JPH10510399A - 化学的機械的研磨でのスピンオン誘電体の除去速度挙動 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 間隙が充填された誘電性物質の平坦構造を、マイクロエレクトロニック装置を形成するのに有用な支持体地形上に形成する方法。誘電性物質をまず連続的な乾燥誘電層、好ましくはＳＯＧ層として堆積させる。次いで、この誘電層を化学的−機械的研磨（ＣＭＰ）により部分的に除去する。ＳＯＧ層の組成及びその後のＣＭＰ条件を変動させることによって、その構造体の化学的及び機械的特性を選ぶことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 化学的機械的研磨でのスピンオン誘電体の除去速度挙動 関連出願への言及 この出願は、１９９５年６月２６日に出願された米国特許出願第６０／０００ ，５１５号（係属中）の優先権を主張するものであり、該出願は、参照により本 明細書中に組み入れられるものとする。 発明の背景 発明の分野 本発明は、集積回路（ＩＣ）、マルチチップモジュール、印刷回路板、高速論 理装置、平面パネルディスプレイ、及び他のマイクロエレクトロニクス装置の製 造に用いられる支持体の製造に関する。より特定的には、この発明は、表面空隙 を充填する、つまり金属接触間の空間を水準化して上記のサブミクロンサイズの 装置の製造に使用するのに適する支持体の誘電層を平坦化するための改良された 技術に関する。これは、スピンオン(spin-on)ガラス物質と共に化学的機械的研 磨加工を用いて行われる。先行技術の説明 半導体技術における継続的傾向は、その上により多くてより速い回路を有する 集積回路チップを形成することである。そのような超大規模集積化は、フィーチ ャー(feature)サイズの継続的収縮化をもたらし、その結果、多数の装置が単一 のチップ上で利用可能となる。限られたチップの表面積で、相互連絡密度は、典 型的には、支持体の上にマルチレベル配置(multi-level arrangement)に膨張し ており、それら装置はこれら複数のレベルを横切って相互連絡しなければならな い。これら相互連絡は、接触させるように設計されている場合を除いて、互いか ら電気的に絶縁されていなければならない。通常、電気的絶縁には、表面上に誘 電膜を堆積又はスピンオンすることを要する。例えば、AlliedSignal Inc.によ り出版された“Spin/Bake/Cure/Procedure for Spin-On-Glass Materials for I nterlevel and Intermetal Dielectric Planarization”(1994)（熱硬化スピン オン膜）を参照のこと。 局所相互連絡の形成に伴う鍵となる加工上の困難性は、装置表面の地形である 。支持体表面自体が全くの非平面であるだけでなく、装置形成方法も更にその上 に間隙のような地形的不規則を作り上げる。平坦さの欠如は、レベル間誘電体厚 不均衡（interlevel dielectric thickness disparity）、下層にある物質への 接着性の乏しさ、段階有効範囲（step coverage）、並びに焦点深度（depth-of- focus）問題に起因する開放路（open vias）の不良を含む、製造収率に負の衝撃 を与え得る多くの問題を起こし得る。かくして、ＩＣ支持体内の狭い間隙を充填 する能力は、その上にサブミクロンサイズの要素を形成するのに重要である。当 該技術分野で公知の種々の支持体間隙充填技術には、堆積−蝕刻−堆積サイクル 、及び大気未満条件下テトラエチルオルトシリケート（Sub-Atmospheric Tetra- Ethyl Ortho Si1icate，ＳＡＴＥＯＳ）、大気条件下プラズマテトラエチルオル トシリケート（Atmospheric Plasma Tetra-Ethyl Ortho Silicate，ＡＰＴＥＯ Ｓ）、化学蒸着（ＣＶＤ）物質、高密度プラズマ（ＨＤＰ）系及びスピンオンガ ラス（spin-on glass，ＳＯＧ）物質の適用が含まれる。