JPH07288244A - 半導体装置を化学機械的に研摩する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中性のｐＨレベルのスラリーを使用でき、高
速度の研摩が可能な化学機械的研摩（ＣＭＰ）方法を実
現する。 【構成】 化学機械的研摩（ＣＭＰ）プロセスを使用し
て半導体装置（１０）に導電性プラグ（２８）が形成さ
れる。例えばタングステンのブランケット導電層（２
６）がプラグ開口（２４）に被着される。該導電層は硫
酸銅（ＣｕＳＯ_４）または過塩素酸銅［Ｃｕ（Ｃｌ
Ｏ_４）_２］のいずれかおよび、アルミナまたはシリカの
ような、研摩剤からなるスラリー、および水を使用して
ＣＭＰにより研摩し戻される。他の実施例では、そのよ
うなスラリーを使用するＣＭＰプロセスは半導体装置
（４０）において導電性相互接続（５０）を形成するた
めに使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的には、集積回路の
ような、半導体装置の製造方法に関し、かつより特定的
には半導体装置の製造における化学機械的研摩の使用に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において平坦な面を形
成する必要性の増大により化学機械的研摩（ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：
ＣＭＰ）として知られるプロセス技術の発展が生じてい
る。ＣＭＰプロセスにおいては、半導体基板は研摩用の
スラリー（ｓｌｕｒｒｙ）の存在下で研摩パッドに対し
て回転される。最も一般的には、半導体装置において平
坦化されるべき層はＳＩＯ_２、ＰＳＧ（リンケイ酸塩ガ
ラス）またはＢＰＳＧ（ホウ素ドーピングしたＰＳＧ）
のような、能動（ａｃｔｉｖｅ）回路装置の上に横たわ
る電気的絶縁層、および、アルミニウム、銅、またはタ
ングステンから作られるもののような、金属相互接続層
または金属ビアである。基板が前記研摩パッドに対し回
転されるとき、研摩力が露出した絶縁層または金属層の
表面を研摩する。さらに、スラリー内の化合物が露出し
た層の成分と化学反応を引き起こし除去の速度を増大さ
せる。スラリーの化合物を注意深く選択することによ
り、前記研摩プロセスは１つのタイプの金属に対し他の
ものより選択的にすることができる。ＣＭＰプロセスの
選択性を制御できる能力および与えられた膜を平坦化す
る上でのＣＭＰプロセスの効率のため複雑な集積回路の
製造におけるその使用が増大してきている。

【０００３】ＣＭＰは特に半導体装置内の導電性プラグ
（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｌｕｇｓ）または相互接続
（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ）を形成するためのプロ
セスとして注目されている。プラグは、拡散領域、ゲー
ト電極、金属ライン、その他を含む、各々の装置内の種
々の導電性部材または領域を縦方向に接続するために使
用される。ＣＭＰを使用した典型的なプラグ形成プロセ
スにおいては、絶縁層が装置の能動回路上に被着され
る。該絶縁層は次にリソグラフ的にパターニングおよび
エッチングされて下に横たわるコンタクトを行なうべき
導電性部材または領域を露出する実質的に垂直方向の壁
を有する開口を前記絶縁層に生成する。次に金属のブラ
ンケット層が被着され、それによって前記開口を満たし
かつ装置全面を覆う。ＣＭＰは金属層および前記絶縁層
の一部を研摩し戻すために使用され、それによって得ら
れた装置の表面が平坦になり、かつ金属が絶縁層の開口
内を除き装置の全ての部分から除去されるようにする。
これらの金属で満たされた開口はプラグと称される。

【０００４】タングステンは導電性プラグを作成する上
で使用するのに魅力的な金属である。アルミニウムと異
なり、タングステンは基板上に化学的に蒸着（ＣＶＤ）
することができ、それによって絶縁層内の垂直方向の壁
のある開口が完全に満たされるようにすることができ
る。アルミニウムは典型的にはスパッタ被着される。ス
パッタ被着は急峻な、垂直な壁のある開口を完全に満た
すことができず、その結果しばしばボイドと称されるも
のを生じる。絶縁層の開口が完全に満たされることによ
り信頼性ある導電性プラグが生成される利点はタングス
テン金属がアルミニウムより抵抗が大きいという事実よ
りも価値がある。

