JPH0864594A - 配線の形成方法 - Google Patents
配線の形成方法Info
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- JPH0864594A JPH0864594A JP19389994A JP19389994A JPH0864594A JP H0864594 A JPH0864594 A JP H0864594A JP 19389994 A JP19389994 A JP 19389994A JP 19389994 A JP19389994 A JP 19389994A JP H0864594 A JPH0864594 A JP H0864594A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 金属膜１３表面に防食性皮膜１４を形成する
ＢＴＡ成分を混入した砥粒液を研磨時に用いる配線の形
成方法。 【効果】 金属膜１３表面に防食性皮膜１４が形成さ
れ、防食性皮膜１４と金属膜１３表面とを研磨により除
去すると、腐食の発生よりも速く、表出した新しい金属
膜１３表面にまた防食性皮膜１４を直ちに形成すること
ができる。このため研磨により凹部１２ａ上に埋め込み
金属配線１３ｂを確実に形成させることができるととも
に、研磨工程中、金属膜１３表面を常時防食性皮膜１４
により覆うことができ、砥粒液中の水分等による腐食を
防止することができる。したがって研磨終了後に防食性
皮膜の形成処理を施したり、全く防食性皮膜の形成処理
を施さない場合に比べ、配線１３ｂ表面の腐食をより一
層防止することができ、配線１３ｂの品質劣化を防止し
て半導体装置の信頼性を高めることができる。
ＢＴＡ成分を混入した砥粒液を研磨時に用いる配線の形
成方法。 【効果】 金属膜１３表面に防食性皮膜１４が形成さ
れ、防食性皮膜１４と金属膜１３表面とを研磨により除
去すると、腐食の発生よりも速く、表出した新しい金属
膜１３表面にまた防食性皮膜１４を直ちに形成すること
ができる。このため研磨により凹部１２ａ上に埋め込み
金属配線１３ｂを確実に形成させることができるととも
に、研磨工程中、金属膜１３表面を常時防食性皮膜１４
により覆うことができ、砥粒液中の水分等による腐食を
防止することができる。したがって研磨終了後に防食性
皮膜の形成処理を施したり、全く防食性皮膜の形成処理
を施さない場合に比べ、配線１３ｂ表面の腐食をより一
層防止することができ、配線１３ｂの品質劣化を防止し
て半導体装置の信頼性を高めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配線の形成方法に関し、
より詳細には、研磨により絶縁膜上に銅を含む配線を形
成する半導体装置における配線の形成方法に関する。
より詳細には、研磨により絶縁膜上に銅を含む配線を形
成する半導体装置における配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】研磨による半導体装置における配線の形
成方法として、絶縁膜の上部に溝を形成し、この溝に金
属材料を埋め込み、この金属膜の上部を研磨により除去
して配線を形成する方法がある（特開昭６２−１０２５
４３号公報）。図６は従来の研磨による配線の形成方法
を工程順に示した模式的断面図であり、（ａ）は絶縁膜
に溝を形成し、この絶縁膜の上面に金属膜を形成した状
態、（ｂ）は研磨により絶縁膜表面まで金属膜を除去し
た状態を示している。この方法の場合、まず例えばスパ
ッタリングにより基板（図示せず）上にＳｉＯ2 等の絶
縁膜２１を形成する。絶縁膜２１の厚さｔa は配線とな
る金属膜２２ａの厚さｔb と、配線となる金属膜２２ａ
の下方に位置する絶縁膜２１ａの厚さｔc との和に等し
くなる（ｔa ＝ｔb ＋ｔc ）ように設定する。次にフォ
トリソグラフィ技術を用い、絶縁膜２１上にパターニン
グ処理を施し、溝２１ｂを形成する。この後、絶縁膜２
１上にアルミニウム合金（Ａｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｃ
ｕ）の金属膜２２を形成する（ａ）。次に絶縁膜表面２