ＳＯＧ物質の適用を用 いる技術が、他の上記装置増大型技術よりも経済的である。 ＩＣ支持体加工における他の重要事項には、局所的及び全体的な誘電的平坦化 が含まれる。表面の平坦化又は平滑化は、集積回路の二次加工に必須である。光 学的平版印刷技術を用いて益々小さなフィーチャーを画するにつれて、暴露装置 の焦点の深度が低下する。従って、益々複雑化する集積回路を正確にパターン化 するためには、マイクロエレクトロニック装置の地形を平滑化又は“水準化”す るために平坦化膜を用いることが必要である。光平版印刷技術を用いて作られる ＩＣフィーチャーは、局所的及び全体的な誘電的平坦化を必要とし、その場合、 焦点の平版印刷深度は極端に、即ち０.３５μｍ及びそれ未満に制限される。十 分な局所的及び全体的平坦化なしでは、焦点の深度の欠如は、限定平版印刷加工 窓としてそれ自身を明示するであろう。 ＩＣ表面の平坦化を向上させる１つの方法には、化学的−機械的研磨（ＣＭＰ ）が含まれる。かくして、ＣＭＰは、平坦域を有意に薄くすることなしに、浮き 上がった地形的フィーチャーを速やかに除去することができるという点で特有の 利 点を有する。浮き上がった部分は研磨パッドと大きな表面接触を有し、従って凹 んだ部分よりも大きな程度にまで研磨され得るので、ＣＭＰは、凹んだ部分にお いてよりも浮き上がった部分においてより多くの適用された酸化物コーティング 厚を減少させることができる。機械的並びに化学的研磨を上部表面に適用するこ とにより、ＣＭＰは、慣用的なエッチングにより得られるよりも大きな平坦化を 達成する。 ＣＭＰで平坦化が達成できるとはいえ、その使用は間隙充填の必要性を排除す るものではない。これまで、ＳＯＧ技術とＣＭＰ技術の使用は相互排他的方法と 考えられてきた。これは、ＳＯＧ層は気孔性であるからＳＯＧの研磨速度は他の 間隙充填方法のそれよりもずっと高いであろうという一般的な考え方のためであ る。 連続的に均一なマイクロエレクトロニック支持体を形成するための改良された 方法であって、それによってその支持体には本質的に空隙がなく、金属接触が効 果的に絶縁され、そして諸層が効果的に平坦化される方法を提供することが望ま しい。 発明の要旨 本発明は、空隙のない連続的に平坦化された支持体表面を形成する方法であっ て、 （ａ）誘電性組成物を支持体の表面に、該表面上の空隙を均一にコートして充 填するのに十分な量で適用すること；及び （ｂ）前記支持体表面上の前記誘電性組成物が実質的に平坦化されるまで、前 記誘電性組成物に化学的機械的研磨工程を行うこと を含む方法を提供する。 本発明は、また、半導体支持体表面を処理する方法であって、 （ａ）液体誘電性組成物の層を半導体支持体の表面上にスピン堆積すること； （ｂ）前記誘電層を、その表面上に連続的な乾燥誘電層を形成するのに十分な 温度及び時間で加熱すること；及び （ｃ）該誘電層を化学的−機械的に研磨して該誘電層の少なくとも一部分を除 去すること を含む方法を提供する。 図面の簡単な説明 シロキサンの４２５℃で窒素雰囲気下で６０分間熱硬化した後の、元素力（atom ic force）顕微鏡写真（ＡＦＭ）画像であり、図１（ｂ）は、ＳＯＧ Accuglass のＡＦＭ画像である。 311 シロキサンの研磨速度（Å／分）のグラフである。 図３は、種々の有機率の SC-112 スラリーを用いる、熱酸化物、熱硬化ＳＯＧ シロキサン及び減圧硬化ＳＯＧシロキサンでコートした支持体の研磨速度（Å／ 分）のグラフである。 図４（ａ）〜（ｄ）は、種々の定盤ｒｐｍで SC-112 スラリーを用いる、熱酸 nal Inc.