【０００５】タングステンプラグを形成するために、多
くの半導体製造者は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
技術を使用する。タングステンのブラケット層が被着さ
れ、下に横たわる絶縁層のいずれの開口をも満たした後
に、該層がＲＩＥを使用してエッチングされる。ＲＩＥ
技術はタングステンをエッチングする上で充分に開発さ
れているが、これらの技術はいくつかの欠点を有してい
る。１つの問題は半導体装置においてタングステン層の
下にしばしば存在するバリアおよび密着層（ｂａｒｒｉ
ｅｒ ａｎｄ ａｄｈｅｓｉｏｎｓ ｌａｙｅｒｓ）
（チタンおよび窒化チタンのような）を除去するのに必
要とされるオーバエッチングの程度であり、結果として
前記開口内に後退した（ｒｅｃｅｓｓｅｄ）タングステ
ンプラグを生じることである。言いかえれば、前記絶縁
層の表面からチタンおよび窒化チタンを除去するため
に、プラグ開口内のタングステンがくぼみまたは後退
し、それによってプラグが隣接の絶縁層と平坦にならな
い。ＲＩＥに関連する付加的な問題はエッチングが各々
のプラグ開口内において金属に継ぎ目（ｓｅａｍｓ）を
開く傾向があることである。ＣＶＤ金属被着を使用して
絶縁層内の開口内へ金属を被着する上で、金属は該開口
の側壁から内側へ被着し、その結果開口の中心近くに位
置する金属内に継ぎ目を生じる。この金属をＲＩＥを使
用してエッチングする際に、エッチングが該継ぎ目領域
をアタックし、得られた金属プラグに信頼性の問題を引
き起こす可能性がある。タングステンプラグを形成する
ことに関連してＲＩＥを使用することのさらに他の不都
合は高い粒子レベル（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｌｅｖ
ｅｌ）であり、これは半導体装置内の欠陥につながる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上に述べた理由によ
り、ＣＭＰはＲＩＥを使用するタングステンプラグを形
成するための現存のプロセスに対する魅力的な代替物で
あることが明かである。しかしながら、タングステンを
研摩する現存のＣＭＰ技術もまたかなりの欠点を有して
いる。例えば、タングステンを研摩するために使用され
てきたスラリーは典型的には非常に低いｐＨを有してい
る。これらのスラリーの高い酸度はＣＭＰ機器、特にタ
ブ（ｔｕｂｓ）、に破壊的な化学作用を及ぼしかつ汚
し、かつ材料の取扱い上の懸念を生じさせる。さらに、
タングステンを研摩するために使用されるＣＭＰ技術は
しばしば製造環境に適さない非常に低い研摩速度を有す
る。したがって、改善されたＣＭＰ技術が必要であり、
かつ特にタングステンをエッチングする技術があれば好
都合である。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の１つ
の態樣では、半導体装置を研摩する方法は硫酸銅（ｃｏ
ｐｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ）または過塩素酸銅（ｃｏｐｐ
ｅｒ ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ）を含むスラリーを使用
して装置を研摩する段階を含む。

【０００８】本発明の別の態樣では、半導体装置を化学
機械的に研摩する方法は、半導体基板を準備する段階、
半導体基板の上に横たわる絶縁層を形成する段階であっ
て、該絶縁層はその中にくぼみを有するもの、前記絶縁
層の上にかつ前記くぼみ内にタングステン層を被着する
段階、そして前記タングステン層を硫酸銅および過塩素
酸銅からなるグループから選択された化学物質を含むス
ラリーを使用して研摩する段階、を具備する。

【０００９】本発明のこれらおよび他の特徴、および利
点、は添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照するこ
とによりさらに明瞭に理解されるであろう。図面は必ず
しも一定の比例で描かれておらず、かつ特に図示しない
本発明の他の実施例が有り得ることを指摘することは重
要である。