１ｃ上にある金属膜２２を研磨により除去し、全体的に
平坦化するとともに絶縁膜２１の溝２１ｂ内に配線とし
ての金属膜２２ａを形成する。この研磨には、砥粒とし
てＡｌ2 Ｏ3 粒子等、また砥粒液として硫酸水溶液（ｐ
Ｈ２．２）、硝酸水溶液（ｐＨ２．２）、酢酸水溶液
（ｐＨ２．８）等が用いられる。これらの砥粒液を用い
た場合、絶縁膜２１の研磨速度に比べてアルミニウム合
金からなる金属膜２２の研磨速度が速くなり、研磨終了
時における配線となる金属膜２２ａの厚さｔb が制御さ
れる（ｂ）。
成方法として、絶縁膜の上部に溝を形成し、この溝に金
属材料を埋め込み、この金属膜の上部を研磨により除去
して配線を形成する方法がある（特開昭６２−１０２５
４３号公報）。図６は従来の研磨による配線の形成方法
を工程順に示した模式的断面図であり、（ａ）は絶縁膜
に溝を形成し、この絶縁膜の上面に金属膜を形成した状
態、（ｂ）は研磨により絶縁膜表面まで金属膜を除去し
た状態を示している。この方法の場合、まず例えばスパ
ッタリングにより基板（図示せず）上にＳｉＯ2 等の絶
縁膜２１を形成する。絶縁膜２１の厚さｔa は配線とな
る金属膜２２ａの厚さｔb と、配線となる金属膜２２ａ
の下方に位置する絶縁膜２１ａの厚さｔc との和に等し
くなる（ｔa ＝ｔb ＋ｔc ）ように設定する。次にフォ
トリソグラフィ技術を用い、絶縁膜２１上にパターニン
グ処理を施し、溝２１ｂを形成する。この後、絶縁膜２
１上にアルミニウム合金（Ａｌ−ＳｉまたはＡｌ−Ｃ
ｕ）の金属膜２２を形成する（ａ）。次に絶縁膜表面２
１ｃ上にある金属膜２２を研磨により除去し、全体的に
平坦化するとともに絶縁膜２１の溝２１ｂ内に配線とし
ての金属膜２２ａを形成する。この研磨には、砥粒とし
てＡｌ2 Ｏ3 粒子等、また砥粒液として硫酸水溶液（ｐ
Ｈ２．２）、硝酸水溶液（ｐＨ２．２）、酢酸水溶液
（ｐＨ２．８）等が用いられる。これらの砥粒液を用い
た場合、絶縁膜２１の研磨速度に比べてアルミニウム合
金からなる金属膜２２の研磨速度が速くなり、研磨終了
時における配線となる金属膜２２ａの厚さｔb が制御さ
れる（ｂ）。
【０００３】ところで、銅または銅合金の腐食抑制剤と
してはベンゾトリアゾール（以下、ＢＴＡと記す）が広
く知られており、ＢＴＡは化学名が１、２、３−ベンゾ
トリアゾール、分子量が１１９．１２、融点が９５〜９
９℃、沸点が１５９℃（ａｔ２ｍｍＨｇ）の白色針状結
晶の物質であり、水、アルコール及び有機溶剤に溶解す
る性質を有している。
してはベンゾトリアゾール（以下、ＢＴＡと記す）が広
く知られており、ＢＴＡは化学名が１、２、３−ベンゾ
トリアゾール、分子量が１１９．１２、融点が９５〜９
９℃、沸点が１５９℃（ａｔ２ｍｍＨｇ）の白色針状結
晶の物質であり、水、アルコール及び有機溶剤に溶解す
る性質を有している。
【０００４】前記ＢＴＡを銅や銅合金製の一般金属製品
に塗布し、これら金属製品表面における腐食の発生を防
止する技術が公開されている（特開昭５２−１２６３６
号公報）。この方法では、まず０．０５〜０．５％のＢ
ＴＡを溶媒中に溶解させる。該溶媒としては水、アルコ
ール類、塩素化炭化水素類、グリコール類、ケトン類、
炭化水素類等その他の有機溶剤を使用する。次にこの溶
液を用いて前記金属製品の表面にスプレーやワイプ処理
を施したり、あるいは前記溶液中に該金属製品を浸漬す
ることにより、前記金属製品表面の所定箇所に防食性皮
膜を形成させる。前記溶媒や前記塗布方法は目的対象物
によりそれぞれ適当なものを選択する。さらに耐食性に
優れた皮膜を形成する場合には、１〜１０％の水溶液中
に浸漬して６０〜８０℃に加熱処理を施すこともある。
に塗布し、これら金属製品表面における腐食の発生を防
止する技術が公開されている（特開昭５２−１２６３６
号公報）。この方法では、まず０．０５〜０．５％のＢ
ＴＡを溶媒中に溶解させる。該溶媒としては水、アルコ
ール類、塩素化炭化水素類、グリコール類、ケトン類、
炭化水素類等その他の有機溶剤を使用する。次にこの溶
液を用いて前記金属製品の表面にスプレーやワイプ処理
を施したり、あるいは前記溶液中に該金属製品を浸漬す
ることにより、前記金属製品表面の所定箇所に防食性皮