から入手可能な Flare^TMフッ素化ポリ（アリールエーテル）でコートし た支持体の研磨速度（Å／分）のグラフである。 図５は、種々の異なるスラリーを用いる、種々のリン含有率でのシリケートＳ ＯＧ物質の研磨速度（Å／分）のグラフである。 図６は、停止点を検出するためにモーター電流の変動を追跡する Luxtron 235 0 終点検出器のスクリーンを図示したものである。 図７（ａ）及び（ｂ）は、ＣＭＰの前及び後のウェハーの表面状態を示す走査 電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真によりウェハー表面を示すものである。 図８は、その上にＣＶＤ層及びＳＯＧ層がそれぞれ堆積している金属接触のパ ターンを有する支持体を示すものである。 図９は、その上にＣＶＤ層、ＳＯＧ層及び追加のＣＶＤ層がそれぞれ堆積して いる金属接触のパターンを有する支持体を示すものである。 好ましい態様の詳細な説明 その最も広い態様においては、この方法は、誘電層を有する半導体支持体の上 部表面を提供する工程を包含する。その後、ＣＭＰを行ってその誘電層の少なく とも一部分をその支持体上に平坦層を形成するのに十分な量だけ除去する。 典型的には、その誘電性組成物は、ＩＣ又は他のマイクロエレクトロニック装 置に加工されることになるウェハー支持体上に適用される。本発明に適する平坦 支持体には、他を排除するものではないが、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）；シリコ ン；及び結晶質シリコン、ポリシリコン、非晶質シリコン、エピタキシャルシリ コン、及びシリコンジオキシド（ＳｉＯ₂）のようなシリコンを含有する組成物 ；及びそれらの混合物が含まれ、それらの表面上に回路パターンを有していても 有していなくてもよい。典型的には、これら支持体は、約２〜約１２インチの範 囲の直径を有するが、本発明はもっと大きな支持体やもっと小さな支持体にも有 効である。 液体誘電層、好ましくは適する溶媒中のシリケート又はシロキサンのようなス ピンオンガラス（以下、ＳＯＧという）が周囲条件下で支持体表面上に適用され る。適する溶媒には、他を排除するものではないが、誘電性物質の均一溶液又は 分散液を形成のに十分な量の水及び有機溶媒が含まれる。 多様な商業的に入手可能な誘電性物質をこの目的のために用いることができる 。支持体上にスピンオンすることができるそのような適する誘電性物質の例には 、シリケート；ホスホシリケート；フェニルシロキサン、メチルシロキサン、メ チルフェニルシロキサン、ホスホシロキサンのようなシロキサン；シルセスキオ キサン（silsesquioxane）、メチルシルセスキオキサン、メチルフェニルシルセ スキオキサン；及びフッ素化ポリマー、特に AlliedSignal Inc．から商品名 ；及びそれらのコポリマー混合物が含まれるが、これらに限定されない。有機誘 電体、即ち、炭素原子を含有する誘電体が好ましく、シロキサン及びフッ素化ポ リ（アリールエーテル）がより好ましい。好ましいシロキサンは、式ＳｉＯｘ（ 式中、ｘは１に等しいか又はそれより大きくて２に等しいか又はそれより小さい ）を有する非晶質の架橋したガラスタイプの物質であり、そしてそのシロキサン 物質の全重量を基準として約２〜約９０％、好ましくは約１０〜約２５％の、約 １〜約１０の炭素を有するアルキル基、約４〜約１０の炭素を有する芳香族基、 約４〜約１０の炭素を有する脂肪族基、及びそれらの混合物のような有機基を有 する。場合により、このシロキサン及びシリケート物質は、それら誘電性物質の 全モル％を基準として、約０〜約１０％、好ましくは約２〜約４％の量でリンを 含有することもできる。