JPS63250853A - 材料層の平坦化方法 - Google Patents
材料層の平坦化方法Info
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- JPS63250853A JPS63250853A JP63007091A JP709188A JPS63250853A JP S63250853 A JPS63250853 A JP S63250853A JP 63007091 A JP63007091 A JP 63007091A JP 709188 A JP709188 A JP 709188A JP S63250853 A JPS63250853 A JP S63250853A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/959—Mechanical polishing of wafer
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- Y10S438/97—Specified etch stop material
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は絶縁体上のシリコン層の高さの一様性を改良す
る方法に関する。
る方法に関する。
B、従来技術
現在の超大規模集積(VLS I )回路では、トラン
ジスタ及び他の半導体構造体を縮小して、実装密度を高
める傾向にある。半導体装置のこのような縮小及び高密
度の実装化によって、基板のリーク電流及び装置の相互
作用が問題となり、装置間に何等かの形の分離手段を必
要とするようになった。
ジスタ及び他の半導体構造体を縮小して、実装密度を高
める傾向にある。半導体装置のこのような縮小及び高密
度の実装化によって、基板のリーク電流及び装置の相互
作用が問題となり、装置間に何等かの形の分離手段を必
要とするようになった。
多くの方法がこの分離手段のために提案されている。た
とえば米国特許第5979237号は半導体基板中に溝
を形成して、この溝を絶縁材料でコーティングし、さら
に溝中にシリコン材料を充填し、充填した溝の最上部を
平坦化して、シリコン領域の最上部が平坦であることを
確実にしている。このようにして半導体材料が充填され
た絶縁溝が与えられる。
とえば米国特許第5979237号は半導体基板中に溝
を形成して、この溝を絶縁材料でコーティングし、さら
に溝中にシリコン材料を充填し、充填した溝の最上部を
平坦化して、シリコン領域の最上部が平坦であることを
確実にしている。このようにして半導体材料が充填され
た絶縁溝が与えられる。
より良い絶縁性を与えるのに特に有望と見られる最近の
技術は絶縁体上のシリコン(sor)層を与える方法で
ある。たとえば、1982年2月刊IBMテクニカル・
ディスクロージャーブレティン(Technical
Digclosure Bulletin)第24L第
9号はアイソレーション・シリコン領域を誘電体基板中
のくぼみに埋没する方法を開示している。同じ(198
5年1月IBMテクニカル・ディスクロージャ嘩プレテ
ィン(TechnicaIDisclosure B
ulletin)は絶縁体上に十分にアイソートされた
エピタキシャル・シリコン成長領域を形成し、次にこれ
を使用して十分にアイソレートされたFET、バイポー
ラ及びMO8FET集積回路構造体を与える方法を開示
している。
技術は絶縁体上のシリコン(sor)層を与える方法で
ある。たとえば、1982年2月刊IBMテクニカル・
ディスクロージャーブレティン(Technical
Digclosure Bulletin)第24L第
9号はアイソレーション・シリコン領域を誘電体基板中
のくぼみに埋没する方法を開示している。同じ(198
5年1月IBMテクニカル・ディスクロージャ嘩プレテ
ィン(TechnicaIDisclosure B
ulletin)は絶縁体上に十分にアイソートされた
エピタキシャル・シリコン成長領域を形成し、次にこれ
を使用して十分にアイソレートされたFET、バイポー
ラ及びMO8FET集積回路構造体を与える方法を開示
している。
所望のSO工溝構造体構成する際にはしばしば、ボンデ
ング法を使用して1つのシリコン拳ウェハを第2のハン
ドル(Handle)−ウエノ1に溶融している。これ
等のポンディング法の例は1986年1月刊応用物理論
文集(App 1. Phys、 Le t t、)第
48(1)巻、第6号のラスキ(Laskey)著「絶
縁体上のシリコンのためのウエノ・・ポンディング技術
J (Wafer Bonding for 5i
licon −0n−Insulator Tech
nologies)、及び、1985年12月1−4日
刊IEDM第28巻、第4号のラスキ、ステイファ、ホ
ワイト、アバ−ナシ−(La5key、 5tiffe
r、White、 Abernathy )著[ポンデ
ィング及びエッチ・バックによる絶縁体上のシリコン(
Ios)J(5ilicon−On−Insulato
r (SOI )By Bonding andE
tch−Back″I EDM28.4.1−4 D
ecember。
ング法を使用して1つのシリコン拳ウェハを第2のハン
ドル(Handle)−ウエノ1に溶融している。これ
等のポンディング法の例は1986年1月刊応用物理論
文集(App 1. Phys、 Le t t、)第
48(1)巻、第6号のラスキ(Laskey)著「絶
縁体上のシリコンのためのウエノ・・ポンディング技術
J (Wafer Bonding for 5i
licon −0n−Insulator Tech
nologies)、及び、1985年12月1−4日
