JPH11251271A - 絶縁誘電体平面化のための化学的機械的研磨時の停止層としての炭化珪素 - Google Patents
絶縁誘電体平面化のための化学的機械的研磨時の停止層としての炭化珪素Info
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- JPH11251271A JPH11251271A JP10368148A JP36814898A JPH11251271A JP H11251271 A JPH11251271 A JP H11251271A JP 10368148 A JP10368148 A JP 10368148A JP 36814898 A JP36814898 A JP 36814898A JP H11251271 A JPH11251271 A JP H11251271A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集積回路処理において用いられる化学的機械
的研磨（ＣＭＰ）において酸化物対窒化物の除去選択性
を高める。 【解決手段】 炭化珪素を、絶縁誘電体エッチングのた
めのハードマスクとして用い、この炭化珪素は化学的機
械的研磨のためのエッチング停止層としても働く。別法
として、炭窒化珪素又は炭・酸化珪素を用いることがで
きる。
的研磨（ＣＭＰ）において酸化物対窒化物の除去選択性
を高める。 【解決手段】 炭化珪素を、絶縁誘電体エッチングのた
めのハードマスクとして用い、この炭化珪素は化学的機
械的研磨のためのエッチング停止層としても働く。別法
として、炭窒化珪素又は炭・酸化珪素を用いることがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路構造体及
び製造方法に関し、特に絶縁誘電体平面化のために用い
る化学的機械的研磨（chemical mechanical polish;Ｃ
ＭＰ）停止層に関する。本願は、１９９７年１２月２３
日に出願された米国特許仮出願６０／０６８，６６１の
追加出願である。
び製造方法に関し、特に絶縁誘電体平面化のために用い
る化学的機械的研磨（chemical mechanical polish;Ｃ
ＭＰ）停止層に関する。本願は、１９９７年１２月２３
日に出願された米国特許仮出願６０／０６８，６６１の
追加出願である。
【０００２】
【従来の技術】ＣＭＰ 化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、１９９０年代に集積回
路処理で次第に重要になってきた平面化技術である。殆
どの他の平面化技術とは異なって、ＣＭＰはグローバル
な平面化を与える。このグローバルな平面化はステップ
カバレッジの問題を解消し、従って、現在希望されてい
る金属化の数多くの多層を達成するのに役立つ。グロー
バルな平面化は、フィールドの深部の歪みを除去するこ
とにより、リトグラフ解像度も向上する。
路処理で次第に重要になってきた平面化技術である。殆
どの他の平面化技術とは異なって、ＣＭＰはグローバル
な平面化を与える。このグローバルな平面化はステップ
カバレッジの問題を解消し、従って、現在希望されてい
る金属化の数多くの多層を達成するのに役立つ。グロー
バルな平面化は、フィールドの深部の歪みを除去するこ
とにより、リトグラフ解像度も向上する。
【０００３】ＣＭＰ法では、非常に細かな研摩材（典型
的にはアルミナ、Ａｌ2Ｏ3）のスラリー中でウェーハを
研摩する。スラリーは外側表面の除去を促進する化学的
組成物を含む。例えば、タングステンを除去する場合に
は、酸性酸化性スラリーを用いる。これはタングステン
の表面を酸化タングステンに転化するのに役立ち、その
酸化タングステンは機械的研摩操作により容易に除去さ
れる。誘電体を除去する場合には、塩基性化学物質を用
いるのが一層典型的である。
的にはアルミナ、Ａｌ2Ｏ3）のスラリー中でウェーハを
研摩する。スラリーは外側表面の除去を促進する化学的
組成物を含む。例えば、タングステンを除去する場合に
は、酸性酸化性スラリーを用いる。これはタングステン
の表面を酸化タングステンに転化するのに役立ち、その
酸化タングステンは機械的研摩操作により容易に除去さ
れる。誘電体を除去する場合には、塩基性化学物質を用
いるのが一層典型的である。
【０００４】ＣＭＰ法の一般的説明は、アリ(Ali）その
他による「内部層誘電体の化学的機械的研摩：概論」(C
hemical-mechanical polishing of interlayer dielect
ric:a review)、SOLID STATE TECHNOLOGYの１９９４年
１０月版、第６３頁及びそこに引用された文献中に見る
ことができる。（しかし、この文献は特に誘電体の除去
に焦点が当てられていることに注意されたい）。更に別
の説明は、デジュール(DeJule)による「ＣＭＰの進歩」