この発明に使用するのに適する好ましいシロキサン物質 適するシロキサン物質は、約１００ｐｐｂ又はそれ未満、好ましくは５０ｐｐ ｂ又はそれ未満、より好ましくは１０ｐｐｂ又はそれ未満のナトリウム、カリウ ム、塩素、ニッケル、マグネシウム、クロム、銅、マンガン、鉄、カルシウム等 の微量元素不純物を含有し、そして好ましくは約１,０００〜約５０,０００、よ り好ましくは約３００〜約１,０００分子量単位の分子量を有する。 好ましい態様においては、本誘電性物質は、適用されたときに約０.８〜約７ ０ｃＰの粘度、適用されたときに誘電性物質、溶媒及び水の全重量を基準として 約３〜約３６％の固体％、及び約０〜約１１％の水分、約１０又はそれ未満、好 ましくは約２.４〜約３.２の誘電率、及び約１.３７〜約１.６５の屈折率を有す る。 本誘電性物質は、慣用的なスピンコーティング、浸漬コーティング、噴霧、又 は当該技術分野で周知のメニスカスコーティングにより支持体上に適用すること ができる。そのような方法の詳細は、例えば、Integrated Technologies により 出版された“Processing Equipment and Automated Systems”に記載されている 。スピンコーティングが最も好ましい。支持体上の誘電膜の厚さは、その支持体 に適用される液体誘電体の量に依存して変動し得るが、典型的には約５００Å〜 約２ミクロン、好ましくは約３０００〜約９０００Åであることができる。支持 体に適用される誘電体液の量は、約１〜約１０ｍｌ、好ましくは約２〜約８ｍｌ で変動することができる。 好ましい態様においては、公知のスピン技術に従ってこの液体物質を支持体の 上部表面上にスピンする。好ましくは、誘電体を溶液から支持体の中央に適用し てから、その溶液を支持体表面に一様に拡げるために、約５００〜約６０００ｒ ｐｍ、好ましくは約１５００〜約４０００ｒｐｍの速度で回転しているホイール 上で、約５〜約６０秒、好ましくは約１０〜約３０秒間スピンさせる。この液体 誘電性組成物を載せると、それは、支持体中の谷間又は裂け目及び支持体上に密 に間隔を置いて並べられた金属導体間の谷間又は裂け目の両方を満たして、それ ら裂け目にまずまずの平坦化を与える平滑化効果を提供するが、その部分を完全 に平坦化するには十分ではない。 誘電性物質を支持体に適用した後、誘電体−支持体結合体を場合により、しか し好ましくは、その誘電膜内に存在するあらゆる残留溶媒を蒸発させ、更にその 膜の粘度を下げ、そして、その膜の密度、化学的耐性及び／又は物理的耐摩耗性 を高めるか又は低くするのに十分な時間及び温度で加熱する。なお、当業者なら 過度な実験なしにそれらを決めることができる。誘電体の密度及び化学的特性の 変化は、ＣＭＰに対するその感受性の変化をもたらす。加熱する温度及び熱に曝 す時間が増加すると、その誘電層の化学的及び機械的特性の変化も漸増し、それ によって、ＣＭＰ除去速度の変化が起こる。誘電層物質の特性に従って除去速度 を高く又は低く固定することができるので、特定のＣＭＰ化学スラリー及び機械 圧力条件が適用される。 一般に、誘電体コーテッド支持体を約５０〜約４００℃、より好ましくは約５ ０〜約２５０℃に、約０.５〜約１０分間、より好ましくは約１〜約３分間加熱 する。これは、好ましくはホットプレート上で行われるがオーブン中で行っても よい。好ましい態様においては、誘電体をまず約５０℃に約３０秒〜１分間加熱 してから、約１５０℃で約３０秒〜１分間加熱し、そして約２５０℃で約３０秒 〜１分間の３回目の加熱を行う。液体誘電性物質は、そのような加熱の結果とし て、部分的に架橋して固化する。 コーティングを加熱した後は、得られる膜の厚さは、約０.２〜約３.０マイク ロメーター、好ましくは約０.５〜約２.５マイクロメーター、最も好ましくは約 ０.７〜約２.０マイクロメーターの範囲である。この発明により生成する膜は、 一般に平均膜厚の２％未満、好ましくは１％未満の厚さ標準偏差を示す。 