刊IEDM第28巻、第4号のラスキ、ステイファ、ホ
ワイト、アバ−ナシ−(La5key、 5tiffe
r、White、 Abernathy )著[ポンデ
ィング及びエッチ・バックによる絶縁体上のシリコン(
Ios)J(5ilicon−On−Insulato
r (SOI )By Bonding andE
tch−Back″I EDM28.4.1−4 D
ecember。
1985″)に見られる。
本発明の先行技術に関連する絶縁体上のシリコン構造体
の1つのタイプを第2A図及び第2B図を参照して説明
する。第2A図において、薄いシリコン層104が薄い
絶縁体層102の上に存在する。絶縁体層102は任意
の絶縁体材料、代表的には2酸化シリコンから形成され
ている。機械的支持及び一体化は又代表的にはシリコン
・ウェハである支持基板100上に形成することによっ
て与えられる。
の1つのタイプを第2A図及び第2B図を参照して説明
する。第2A図において、薄いシリコン層104が薄い
絶縁体層102の上に存在する。絶縁体層102は任意
の絶縁体材料、代表的には2酸化シリコンから形成され
ている。機械的支持及び一体化は又代表的にはシリコン
・ウェハである支持基板100上に形成することによっ
て与えられる。
第2B図で、第2A図の絶縁体上のシリコン層がマスク
され、エツチングされ他の方法で処理され、夫々シリコ
ンのアイランド120.122.124及び126上に
分離された装置110.122.124及び126上に
形成される。これ等のシリコンのアイランドはドーピン
グもしくは他の手段で処理されて、たとえばFET増幅
器、バイポーラ増幅器、MOSFET等の多くの種類の
うちの任意の半導体デバイスが与えられる。デバイスは
互に完全に分離されていて、基板の漂遊リーク電流及び
デバイス間の望ましくない相互作用が防止されている。
され、エツチングされ他の方法で処理され、夫々シリコ
ンのアイランド120.122.124及び126上に
分離された装置110.122.124及び126上に
形成される。これ等のシリコンのアイランドはドーピン
グもしくは他の手段で処理されて、たとえばFET増幅
器、バイポーラ増幅器、MOSFET等の多くの種類の
うちの任意の半導体デバイスが与えられる。デバイスは
互に完全に分離されていて、基板の漂遊リーク電流及び
デバイス間の望ましくない相互作用が防止されている。
デバイス112の高さはデバイス110.114及び1
16の高さと異なることに注意されたい。
16の高さと異なることに注意されたい。
この非一様性は第2A図に示された局所的な平坦性の非
均一性106によるものである。デバイス112は夫々
デバイス110.114及び116のシリコンのアイラ
ンド120.124及び126よりも低いシリコンのア
イランドを有するので、デバイス112は結果的にデバ
イス110.114及び116とは異なる動作パラメー
タを有するデバイスを生ずる小さなシリコン基板領域を
有する。同一の動作パラメータを有する半導体デバイス
の構造を与えるためには、平坦な最上部の表面を有し、
厚さが一様なSOI層を与える必要がある。
均一性106によるものである。デバイス112は夫々
デバイス110.114及び116のシリコンのアイラ
ンド120.124及び126よりも低いシリコンのア
イランドを有するので、デバイス112は結果的にデバ
イス110.114及び116とは異なる動作パラメー
タを有するデバイスを生ずる小さなシリコン基板領域を
有する。同一の動作パラメータを有する半導体デバイス
の構造を与えるためには、平坦な最上部の表面を有し、
厚さが一様なSOI層を与える必要がある。
又いくつかの理由で平坦な最上部表面及び均一な厚さの
基板を有するSOI層を与えることが望ましい。第1に
局所的な平坦の不均一性があるところでは、投影された
ホトマスクの露光はわずかに焦点がずれる。第2に、も
し結果の装置の最上部が平坦ならば、金属化結線構造体
のマスクの公差がいく分緩和され、デバイスに接続する
スタッド・ダウン(stud down)構造体を形
成する度にマスクの公差が正確に予測される。
基板を有するSOI層を与えることが望ましい。第1に
局所的な平坦の不均一性があるところでは、投影された
ホトマスクの露光はわずかに焦点がずれる。第2に、も
し結果の装置の最上部が平坦ならば、金属化結線構造体
のマスクの公差がいく分緩和され、デバイスに接続する
スタッド・ダウン(stud down)構造体を形
成する度にマスクの公差が正確に予測される。
第3A図は平坦な最上部表面及び均一な厚さの基体を有
するという所望の特性を有する絶縁体上のシリコン(s
or)を示す。特に、シリコン層204は支持基体10
0の最上部上に与えられた絶縁体層102の最上部上に
存在する。第6B図で、第3A図の絶縁体上のシリコン
層はマスク、エッチ及び他の処理によって、夫々均一な
シリコン・アイランド220.222.224及び22
6上に構成された分離されたデバイス210.212.
214及び216が与えられる。シリコンのアイランド
220.222.224及び226は厚さが均一である
から、デバイス210.212.214及び216夫々
は実質上同一の動作パラメータを有する。又結果のデバ
イスの最上部は略平坦であるから、金属化結線構造体を
加えるための線処理の終りの公差の条件は幾分緩和する
。
するという所望の特性を有する絶縁体上のシリコン(s
or)を示す。特に、シリコン層204は支持基体10
0の最上部上に与えられた絶縁体層102の最上部上に
存在する。第6B図で、第3A図の絶縁体上のシリコン
層はマスク、エッチ及び他の処理によって、夫々均一な
シリコン・アイランド220.222.224及び22
6上に構成された分離されたデバイス210.212.