(Advances in CMP）、SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, N
ovember 1996、第８８頁以下及びそこに引用された文
献；及びキム(Kim）その他による「タングステンＣＭＰ
のために開発された最適法」(Optimized Process Devel
oped for Tungsten CMP)、SEMICONDUCTOR INTERNATIONA
L, November 1996、第１１９頁以下に見ることができ
る。これらの文献は全て引用してここに盛込む。
他による「内部層誘電体の化学的機械的研摩：概論」(C
hemical-mechanical polishing of interlayer dielect
ric:a review)、SOLID STATE TECHNOLOGYの１９９４年
１０月版、第６３頁及びそこに引用された文献中に見る
ことができる。（しかし、この文献は特に誘電体の除去
に焦点が当てられていることに注意されたい）。更に別
の説明は、デジュール(DeJule)による「ＣＭＰの進歩」
(Advances in CMP）、SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, N
ovember 1996、第８８頁以下及びそこに引用された文
献；及びキム(Kim）その他による「タングステンＣＭＰ
のために開発された最適法」(Optimized Process Devel
oped for Tungsten CMP)、SEMICONDUCTOR INTERNATIONA
L, November 1996、第１１９頁以下に見ることができ
る。これらの文献は全て引用してここに盛込む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＣＭＰ停止層としての
窒化珪素 集積回路平面化処理で望ましい均一度を与えるため、Ｃ
ＭＰ処理と共にＣＭＰ停止層が一般に用いられている。
屡々望まれているそのようなＣＭＰ停止の一つは、酸化
物研摩のためである。これは、一般に窒化珪素の島状物
を含ませ、その窒化物に対する或る選択性を達成するス
ラリーを用いることにより行われている。しかし、標準
的スラリーで達成される選択性は小さく、僅か４：１位
の程度にしかならない。現在の技術状態では、化学的機
械的研摩（ＣＭＰ）のために珪素エッチングハードマス
ク(hardmask)及びＣＭＰ停止層の両方として窒化珪素を
用いている。二酸化珪素対窒化珪素の除去選択性は、工
業的に許容されているスラリーを用いて僅か４：１又は
５：１にしかならないので、窒化珪素層は効果的なＣＭ
Ｐ研摩停止層にはならない。研摩及びパターン化効果に
よる不均一性は、小さな隔離された活性装置構成体の上
の誘電体ＳｉＯ2 及び窒化珪素を、他の構成体よりも遥
かに迅速に研摩することになり、そのためこれらの小さ
な活性領域の損傷を起こすことがある。
窒化珪素 集積回路平面化処理で望ましい均一度を与えるため、Ｃ
ＭＰ処理と共にＣＭＰ停止層が一般に用いられている。
屡々望まれているそのようなＣＭＰ停止の一つは、酸化
物研摩のためである。これは、一般に窒化珪素の島状物
を含ませ、その窒化物に対する或る選択性を達成するス
ラリーを用いることにより行われている。しかし、標準
的スラリーで達成される選択性は小さく、僅か４：１位
の程度にしかならない。現在の技術状態では、化学的機
械的研摩（ＣＭＰ）のために珪素エッチングハードマス
ク(hardmask)及びＣＭＰ停止層の両方として窒化珪素を
用いている。二酸化珪素対窒化珪素の除去選択性は、工
業的に許容されているスラリーを用いて僅か４：１又は
５：１にしかならないので、窒化珪素層は効果的なＣＭ
Ｐ研摩停止層にはならない。研摩及びパターン化効果に
よる不均一性は、小さな隔離された活性装置構成体の上
の誘電体ＳｉＯ2 及び窒化珪素を、他の構成体よりも遥
かに迅速に研摩することになり、そのためこれらの小さ
な活性領域の損傷を起こすことがある。
【０００６】他の化学物質を用いることにより、一層大
きな酸化物：窒化物選択性を達成しようとする幾つかの
試みが行われてきた。その一つの例は、標準的ＳＳ２５
シリカ研摩スラリーを、フッ化テトラメチルアンモニウ
ムを添加することにより変性した化学的方法である。し
かし、窒化珪素を用いると、パターン化エッチングバッ
ク法（付加的リトグラフ工程を必要とする）、又は窒化
珪素表面を不動態化し、ＳｉＯ2 のＣＭＰ除去に大きな
選択性を与えるための化学物質を含むＣＭＰスラリーを
使用することが必要になる。パターン化エッチングバッ
ク法は、他の方法よりも一層高価になる。大きな選択性
のスラリーは大量生産されておらず、一つにはそれら
が、ＣＭＰ処理後のウエーハ表面から奇麗に除去するの
が難しく、限定された棚及びポット寿命しかもたないの
で、工業的にはまだ広く受け入れられていない。
きな酸化物：窒化物選択性を達成しようとする幾つかの
試みが行われてきた。その一つの例は、標準的ＳＳ２５