ＣＭＰの前に、誘電層は、場合により、その誘電層の化学組成を密にするのに 及び変化させるのに必要なレベル及び時間で規定される硬化サイクルを受けるこ とができる。好ましい硬化の態様においては、約２５０〜約１,０００℃の温度 で約５〜約２４０分間、より好ましくは約３００〜約８００℃の温度で約３０〜 約１２０分間、最も好ましくは約３５０〜約４５０℃の温度で約３０〜約１２０ 分間、誘電層を加熱してその誘電組成物中に機械的硬質化及び化学的変化を起こ させ、その層を更に硬化させる。 別の硬化の態様においては、その誘電層の除去の前に誘電層を、誘電性物質を 硬化させるのに十分な条件下で電子ビーム照射に曝してもよい。その誘電体コー テッド支持体は、酸素、アルゴン、窒素、ヘリウム及びそれらの混合物、好まし くは、酸素、アルゴン、窒素及びそれらの混合物からなる群から選択されるガス の存在下で、その支持体の表面を電子の束に曝すことによって硬化される。窒素 ガスがより好ましい。電子ビーム暴露が行われる温度は、得られる膜に望まれる 特性及び望まれる加工時間の長さに依存するであろう。当業者は、要求される結 果を得るための暴露の条件を容易に最適化することができるが、温度は、一般に 約２５〜約２５０℃、好ましくは約１５０〜約２５０℃の範囲であろう。電子ビ ーム硬化中の圧力は、約１０〜約２００ミリトル、好ましくは約１０〜約４０ミ リトルの範囲であろう。電子ビーム暴露の時間は、支持体に適用されるビーム線 量の強さに依存するであろう。当業者は、要求される結果を得るための暴露の条 件を容易に最適化することができるが、暴露は、一般に約２０００〜約５０,０ ００、好ましくは約７５００〜約１０,０００μＣ／ｃｍ²の電子ビーム線量の適 用で、一般に約５〜約４５分、好ましくは約７〜約１５分の範囲であろう。電子 ビームの加速電圧は約５〜約１５ＫｅＶで変動してもよい。選択される線量及び エネルギーは、加工される膜の厚さに比例するであろう。誘電体コーテッド支持 体は、その中に置かれた支持体に電子ビーム照射を提供するための手段を有する あらゆるチャンバー内で電子ビームに曝されることができる。典型的には、その チャンバーは、同時に電子ビーム暴露を行いながら、酸素、アルゴン、窒素、ヘ リウム及びそれらの混合物、好ましくは、酸素、アルゴン及び窒素を含むガス性 雰囲気内に電子を放出するための手段も備えている。好ましい態様においては、 誘電体コーテッド支持体は、カリフォルニア州サンディエゴの Electron Vision から“ElectronCure”^TMという商品名で商業的に入手可能であるチャンバー内に 入れられ、その作動及び性能の原理は、米国特許第５,００１,１７８号に記載さ れている。なお、この特許は参照により本明細書中に組み入れられるものとする 。 誘電層を場合により硬化させた後は、公知の技術に従ってその誘電層にＣＭＰ を行う。そのような技術の詳細は当該技術分野で周知であり、例えば、米国特許 第５,５１６,７２９号を参照のこと。なお、この特許は参照により本明細書中に 組み入れられるものとする。一般に、化学的−機械的研磨工程は、発泡フルオロ カーボン研磨パッドのような研磨パッドを用い、約５〜約２０ｌｂ／インチ²、 好ましくは約５〜約１０ｌｂ／インチ²の圧力を用いて、アルカリシリカ、ヒュ ームドシリカ又は酸化セリウムを含んでなる研磨性粉末スラリーで誘電層を研磨 することにより行われる。好ましいスラリーは、約１４〜約１００ｎｍ、好まし くは約１４〜約２０ｎｍの微結晶サイズを有する酸化セリウムである。そのスラ リー組成物は、好ましくは約２.８〜約１１、より好ましくは約１０.３〜約１１ の範囲のｐＨを有する。特に有用なスラリー物質には、イリノイ州 Aurora の C abot Corporation から商業的に入手可能なヒュームドシリカであって１０.