214及び216が与えられる。シリコンのアイランド
220.222.224及び226は厚さが均一である
から、デバイス210.212.214及び216夫々
は実質上同一の動作パラメータを有する。又結果のデバ
イスの最上部は略平坦であるから、金属化結線構造体を
加えるための線処理の終りの公差の条件は幾分緩和する
。
略均一で平坦なSOI層を形成する際に優れた結果を達
成する1つの従来技術は米国特許第4601779号に
開示されている。結果のSO■構。
成する1つの従来技術は米国特許第4601779号に
開示されている。結果のSO■構。
遺体は本発明の好ましい出発構造体として働(。
しかしながら絶縁体層のためにさらに平坦性及び厚さの
均一性を与える方法の必要性が認められる。
均一性を与える方法の必要性が認められる。
C0発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、改良された絶縁体上のシリコン層の製
造方法を与えることにある。
造方法を与えることにある。
本発明の他の目的は、絶縁体上のシリコン層の最上部の
表面が略平坦な表面に研磨できる製造方法を与えること
にある。
表面が略平坦な表面に研磨できる製造方法を与えること
にある。
本発明の他の目的は、絶縁体上のシリコン層が略均一な
厚さを有するように構成できる製造方法を与えることに
ある。
厚さを有するように構成できる製造方法を与えることに
ある。
本発明のさらに他の目的は、絶縁体上のシリコン層の均
一性を改良するのに研磨工程が使用できる製造方法を与
えることにある。
一性を改良するのに研磨工程が使用できる製造方法を与
えることにある。
本発明のさらに他の目的は、厚い半導体材料の層を均一
な厚さの層にするのに均一な厚さの薄い研磨停止層を使
用する製造方法を与えることにある。
な厚さの層にするのに均一な厚さの薄い研磨停止層を使
用する製造方法を与えることにある。
D0問題点を解決するための手段
本発明は上記の必要性を満足するために絶縁体上のシリ
コン層を研磨する方法を与える。
コン層を研磨する方法を与える。
さらに具体的に説明すると、改良された平坦性及び厚さ
の均一性を有する絶縁体上のシリコン構造体は略一様な
厚さの研磨停止層を使用することによって与えられる。
の均一性を有する絶縁体上のシリコン構造体は略一様な
厚さの研磨停止層を使用することによって与えられる。
研磨停止層は半導体材料のより厚い層の第1の表面と同
じ平面をなす第1の表面を有する。半導体材料の厚い層
の第2の表面が次にプレーナーモードでより薄い研磨停
止層に遭遇する点に迄化学的・機械的に研磨される。こ
の結果、薄い停止層の略均一の厚さを使用して厚い半導
体層を均一な厚さの層に画定できる。
じ平面をなす第1の表面を有する。半導体材料の厚い層
の第2の表面が次にプレーナーモードでより薄い研磨停
止層に遭遇する点に迄化学的・機械的に研磨される。こ
の結果、薄い停止層の略均一の厚さを使用して厚い半導
体層を均一な厚さの層に画定できる。
従って本発明は材料層をパターン化してその中に開孔を
形成し、上記開孔の各々の中に上記材料層よりも薄い均
一な厚さの研磨停止層を形成し、及び上記材料層をその
表面が上記研磨停止層の表面と実質的に同一平面になる
迄研磨して、上記研磨停止層を使用して上記材料層を均
一な厚さの層に画定する、材料層の平坦化方法に関する
。
形成し、上記開孔の各々の中に上記材料層よりも薄い均
一な厚さの研磨停止層を形成し、及び上記材料層をその
表面が上記研磨停止層の表面と実質的に同一平面になる
迄研磨して、上記研磨停止層を使用して上記材料層を均
一な厚さの層に画定する、材料層の平坦化方法に関する
。
E、実施例
次に本発明を説明する。第1A図乃至第1F図は好まし
い実施例の処理段階を示している。第1A図乃至第1F
図に示した高さ、幅及び厚さの寸法は例示と図面を明確
にするためだけのものであり、相対的なもしくは実際の
寸法を示す意図はな(、成る寸法は図示を明瞭にするた
めに誇張されている。一般に知られている代表的な寸法
は次の説明中で明らかにされる。
い実施例の処理段階を示している。第1A図乃至第1F
図に示した高さ、幅及び厚さの寸法は例示と図面を明確
にするためだけのものであり、相対的なもしくは実際の
寸法を示す意図はな(、成る寸法は図示を明瞭にするた
めに誇張されている。一般に知られている代表的な寸法
は次の説明中で明らかにされる。
次に第1A図を参照するに、未処理の従来の絶縁体上の
シリコン構造体の簡単化された断面図が示されている。
シリコン構造体の簡単化された断面図が示されている。
さらに具体的には、シリコン層604は絶縁体層302
上に存在し、絶縁体層302は支持基体500上に存在
する。絶縁体層602は代表的に酸化物層であり、好ま
しい実施例では2酸化シリコン層である。支持基体30
0は絶縁体上のシリコン層に支持及び一体化を与え、代
表的にはシリコン・ウェハである。上述の米国特許第4
601779号は第1A図に示したSOI構造体を形成
