消効果を説明する。
図１０参照
図１０は、段差解消効果を説明するための試料の概念的構成図であり、シリコン基板２１に幅細配線用トレンチ２２が密集した領域と幅太配線用トレンチ２３を形成したのち、上述の条件でまず、幅細配線用トレンチ２２が完全に埋め込まれるまで研磨促進剤２６が無添加のめっき浴を用いてＣｕ膜２４を成膜する。

次いで、研磨促進剤２６を添加した別のめっき浴を用いて電解めっきを行うことによって、幅太配線用トレンチ２３を研磨促進剤２６が添加されたＣｕ膜２５を完全に埋め込む。
但し、Ｃｕ膜２４には研磨促進剤２６が含まれても良く、この場合はＣｕ膜２４の研磨促進剤２６の含有量が、Ｃｕ膜２５の研磨促進剤２６の含有量より少なければ良い。
また、Ｃｕ膜２４及びＣｕ膜２５を成膜するには、必ずしも研磨促進剤２６が無添加のめっき浴と、研磨促進剤２６を添加した別のめっき浴を用いて行う必要はなく、研磨促進剤２６を添加しためっき浴にて、電界めっきの電流密度を制御して、Ｃｕ膜２４における研磨促進剤２６の含有量をＣｕ膜２５における研磨促進剤２６の含有量よりも少なくする工程を用いても良い。
なお、一般に、電界めっきの電流密度を下げると、Ｃｕ膜中に取り込まれるめっき液中の不純物濃度が多くなる傾向にあることが知られている。

次いで、上述のＨ_２Ｏ_２：６重量％、クエン酸：３重量％の研磨液を用いてＣＭＰ法で研磨することによって、埋込配線２７及び埋込配線２８を形成する。

この場合、研磨が優先的に行われる幅細配線用トレンチ２２の上部に形成されたオーバープレーンには研磨促進剤２６が含まれているので研磨が迅速に行われるので、幅太配線用トレンチ２３の領域でディッシングが発生することなく平坦化が可能になる。

また、埋込配線２８には研磨促進剤２６が添加されたままであるが、高抵抗になりやすい幅細の埋込配線２７には研磨促進剤２６が添加されていないので、良好な導電性を保つことができる。

以上を前提として、次に、図１１乃至図１３を参照して本発明の実施例１の埋込配線の形成方法を説明する。
最初の工程は、図示を省略するが、まず、ｐ型シリコン基板に素子分離絶縁膜を形成したのち、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を設け、このゲート電極をマスクとしてｎ型不純物を導入することによってｎ型エクステンション領域を形成し、次いで、サイドウォールを形成したのち、再び、ｎ型不純物を導入することによって、ｎ型ソース・ドレイン領域を形成する。

図１１参照
次いで、全面にＣｏを堆積させたのち、熱処理することによってＣｏシリサイド電極を形成し、次いで、未反応のＣｏを除去したのち全面にＳｉＯ_２膜６１及びＢＰＳＧ膜６２を堆積させたのち、表面平坦化を行いＳｉＯＣＮからなるキャップ層６３を形成する。

次いで、ｎ型ソース・ドレイン領域に達するビアホールを形成したのち、ＴｉＮからなるバリア膜６４を介してＷを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＷプラグ６５を形成する。

次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＯＣＮからなるエッチングストッパー膜６６、厚さが、例えば、２５０ｎｍのＳｉＯＣからなる第１層間絶縁膜６７及び厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＯＣＮ膜からなるキャップ層６８を順次堆積させる。

次いで、レジストパターン（図示を省略）をマスクとし、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、一部においてＷプラグ６５を露出する埋込配線用溝６９を形成したのち、レジストパターンを除去する。

次いで、スパッタリング法を用いてＴａからなるバリア膜７０を成膜したのち、チオ硫酸ナトリウムを添加しためっき浴中で電解めっきを行うことにより、埋込配線用溝６９をＣｕ層７１で埋め込み、次いで、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第１Ｃｕ埋込配線７２を形成する。
このＣＭＰ工程において、Ｃｕ層７１中に研磨促進剤となるチオ硫酸ナトリウムが含まれているので研磨速度が大きくなり、短時間でストッパーとなるキャップ層６８の位置で研磨が停止する。

図１２参照
次いで、再び、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＯＣＮからなるエッチングストッパー膜７３、厚さが、例えば、４００ｎｍのＳｉＯＣからなる第２層間絶縁膜７４、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＯＣＮからなるキャップ膜７５を順次堆積させる。