３の ｐＨを有する SC 112；アリゾナ州 Scottsdale の Rodel Corporation から商業 的に入手可能なヒュームドシリカであって１１.０のｐＨを有する ILD 1300；及 び Cabot Corporation から商業的に入手可能なヒュームドシリカであって１０. ８のｐＨを有する SS25 が含まれるが、他を排除するものではない。好ましくは 、ＣＭＰは、IPEC/Westech からの Avanti 372 又は 472 のような、約１０〜約 １００ｒｐｍ、好ましくは約２５〜約６０ｒｐｍの定盤速度及び研磨パッドから 誘電体表面への約５〜約２０ｐｓｉ、好ましくは約７〜約１１ｐｓｉの下方圧力 （downward pressure）を有する商業的に入手可能な研磨機で行われる。ＣＭＰ は、約０.５〜約６０分、好ましくは約０.５〜約３０分、より好ましくは約０. ５〜約６０分行うことができる。典型的に除去される誘電層の量は、適用される 誘電層の厚さに依存する。 誘電層を部分的に除去して、そのような部分を除去した後の残りの層がＣＭＰ の前より平坦になるようにする。以下の非限定的実施例は、本発明を説明するた めのものである。 実施例１：ＳＯＧコーテッドウェハーの調製 ６インチ直径のシリコンウェハーを、シロキサンＳＯＧで、即ち、AlliedSign ーの表面に吐出することによりコートする。次いで、そのウェハーを DNS，Inc. により製造されたＳＯＧコータートラック上で約３５０ｒｐｍで７２°Ｆで２秒 間スピンオンする。コートしたウェハーを更に約３０００ｒｐｍで２０秒間同様 な条件下でスピンした後、それらをコータートラック内のホットプレート上で８ ０℃、１２０℃及び１７５℃でそれぞれ１２０秒の３間隔で連続加熱する。 次いで、工程１からのコーテッドウェハーを MRL Industries により製造され た炉内で４２５℃及び窒素存在下１気圧で1時間硬化して、硬化した誘電層を生 成させる。 実施例２：研磨されたウェハーの厚さ 次いで、実施例１で作ったウェハーを IPEC/Westech により製造された Avant i 472 で、１０.３〜１１のｐＨを有するスラリーで研磨する。研磨は、７.０ｐ ｓｉの下方圧力（down pressure）、２８ｒｐｍのプレート速度、２ｍｍ／分の 速度で５ｍｍ幅の振動で行う。研磨は、Rodel Corporation から入手可能な IC 1000 研磨パッドを用いて１１０°Ｆで行う。スラリーを１３０ｍｌ／分で流す 。Tencor により製造された Prometrix 計測器を用いて、ウェハー厚をＣＭＰ前 にウェハー上の異なる２５箇所で前測定してから、その２５測定値の平均値を出 す。 次いで、このＳＯＧコーテッドウェハーの厚さをＣＭＰ後にウェハー上の異な る２５箇所で後測定してから、その２５測定値の平均値を出す。前測定厚から後 測定厚を差し引くことにより研磨速度を得る。 Prometrix 計測器により自動計 ６０分間熱硬化した後の、元素力顕微鏡写真（ＡＦＭ）画像であり、図１（ｂ） のＡＦＭ画像である。図２は、１０.３〜１１の異なるｐＨを有するスラリーで グラフである。 実施例３：異なる有機率を有するウェハーの調製 熱酸化物膜を炉内で裸Ｓｉウェハー上に成長させて熱酸化物ウェハーを作って から、実施例１に記載した操作に従って熱硬化させる。実施例１で用いたＳＯＧ の追加層を実施例１に記載した操作に従ってその上に適用してから、そのウェハ ーを DNS により製造された減圧炉内で硬化させて、減圧硬化ＳＯＧウェハーを 作る。図３は、ＳＯＧの有機含量（％）を関数とする異なる誘電体表面の研磨速 度を示している。この実施例は、ＳＯＧ中の有機含量を関数とする熱酸化物、熱 硬化ＳＯＧ及び減圧硬化ＳＯＧの研磨速度を示すものである。 実施例４：異なるＳＯＧ物質を用いるウェハーの調製 異なる誘電性ＳＯＧ物質、即ち、熱酸化物、ＰＥＴＥＯＳ、ＰＥＳｉＨ₄、Acc を繰り返す。