する好ましい方法を開示している。
上に存在し、絶縁体層302は支持基体500上に存在
する。絶縁体層602は代表的に酸化物層であり、好ま
しい実施例では2酸化シリコン層である。支持基体30
0は絶縁体上のシリコン層に支持及び一体化を与え、代
表的にはシリコン・ウェハである。上述の米国特許第4
601779号は第1A図に示したSOI構造体を形成
する好ましい方法を開示している。
シリコン層304は局所的な、平坦性が一様でない部分
306を有する。この従来の特許の形成方法によって達
成される代表的な厚さの不均一性は約0.2ミクロンの
変動を有する。
306を有する。この従来の特許の形成方法によって達
成される代表的な厚さの不均一性は約0.2ミクロンの
変動を有する。
又、シリコン層304の底面即ち第1の表面は絶縁体層
302の最上部表面と接触していることに注意されたい
。以下の説明でさらに明らかにされるように、絶縁体層
302の最上部は結果的に基準平面として使用される。
302の最上部表面と接触していることに注意されたい
。以下の説明でさらに明らかにされるように、絶縁体層
302の最上部は結果的に基準平面として使用される。
第1B図は第1A図の絶縁体上のシリコン層が最初の好
ましい処理段階を受けた後の、第1A図の絶縁体上のシ
リコン層の簡単化された断面図である。さらに具体的に
は、シリコン層604にレジスト層610を付着し、次
にこれがマスクされ、エツチングされて、装置の構造体
のための分離されたシリコン基体が望まれている個所が
画定される。
ましい処理段階を受けた後の、第1A図の絶縁体上のシ
リコン層の簡単化された断面図である。さらに具体的に
は、シリコン層604にレジスト層610を付着し、次
にこれがマスクされ、エツチングされて、装置の構造体
のための分離されたシリコン基体が望まれている個所が
画定される。
一度しシスト層がマスクされ及び画定されると、次にシ
リコン層604は下層の絶縁体層602迄異方的にエツ
チング・ダウンされ、分離されたシリコン・スタッド3
20.322及び324が画定される。下の絶縁層30
2を撹乱することなくシリコン層504を異方的にエツ
チングする任意の方法、たとえばシリコン及び下層の酸
化物層間に高いエツチング選択率を与える任意のRIE
(反応性イオン・エツチング)が使用できる。この高い
エツチングの選択性を与えるエッチャントは好ましい実
施例では、塩素をペースとするエッチャントである。
リコン層604は下層の絶縁体層602迄異方的にエツ
チング・ダウンされ、分離されたシリコン・スタッド3
20.322及び324が画定される。下の絶縁層30
2を撹乱することなくシリコン層504を異方的にエツ
チングする任意の方法、たとえばシリコン及び下層の酸
化物層間に高いエツチング選択率を与える任意のRIE
(反応性イオン・エツチング)が使用できる。この高い
エツチングの選択性を与えるエッチャントは好ましい実
施例では、塩素をペースとするエッチャントである。
シリコン層304のエツチングの後に、シリコンのスタ
ッド(柱体)間に形成された分離領域526.328は
下層の絶縁体層302に至る開孔としての働きをなす。
ッド(柱体)間に形成された分離領域526.328は
下層の絶縁体層302に至る開孔としての働きをなす。
この機能は本発明にとって、絶縁層302の最上部表面
の露出部分が再び基準平面として使用可能になる点で有
用である。
の露出部分が再び基準平面として使用可能になる点で有
用である。
ここで、これ迄に説明された処理段階は本発明にとって
は本質的ではないことに注意されたい。
は本質的ではないことに注意されたい。
これ等は単に本発明の好ましい処理の実施例の例を示す
にすぎず、シリコンの基体、及び絶縁体層302に整置
された開孔を画定する任意の方法は容易に置換でき本発
明の使用とともに優れた均一性が達成できる。代換実施
例の例はエツチングされた溝によって分離されたシリコ
ンの条片及びエツチングされた堀領域によって縁どられ
たシリコンの面である。
にすぎず、シリコンの基体、及び絶縁体層302に整置
された開孔を画定する任意の方法は容易に置換でき本発
明の使用とともに優れた均一性が達成できる。代換実施
例の例はエツチングされた溝によって分離されたシリコ
ンの条片及びエツチングされた堀領域によって縁どられ
たシリコンの面である。
第1C図を参照するに、次に薄い絶縁体薄膜329がシ
リコン・スタッド320.322及び324を覆うよう
に与えられる。この絶縁体薄膜629は露出したシリコ
ン・スタッドの側壁を次の処理段階中の化学的反応から
保護する点で重要である。適切な絶縁体薄膜329の例
は200Aのプラズマ増強化学蒸着(PECVD)酸化
物の付着物である。
リコン・スタッド320.322及び324を覆うよう
に与えられる。この絶縁体薄膜629は露出したシリコ
ン・スタッドの側壁を次の処理段階中の化学的反応から
保護する点で重要である。適切な絶縁体薄膜329の例
は200Aのプラズマ増強化学蒸着(PECVD)酸化