次いで、再びレジストパターン（図示を省略）をマスクとし、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第１Ｃｕ埋込配線７２に達するビアホール７６を形成するとともに、埋込配線用溝７７，７８を形成したのち、レジストパターンを除去し、次いで、再びスパッタリング法を用いてＴａからなるバリア膜７９を成膜する。

図１３参照
次いで、再び、チオ硫酸ナトリウムを添加しためっき浴中で電解めっきを行うことにより、ビアホール７６及び埋込配線用溝７７，７８をＣｕ層８０で埋め込む。

次いで、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＣｕビア８１及び第２Ｃｕ埋込配線８２，８３を形成したのち、再びプラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＯＣＮからなる拡散防止膜８４を成膜する。
なお、このＣＭＰ工程においても第２Ｃｕ埋込配線８２，８３中に研磨促進剤となるチオ硫酸ナトリウムが含まれているので研磨速度が大きくなり、短時間でストッパーとなるキャップ層７５で研磨が停止する。

以降は、必要とする多層配線層数に応じて拡散防止膜８４をエッチングストッパー膜として、層間絶縁膜及びキャップ層の堆積工程、配線用溝及びビアホールの形成工程、及び、ビア及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。

このように、本発明の実施例１においては、Ｃｕ層やＣｕビア中にＣＭＰ工程における研磨促進剤となるチオ硫酸ナトリウムを添加しているので、研磨速度が向上してスループットが向上するとともに、アンダープレート部におけるディッシングの発生が抑制される。

以上、本発明の実施の形態及び実施例１を説明したが、本発明は実施の形態及び実施例１に示した構成、条件、数値に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、配線及びビアをＣｕで形成しているが、純粋なＣｕに限られるものではなく、白金等を含んだＣｕ合金を用いても良いものである。

また、実施例１においては、Ｃｕ中に添加する研磨促進剤としてチオ硫酸ナトリウムを用いているが、上述の実施の形態に示した硫黄が完全に酸化されていない他のチオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩を用いても良いものであり、或いは、Ｆｅ，Ｔｉ，Ｐｔを添加しても良い。

ここで、再び図１を参照して、改めて、本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 化学的機械的に研磨して埋込配線７を形成する配線形成方法において、研磨されるＣｕまたはＣｕを主成分とするＣｕ合金からなるＣｕ系導電材料３に含有させない場合に比べて研磨速度を向上させる効果をもたらす研磨促進剤を含有させることを特徴とする配線形成方法であって、Ｃｕ系導電材料に含有させる研磨促進剤がＦｅ，Ｐｔ，Ｔｉ，チオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩のいずれかであり、前記Ｃｕ系導電材料を凹部に埋め込む際に、凹部の内、幅或いは直径が相対的に小さな幅細凹部の埋め込みが終わった後に、Ｃｕ系導電材料に前記研磨促進剤を添加して未だ埋め込みが終わらない幅細凹部より幅或いは直径が相対的に大きな幅太凹部を埋め込むことを特徴とする配線形成方法。
（付記２） 上記研磨剤６が、少なくとも過酸化水素を含んでいることを特徴とする付記１に記載の配線形成方法。
（付記３） 上記Ｃｕ系導電材料３に添加する研磨促進剤が、１種類以上であることを特徴とする付記１記載の配線形成方法。
（付記４） 上記Ｃｕ系導電材料３を、物理的気相堆積法、化学的気相堆積法、電解めっき方法、或いは、無電界めっき方法の少なくとも１つの堆積方法を用いて堆積することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の配線形成方法。
（付記５） 上記幅細凹部の幅或いは直径が、０．４μｍ以下であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の配線形成方法。
（付記６） 絶縁膜と、前記絶縁膜に形成された第一の幅を有する第一配線溝と、前記第一配線溝に埋め込まれた第一導電層と、前記絶縁膜に形成され、前記第一の幅よりも広い第二の幅を有する第二配線溝と、前記第二配線溝に埋め込まれた第二導電層とを有し、前記第二導電層に含まれるＦｅ，Ｐｔ，Ｔｉ，チオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩のいずれかからなる研磨促進剤の濃度が、前記第一導電層に含まれる前記研磨促進剤の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。