この実施例は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、多様なＳＯＧ物 質について研磨下方圧力と定盤ｒｐｍを関数としたＣＭＰ研磨速度を例示するも のである。 実施例５：異なるリン含量を有するウェハーの調製 可能である異なる重量％のリンを有する異なるＳＯＧ物質で実施例１を繰り返す 。次いで、これらコーテッドウェハーを SC-112、SS-25 及び ILD-1300 スラリ ーを用いて Avanti 472 研磨機で研磨する。実施例２に記載した通りにウェハー の厚さを前測定及び後測定する。リン含量を関数とする研磨速度を図５に示す。 この実施例は、種々のリン含量を有するＳＯＧ物質の使用を示すものである。 実施例６：ＣＶＤＴＥＯＳ／ＳＯＧ コーテッドウェハーの調製による終点検出 下にある層に達するまで誘電膜を貫いてＣＭＰを行うことができる。この下層 は、通常は、金属導体と酸化物層を有する支持体である。ＣＭＰにより所望の下 層の一部分に達したときに、停止点又は終点に達するものとする。 ２ｋÅの厚さを有するＴＥＯＳ膜の層を、約３５０〜４００℃及び１０ミリト ルの圧力でのＣＶＤにより、ポリシリコンウェハー上に適用する。次いで、その ウェハーを実施例１の方法により加工した後、ＴＥＯＳ膜のもう一つの層を８ｋ Åの厚さで同じように堆積させる。 調製したウェハーを研磨して Luxtron 2350 終点検出システムにより追跡し、 研磨速度を一定に維持するためにウェハー研磨ヘッドの定常回転速度を観察する 。結果を図６に示す。 実施例７：ＰＥＳｉＨ₄コーテッドウェハーの終点検出 ＣＶＤ膜、ＰＥＳｉＨ₄の異なる層で実施例６を繰り返して試験ウェハーを作 る。次いで、それらウェハーを研磨して Luxtron 2350 終点検出システムにより 追跡し、研磨速度を一定に維持するためにウェハー研磨ヘッドの定常回転速度を 観察する。 実施例８ ＳＥＭは、実施例１及び２を裸の未パターン化Ｓｉウェハー上で繰り返したと きのＳＯＧ／ＣＭＰ組み合わせ加工による局所的及び全体的平坦化を示す。図７ （ａ）及び（ｂ）は、ＣＭＰの前及び後のウェハーの表面状態を示している。 実施例９ ＣＭＰに使用したスラリーが脱イオン水中の種々の重量％、ｐＨ及び粒子サイ テル）及びＴＥＯＳを含んでなることを除いて、実施例１及び２を繰り返す。研 磨速度を実施例２に記載した通りに測定する。その結果を表１に示す。 ＳＯＧ／ＣＭＰ加工の最も重要な用途の１つは、終点制御、即ち、研磨が誘電 層を貫いて下層に達するときにＣＭＰを終了する点のオペレーター制御である。 下層は、典型的には、金属導体及び酸化物層を有する支持体である。研磨操作に より下層の一部分に達するときに停止点又は終点に達する。本平坦化方法におい て停止層としてＳＯＧ層を用いることが、図８及び図９に示されている。それら は、その上に金属接触２のパターンを有するシリコン支持体１を示しており、そ の上にＰＥＴＥＯＳ又はＰＥＳｉＨ₄のＣＶＤ層３が堆積され、次いでＳＯＧ層 ４が堆積されている。図９は、ＰＥＴＥＯＳ又はＰＥＳｉＨ₄の追加のＣＶＤ外 層５を示している。このＣＭＴ工程は、末端用途に依存して、ＳＯＧ層４、ＣＶ Ｄ層５又はＣＶＤ層３で研磨を停止するように行うことができる。 この開示内容の恩恵を受ける技術分野の熟練者には、この発明が複数レベルの 相互連絡に応用可能であること及び各レベルの相互連絡間のレベル間誘電体を形 成するために反復することができるが分かるであろう。更には、ここに開示しか つ説明した発明の形態は、現時点で好ましい態様の例と解されるべきである。請 求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修飾及 び変更を行うことができる。