膜を形成させる。前記溶媒や前記塗布方法は目的対象物
によりそれぞれ適当なものを選択する。さらに耐食性に
優れた皮膜を形成する場合には、１〜１０％の水溶液中
に浸漬して６０〜８０℃に加熱処理を施すこともある。
【０００５】前記ＢＴＡを半導体装置の製造の際に適用
する技術については、特開平５−３１５３３１号公報に
開示されている。この方法では、まずＳｉＣｌ4 ガス等
を用いたドライエッチング法により基板上に銅配線を形
成する。その後、前記ＢＴＡを所定量溶解させた水溶液
を用い、前記銅配線及び基板に付着した残渣物や残留吸
着ガス等を洗浄する。すると洗浄中における銅配線の腐
食の発生が抑制される。また前記ＢＴＡの代わりに銅イ
オンを含有する水溶液、例えば２−アミノチアゾール誘
導体の塩と無機の酸の銅塩とを含む水溶液を用いて洗浄
しても、前記ＢＴＡの場合と同様の腐食抑制効果が得ら
れることが記載されている。
する技術については、特開平５−３１５３３１号公報に
開示されている。この方法では、まずＳｉＣｌ4 ガス等
を用いたドライエッチング法により基板上に銅配線を形
成する。その後、前記ＢＴＡを所定量溶解させた水溶液
を用い、前記銅配線及び基板に付着した残渣物や残留吸
着ガス等を洗浄する。すると洗浄中における銅配線の腐
食の発生が抑制される。また前記ＢＴＡの代わりに銅イ
オンを含有する水溶液、例えば２−アミノチアゾール誘
導体の塩と無機の酸の銅塩とを含む水溶液を用いて洗浄
しても、前記ＢＴＡの場合と同様の腐食抑制効果が得ら
れることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した絶縁膜２１ａ
上部に溝２１ｂを形成し、この溝２１ｂに金属膜２２を
埋め込んで成膜後、この金属膜２２上部を研磨により除
去して配線２２ａを形成する方法においては、配線２２
ａ材料に銅または銅を含む金属を用いた場合、研磨の際
に砥粒液中の水分等により腐食されて配線２２ａの品質
が劣化し易すく、半導体装置としての使用時における信
頼性に欠けるという課題があった。
上部に溝２１ｂを形成し、この溝２１ｂに金属膜２２を
埋め込んで成膜後、この金属膜２２上部を研磨により除
去して配線２２ａを形成する方法においては、配線２２
ａ材料に銅または銅を含む金属を用いた場合、研磨の際
に砥粒液中の水分等により腐食されて配線２２ａの品質
が劣化し易すく、半導体装置としての使用時における信
頼性に欠けるという課題があった。
【０００７】また研磨前の金属膜２２上部に前記ＢＴＡ
の防食性皮膜を形成しても、研磨すると該防食皮膜が除
去されて腐食が発生し、また研磨後の配線２２ａ上に前
記防食性皮膜を形成しても、研磨工程中の腐食がそのま
ま残存しており、いずれの場合も配線２２ａの品質劣化
を防止することが難しいという課題があった。
の防食性皮膜を形成しても、研磨すると該防食皮膜が除
去されて腐食が発生し、また研磨後の配線２２ａ上に前
記防食性皮膜を形成しても、研磨工程中の腐食がそのま
ま残存しており、いずれの場合も配線２２ａの品質劣化
を防止することが難しいという課題があった。
【０００８】また研磨前後にＢＴＡや銅イオンを含有す
る前記水溶液により金属膜２２上部または配線２２ａ上
を洗浄しても、上記した場合と同様に配線２２ａの品質
劣化を防止することが難しいという課題があった。
る前記水溶液により金属膜２２上部または配線２２ａ上
を洗浄しても、上記した場合と同様に配線２２ａの品質
劣化を防止することが難しいという課題があった。
【０００９】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、研磨により絶縁膜上に銅を含む配線を確実に
形成することができ、研磨工程中あるいは研磨工程後に
おける前記配線の腐食を防止して前記腐食による配線の
品質劣化を防止することができ、半導体装置の信頼性を
高めることができる配線の形成方法を提供することを目
的としている。
のであり、研磨により絶縁膜上に銅を含む配線を確実に
形成することができ、研磨工程中あるいは研磨工程後に
おける前記配線の腐食を防止して前記腐食による配線の
品質劣化を防止することができ、半導体装置の信頼性を