物の付着物である。
一度絶縁体薄膜329が与えられると、均一層630が
指向的に付着され、シリコン中スタッドの最上部及びそ
の間の開孔を被覆する。この層630は露出したすべて
の水平表面上に均一な厚さを与えるものでなければなら
ない。分離領域内の層の均一な厚さは研磨工程を停止す
るための研磨停止層として使用される点で重要である。
指向的に付着され、シリコン中スタッドの最上部及びそ
の間の開孔を被覆する。この層630は露出したすべて
の水平表面上に均一な厚さを与えるものでなければなら
ない。分離領域内の層の均一な厚さは研磨工程を停止す
るための研磨停止層として使用される点で重要である。
研磨工程はこの均一な研磨停止層で効果的に停止するの
で、研磨されるシリコン層は効果的に均一な厚さの層に
画定される。水平な表面上に均一な厚さの層を生ずる任
意の指向性の付着方法、たとえば蒸着方法が使用できる
。
で、研磨されるシリコン層は効果的に均一な厚さの層に
画定される。水平な表面上に均一な厚さの層を生ずる任
意の指向性の付着方法、たとえば蒸着方法が使用できる
。
層660には適用されなければならないさらに2つの制
約が存在する。第1に、層630は研磨停止層として使
用され、これによって研磨されたシリコン層が均一な厚
さの層に画定されるので、この表面形状一致(共形)層
はシリコン層の最も薄い部分よりも薄くな(ではならな
い。第2の制約は研磨工程に停止を与えるために層33
0はシリコンの研磨速度よりもかなり遅い研磨速度を有
する材料でなければならない。比較的低い研磨速度を与
える材料の例にはタングステン、モリブテン、チタン、
タンタル、白金、パラジウム、ニッケル及びコバルトを
含む耐火金属がある。好ましい実施例においては、良好
な材料はタングステンであり、これはシリコンと比較し
た時に略1:200の研磨速度の比を有する。適切な層
の例として、良好な結果は蒸着工程によって0.2ミク
ロンのタングステンを付着することによって達成できる
。層660が一度第1C図に示したように与えられると
、開孔即ち分離領域内の層330の底面は絶縁体層60
2の最上部の表面と接触している。
約が存在する。第1に、層630は研磨停止層として使
用され、これによって研磨されたシリコン層が均一な厚
さの層に画定されるので、この表面形状一致(共形)層
はシリコン層の最も薄い部分よりも薄くな(ではならな
い。第2の制約は研磨工程に停止を与えるために層33
0はシリコンの研磨速度よりもかなり遅い研磨速度を有
する材料でなければならない。比較的低い研磨速度を与
える材料の例にはタングステン、モリブテン、チタン、
タンタル、白金、パラジウム、ニッケル及びコバルトを
含む耐火金属がある。好ましい実施例においては、良好
な材料はタングステンであり、これはシリコンと比較し
た時に略1:200の研磨速度の比を有する。適切な層
の例として、良好な結果は蒸着工程によって0.2ミク
ロンのタングステンを付着することによって達成できる
。層660が一度第1C図に示したように与えられると
、開孔即ち分離領域内の層330の底面は絶縁体層60
2の最上部の表面と接触している。
要するに、残りのシリコン層の部分の底面即ち第1の表
面は分離領域内に存在する共形層330の底面即ち第1
の表面と同一平面をなす。従って、上述のように、下の
絶縁体層502は要するに、残りのシリコン層と共形層
630の底面即ち第1の表面が互に整列する基準平面と
して使用される。
面は分離領域内に存在する共形層330の底面即ち第1
の表面と同一平面をなす。従って、上述のように、下の
絶縁体層502は要するに、残りのシリコン層と共形層
630の底面即ち第1の表面が互に整列する基準平面と
して使用される。
次に、シリコン・スタッドを覆う層360のキャップが
レジスト層の部分310とともに除去される。好適実施
例では、キャップは除去される。
レジスト層の部分310とともに除去される。好適実施
例では、キャップは除去される。
それは上述のように、共形層330が研磨速度の遅い材
料であるからである。適用すべき次の処理段階は研磨工
程であるから、研磨工程を使用してキャップを研磨し去
る場合には、研磨工程は不必要な時間を要し及び消耗を
受ける。従って好ましい実施例では、キャップの除去は
レジスト層310のリフト・オフ(たとえばn−メチル
・ピロリドン中での剥離)によって達成される。このリ
フト・オフ方法が有効である。ためには、レジスト10
は材料630よりも厚(なければならない。
料であるからである。適用すべき次の処理段階は研磨工
程であるから、研磨工程を使用してキャップを研磨し去
る場合には、研磨工程は不必要な時間を要し及び消耗を
受ける。従って好ましい実施例では、キャップの除去は
レジスト層310のリフト・オフ(たとえばn−メチル
・ピロリドン中での剥離)によって達成される。このリ
フト・オフ方法が有効である。ためには、レジスト10
は材料630よりも厚(なければならない。
キャップが除去された結果の絶縁体上のシリコン構造体