シリカ研摩スラリーを、フッ化テトラメチルアンモニウ
ムを添加することにより変性した化学的方法である。し
かし、窒化珪素を用いると、パターン化エッチングバッ
ク法（付加的リトグラフ工程を必要とする）、又は窒化
珪素表面を不動態化し、ＳｉＯ2 のＣＭＰ除去に大きな
選択性を与えるための化学物質を含むＣＭＰスラリーを
使用することが必要になる。パターン化エッチングバッ
ク法は、他の方法よりも一層高価になる。大きな選択性
のスラリーは大量生産されておらず、一つにはそれら
が、ＣＭＰ処理後のウエーハ表面から奇麗に除去するの
が難しく、限定された棚及びポット寿命しかもたないの
で、工業的にはまだ広く受け入れられていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】炭化珪素研磨停止層を用
いたＣＭＰ法 本願は、ＣＭＰ法で炭化珪素層を用いるか、又は別法と
して、炭窒化珪素又は炭・酸化(carboxide）珪素を用い
た革新技術を開示する。標準的研磨用化学物質は、酸化
珪素と炭化珪素との間に極めて大きな選択性（５０：１
以上）を非常に容易に与えることを見出した。このこと
は、酸化物厚さ又は研磨速度の不均一性を、研磨停止層
で一層速いエッチング領域を覆うことができる場合に、
平滑にすることができることを意味する。また、窒化珪
素は炭化珪素よりも、１２：１より大きな研磨速度比で
選択的に研磨することができることも見出された。開示
する方法の特に重要な一つの態様は、トランジスタ形成
前の浅いトレンチ絶縁のような絶縁誘電体の平面化のた
めの研磨停止層を与えることである。炭化珪素層を蒸着
し、パターン化して、トレンチエッチングのためのハー
ドマスクとして働かせる。トレンチに誘電体を充填した
後、炭化珪素は研磨停止層として働き、他のやり方で可
能なものよりも一層滑らかな平面化を与えることができ
る。この解決法ではダミー・モート(dummy moat)を用い
ることが必要になる。
いたＣＭＰ法 本願は、ＣＭＰ法で炭化珪素層を用いるか、又は別法と
して、炭窒化珪素又は炭・酸化(carboxide）珪素を用い
た革新技術を開示する。標準的研磨用化学物質は、酸化
珪素と炭化珪素との間に極めて大きな選択性（５０：１
以上）を非常に容易に与えることを見出した。このこと
は、酸化物厚さ又は研磨速度の不均一性を、研磨停止層
で一層速いエッチング領域を覆うことができる場合に、
平滑にすることができることを意味する。また、窒化珪
素は炭化珪素よりも、１２：１より大きな研磨速度比で
選択的に研磨することができることも見出された。開示
する方法の特に重要な一つの態様は、トランジスタ形成
前の浅いトレンチ絶縁のような絶縁誘電体の平面化のた
めの研磨停止層を与えることである。炭化珪素層を蒸着
し、パターン化して、トレンチエッチングのためのハー
ドマスクとして働かせる。トレンチに誘電体を充填した
後、炭化珪素は研磨停止層として働き、他のやり方で可
能なものよりも一層滑らかな平面化を与えることができ
る。この解決法ではダミー・モート(dummy moat)を用い
ることが必要になる。
【０００８】開示する発明は、本発明の重要な見本の態
様を示し、参考のため本明細書に加えてある図面に関連
して記述する。
様を示し、参考のため本明細書に加えてある図面に関連
して記述する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本願の数多くの革新的教示を、現
在好ましい態様に特に関連して記述する。しかし、この
種の態様はここでの革新的教示の多くの有利な利用の僅
かな例を与えているに過ぎないことを理解すべきであ
る。一般に、本願の明細書中に与えた記述は、特許請求
した種々の発明のいずについても必ずしもその限界を示
すものではない。更に、或る記述は或る発明的特徴に適
用されるが、他のものには適用されないことがある。
在好ましい態様に特に関連して記述する。しかし、この
種の態様はここでの革新的教示の多くの有利な利用の僅
かな例を与えているに過ぎないことを理解すべきであ
る。一般に、本願の明細書中に与えた記述は、特許請求
した種々の発明のいずについても必ずしもその限界を示
すものではない。更に、或る記述は或る発明的特徴に適
用されるが、他のものには適用されないことがある。
【００１０】現在好ましい態様についての外観 図１は、開示する方法の現在好ましい態様についての工
程図であり、それを図２Ａ〜２Ｃに関連してここに論ず
る。この方法は裸のウエーハを用いて開始し、そのウエ
ーハの上に約７．５〜３０ｎｍの厚さに酸化物を成長さ
せる（工程１１０）。場合により、この時に薄い誘電体
下層（図示されていない）を蒸着してもよい。現在好ま
しい態様として、これは２０〜３００ｎｍの厚さを持つ
窒化珪素にすることができる。次に約２０〜２５０ｎｍ
の炭化珪素を蒸着する（工程１２０）。現在好ましい態
様として、炭化珪素は次の条件を用いた単一プラズマ促