高めることができる配線の形成方法を提供することを目
的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る配線の形成方法は、表面に凹凸部を有す
る絶縁膜上に銅を含む金属膜を形成し、前記絶縁膜の凸
部上の前記金属膜を研磨により除去する配線の形成方法
において、前記金属膜表面に防食性皮膜を形成する化学
成分を混入した砥粒液を研磨時に用いることを特徴とし
ている。
に本発明に係る配線の形成方法は、表面に凹凸部を有す
る絶縁膜上に銅を含む金属膜を形成し、前記絶縁膜の凸
部上の前記金属膜を研磨により除去する配線の形成方法
において、前記金属膜表面に防食性皮膜を形成する化学
成分を混入した砥粒液を研磨時に用いることを特徴とし
ている。
【００１１】
【作用】本発明に係る配線の形成方法によれば、金属膜
表面に防食性皮膜を形成する化学成分を混入した砥粒液
を研磨時に用いるので、銅を含む前記金属膜の全表面に
前記防食性皮膜を形成し得ることとなり、該防食性皮膜
と前記金属膜の表面部とを研磨により除去すると、腐食
の発生よりも速く、表出した新しい金属膜表面に前記防
食性皮膜を形成し得ることとなる。このため研磨により
絶縁膜上に銅を含む金属配線を確実に形成し得るととも
に、前記研磨工程中、前記金属膜表面を常時前記防食性
皮膜により覆い得ることとなり、砥粒液中の水分等によ
る前記金属膜表面の腐食を防止し得ることとなる。した
がって研磨終了後の前記金属膜上に防食性皮膜を形成し
たり、あるいは全く防食性皮膜の形成処理を施さない場
合に比べ、形成された配線としての前記金属膜表面の腐
食をより一層防止し得ることとなり、前記配線の品質劣
化を防止して半導体装置の信頼性を高め得ることとな
る。
表面に防食性皮膜を形成する化学成分を混入した砥粒液
を研磨時に用いるので、銅を含む前記金属膜の全表面に
前記防食性皮膜を形成し得ることとなり、該防食性皮膜
と前記金属膜の表面部とを研磨により除去すると、腐食
の発生よりも速く、表出した新しい金属膜表面に前記防
食性皮膜を形成し得ることとなる。このため研磨により
絶縁膜上に銅を含む金属配線を確実に形成し得るととも
に、前記研磨工程中、前記金属膜表面を常時前記防食性
皮膜により覆い得ることとなり、砥粒液中の水分等によ
る前記金属膜表面の腐食を防止し得ることとなる。した
がって研磨終了後の前記金属膜上に防食性皮膜を形成し
たり、あるいは全く防食性皮膜の形成処理を施さない場
合に比べ、形成された配線としての前記金属膜表面の腐
食をより一層防止し得ることとなり、前記配線の品質劣
化を防止して半導体装置の信頼性を高め得ることとな
る。
【００１２】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る配線の形成方
法の実施例を図面に基づいて説明する。図１は実施例に
係る配線の形成方法を工程順に示した摸式的断面図であ
り、（ａ）は表面に凹凸部を有する絶縁膜上に銅を含む
金属膜を形成した状態、（ｂ）は防食性皮膜を形成する
化学成分を混入した砥粒液を用い、絶縁膜の凸部上の金
属膜を研磨により除去した状態を示している。この場
合、まずＳｉ基板１１上に厚さＨが約２μｍの絶縁膜と
してのＳｉＯ2 膜１２を形成した後、フォトリソグラフ
ィ及びドライエッチング工程を行ない、ＳｉＯ2 膜１２
上の所定箇所に幅Ｗが約１μｍ、深さＤが約１μｍの凹
部１２ａを形成する。次にＥＣＲ（ElectronCyclotron
Resonance) スパッタ法によりＳｉＯ2 膜１２上に銅を
含む金属膜１３を形成する（ａ）。次にＳｉウエハの研
磨に一般的に用いられている研磨装置を使用し、ＢＴＡ
を所定量混入した砥粒液を用いて所定時間研磨を行い、
ＳｉＯ2 膜凸部１２ｂ上の金属膜１３ａを除去し、幅１
μｍ、深さ１μｍの埋め込み金属配線１３ｂを形成する
（ｂ）。
法の実施例を図面に基づいて説明する。図１は実施例に
係る配線の形成方法を工程順に示した摸式的断面図であ
り、（ａ）は表面に凹凸部を有する絶縁膜上に銅を含む
金属膜を形成した状態、（ｂ）は防食性皮膜を形成する
化学成分を混入した砥粒液を用い、絶縁膜の凸部上の金
属膜を研磨により除去した状態を示している。この場