【００１０】

【実施例】本発明は半導体装置の研摩を好適に可能に
し、かつ特にタングステンの研摩を好適に可能にするＣ
ＭＰプロセスにおけるスラリーの使用に関する。該スラ
リーは硫酸銅（（ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｌｆａｔｅ：Ｃｕ
ＳＯ_４）または過塩素酸銅（ｃｏｐｐｅｒ ｐｅｒｃｈ
ｌｏｒａｔｅ：Ｃｕ（ＣｌＯ_４）_２）のいずれかの酸化
剤を含む。アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）またはシリカ
（ｓｉｌｉｃａ）のような、研摩剤および水もまた前記
スラリーの一部である。本発明により、毎分１０００〜
１６５０オングストロームの間の研摩速度が示され、こ
の場合スラリーのｐＨは４〜６の間で測定された。した
がって、本発明は、従来技術において使用された高い酸
度のスラリーに関連する問題を軽減しながら、同時に製
造環境において使用するのに適したＣＭＰの方法を提供
する。

【００１１】本発明によれば、硫酸銅または過塩素酸銅
のいずれかの酸化剤が研摩剤および水と混合される。硫
酸銅を使用する場合、約３０〜１００グラムの固体（粉
末）硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）が１リットルの脱イオン水に
１〜３０グラムの研摩剤、例えばすでに半導体ＣＭＰの
用途に使用されている寸法と同等の粒子サイズを有する
アルミナ、を加えた溶液に混合される（したがって、相
対的な組成は３０〜１００グラム／リットルのＣｕＳＯ
_４および１〜３０グラム／リットルのアルミナであ
る）。混合は室温で行なわれる。１つのサンプルを調剤
する場合に、研摩剤が最初に脱イオン水に加えられ、そ
れに続きＣｕＳＯ_４が加えられる。しかしながら、本発
明は特定の成分の混合順序に制限されない。混合に際し
て、前記硫酸銅が少なくとも部分的に溶液に溶解し、そ
の結果青色のスラリーが生成される。該スラリーは好ま
しくはスラリー内の一様な分布を達成するために施与
（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）の前に機械的または物理的に
かくはんされる（ａｇｉｔａｔｅｄ）。時間がたつと、
前記研摩剤は沈殿することがあり、もちろん種々の非反
応的な懸濁剤（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ａｇｅｎｔｓ）
を加えてそのような沈殿を防止することも可能である。

【００１２】過塩素酸銅を使用する場合、約１０〜４０
グラムの固体（粉末）の過塩素酸銅ヘキサ水和物［Ｃｕ
（ＣｌＯ_４）_２６Ｈ_２Ｏ］が１リットルの脱イオン水お
よび約１〜３０グラムのアルミナまたは他の研摩剤の溶
液に加えられる。室温で再び混合が行なわれ、かつ青み
をおびたスラリーが得られる。前と同様に、準備のため
に、前記研摩剤および水が酸化剤を加える前にまず組合
わされたが、他の順序の混合も同様に使用できる。施与
の前に一応な分布を与えるために機械的なかくはんも使
用される。ここで説明された使用される酸化剤は過塩素
酸銅ヘキサ水和物であったが、任意の形式の過塩素酸銅
（水和があっても無くても）が同様に研摩スラリー成分
として機能することに注目すべきである。

【００１３】本発明にしたがって調剤されたスラリーを
混合する際に、該スラリーは従来技術において知られた
技術と同様のＣＭＰプロセスにおいて使用される。通常
ウェーハの形式の、半導体装置が回転研摩パッドの上に
位置するウェーハホルダーに装着される。本発明に係わ
るスラリーが毎分５０〜２００ｍＬの間で任意の場所で
研摩パッドの上に流される。ウェーハが次に、約２０〜
６０ｒｐｍ（ｒｏｔａｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔ
ｅ）の間で回転する、研摩パッドと接触するようにされ
る。研摩パッドに対するウェーハの圧力は典型的には４
〜１０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の間に維持され
る。

【００１４】以下の表１は本発明にしたがって作成され
た２つのサンプルのスラリー、並びにタングステン層を
エッチングするための該スラリーの性能および物理的特
性に関するいくつかのデータを示すものである。