は第1D図に示されている。第1D図でシリコン・スタ
ッド322はシリコンΦスタッド320及び524より
もわずかに低いことに注意されたい。この高さの変動は
第1A図に関連して説明した元の局所的な平坦性の非一
様性306を原因とする。又、絶縁体領域内に存在する
共形層630はこの低いシリコン・スタッド322より
も薄いことに注意されたい。
は第1D図に示されている。第1D図でシリコン・スタ
ッド322はシリコンΦスタッド320及び524より
もわずかに低いことに注意されたい。この高さの変動は
第1A図に関連して説明した元の局所的な平坦性の非一
様性306を原因とする。又、絶縁体領域内に存在する
共形層630はこの低いシリコン・スタッド322より
も薄いことに注意されたい。
研磨工程を適用する前に、経験的に層530をさらに処
理する必要があることがわかっている。
理する必要があることがわかっている。
タングステンを使用した実験中に、タングステンをアニ
ールして付着力を改良しない限り、タングステン層の大
きな破片がポリッシング中にはがれることか発見されて
いる。従って、好ましい実施例では、この半導体構造体
はウェット・フォーミング気体中で5分間、900℃の
温度でアニールされる。さらに、アニール工程を適用す
るその後の実験中に、タングステンの共形層330とシ
リコン・スタッドとの間に絶縁体の薄膜(第1C図の6
29)を与えないと、望ましくないタングステン・シリ
サイドが形成されることがわかった。
ールして付着力を改良しない限り、タングステン層の大
きな破片がポリッシング中にはがれることか発見されて
いる。従って、好ましい実施例では、この半導体構造体
はウェット・フォーミング気体中で5分間、900℃の
温度でアニールされる。さらに、アニール工程を適用す
るその後の実験中に、タングステンの共形層330とシ
リコン・スタッドとの間に絶縁体の薄膜(第1C図の6
29)を与えないと、望ましくないタングステン・シリ
サイドが形成されることがわかった。
従って上述のように、絶縁体薄膜329がシリコン・ス
タンドの露出シリコン側壁を望ましくない化学反応から
保護するのに必要である。
タンドの露出シリコン側壁を望ましくない化学反応から
保護するのに必要である。
一度アニール工程が完了すると、研磨工程がプレーナO
モードでシリコン・スタッドの最上部に適用される。こ
の研磨工程は停止層に行き当たり研磨装置が分離領域中
の広い表面積の層330に達する迄行われる。一般に、
研磨工程はスラリーが存在する中で遂行される物理的研
磨工程である。
モードでシリコン・スタッドの最上部に適用される。こ
の研磨工程は停止層に行き当たり研磨装置が分離領域中
の広い表面積の層330に達する迄行われる。一般に、
研磨工程はスラリーが存在する中で遂行される物理的研
磨工程である。
適切な研磨装置及び方法の例として、実験中にはローチ
ルIC40ポリツシングφパツ)’(Rodelfc4
0 Polishing Pad)を(略1プサイ
の圧力で)使用し1.pH:10.8のカーボシル(c
abosil)スラリーの存在下でウェハを研磨した。
ルIC40ポリツシングφパツ)’(Rodelfc4
0 Polishing Pad)を(略1プサイ
の圧力で)使用し1.pH:10.8のカーボシル(c
abosil)スラリーの存在下でウェハを研磨した。
「カーボシル(cabos S 1 ) jはキャボッ
ト社(cabotCorp、)によって販売されている
フユーミュド(煙霧状)シリカ・スラリーの商標名であ
る。実際に高いpHを有し、シリコン・アルミニウムも
しくは他の類似の微粒子を有する任意のスラリーは以下
に説明される一般的結果を与えな(てはならない。
ト社(cabotCorp、)によって販売されている
フユーミュド(煙霧状)シリカ・スラリーの商標名であ
る。実際に高いpHを有し、シリコン・アルミニウムも
しくは他の類似の微粒子を有する任意のスラリーは以下
に説明される一般的結果を与えな(てはならない。
実験中に、個有抵抗測定を使用して、7iA/分の研磨
速度で7分間の研磨中に50OAのタングステンが除去
されることがわかった。同じ研磨手順で、1.33ミク
ロン/分の研磨速度を使用すると、20秒間で0.4ミ
クロンのポリシリコンが除去される。このデータはシリ
コンとタングステンの研磨速度の比が200:1である
という計算値と略一致する。
速度で7分間の研磨中に50OAのタングステンが除去
されることがわかった。同じ研磨手順で、1.33ミク
ロン/分の研磨速度を使用すると、20秒間で0.4ミ
クロンのポリシリコンが除去される。このデータはシリ
コンとタングステンの研磨速度の比が200:1である
という計算値と略一致する。
一度研磨停止層660に遭遇して、研磨工程が停止する
と、この結果前のシリコン・スタッド32G、522及
び624がポリッシュ・ダウンされて、シリコンのアイ
ランド370.372及び374(第1E図)が得られ
る。これ等のシリコン・アイランド370.372及び