以下の請求項は、そのような全ての変形及び修飾を 包含するように解釈されることが意図されている。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年１２月２４日 【補正内容】 請求の範囲 １．空隙のない連続的に平坦化された支持体表面を形成する方法であって、 （ａ）誘電性組成物を支持体の表面に、該表面上の空隙を均一にコートして充 填するのに十分な量で適用すること；及び （ｂ）前記支持体表面上の前記誘電性組成物が実質的に平坦化されるまで、前 記誘電性組成物に化学的機械的研磨工程を行うこと を含む方法。 ２．誘電性物質が、電子ビーム硬化処理により更に硬化される、請求項１の方 法。 ３．表面が、金属電導体のパターン及び該金属接触上の酸化物の層を含む請求 項１の方法であって、工程（ｂ）を行う前に、該誘電層上に第２酸化物層を堆積 することを更に含む方法。 ４．半導体支持体表面を処理する方法であって、 （ａ）液体誘電性組成物の層を半導体支持体の表面上にスピン堆積すること； （ｂ）前記誘電層を、その表面上に連続的な乾燥誘電層を形成するのに十分な 温度及び時間で加熱すること；及び （ｃ）該誘電層を化学的−機械的に研磨して該誘電層の少なくとも一部分を除 去すること を含む方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ，Ｓ Ｇ (72)発明者 ホッセイニ，レザ アメリカ合衆国カリフォルニア州94539, フレモント，パーク・メドー・ドライブ 45370

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空隙のない連続的に平坦化された支持体表面を形成する方法であって、 （ａ）誘電性組成物を支持体の表面に、該表面上の空隙を均一にコートして充 填するのに十分な量で適用すること；及び （ｂ）前記支持体表面上の前記誘電性組成物が実質的に平坦化されるまで、前 記誘電性組成物に化学的機械的研磨工程を行うこと を含む方法。 ２．工程（ａ）の後であって工程（ｂ）の前に、誘電性組成物及び支持体を 、その表面上に連続的な乾燥誘電膜を形成するのに十分な温度及び時間で加熱す ることを更に含む、請求項１の方法。 ３．誘電性組成物が、シリケート、ホスホシリケート、シロキサン、シルセ スキオキサン、有機ポリマー、コポリマー及びそれらの混合物からなる群から選 択される物質を含んでなる、請求項１の方法。 ４．誘電性組成物がシロキサンを含んでなり、該シロキサンがそのシロキサ ンの全重量を基準として約２〜約９０％の、約１〜約１０の炭素を有するアルキ ル基、約４〜約１０の炭素を有する芳香族基、約４〜約１０の炭素を有する脂肪 族基、及びそれらの混合物を含んでなる有機基を有する、請求項１の方法。 ５．誘電性物質が、工程（ｂ）の前に、約２５〜約２５０℃の温度での追加 の続く加熱により更に硬化される、請求項２の方法。 ６．誘電性物質が、電子ビーム硬化処理により更に硬化される、請求項２の 方法。 ７．化学的機械的研磨がアルカリシリカスラリーで行われる、請求項１の方 法。 ８．表面が、金属電導体のパターン及び該金属接触上の酸化物の層を含む、 請求項１の方法。 ９．表面が、金属電導体のパターン及び該金属接触上の酸化物の層を含む請 求項１の方法であって、工程（ｂ）を行う前に、該誘電層上に第２酸化物層を堆 積することを更に含む方法。 １０．請求項１の方法により製造される支持体。 １１．請求項１０の支持体を含むマイクロエレクトロニック装置。 １２．半導体支持体表面を処理する方法であって、 （ａ）液体誘電性組成物の層を半導体支持体の表面上にスピン堆積すること； （ｂ）前記誘電層を、その表面上に連続的な乾燥誘電層を形成するのに十分な 温度及び時間で加熱すること；及び （ｃ）該誘電層を化学的−機械的に研磨して該誘電層の少なくとも一部分を除 去すること を含む方法。