【表１】 スラリータイプ 処 方 ｐＨ 圧 力 研摩速度 （ｐｓｉ）（Ａ°／分） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 硫酸銅 １）３２ｇ／Ｌ ＣｕＳＯ_４ ４ １０ １０１０ ２） ７ｇ／Ｌ Ａｌ_２Ｏ_３ ３）ＤＩＨ_２Ｏ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 過塩素酸銅 １）１７ｇ／Ｌ ６ ４ １３３０ Ｃｕ（ＣｌＯ_４）_２６Ｈ_２Ｏ ２）３０ｇ／Ｌ Ａｌ_２Ｏ_３ ３）ＤＩＨ_２Ｏ ８ １６５０ 表１に示した研摩速度は研摩プロセスを最適化すること
によりさらに改善できることに注目すべきである。例え
ば、より高い化学的濃度、またはたぶんより高い研摩パ
ッドの温度を使用することによりより高速の研摩速度が
達成できる。上の例では、研摩パッドの温度はカ氏１３
５度であった。さらに、特に示したもの以外のｐＨの値
も達成できる。一般に、およそ４〜７のｐＨの値が期待
できる。

【００１５】タングステンを研摩するために硫酸銅スラ
リーを使用するための提案された反応は次の通りであ
る。（もちろん、この反応は理論的なものでありかつ予
測されたものであり、そして本発明はこの特定の反応に
限定されないことが理解されるべきである）。

【数１】ＣｕＳＯ_４＋Ｗ −−＞ Ｃｕ^＋＋ＷＳＯ_４ ⁻ さらに、酸化タングステンまたは塩化タングステン反応
生成物が生じ得る。

【００１６】タングステンを研摩するために過塩素酸銅
を使用するための提案された反応は次の通りである。
（もちろん、この反応は理論的なものでありかつ予測さ
れたものであり、そして本発明はこの特定の反応に限定
されないことが理解されるべきである）。

【数２】Ｃｕ（ＣｌＯ_４）_２６Ｈ_２Ｏ＋Ｗ −−＞ Ｃｕ^＋＋Ｗ（ＣｌＯ_４）_２ ^＋＋６Ｈ_２Ｏ 前と同様に、酸化タングステンがこの反応から同様に生
じ得る。

【００１７】本発明は半導体装置における導電性プラグ
および／または相互接続の形成に特に有用であり、もち
ろん本発明は他の研摩の用途にも同様に適用可能であ
る。図１〜図６は、本発明が２つの実施例にしたがって
どのように使用できるかを示す。図１〜図３は半導体１
０の一部の断面図であり、この場合本発明は導電性プラ
グを形成するために使用され、一方図４〜図６は半導体
装置４０の一部の断面図であり、この場合は本発明は相
互接続を形成するために使用されている。

【００１８】図１の装置１０は半導体基板１２を含み、
該半導体基板１２は典型的には、シリコン、ガリウムひ
素、その他からなる半導体ウェーハである。ゲート誘電
体１４が前記基板の表面上に形成される。フィールドア
イソレーション領域１６が前記基板の隣接する能動領域
を絶縁するために形成される。フィールドアイソレーシ
ョン領域を分離する能動基板領域の上には伝統的な金属
−酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタのゲート電極１
８が横たわっている。ゲート電極１８の側壁と整列しか
つ基板１２内に形成されてドーピング領域２０が存在
し、これらのドーピング領域２０は前記トランジスタの
ソースおよびドレイン電極を形成する。以上述べたよう
に、装置１０の全ての要素は半導体産業において知られ
た数多くの技術のうちのいずれかを使用して形成され
る。これらの要素の正確な方法、材料、および得られる
構造の形式は広く変化しかつしたがってここでは詳細に
説明しない。さらに、そのような詳細は本発明の実施可
能性（ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）および用途を理解する
上で必要ではない。