進(enhanced)化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法により蒸着す
る： 原料ガス： シラン／メタン、トリメチルシラン、又は 他の有機珪素ガス； キャリヤーガス Ａｒ又はＨｅ； 圧力 約２〜８トール ガス流量 ５００〜５０００ｓｃｃｍ； ＲＦ電力密度 約２Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）； 基体温度 ２００〜５００（好ましくは３５０）℃
程図であり、それを図２Ａ〜２Ｃに関連してここに論ず
る。この方法は裸のウエーハを用いて開始し、そのウエ
ーハの上に約７．５〜３０ｎｍの厚さに酸化物を成長さ
せる（工程１１０）。場合により、この時に薄い誘電体
下層（図示されていない）を蒸着してもよい。現在好ま
しい態様として、これは２０〜３００ｎｍの厚さを持つ
窒化珪素にすることができる。次に約２０〜２５０ｎｍ
の炭化珪素を蒸着する（工程１２０）。現在好ましい態
様として、炭化珪素は次の条件を用いた単一プラズマ促
進(enhanced)化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）法により蒸着す
る： 原料ガス： シラン／メタン、トリメチルシラン、又は 他の有機珪素ガス； キャリヤーガス Ａｒ又はＨｅ； 圧力 約２〜８トール ガス流量 ５００〜５０００ｓｃｃｍ； ＲＦ電力密度 約２Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）； 基体温度 ２００〜５００（好ましくは３５０）℃
【００１１】ＳｉＣ蒸着に続き、フォトレジストを蒸着
し、パターン化して絶縁構造体が望まれる領域を露出
し、図２Ａに示す構造を与える。珪素の炭化物、場合に
より窒化物、酸化物及び珪素をエッチングして（工程１
３０）トレンチ９０を形成する。典型的には、酸化物の
薄層をトレンチの壁上に成長させ、次にトレンチを誘電
体、典型的には二酸化珪素で過度に充填し（工程１４
０）図２Ｂの構造を与える。
し、パターン化して絶縁構造体が望まれる領域を露出
し、図２Ａに示す構造を与える。珪素の炭化物、場合に
より窒化物、酸化物及び珪素をエッチングして（工程１
３０）トレンチ９０を形成する。典型的には、酸化物の
薄層をトレンチの壁上に成長させ、次にトレンチを誘電
体、典型的には二酸化珪素で過度に充填し（工程１４
０）図２Ｂの構造を与える。
【００１２】次に化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行い
（工程１５０）、残留する炭化珪素を全て露出する。研
磨工程のパラメーターは次の通りである。最初に範囲を
与え、現在好ましい値は（）の中に示してある： 研磨パラメーター： 下向きの力 ２〜１０（６．５）ｐｓｉ 背圧 ０．５〜５（１．５）ｐｓｉ テーブル速度 １５〜１００（３２）ｒｐｍ キャリヤー速度 １５〜１００（２８）ｒｐｍ 調整 セグメント当たり、１〜７（３）ポンド／ ３０ｒｐｍ／その場で／１．５秒 スラリー流量 ５０〜７００（２００）ｍｌ／分 研磨で消費されるものの例（多くの他のものを用いることができる）： パッド ＩＣＩ４００、Ｋグルーブ(Groove)− ベンダー(Vendor)＝ローデル(Rodel） スラリー ＤＩＨ2 Ｏで３：２に希釈したＳＳ２５； ベンダー＝キャボット(Cabot） 裏打ちフイルム ＤＦ２４５、ベンダー＝ローデル
（工程１５０）、残留する炭化珪素を全て露出する。研
磨工程のパラメーターは次の通りである。最初に範囲を
与え、現在好ましい値は（）の中に示してある： 研磨パラメーター： 下向きの力 ２〜１０（６．５）ｐｓｉ 背圧 ０．５〜５（１．５）ｐｓｉ テーブル速度 １５〜１００（３２）ｒｐｍ キャリヤー速度 １５〜１００（２８）ｒｐｍ 調整 セグメント当たり、１〜７（３）ポンド／ ３０ｒｐｍ／その場で／１．５秒 スラリー流量 ５０〜７００（２００）ｍｌ／分 研磨で消費されるものの例（多くの他のものを用いることができる）： パッド ＩＣＩ４００、Ｋグルーブ(Groove)− ベンダー(Vendor)＝ローデル(Rodel） スラリー ＤＩＨ2 Ｏで３：２に希釈したＳＳ２５； ベンダー＝キャボット(Cabot） 裏打ちフイルム ＤＦ２４５、ベンダー＝ローデル
【００１３】勿論、研磨工程について上で与えた例は、
単に例示のためであり、限定するものではなく、開示し
た停止層を用いて多くの変更が可能である。
単に例示のためであり、限定するものではなく、開示し
た停止層を用いて多くの変更が可能である。
【００１４】ＣＭＰ工程に続き、炭化珪素及び他の誘電
体を除去し、平らな活性領域を与える。ＣＭＰ工程が希
望の結果を与えるためには、ダミー活性領域パターン、
即ち活性領域としてパターン化されるが、電気的には活
性ではない領域を設計する必要がある。このダミー領域
は、ＣＭＰ平面化中に凹み、そのため広いトレンチの縁
で活性領域に損傷を与えることがある大きなトレンチ領