本発明の活用例としては、半導体集積回路装置の埋込配線の形成工程が典型的なものであるが、液晶装置、光偏向素子等の強誘電体光デバイス、磁気ディスク装置におけるライトコイル等の製造工程にも適用されるものである。

本発明の原理的構成の説明図である。 めっき工程の説明図である。 Ｃｕ溶解量の測定方法の説明図である。 各試料の測定結果の説明図である。 段差解消効果を検証するための試料の概念的構成図である。 試料Ａ、試料Ｅ及び試料Ｆの研磨促進剤を添加した試料の段差解消能力の説明図である。 試料Ａ，試料Ｅ及び試料ＦのＣｕ膜の硫黄濃度分布図である。 試料Ａ、試料Ｅ及び試料Ｆのストレス・マイグレーション耐性の説明図である。 Ｃｕ膜中に金属不純物を添加した場合のＣｕ溶解レートの説明図である。 段差解消効果を説明するための試料の概念的構成図である。 本発明の実施例１の埋込配線形成方法の途中までの説明図である。 本発明の実施例１の埋込配線形成方法の図１１以降の途中までの説明図である。 本発明の実施例１の埋込配線形成方法の図１２以降の説明図である。 ＣＭＰ法の概念的構成説明図である。 ＣＭＰのケミカルメカニズムの説明図である。 ＣＭＰのメカニカルメカニズムの説明図である。

１ 基板
２ 凹部
３ Ｃｕ系導電材料
４ 研磨速度を向上させる効果をもたらす物質
５ 研磨布
６ 研磨剤
７ 埋込配線
８ オーバープレート
９ アンダープレート
１１ シリコンウェーハ
１２ ＳｉＯ_２膜
１３ Ｔａ膜
１４ めっき浴
１５，２４，２５ Ｃｕ膜
１６ 研磨促進剤
１７ 研磨液
２１ シリコン基板
２２ 幅細配線用トレンチ
２３ 幅太配線用トレンチ
２６，４７ 研磨促進剤
２７，２８ 埋込配線
６１ ＳｉＯ _２ 膜
６２ ＢＰＳＧ膜
６３ キャップ層
６４ バリア膜
６５ Ｗプラグ
６６ エッチングストッパー膜
６７ 第１層間絶縁膜
６８ キャップ層
６９ 埋込配線用溝
７０ バリア膜
７１，８０，９０，９３ Ｃｕ層
７２ 第１Ｃｕ埋込配線
７３ エッチングストッパー膜
７４ 第２層間絶縁膜
７５ キャップ膜
７６ ビアホール
７７，７８ 埋込配線用溝
７９ バリア膜
８１ Ｃｕビア
８２，８３ 第２Ｃｕ埋込配線
８４ 拡散防止膜
１０１ 研磨パッド
１０２ スラリー
１０３ 研磨ヘッド
１０４ ウェーハ
１０５ 酸化剤
１０６ Ｃｕ
１０７ Ｃｕ酸化物

Claims (3)

1. 化学的機械的に研磨して埋込配線を形成する配線形成方法において、研磨されるＣｕまたはＣｕを主成分とするＣｕ合金からなるＣｕ系導電材料に含有させない場合に比べて研磨速度を向上させる効果をもたらす研磨促進剤を含有させることを特徴とする配線形成方法であって、Ｃｕ系導電材料に含有させる研磨促進剤がＦｅ，Ｐｔ，Ｔｉ，チオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩のいずれかであり、前記Ｃｕ系導電材料を凹部に埋め込む際に、前記凹部の内、幅或いは直径が相対的に小さな幅細凹部の埋め込みが終わった後に、前記Ｃｕ系導電材料に前記研磨促進剤を添加して未だ埋め込みが終わらない前記幅細凹部より幅或いは直径が相対的に大きな幅太凹部を埋め込むことを特徴とする配線形成方法。
2. 前記研磨剤が、少なくとも過酸化水素を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
3. 絶縁膜と、前記絶縁膜に形成された第一の幅を有する第一配線溝と、前記第一配線溝に埋め込まれた第一導電層と、前記絶縁膜に形成され、前記第一の幅よりも広い第二の幅を有する第二配線溝と、前記第二配線溝に埋め込まれた第二導電層とを有し、前記第二導電層に含まれるＦｅ，Ｐｔ，Ｔｉ，チオ硫酸塩、或いは、過硫酸塩のいずれかからなる研磨促進剤の濃度が、前記第一導電層に含まれる前記研磨促進剤の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。

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