合、まずＳｉ基板１１上に厚さＨが約２μｍの絶縁膜と
してのＳｉＯ2 膜１２を形成した後、フォトリソグラフ
ィ及びドライエッチング工程を行ない、ＳｉＯ2 膜１２
上の所定箇所に幅Ｗが約１μｍ、深さＤが約１μｍの凹
部１２ａを形成する。次にＥＣＲ（ElectronCyclotron
Resonance) スパッタ法によりＳｉＯ2 膜１２上に銅を
含む金属膜１３を形成する（ａ）。次にＳｉウエハの研
磨に一般的に用いられている研磨装置を使用し、ＢＴＡ
を所定量混入した砥粒液を用いて所定時間研磨を行い、
ＳｉＯ2 膜凸部１２ｂ上の金属膜１３ａを除去し、幅１
μｍ、深さ１μｍの埋め込み金属配線１３ｂを形成する
（ｂ）。
【００１３】以下に、ＢＴＡを水に約０．５％混入した
Ａｌ2 Ｏ3 砥粒液を用い、金属膜１３の形成に銅を用
い、約１５分間研磨処理を行った結果について説明す
る。なお比較例として、ＢＴＡを混入しないＡｌ2 Ｏ3
砥粒液を用いて研磨処理を行い、配線２３ｂ（図３）を
形成した場合について説明する。
Ａｌ2 Ｏ3 砥粒液を用い、金属膜１３の形成に銅を用
い、約１５分間研磨処理を行った結果について説明す
る。なお比較例として、ＢＴＡを混入しないＡｌ2 Ｏ3
砥粒液を用いて研磨処理を行い、配線２３ｂ（図３）を
形成した場合について説明する。
【００１４】実施例に係る配線の形成方法では、研磨後
の埋め込み金属配線（銅膜）１３ｂ表面に防食性皮膜１
４が形成されていたが（図１（ｂ））、比較例の配線
（銅膜）２３ｂ表面には防食性皮膜が形成されていなか
った（図３）。
の埋め込み金属配線（銅膜）１３ｂ表面に防食性皮膜１
４が形成されていたが（図１（ｂ））、比較例の配線
（銅膜）２３ｂ表面には防食性皮膜が形成されていなか
った（図３）。
【００１５】また図２及び図４は実施例及び比較例に係
る方法により配線を形成した場合の、研磨前後の抵抗上
昇率について測定した結果をそれぞれ示したプロット図
である。なお抵抗上昇率はｒA を研磨前の抵抗率、ｒB
を研磨直後の抵抗率とした場合の、（ｒB −ｒA ）×１
００／ｒA （％）の式により求めた。前記ｒA は４端子
法により研磨前の凸部上金属膜１３ａ平坦部において測
定したシート抵抗に基づき、また前記ｒB は形成された
金属配線１３ｂ、２３ｂの配線抵抗に基づいて計算によ
り求めた。図２から明らかなように、実施例に係る方法
の場合、抵抗上昇率は約０．１％であったが、比較例に
係る方法の場合、抵抗上昇率は１．５％となり（図
４）、研磨時に銅配線に腐食が生じていることを示して
いた。
る方法により配線を形成した場合の、研磨前後の抵抗上
昇率について測定した結果をそれぞれ示したプロット図
である。なお抵抗上昇率はｒA を研磨前の抵抗率、ｒB
を研磨直後の抵抗率とした場合の、（ｒB −ｒA ）×１
００／ｒA （％）の式により求めた。前記ｒA は４端子
法により研磨前の凸部上金属膜１３ａ平坦部において測
定したシート抵抗に基づき、また前記ｒB は形成された
金属配線１３ｂ、２３ｂの配線抵抗に基づいて計算によ
り求めた。図２から明らかなように、実施例に係る方法
の場合、抵抗上昇率は約０．１％であったが、比較例に
係る方法の場合、抵抗上昇率は１．５％となり（図
４）、研磨時に銅配線に腐食が生じていることを示して
いた。
【００１６】図５は実施例に係る方法により埋め込み金
属配線１３ｂを形成したＳｉ基板（Ａ）と、前記比較例
に係る方法によりＢＴＡを混入しないＡｌ2 Ｏ3 砥粒液
を用いて金属配線２３ｂを形成したＳｉ基板に、０．５
％ＢＴＡ水溶液（約２５℃）中で約１５分間浸漬処理を
施した比較例（１）のもの（Ｂ）と、ＢＴＡを混入しな
いＡｌ2 Ｏ3 砥粒液を用いて配線２３ｂを形成した比較
例（２）のもの（Ｃ）とを、それぞれ１５０℃で加熱し
た際における抵抗上昇率の時間的変化を測定した結果を
示した曲線図である。この図から明らかなように、比較
例（２）の場合、時間経過にともなって抵抗上昇率が増
大し易く（Ｃ）、次いで比較例（１）の場合が増大して
おり（Ｂ）、実施例の場合は最も上昇率が少なかった
（Ａ）。
属配線１３ｂを形成したＳｉ基板（Ａ）と、前記比較例
に係る方法によりＢＴＡを混入しないＡｌ2 Ｏ3 砥粒液