674は分離領域中に与えられた層360の均一な厚さ
に対応する均一な厚さに対応する。従って、分離領域中
に与えられた層360の均一な厚さは、残ったシリコン
層の厚さの均一性を画定するための排他的な機能として
使用される。層360の厚さは付着工程中に高精度に制
御されるので、付着されるシリコン層の厚さも又高精度
に制御される。従って、研磨速度の小さい材料の均一な
層が研磨工程を機械的に停止するのに使用され、厚いシ
リコンの層が均一な厚さの層に研磨できる。
と、この結果前のシリコン・スタッド32G、522及
び624がポリッシュ・ダウンされて、シリコンのアイ
ランド370.372及び374(第1E図)が得られ
る。これ等のシリコン・アイランド370.372及び
674は分離領域中に与えられた層360の均一な厚さ
に対応する均一な厚さに対応する。従って、分離領域中
に与えられた層360の均一な厚さは、残ったシリコン
層の厚さの均一性を画定するための排他的な機能として
使用される。層360の厚さは付着工程中に高精度に制
御されるので、付着されるシリコン層の厚さも又高精度
に制御される。従って、研磨速度の小さい材料の均一な
層が研磨工程を機械的に停止するのに使用され、厚いシ
リコンの層が均一な厚さの層に研磨できる。
一度シリコンのスタッド320.322及び624が研
磨されて、夫々低いシリコンのアイランド370.37
2及び674が形成されると、分離領域中の残りの共形
層330及び絶縁体薄膜329が除去され、露出した側
壁を有する分離されたシリコンのアイランドが残される
。このようにして側壁イオン打込、パシベーション及び
通常の処理が容易になる。最後に第1F図では、共形層
660及び絶縁薄膜629は除去されており、シリコン
のアイランド570.372及び674はさらに処理さ
れて、夫々半導体デバイス390.692及び394が
与えられる。
磨されて、夫々低いシリコンのアイランド370.37
2及び674が形成されると、分離領域中の残りの共形
層330及び絶縁体薄膜329が除去され、露出した側
壁を有する分離されたシリコンのアイランドが残される
。このようにして側壁イオン打込、パシベーション及び
通常の処理が容易になる。最後に第1F図では、共形層
660及び絶縁薄膜629は除去されており、シリコン
のアイランド570.372及び674はさらに処理さ
れて、夫々半導体デバイス390.692及び394が
与えられる。
F0発明の効果
本発明に従い、改良された絶縁体上のシリコン層の製造
方法が与えられる。
方法が与えられる。
本発明の実施例に従えば、絶縁体上のシリコン層の最上
部の表面が略平坦な表面に研磨できる製造方法が与えら
れる。
部の表面が略平坦な表面に研磨できる製造方法が与えら
れる。
第1A図ないし第1F図は、本発明の方法の好ましい実
施例によって製造される絶縁体上のシリコン構造体の簡
単化された断面図である。第2A図は、局所的な平坦性
の非均一性を有する従来技術の絶縁体上のシリコン構造
体の簡単化された断面図である。第2B図は第1A図の
絶縁体上のシリコン構造体から形成された半導体デバイ
スの簡単化された断面図である。第3A図は略平坦な最
上部表面及び略均一な厚さの基本を有する絶縁体上の構
造体の簡単な断面図である。第3B図は第6A図の絶縁
体上のシリコン構造体から製造された半導体デバイスの
簡単化された断面図である。 300・・・・支持基体、302・・・・絶縁体層、3
04・・・・シIJコン層、306・・・・平坦性の一
様でない部分、310・・・・レジスト層、320,3
22.324・・・・シリコンのスタッド、326.3
28・・・・アイソレーション領域、329・・・・絶
縁体領域、330・・・・均一層、370.372.6
74・・・・シリコンのアイランド、390.392.
394・・・・半導体デバイス。 出願人 インター六月か・ビ銅・マシーXズ奉コーポレ
ーンヨン代理人 弁理士 山 本 仁
朗(外1名) 手ηH@/1一様て−なし・部イト 第1C図 第1D図
施例によって製造される絶縁体上のシリコン構造体の簡
単化された断面図である。第2A図は、局所的な平坦性
の非均一性を有する従来技術の絶縁体上のシリコン構造
体の簡単化された断面図である。第2B図は第1A図の
絶縁体上のシリコン構造体から形成された半導体デバイ
スの簡単化された断面図である。第3A図は略平坦な最
上部表面及び略均一な厚さの基本を有する絶縁体上の構
造体の簡単な断面図である。第3B図は第6A図の絶縁
体上のシリコン構造体から製造された半導体デバイスの
簡単化された断面図である。 300・・・・支持基体、302・・・・絶縁体層、3
04・・・・シIJコン層、306・・・・平坦性の一
様でない部分、310・・・・レジスト層、320,3
22.324・・・・シリコンのスタッド、326.3
28・・・・アイソレーション領域、329・・・・絶
縁体領域、330・・・・均一層、370.372.6
74・・・・シリコンのアイランド、390.392.