域を除外する働きをする。その代わりダミー領域はＣＭ
Ｐパッドに対する支持を与え、パッド表面の曲がりを最
小限にする。
体を除去し、平らな活性領域を与える。ＣＭＰ工程が希
望の結果を与えるためには、ダミー活性領域パターン、
即ち活性領域としてパターン化されるが、電気的には活
性ではない領域を設計する必要がある。このダミー領域
は、ＣＭＰ平面化中に凹み、そのため広いトレンチの縁
で活性領域に損傷を与えることがある大きなトレンチ領
域を除外する働きをする。その代わりダミー領域はＣＭ
Ｐパッドに対する支持を与え、パッド表面の曲がりを最
小限にする。
【００１５】ＳｉＣエッチングのための第一の態様：第
一の態様では、炭化珪素をエッチングするのに用いる方
法は、大気圧で１〜２０リットル／分のＣｌ2 流量及び
１〜２０リットル／分のＯ2 流量を用いた約６００〜９
００℃でのＣｌ2 ／Ｏ2 エッチングである。Ｃｌ2 ／Ｏ
2 は、ＳｉＯ 2 表面からＳｉＣを選択的にエッチングす
る。
一の態様では、炭化珪素をエッチングするのに用いる方
法は、大気圧で１〜２０リットル／分のＣｌ2 流量及び
１〜２０リットル／分のＯ2 流量を用いた約６００〜９
００℃でのＣｌ2 ／Ｏ2 エッチングである。Ｃｌ2 ／Ｏ
2 は、ＳｉＯ 2 表面からＳｉＣを選択的にエッチングす
る。
【００１６】ＳｉＣエッチングのための第二の態様：別
の態様として、炭化珪素をエッチングするために用いる
方法は、１０〜３００ｓｃｃｍのガス流量、０〜１００
ｓｃｃｍのＡｒ流量、０〜５０ｓｃｃｍのＯ 2 流量、約
０．５〜４Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力
密度、及び０〜３０Ｇの磁場を用いた約３００ミリトー
ルでのＣｌ2 エッチングである。１０：１のＳｉＯ2 に
対するＳｉＣの除去速度が達成されている。
の態様として、炭化珪素をエッチングするために用いる
方法は、１０〜３００ｓｃｃｍのガス流量、０〜１００
ｓｃｃｍのＡｒ流量、０〜５０ｓｃｃｍのＯ 2 流量、約
０．５〜４Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力
密度、及び０〜３０Ｇの磁場を用いた約３００ミリトー
ルでのＣｌ2 エッチングである。１０：１のＳｉＯ2 に
対するＳｉＣの除去速度が達成されている。
【００１７】ＳｉＣエッチングのための第三の態様：別
の態様として、エッチングは、０〜９０％のＯ2 分率、
０〜２０ｓｃｃｍのＨ2 流量、（１０〜５０ｓｃｃｍの
フッ素化Ｏ2 ガス流量）、１０〜１００ｓｃｃｍのＡｒ
流量、約１０〜５０ミリトールの室圧力、約０．５〜４
Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力密度、及び
０〜３０Ｇの磁場を用いたＣＦ4 ／Ｏ 2 ／Ｈ2 ／Ａｒの
化学物質を用いる。
の態様として、エッチングは、０〜９０％のＯ2 分率、
０〜２０ｓｃｃｍのＨ2 流量、（１０〜５０ｓｃｃｍの
フッ素化Ｏ2 ガス流量）、１０〜１００ｓｃｃｍのＡｒ
流量、約１０〜５０ミリトールの室圧力、約０．５〜４
Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力密度、及び
０〜３０Ｇの磁場を用いたＣＦ4 ／Ｏ 2 ／Ｈ2 ／Ａｒの
化学物質を用いる。
【００１８】ＳｉＣエッチングのための第四の態様：更
に別の態様として、エッチングは、０〜９０％のＯ2 分
率、０〜２０ｓｃｃｍのＨ2 流量、（１０〜５０ｓｃｃ
ｍのフッ素化Ｏ2 ガス流量）、１０〜１００ｓｃｃｍの
Ａｒ流量、約１０〜５０ミリトールの室圧力、約０．５
〜４Ｗ／ｃｍ 2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力密度、
及び０〜３０Ｇの磁場を用いたＳＦ6／Ｏ2 ／Ｈ2 ／Ａ
ｒの化学物質を用いる。
に別の態様として、エッチングは、０〜９０％のＯ2 分
率、０〜２０ｓｃｃｍのＨ2 流量、（１０〜５０ｓｃｃ
ｍのフッ素化Ｏ2 ガス流量）、１０〜１００ｓｃｃｍの
Ａｒ流量、約１０〜５０ミリトールの室圧力、約０．５
〜４Ｗ／ｃｍ 2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力密度、
及び０〜３０Ｇの磁場を用いたＳＦ6／Ｏ2 ／Ｈ2 ／Ａ
ｒの化学物質を用いる。
【００１９】ＳｉＣエッチングのための第五の態様：更
に別の態様として、エッチングは、０〜５０％のＯ2 分
率、０〜１００ｓｃｃｍのＨ2 流量、（５０〜２００ｓ
ｃｃｍのフッ素化Ａｒガス流量）、１０〜１００ｓｃｃ
ｍのＡｒ流量、約１０〜５０ミリトールの室圧力、約
０．５〜４Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力
密度、及び０〜３０Ｇの磁場を用いたＮＦ3 ／ＣＨＦ3
／ＣＦ4 ／Ａｒ／Ｏ2 ／Ｈ2 の化学物質を用いる。
に別の態様として、エッチングは、０〜５０％のＯ2 分