を用いて金属配線２３ｂを形成したＳｉ基板に、０．５
％ＢＴＡ水溶液（約２５℃）中で約１５分間浸漬処理を
施した比較例（１）のもの（Ｂ）と、ＢＴＡを混入しな
いＡｌ2 Ｏ3 砥粒液を用いて配線２３ｂを形成した比較
例（２）のもの（Ｃ）とを、それぞれ１５０℃で加熱し
た際における抵抗上昇率の時間的変化を測定した結果を
示した曲線図である。この図から明らかなように、比較
例（２）の場合、時間経過にともなって抵抗上昇率が増
大し易く（Ｃ）、次いで比較例（１）の場合が増大して
おり（Ｂ）、実施例の場合は最も上昇率が少なかった
（Ａ）。
【００１７】これらの結果及び上記説明から明らかなよ
うに、実施例に係る配線の形成方法では、金属膜１３表
面に防食性皮膜１４を形成するＢＴＡを混入した砥粒液
を研磨時に用いるので、金属膜１３の全表面に防食性皮
膜１４を形成することができ、防食性皮膜１４と金属膜
１３の表面部とを研磨により除去すると、腐食の発生よ
りも速く、表出した新しい金属膜１３表面に防食性皮膜
１４を新たに形成することができる。このため研磨によ
りＳｉＯ2 膜１２ａ上に埋め込み金属配線１３ｂを確実
に形成することができるとともに、研磨工程中、金属膜
１３表面を常時防食性皮膜１４により覆うことができ、
前記砥粒液中の水分等による埋め込み金属配線１３ｂ表
面の腐食を防止することができる。したがって研磨終了
後の埋め込み金属配線２３ｂ（図３）上に防食性皮膜を
形成したり、あるいは全く防食性皮膜の形成処理を施さ
ない場合に比べ、形成された埋め込み金属配線１３ｂ表
面の腐食をより一層防止することができ、この腐食によ
る埋め込み金属配線１３ｂの品質劣化を防止して半導体
装置の信頼性を高めることができる。
うに、実施例に係る配線の形成方法では、金属膜１３表
面に防食性皮膜１４を形成するＢＴＡを混入した砥粒液
を研磨時に用いるので、金属膜１３の全表面に防食性皮
膜１４を形成することができ、防食性皮膜１４と金属膜
１３の表面部とを研磨により除去すると、腐食の発生よ
りも速く、表出した新しい金属膜１３表面に防食性皮膜
１４を新たに形成することができる。このため研磨によ
りＳｉＯ2 膜１２ａ上に埋め込み金属配線１３ｂを確実
に形成することができるとともに、研磨工程中、金属膜
１３表面を常時防食性皮膜１４により覆うことができ、
前記砥粒液中の水分等による埋め込み金属配線１３ｂ表
面の腐食を防止することができる。したがって研磨終了
後の埋め込み金属配線２３ｂ（図３）上に防食性皮膜を
形成したり、あるいは全く防食性皮膜の形成処理を施さ
ない場合に比べ、形成された埋め込み金属配線１３ｂ表
面の腐食をより一層防止することができ、この腐食によ
る埋め込み金属配線１３ｂの品質劣化を防止して半導体
装置の信頼性を高めることができる。
【００１８】なお、上記した実施例では金属膜１３の形
成に銅を用いたが、別の実施例では銅を含む合金を用い
てもよい。
成に銅を用いたが、別の実施例では銅を含む合金を用い
てもよい。
【００１９】また、上記した実施例では防食性皮膜１４
を形成する化学成分としてＢＴＡを用いたが、別の実施
例では銅膜や銅を含む金属膜の腐食を防止し得る別の化
学成分、例えば２−アミノチアゾール誘導体の塩と無機
の酸の銅塩等を用いてもよい。
を形成する化学成分としてＢＴＡを用いたが、別の実施
例では銅膜や銅を含む金属膜の腐食を防止し得る別の化
学成分、例えば２−アミノチアゾール誘導体の塩と無機
の酸の銅塩等を用いてもよい。
【００２０】また、上記した実施例では砥粒液の溶媒と
して水を用いたが、別の実施例では防食性皮膜を形成す
る化学成分を溶解し得るアルコール類、有機溶剤等を用
いてもよい。
して水を用いたが、別の実施例では防食性皮膜を形成す
る化学成分を溶解し得るアルコール類、有機溶剤等を用
いてもよい。
【００２１】また、研磨速度を向上させ、あるいは表面
荒れを抑制する等の目的のため、前記砥粒液に前記防食
性皮膜を形成する化学成分とは別の化学成分を混入して
もよい。
荒れを抑制する等の目的のため、前記砥粒液に前記防食
性皮膜を形成する化学成分とは別の化学成分を混入して
もよい。
【００２２】また、上記した実施例では研磨時に用いる
砥粒としてＡｌ2 Ｏ3 を用いたが、別の実施例ではＳｉ