【００１９】本発明の１つの実施例によれば、導電性プ
ラグはドーピングされた領域２０の１つにコンタクトを
行なうために形成される。しかしながら、本発明にした
がって形成される導電性プラグはトランジスタのソース
またはドレイン電極に形成される必要はないことを理解
すべきである。プラグが半導体装置の（これらに制限さ
れるものではないが、基板、ドーピングされた領域、多
結晶シリコン層、シリサイド層、および金属層を含む）
任意の導電性領域または部材に形成されることは本発明
の範囲内のものである。導電性プラグまたはドーピング
された領域２０の１つにコンタクトを形成するために、
誘電体層２２が装置１０の上に被着される。誘電体層２
２は、ＳｉＯ_２、ＰＳＧ（リンケイ酸塩ガラス）、ＢＰ
ＳＧ（ホウ素ドーピングＰＳＧ）、ＴＥＯＳ（テトラエ
チルオルソシリケート：ｔｅｔｒａ−ｅｔｈｙｌ−ｏｒ
ｔｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ）、Ｓｉ_３Ｎ_４、その他を含
む、半導体装置において使用されるいくつかの誘電体材
料とすることができる。伝統的なリソグラフおよびエッ
チング技術を使用して誘電体層２２内に開口２４が形成
されてコンタクトを行なうべき下にある導電性領域を露
出する。この場合、ドーピングされた領域２０はコンタ
クトを行なうべき領域である。ドーピングされた領域２
０を露出するために、誘電体層１４もまたそれが開口２
４内に存在すれば開口２４内から除去されなければなら
ない。開口２４内の誘電体層１４の除去はもしそれらの
材料が同じであれば誘電体層２２を除去するためのもの
と同じエッチング化学を使用して達成できる。あるい
は、付加的なマスキングは必要でないが、異なるエッチ
ング工程が必要となるかもしれない。

【００２０】コンタクトされるべき導電性領域（ドーピ
ング領域２０）を露出した後、導電層２６が、図２に示
されるように、装置１０の上にブランケット形式で被着
される。本発明の好ましい実施例においては、導電層２
６はタングステン層であるが、他の材料（特に金属）も
また適している。もしタングステンが使用されれば、開
口２４を完全に満たすために前記層は化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）を使用して被着するのが好ましい。ＣＶＤタングス
テンは伝統的な水素還元プロセス（ｈｙｄｒｏｇｅｎ
ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）を使用して被着
することができ、この場合ヘキサフッ化タングステン
（ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｈｅｘａｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＷＦ
_６）が水素（Ｈ２）によって次の式に従い還元される。

【数３】ＷＦ_６（蒸気）＋３Ｈ_２（蒸気） −−＞ Ｗ（固体）＋６ＨＦ（蒸気） この反応は典型的には２５０〜５００℃の間で行なわれ
る。このプロセスは単に例示的なものであり、任意の知
られたタングステン被着工程も本発明と共に使用するの
に適している。図２の誘電体層２２および導電層２６は
比較的平坦なものとして示されているが、本発明は不規
則なまたは平坦でない装置形状を使用して実施すること
もできることに注目すべきである。

【００２１】導電層２６を被着した後に、該層は上に述
べたようにスラリーを使用してＣＭＰによって研摩され
る。上に述べたように、導電層２６を研摩するための概
略的なパラメータは次の通りである。すなわち、４〜１
０ｐｓｉの圧力、２０〜６０ｒｐｍの研摩プラテン速
度、カ氏８０〜１５０度のプラテンまたはパッド温度、
および毎分５０〜２００ｍＬのスラリーフローレートと
される。導電層２６は開口２４内の導電層２６のその部
分のみが残るまで研摩され（かつたぶん誘電体層２２の
最上部も研摩され）、したがって図３に示されるような
導電性プラグ２８が生成される。研摩プロセスをいつ停
止するかを決定する助けとするために利用可能な任意の
知られたエンドポイント検出メカニズムを使用すること
ができる。いったん導電性プラグ２８が形成されると、
残りの装置製造工程（例えば、金属層、層間誘電体層お
よびパッシベイションを形成するための工程）が製造さ
れる装置の特定のタイプに応じて技術的に知られたよう
にして行なわれる。

【００２２】図４〜図６は、本発明の他の用途、すなわ
ち導電性相互接続を形成する用途を示している。各々の
図面において半導体装置４０の一部が断面で示されてい
る。装置４０は上に横たわる誘電体層４４を有する層４
２を含む。層４２は、これらに制限されるものではない
が、半導体基板、他の誘電体層、多結晶シリコン層、ケ
イ化物層（ｓｉｌｉｃｉｄｅ ｌａｙｅｒ）、または金
属層を含む半導体装置の任意の層とすることができる。
装置４０はまた図示されていない装置の部分に能動回路
（例えば、トランジスタ、抵抗、容量、その他）を含む
が、本発明のこの実施例を理解する目的ではそのような
回路のこれ以上の説明は必要ではない。誘電体層４４
は、ＳｉＯ_２，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，ＴＥＯＳ、その他の
ような、半導体処理において誘電体として使用される任
意の材料とすることができる。