率、０〜１００ｓｃｃｍのＨ2 流量、（５０〜２００ｓ
ｃｃｍのフッ素化Ａｒガス流量）、１０〜１００ｓｃｃ
ｍのＡｒ流量、約１０〜５０ミリトールの室圧力、約
０．５〜４Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）のＲＦ電力
密度、及び０〜３０Ｇの磁場を用いたＮＦ3 ／ＣＨＦ3
／ＣＦ4 ／Ａｒ／Ｏ2 ／Ｈ2 の化学物質を用いる。
【００２０】実験データー パイロットウエーハ上に蒸着したシートフイルムについ
て測定を行うことにより次のデーターが得られた。 原料 蒸着温度 酸化物に対するＣＭＰ選択性 ＴＭＳ ２５０℃ １０．６：１ ＴＭＳ ３５０℃ ４３：１ ＴＭＳ ５００℃ ４４：１ シラン／メタン ３５０℃ ５０：１ ＴＭＳ＝トリメチルシラン
て測定を行うことにより次のデーターが得られた。 原料 蒸着温度 酸化物に対するＣＭＰ選択性 ＴＭＳ ２５０℃ １０．６：１ ＴＭＳ ３５０℃ ４３：１ ＴＭＳ ５００℃ ４４：１ シラン／メタン ３５０℃ ５０：１ ＴＭＳ＝トリメチルシラン
【００２１】シラン／メタン化学物質を用いて蒸着した
ウエーハは、全体的にＳｉＯ2 に対する一層よいＣＭＰ
選択性、一層少ない欠陥、及びフイルム厚さの均一性を
持つように見えた。ウエーハ上の位置により、Ｓｉ
Ｏ2 ：ＳｉＣのＣＭＰ選択性には幾らかの変動が存在す
る。ウエーハ中心近くではＳｉＯ2 ：ＳｉＣのＣＭＰ除
去速度選択性は実際上７０：１であるのに対し、ウエー
ハの端近くの選択性は３７：１であった。
ウエーハは、全体的にＳｉＯ2 に対する一層よいＣＭＰ
選択性、一層少ない欠陥、及びフイルム厚さの均一性を
持つように見えた。ウエーハ上の位置により、Ｓｉ
Ｏ2 ：ＳｉＣのＣＭＰ選択性には幾らかの変動が存在す
る。ウエーハ中心近くではＳｉＯ2 ：ＳｉＣのＣＭＰ除
去速度選択性は実際上７０：１であるのに対し、ウエー
ハの端近くの選択性は３７：１であった。
【００２２】酸化物対炭化珪素のＣＭＰ除去速度選択性
が大きなレベルにあることは、炭化珪素がＣＭＰ酸化物
平面化法に対する非常に良好な停止層であることを示し
ている。除去速度選択性が１２：１から、報告されてい
る２０：１の範囲にある最新のスラリーを用いた場合を
除き、４：１の除去速度選択性（酸化物：窒化物）を有
する、窒化珪素を停止層として用いた当分野の現在の技
術状態と比較して、炭化珪素は窒化珪素よりも遥かによ
い。なぜなら、除去されるＳｉＣ材料が一層少ないから
である。
が大きなレベルにあることは、炭化珪素がＣＭＰ酸化物
平面化法に対する非常に良好な停止層であることを示し
ている。除去速度選択性が１２：１から、報告されてい
る２０：１の範囲にある最新のスラリーを用いた場合を
除き、４：１の除去速度選択性（酸化物：窒化物）を有
する、窒化珪素を停止層として用いた当分野の現在の技
術状態と比較して、炭化珪素は窒化珪素よりも遥かによ
い。なぜなら、除去されるＳｉＣ材料が一層少ないから
である。
【００２３】ＣＭＰ法は、トランジスタ絶縁及び内部レ
ベル誘電体平面化で、ドープされていない酸化物を除去
するための標準的な方法である。
ベル誘電体平面化で、ドープされていない酸化物を除去
するための標準的な方法である。
【００２４】別の態様 炭化珪素と他の材料との合金も可能なＣＭＰ停止層にな
る。これらの合金を選択する主な問題点は、ＣＭＰで重
要なその材料の硬度と、ＳｉＯ2 に対する停止層エッチ
ングの選択性との間にバランスを維持することである。
る。これらの合金を選択する主な問題点は、ＣＭＰで重
要なその材料の硬度と、ＳｉＯ2 に対する停止層エッチ
ングの選択性との間にバランスを維持することである。
【００２５】Ｓｉx Ｃy Ｎz 一つの別の態様として、炭化珪素を窒素と合金化して炭
窒化珪素を形成する。この材料中に窒化物結合が存在す
れば、窒化珪素を除去するのに用られ熱燐酸浴のような
湿式エッチングを用いてこの層を除去することが可能で
ある。
窒化珪素を形成する。この材料中に窒化物結合が存在す
れば、窒化珪素を除去するのに用られ熱燐酸浴のような
湿式エッチングを用いてこの層を除去することが可能で
ある。
【００２６】Ｓｉx Ｃy Ｏz 更に別の態様として、炭化珪素を酸素と合金化して炭・
酸化珪素層を形成する。この態様は一般的にはそれ程好
ましいものではない。なぜなら、それ自身の酸化物結合
により、酸化物に対する選択性をこの材料で得るのは容
易ではないからである。しかし、第一の態様で蒸着した
炭化珪素が、予想されるよりも一層多くの酸素を有する
或る証拠が存在する。
酸化珪素層を形成する。この態様は一般的にはそれ程好
ましいものではない。なぜなら、それ自身の酸化物結合
により、酸化物に対する選択性をこの材料で得るのは容
易ではないからである。しかし、第一の態様で蒸着した
炭化珪素が、予想されるよりも一層多くの酸素を有する
或る証拠が存在する。
【００２７】Ｓｉw Ｃx Ｎy Ｏz 更に別の態様として、炭化珪素を窒素と酸素の両方と合