Ｏ2 、ＳｉＣ、コロイダルシリカ、ＣｅＯ2 等を単独、
あるいはＡｌ2 Ｏ3 を含めたこれらの中の複数種類を混
合して用いてもよい。
砥粒としてＡｌ2 Ｏ3 を用いたが、別の実施例ではＳｉ
Ｏ2 、ＳｉＣ、コロイダルシリカ、ＣｅＯ2 等を単独、
あるいはＡｌ2 Ｏ3 を含めたこれらの中の複数種類を混
合して用いてもよい。
【００２３】また、上記した実施例ではＥＣＲスパッタ
法によりＳｉＯ2 膜１２上に金属膜１３を形成したが、
別の実施例ではＭＯＣＶＤ法等別の方法により成膜して
もよい。
法によりＳｉＯ2 膜１２上に金属膜１３を形成したが、
別の実施例ではＭＯＣＶＤ法等別の方法により成膜して
もよい。
【００２４】また、絶縁膜と銅を含む金属膜との間に、
密着層やバリア層としてＴｉＮ、Ｗ等を薄く（数１００
〜１０００Å程度）成膜してもよい。この場合、研磨に
より前記絶縁膜凸部上の金属膜を除去する際に該絶縁膜
凸部上のＴｉＮ、Ｗ等は除去してもよいし、除去しなく
ともよい。また前記絶縁膜はＳｉＯ2 の他、ＳｉＯＮ、
ＳｉＯＦ等でもよい。
密着層やバリア層としてＴｉＮ、Ｗ等を薄く（数１００
〜１０００Å程度）成膜してもよい。この場合、研磨に
より前記絶縁膜凸部上の金属膜を除去する際に該絶縁膜
凸部上のＴｉＮ、Ｗ等は除去してもよいし、除去しなく
ともよい。また前記絶縁膜はＳｉＯ2 の他、ＳｉＯＮ、
ＳｉＯＦ等でもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る配線の
形成方法にあっては、金属膜表面に防食性皮膜を形成す
る化学成分を混入した砥粒液を研磨時に用いるので、銅
を含む前記金属膜の全表面に前記防食性皮膜を形成する
ことができ、該防食性皮膜と前記金属膜の表面部とを研
磨により除去すると、腐食の発生よりも速く、表出した
新しい金属膜表面に前記防食性皮膜を新たに形成するこ
とができる。このため研磨により絶縁膜上に銅を含む金
属配線を確実に形成することができるとともに、前記研
磨工程中、前記金属膜表面を常時前記防食性皮膜により
覆うことができ、砥粒液中の水分等による前記金属膜表
面の腐食を防止することができる。したがって研磨終了
後の前記金属膜上に防食性皮膜を形成したり、あるいは
全く防食性皮膜の形成処理を施さない場合に比べ、形成
された配線としての前記金属膜表面の腐食をより一層防
止することができ、前記金属配線の品質劣化を防止して
半導体装置の信頼性を高めることができる。
形成方法にあっては、金属膜表面に防食性皮膜を形成す
る化学成分を混入した砥粒液を研磨時に用いるので、銅
を含む前記金属膜の全表面に前記防食性皮膜を形成する
ことができ、該防食性皮膜と前記金属膜の表面部とを研
磨により除去すると、腐食の発生よりも速く、表出した
新しい金属膜表面に前記防食性皮膜を新たに形成するこ
とができる。このため研磨により絶縁膜上に銅を含む金
属配線を確実に形成することができるとともに、前記研
磨工程中、前記金属膜表面を常時前記防食性皮膜により
覆うことができ、砥粒液中の水分等による前記金属膜表
面の腐食を防止することができる。したがって研磨終了
後の前記金属膜上に防食性皮膜を形成したり、あるいは
全く防食性皮膜の形成処理を施さない場合に比べ、形成
された配線としての前記金属膜表面の腐食をより一層防
止することができ、前記金属配線の品質劣化を防止して
半導体装置の信頼性を高めることができる。
【図１】本発明に係る配線の形成方法の実施例を工程順
に示した摸式的断面図であり、（ａ）は表面に凹凸部を
有する絶縁膜上に銅を含む金属膜を形成した状態、
（ｂ）は防食性皮膜を形成する化学成分を混入した砥粒
液を用い、絶縁膜の凸部上の金属膜を研磨により除去し
た状態を示している。
に示した摸式的断面図であり、（ａ）は表面に凹凸部を
有する絶縁膜上に銅を含む金属膜を形成した状態、
（ｂ）は防食性皮膜を形成する化学成分を混入した砥粒
液を用い、絶縁膜の凸部上の金属膜を研磨により除去し
た状態を示している。
【図２】実施例に係る方法により配線を形成した場合
の、研磨前後の抵抗上昇率について測定した結果を示し
たプロット図である。
の、研磨前後の抵抗上昇率について測定した結果を示し