394・・・・半導体デバイス。 出願人 インター六月か・ビ銅・マシーXズ奉コーポレ
ーンヨン代理人 弁理士 山 本 仁
朗(外1名) 手ηH@/1一様て−なし・部イト 第1C図 第1D図
Claims (7)
- (1)材料層を平坦化するため、 (a)上記材料層をパターン化してその中に開孔を形成
し、 (b)上記開孔の各々の中に、上記材料層よりも薄い均
一な厚さの研磨停止層を形成し、(c)上記材料層をそ
の表面が上記研磨停止層の表面と略同一平面になるよう
に研磨し、上記研磨停止層の均一な厚さを使用して上記
材料層を均一な厚さに画定する段階を有する、 材料層の平坦化方法。 - (2)材料層の厚さの均一性を改良するため、 (a)基準平面として使用される略平坦な表面を有する
支持構造体に材料層を付着し、 (b)上記材料層中に開孔を与えて、上記基準表面を露
出し、 上記基準平面に、上記開孔の各々を通して均一な厚さの
、上記材料層よりも薄い研磨停止材料の共形層を付着し
、 (c)上記材料層をプレーナ・モードでこれが上記研磨
停止材料の表面と略同一平面になる迄研磨して、上記共
形研磨停止層の略均一な厚さを使用して、上記材料層を
均一な厚さの層に画定する段階を有する、 材料層の厚さの均一性を改良する方法。 - (3)均一な厚さの半導体材料の層を与えるため、 (a)基板上に少なくとも第1の表面及び第2の表面を
有し、上記第2の表面が上記第1の表面のレベルの上に
延在する半導体材料層を与え、 (b)上記半導体材料の層の上記第1の表面と略同一平
面にある上方表面を有する均一な厚さの研磨停止層を与
え、 (c)上記半導体材料の相対的に厚い層の上記第2の表
面を上記研磨停止層の上記表面に遭遇する迄研磨して、
上記研磨停止層の均一な厚さを使用して、上記半導体の
層を均一な厚さの層に画定する段階を有する、 均一な厚さの半導体材料の層を与える方法。 - (4)均一な厚さの半導体材料の層を与えるため、 (a)基準平面の1部の上に半導体材料の層を与え、 (b)上記基準平面の異なる部分上に略均一な厚さの、
上記半導体材料の層よりも薄い研磨停止層を、上記半導
体材料の層の第1の表面と上記研磨停止層の第1の表面
が略同一平面になるように与え、 (c)上記半導体材料の層の第2の表面をプレーナ・モ
ードで上記研磨停止層の第2の表面に遭遇する迄研磨し
て、上記研磨停止層の略均一な厚さを使用して、上記半
導体材料の層を均一な厚さの層に画定する段階を有する
、 均一な厚さの半導体の材料層を与える方法。 - (5)均一な厚さの半導体材料層を与えるため、 (a)基準平面を表わす略平坦な表面を有する支持構造
体を与え、 (b)上記基準平面の一部の上に半導体の材料の層を与
え、 (c)上記基準平面の異なる部分上に略均一な厚さの上
記半導体の材料層よりも薄い研磨停止層を、上記半導体
材料の第1の表面及び上記研磨停止層の第1の表面が略
同一平面になるように与え、 (d)上記半導体の材料の層をプレーナ・モードで上記
研磨停止層に遭遇する点迄研磨して、上記研磨停止層の
略均一な厚さを使用して、上記半導体の材料を略均一な
厚さの層に画定する段階を有する、 均一な厚さの半導体の材料の層を与える方法。 - (6)均一な厚さの半導体の材料の層を与えるため、 (a)基準平面の一部上に半導体材料の層を与え、上記
基準平面の他の部分を露出のまま残し、 (b)略均一な厚さの、上記半導体の材料の層よりも薄
い共形研磨停止層を、上記基準平面の上記露出部分に、
上記半導体の材料の層の第1の表面が上記共形研磨停止
層の第1の表面と略同一平面になるように付着し、 (c)上記半導体の材料の層の第2の表面をプレーナ・
モードで、上記共形研磨停止層の第2の表面に遭遇する
点迄研磨して、上記共形研磨停止層の略均一な厚さを使
用して上記半導体材料を略均一な厚さ層を画定する段階
を有する、均一な厚さの半導体の材料の層を与える方法
。 - (7)均一な厚さの半導体の材料の層を与えるため、 (a)基準平面の一部の上に半導体の材料の層を与え、
上記基準平面の他の部分を露出のまま残し、 (b)上記半導体材料及び上記基準平面の上記露出部分
に略均一な厚さの上記半導体の材料の層よりも薄い共形
研磨停止層を、上記半導体材料の層の第1の表面と上記
基準平面の上記露出部分上の上記共形研磨停止層の第1
の表面が略同一平面になるように付着し、 (c)上記共形研磨停止層の一部を上記半導体の材料の
層の第2の表面から除去し、 (d)上記半導体の材料の層を上記基準平面の露出部分
上の上記共形研磨停止層の第2の表面に遭遇する点迄研
磨して、上記基準平面の上記露出部分上の上記共形研磨
停止層の略均一な厚さを使用して上記半導体材料を均一
の厚さの層に画定する段階を有する、 均一な厚さの半導体の材料の層を与える方法。
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