金化して、炭・酸窒化珪素を形成する。
金化して、炭・酸窒化珪素を形成する。
【００２８】開示した革新的種類の態様に従い、酸化物
構造体で、その全体に亙って分布した珪素及び炭素から
なる第一層を含む酸化物構造体を形成し、そして１０：
１より大きな前記第一層に対する選択性を有するスラリ
ー組成物を用いて前記酸化物構造体を研磨し、その研磨
工程により前記第一層の第一側上の前記酸化物を滑らか
に除去して前記第一層の露出した領域上で停止し、それ
によって前記第一層の前記露出した領域が前記酸化物の
構造体のための均一な表面レベルを定める、工程からな
る集積回路構造体の製造方法が与えられる。
構造体で、その全体に亙って分布した珪素及び炭素から
なる第一層を含む酸化物構造体を形成し、そして１０：
１より大きな前記第一層に対する選択性を有するスラリ
ー組成物を用いて前記酸化物構造体を研磨し、その研磨
工程により前記第一層の第一側上の前記酸化物を滑らか
に除去して前記第一層の露出した領域上で停止し、それ
によって前記第一層の前記露出した領域が前記酸化物の
構造体のための均一な表面レベルを定める、工程からな
る集積回路構造体の製造方法が与えられる。
【００２９】開示した別の種類の革新的態様に従い、
（ａ）半導体材料の本体を含む基体を与え、（ｂ）前記
半導体材料上に珪素及び炭素からなる第一層を蒸着し、
（ｃ）前記第一層を通って前記半導体材料中へ伸びる絶
縁構造体を形成し、（ｄ）前記第一層の少なくとも一部
分の上に伸びている誘電体で前記絶縁構造体を充填し、
（ｅ）研磨を行なって前記集積回路構造体を平面化す
る、工程からなり、然も、前記第一層が前記研磨工程の
ための研磨停止層として働く、集積回路構造体の製造方
法が与えられる。
（ａ）半導体材料の本体を含む基体を与え、（ｂ）前記
半導体材料上に珪素及び炭素からなる第一層を蒸着し、
（ｃ）前記第一層を通って前記半導体材料中へ伸びる絶
縁構造体を形成し、（ｄ）前記第一層の少なくとも一部
分の上に伸びている誘電体で前記絶縁構造体を充填し、
（ｅ）研磨を行なって前記集積回路構造体を平面化す
る、工程からなり、然も、前記第一層が前記研磨工程の
ための研磨停止層として働く、集積回路構造体の製造方
法が与えられる。
【００３０】修正及び変更 当業者によって認識されているように、本願で記載した
革新的概念は、本願の広い範囲に亙って修正及び変更を
することができる。従って、特許される主題の範囲は、
与えられた特定の例としての教示のいずれによっても限
定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ規
定されるものである。
革新的概念は、本願の広い範囲に亙って修正及び変更を
することができる。従って、特許される主題の範囲は、
与えられた特定の例としての教示のいずれによっても限
定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ規
定されるものである。
【００３１】
【発明の効果】開示する方法及び構造体の利点には、次
のことが含まれる。付加的（モートパターン化の外に）
パターン化エッチング工程は不必要である。工業的に広
く許容されるスラリーを用いることができる。窒化珪素
及びリバース(reverse）モートパターン及びエッチング
バックを用いた現在許容されている方法よりも安価であ
る。パターン化エッチングバック法よりも、必要な処理
工程数が少ない。現存するＣＭＰスラリーと両立する。
工業的に広く許容されているパッドと両立する。
のことが含まれる。付加的（モートパターン化の外に）
パターン化エッチング工程は不必要である。工業的に広
く許容されるスラリーを用いることができる。窒化珪素
及びリバース(reverse）モートパターン及びエッチング
バックを用いた現在許容されている方法よりも安価であ
る。パターン化エッチングバック法よりも、必要な処理
工程数が少ない。現存するＣＭＰスラリーと両立する。
工業的に広く許容されているパッドと両立する。
【００３２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１） 集積回路構造体の製造方法において、酸化物構
造体で、その全体に亙って分布した珪素及び炭素からな
る第一層を含む酸化物構造体を形成し、そして１０：１
より大きな前記第一層に対する選択性を有するスラリー
組成物を用いて前記酸化物構造体を研磨し、その研磨工
程により前記第一層の第一側上の前記酸化物を滑らかに
除去し、前記第一層の露出した領域上で研磨工程を停止
し、それによって前記第一層の前記露出した領域が前記
酸化物構造体のための均一な表面レベルを定める、工程
からなる集積回路構造体製造方法。 （２） 研磨工程で化学的機械的研磨を用いる、第１ク
レームに記載の製造方法。 （３） 酸化物構造体が、半導体材料中まで伸びるトレ
ンチを充填している、第１クレームに記載の製造方法。 （４） 第一層が炭化珪素からなる、第１クレームに記