【００２３】伝統的なリソグラフおよびエッチング方法
を使用して、誘電体層４４はパターニングされ複数のト
レンチ４６をそこに形成する。トレンチ４６の形状およ
び位置は形成されるべき相互接続の所望の形状および位
置によって決定される。トレンチ４６を形成した後、導
電層４８が、図５に示されるように、装置４０の上に被
着される。導電層４８は一般には金属であり、かつ好ま
しくはタングステンであり、もちろん本発明は他の導電
性材料を使用して実施することもできる。導電層２６に
関して上に述べたプロセスのような、導電層４８を被着
するための伝統的なプロセスはすべて適している。本発
明によれば、導電層４８は、図６に示されるように、誘
電体層のトレンチ内に複数の相互接続５０を形成するた
めに上で説明したＣＭＰ方法を使用して研摩し戻され
る。いくつかの相互接続５０は下に横たわる層４２に電
気的に接続されているものとして示されていないが、実
際には接続してもよい。上に述べた導電性プラグはまた
もし層４２が導電性あるいは半導電性であれば前記相互
接続を層４２に電気的に接続するために前記相互接続の
１つの下の誘電体層４４に形成することもできる。その
ような実施例は図４〜図６に示される導電性プラグ５２
の付加によって示されている。プラグ５２を形成するた
めには、図示された１つの誘電体層４４の代わりに２つ
の別個の誘電体層が必要になる。例えば、１つのパター
ニングされた誘電体層は導電性プラグを形成する上での
助けとするため、かつ他のパターニングされた誘電体層
は前記相互接続を形成する上での助けとすることができ
る。これは図４〜図６に示される隠れ線（ｈｉｄｄｅｎ
ｌｉｎｅｓ）によって表されている。図示された相互
接続の実施例の代わりとして、誘電体層４４におけるト
レンチ４６はエッチングされて誘電体層４４と層４２と
の間の境界まで下に伸び、それによって電気的コンタク
トが直接相互接続５０の部分と層４２との間で形成でき
るようになる。

【００２４】

【発明の効果】導電性プラグおよび相互接続を形成する
ための現存する方法に対する本発明の利点は次の通りで
ある。一般に、ＣＭＰ技術はＲＩＥ技術よりも好まれる
が、それはＲＩＥは適合的に（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌ
ｙ）被着された導電層に継ぎ目（ｓｅａｍｓ）を開く傾
向があるからである。例えば、図２において、導電層２
６は開口２４内に該開口の側壁から内方に被着され、継
ぎ目（縦方向の点線で示されている）を生じる結果とな
る。該継ぎ目領域はＲＩＥを使用すると開かれまたは拡
大されるが、ＣＭＰを使用する場合該継ぎ目は保護さ
れ、それはＣＭＰは装置またはウェーハの高いポイント
をより高速度でかつ低いポイントをより低速度で研摩す
る傾向があるためである。ＲＩＥに対しＣＭＰを使用す
る他の利点はプロセスにおける低減された粒子レベル
（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｌｅｖｅｌ）および欠陥レベル
（ｄｅｆｅｃｔｉｖｉｔｙ ｌｅｖｅｌ）である。さら
に、バリア（ｂａｒｒｉｅｒ）および密着層（ａｄｈｅ
ｓｉｏｎ ｌａｙｅｒｓ）（例えば、チタンおよび窒化
チタン）の適切な除去を確実に行なうためにＲＩＥプロ
セスにおいてオーバエッチングする必要性のためしばし
ば後退した（ｒｅｃｅｓｓｅｄ）プラグを生じる。この
問題はＣＭＰプロセスにおいては避けられるがそれは金
属および誘電体層の境界に到達したとき、プラグ開口内
の金属除去速度が大幅に低減するためである。タングス
テンを研摩するための現存するＣＭＰプロセスに関して
は、本発明は示された酸度の強いスラリーと比較してよ
り中性のスラリーを使用する利点を有している。中間的
なｐＨレベルはＣＭＰ機器に対する化学的な破壊作用を
防ぎかつ取り扱い上のあり得る危険性を低減するのに好
都合である。さらに、本発明は従来示されたものよりも
製造環境を改善する研摩速度を達成する。