たプロット図である。
【図３】比較例に係る方法により形成された配線を示し
た摸式的断面図である。
た摸式的断面図である。
【図４】比較例に係る方法により配線を形成した場合
の、研磨前後の抵抗上昇率について測定した結果を示し
たプロット図である。
の、研磨前後の抵抗上昇率について測定した結果を示し
たプロット図である。
【図５】実施例に係る方法により形成した配線（Ａ）
と、比較例に係る方法によりＢＴＡを混入しないＡｌ2
Ｏ3 砥粒液を用いて形成した配線に、０．５％ＢＴＡ水
溶液（約２５℃）中で約１５分間浸漬処理を施したした
比較例（１）のもの（Ｂ）と、ＢＴＡを混入しないＡｌ
2 Ｏ3 砥粒液を用いて形成した比較例（２）のもの
（Ｃ）とをそれぞれ１５０℃で加熱した際における抵抗
上昇率の時間的変化を測定した結果を示した曲線図であ
る。
と、比較例に係る方法によりＢＴＡを混入しないＡｌ2
Ｏ3 砥粒液を用いて形成した配線に、０．５％ＢＴＡ水
溶液（約２５℃）中で約１５分間浸漬処理を施したした
比較例（１）のもの（Ｂ）と、ＢＴＡを混入しないＡｌ
2 Ｏ3 砥粒液を用いて形成した比較例（２）のもの
（Ｃ）とをそれぞれ１５０℃で加熱した際における抵抗
上昇率の時間的変化を測定した結果を示した曲線図であ
る。
【図６】従来の研磨による配線の形成方法を工程順に示
した模式的断面図であり、（ａ）は絶縁膜に溝を形成
し、この絶縁膜の上面に金属膜を形成した状態、（ｂ）
は研磨により絶縁膜表面まで金属膜を除去した状態を示
している。
した模式的断面図であり、（ａ）は絶縁膜に溝を形成
し、この絶縁膜の上面に金属膜を形成した状態、（ｂ）
は研磨により絶縁膜表面まで金属膜を除去した状態を示
している。
１２ ＳｉＯ2 膜 １２ａ 凹部 １２ｂ 凸部 １３ 金属膜 １３ａ 凸部上金属膜 １３ｂ 埋め込み金属配線
Claims (1)
- 【請求項１】 表面に凹凸部を有する絶縁膜上に銅を含
む金属膜を形成し、前記絶縁膜の凸部上の前記金属膜を
研磨により除去する配線の形成方法において、前記金属
膜表面に防食性皮膜を形成する化学成分を混入した砥粒
液を研磨時に用いることを特徴とする配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19389994A JPH0864594A (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19389994A JPH0864594A (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864594A true JPH0864594A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16315599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19389994A Pending JPH0864594A (ja) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | 配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0864594A (ja) |
Cited By (20)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000252243A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-09-14 | Hitachi Chem Co Ltd | 金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法 |
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-
1994
- 1994-08-18 JP JP19389994A patent/JPH0864594A/ja active Pending
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