載の製造方法。 （５） 集積回路構造体の製造方法において、（ａ）
半導体材料の本体を含む基体を与え、（ｂ） 前記半導
体材料上に珪素及び炭素からなる第一層を蒸着し、
（ｃ） 前記第一層を通って前記半導体材料中へ伸びる
絶縁構造体を形成し、（ｄ） 前記第一層の少なくとも
一部分の上に伸びている誘電体で前記絶縁構造体を充填
し、（ｅ） 研磨を行なって前記集積回路構造体を平面
化する、工程からなり、然も、前記第一層が前記研磨工
程のための研磨停止層として働く、集積回路構造体製造
方法。 （６） 第一層が炭化珪素からなる、第５クレームに記
載の方法。 （７） 工程（ｂ）前に、（ａ１） 半導体材料上に酸
化物層を形成し、（ａ２） 前記酸化物層の上に窒化珪
素層を蒸着する、工程を更に有し、然も、前記第一層が
直接前記窒化珪素層の上に横たわる、第５クレームに記
載の方法。 （８） 研磨工程で化学的機械的研磨を用いる、第５ク
レームに記載の製造方法。 （９） 炭化珪素を、絶縁誘電体エッチングのためのハ
ードマスクとして用い、この炭化珪素は化学的機械的研
磨のためのエッチング停止層としても働く。別法とし
て、炭窒化珪素又は炭・酸化珪素を用いることができ
る。
る。 （１） 集積回路構造体の製造方法において、酸化物構
造体で、その全体に亙って分布した珪素及び炭素からな
る第一層を含む酸化物構造体を形成し、そして１０：１
より大きな前記第一層に対する選択性を有するスラリー
組成物を用いて前記酸化物構造体を研磨し、その研磨工
程により前記第一層の第一側上の前記酸化物を滑らかに
除去し、前記第一層の露出した領域上で研磨工程を停止
し、それによって前記第一層の前記露出した領域が前記
酸化物構造体のための均一な表面レベルを定める、工程
からなる集積回路構造体製造方法。 （２） 研磨工程で化学的機械的研磨を用いる、第１ク
レームに記載の製造方法。 （３） 酸化物構造体が、半導体材料中まで伸びるトレ
ンチを充填している、第１クレームに記載の製造方法。 （４） 第一層が炭化珪素からなる、第１クレームに記
載の製造方法。 （５） 集積回路構造体の製造方法において、（ａ）
半導体材料の本体を含む基体を与え、（ｂ） 前記半導
体材料上に珪素及び炭素からなる第一層を蒸着し、
（ｃ） 前記第一層を通って前記半導体材料中へ伸びる
絶縁構造体を形成し、（ｄ） 前記第一層の少なくとも
一部分の上に伸びている誘電体で前記絶縁構造体を充填
し、（ｅ） 研磨を行なって前記集積回路構造体を平面
化する、工程からなり、然も、前記第一層が前記研磨工
程のための研磨停止層として働く、集積回路構造体製造
方法。 （６） 第一層が炭化珪素からなる、第５クレームに記
載の方法。 （７） 工程（ｂ）前に、（ａ１） 半導体材料上に酸
化物層を形成し、（ａ２） 前記酸化物層の上に窒化珪
素層を蒸着する、工程を更に有し、然も、前記第一層が
直接前記窒化珪素層の上に横たわる、第５クレームに記
載の方法。 （８） 研磨工程で化学的機械的研磨を用いる、第５ク
レームに記載の製造方法。 （９） 炭化珪素を、絶縁誘電体エッチングのためのハ
ードマスクとして用い、この炭化珪素は化学的機械的研
磨のためのエッチング停止層としても働く。別法とし
て、炭窒化珪素又は炭・酸化珪素を用いることができ
る。
【図１】炭化珪素を用いた開示した方法の工程図であ
る。
る。
【図２Ａ】図２Ａは、開示した方法の種々の工程中のウ
エーハの断面を示す図である。
エーハの断面を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、開示した方法の種々の工程中のウ
エーハの断面を示す図である。
エーハの断面を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、開示した方法の種々の工程中のウ
エーハの断面を示す図である。
エーハの断面を示す図である。
１０ ウエーハ ２０ 酸化物層 ３０ 炭化珪素層 ４０ フォトレジスト ６０ 二酸化珪素 ９０ トレンチ
フロントページの続き (72)発明者 ヘンリー エル．エドワーズ アメリカ合衆国 テキサス州ガーランド, パーム デザート ドライブ 910
Claims (1)
- 【請求項１】 集積回路構造体の製造方法において、 酸化物構造体で、その全体に亙って分布した珪素及び炭
素からなる第一層を含む酸化物構造体を形成し、そして
１０：１より大きな前記第一層に対する選択性を有する
スラリー組成物を用いて前記酸化物構造体を研磨し、そ
の研磨工程により前記第一層の第一側上の前記酸化物を
滑らかに除去し、前記第一層の露出した領域上で研磨工
程を停止し、それによって前記第一層の前記露出した領
域が前記酸化物構造体のための均一な表面レベルを定め
る、工程からなる集積回路構造体製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
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