【００２５】したがって、本発明によれば、前に述べた
必要性および利点を完全に満たす半導体装置を化学機械
的に研摩する方法が提供されたことが明らかである。本
発明が特定の実施例に関して説明されかつ図示された
が、本発明はこれらの例示的な実施例に限定されること
は意図しない。当業者は本発明の精神から離れることな
く修正および変更を成すことができることを認識するで
あろう。例えば、本発明は導電性プラグおよび相互接続
を形成するための用途に限定されるものではない。半導
体装置の研摩を含む任意の用途は本発明の範囲内にあ
る。さらに、本発明はタングステン層を研摩することに
限定されない。本発明は特に説明しなかった他の層を研
摩するのにも適している。さらに、前記スラリーにおい
て使用される研摩剤はアルミナに限定されない。シリカ
（ｓｉｌｉｃａ）のような、他の研摩剤もまた適してい
る。さらに、前記スラリーの組成は特に示したもの以外
の元素または薬剤を含むことができる。例えば、スラリ
ーの組成物を生成する上で、スラリーの懸濁（ｓｕｓｐ
ｅｎｓｉｏｎ）、粘度（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）、貯蔵寿
命（ｓｈｅｌｆ−ｌｉｆｅ）、および諸特性を増強する
薬剤を含めることもできる。さらに、典型的にはタング
ステンの被着の前に被着される、チタンまたは窒化チタ
ンのような密着層（またはバリア層）の研摩速度はタン
グステンまたは他の金属のものより低くすることができ
る。スラリーにおける研摩剤の濃度の増大、または付加
的な化学薬品の添加によってそのような密着（またはバ
リア）層の研摩速度を増大させることができる。したが
って、この発明は添付の特許請求の範囲に入る全てのそ
のような変形および修正を含むことを意図している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係わるＣＭＰを使用する導
電性プラグを有する半導体装置を製造する方法を説明す
るための断面図である。

【図２】本発明の１実施例に係わるＣＭＰを使用した導
電性プラグを有する半導体装置を製造する方法を説明す
るための他の断面図である。

【図３】本発明の１実施例に係わるＣＭＰを使用する導
電性プラグを有する半導体装置を製造する方法を説明す
るためのさらに他の断面図である。

【図４】本発明の別の実施例に係わるＣＭＰを使用する
導電性相互接続を有する半導体装置を製造する方法を説
明するための断面図である。

【図５】本発明の別の実施例に係わるＣＭＰを使用する
導電性相互接続を有する半導体装置を製造する方法を説
明するための他の断面図である。

【図６】本発明の別の実施例に係わるＣＭＰを使用する
導電性相互接続を有する半導体装置を製造する方法を説
明するためのさらに他の断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体装置 １２ 半導体基板 １４ ゲート電極 １６ フィールドアイソレーション領域 １８ ゲート電極 ２０ ドーピングされた領域 ２２ 誘電体層 ２４ 開口 ２６ 導電層 ２８ 導電性プラグ ４０ 半導体装置 ４２ 下部層 ４４ 誘電体層 ４６ トレンチ ４８ 導電層 ５０ 相互接続部 ５２ 導電性プラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・エフ・ハンソン アメリカ合衆国テキサス州78759、オース チン、キャピタル・オブ・テキサス・ハイ ウェイ 8535、アパートメント 3069 (72)発明者 ジェフリー・エル・クライン アメリカ合衆国テキサス州78731、オース チン、ステップ・ダウン・コーブ 7511

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫酸銅を含むスラリーを使用して半導体
   装置を研摩する段階を具備することを特徴とする半導体
   装置を化学機械的に研摩する方法。
2. 【請求項２】 過塩素酸銅を含むスラリーを使用して半
   導体装置を研摩する段階を具備することを特徴とする半
   導体装置を化学機械的に研摩する方法。
3. 【請求項３】 半導体装置を化学機械的に研摩する方法
   であって、 半導体基板を提供する段階、 前記半導体基板の上に横たわる絶縁層を形成する段階で
   あって、該絶縁層はくぼみを有するもの、 前記絶縁層の上にかつ前記くぼみ内にタングステン層を
   被着する段階、そして硫酸銅および過塩素酸銅からなる
   グループから選択された化学薬品を含むスラリーを使用
   して前記タングステン層を研摩する段階、 を具備することを特徴とする半導体装置を化学機械的に
   研摩する方法。