(57)【要約】【課題】  ＣＭＰスラリー、前記ＣＭＰスラリーを利用する化学機械的研磨方法、および前記化学機械的研磨方法を利用するキャパシタの表面を形成する方法を提供する。【解決手段】  ＣＭＰスラリーは研磨剤、酸化剤及び前記ＣＭＰスラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤を具備する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨剤と、
酸化剤と、
スラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤と、
を含有することを特徴とする、金属含有膜のためのＣＭＰスラリー。
【請求項２】
前記金属含有膜はルテニウム膜であることを特徴とする、請求項１に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項３】
前記ルテニウム含有膜は酸化ルテニウム膜であることを特徴とする、請求項２に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項４】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは２〜８であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項５】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは３．５〜４．５であることを特徴とする、請求項４に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項６】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは４であることを特徴とする、請求項５に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項７】
前記ｐＨ調節剤はアミンであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項８】
前記ｐＨ調節剤は、ビスヘキサメチレントリアミン（ＢＨＭＴ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、テトラメチルアミン（ＴＭＡ）、テトラエチルアミン（ＴＥＡ）、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）、ポリエチレンアミン（ＰＥＡ）、水酸化コリン（ＣＨ）、及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも一つの物質であることを特徴とする、請求項７に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項９】
前記ｐＨ調節剤はＴＭＡであることを特徴とする、請求項８に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１０】
前記ＴＭＡは、前記ＣＭＰスラリーのｐＨが約４になるように前記スラリーに含まれることを特徴とする、請求項９に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１１】
前記ｐＨ調節剤はＴＭＡＨであることを特徴とする、請求項８に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１２】
前記ＴＭＡＨは、前記ＣＭＰスラリーのｐＨが約４になるように前記スラリーに含まれることを特徴とする、請求項１１に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１３】
前記ｐＨ調節剤はＫＯＨであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１４】
前記研磨剤はセリア、シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、チタニア、酸化マンガン、ジルコニア、酸化ゲルマニウム、及びこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１５】
前記研磨剤は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１６】
前記研磨剤は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜１０重量％で含まれることを特徴とする、請求項１５に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１７】
前記酸化剤は、過ヨウ素酸であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１８】
前記過ヨウ素酸は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれることを特徴とする、請求項１７に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項１９】
前記過ヨウ素酸は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜１．５重量％で含まれることを特徴とする請求項１８に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２０】
前記研磨剤はコロイダルシリカであり、前記酸化剤は過ヨウ素酸であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２１】
前記過ヨウ素酸は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれることを特徴とする、請求項２０に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２２】
前記コロイダルシリカは、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で含まれることを特徴とする、請求項２０または２１に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２３】
前記コロイダルシリカは、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜１０重量％で含まれることを特徴とする、請求項２２に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２４】
前記コロイダルシリカは、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜３重量％で含まれることを特徴とする、請求項２３に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２５】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項２０に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２６】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の３重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項２０に記載のＣＭＰスラリー。
【請求項２７】
研磨剤、酸化剤、及びＣＭＰスラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤を含むＣＭＰスラリーを調製する段階と、
前記ＣＭＰスラリーを利用してルテニウム含有膜に対して化学機械的研磨を行う段階と、
を含むことを特徴とする、半導体基板上に形成されたルテニウム含有膜に対する化学機械的研磨方法。
【請求項２８】
前記ＣＭＰスラリーの除去率選択比は５:１以上であることを特徴とする、請求項２７に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項２９】
前記ＣＭＰスラリーの除去率選択比は２０:１以上であることを特徴とする、請求項２８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３０】
前記ＣＭＰスラリーの除去率選択比は５０:１以上であることを特徴とする、請求項２９に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３１】
前記ルテニウム含有膜は、酸化ルテニウム膜であることを特徴とする、請求項２７に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３２】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは２〜８であることを特徴とする、請求項２７〜３１のいずれか１項に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３３】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは３．５〜４．５であることを特徴とする、請求項３２に記載の学機械的研磨方法。
【請求項３４】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは４であることを特徴とする、請求項３３に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３５】
前記ｐＨ調節剤はアミンであることを特徴とする、請求項２７〜３３のいずれか１項に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３６】
前記ｐＨ調節剤はビスヘキサメチレントリアミン（ＢＨＭＴ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、テトラメチルアミン（ＴＭＡ）、テトラエチルアミン（ＴＥＡ）、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）、ポリエチレンアミン（ＰＥＡ）、水酸化コリン（ＣＨ）、及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも一つの物質であることを特徴とする、請求項３５に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３７】
前記ｐＨ調節剤はＴＭＡであることを特徴とする、請求項３６に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３８】
前記ＴＭＡは、前記ＣＭＰスラリーのｐＨが約４になるように前記ＣＭＰスラリーに含まれることを特徴とする、請求項３７に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３９】
前記ｐＨ調節剤はＴＭＡＨであることを特徴とする、請求項３６に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４０】
前記ＴＭＡＨは、前記ＣＭＰスラリーのｐＨが約４になるように前記ＣＭＰスラリーに含まれることを特徴とする、請求項３９に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４１】
前記ｐＨ調節剤はＫＯＨであることを特徴とする、請求項２７〜３４のいずれか１項に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４２】
前記研磨剤は、セリア、シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、チタニア、酸化マンガン、ジルコニア、及び酸化ゲルマニウムからなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求項２７〜４１のいずれか１項に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４３】
前記研磨剤は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で含まれることを特徴とする、請求項４２に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４４】
前記研磨剤は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜１０重量％で含まれることを特徴とする、請求項４３に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４５】
前記酸化剤は過ヨウ素酸であることを特徴とする、請求項２７〜４４のいずれか１項に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４６】
前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれることを特徴とする請求項４５に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４７】
前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜１．５重量％で含まれることを特徴とする請求項４６に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４８】
前記研磨剤はコロイダルシリカであり、前記酸化剤は過ヨウ素酸であることを特徴とする、請求項２７〜４７のいずれか１項に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４９】
前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれることを特徴とする、請求項４８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５０】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で含まれることを特徴とする、請求項４８または４９に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５１】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜１０重量％で含まれることを特徴とする、請求項５０に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５２】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜３重量％で含まれることを特徴とする、請求項５１に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５３】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリー総重量の０．５重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項４８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５４】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリー総重量の３重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項４８に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５５】
半導体基板上にエッチング保護膜を形成する段階と、
前記エッチング保護膜上に鋳型酸化膜を形成する段階と、
前記鋳型酸化膜をパターニングしてキャパシタのための領域を定義する段階と、
前記パターニングされた鋳型酸化膜上にルテニウム含有膜を形成する段階と、
前記ルテニウム含有膜上に誘電膜を形成する段階と、
研磨剤、酸化剤、及びＣＭＰスラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤を含むＣＭＰスラリーを利用して、前記ルテニウム含有膜と前記誘電膜とを化学機械的研磨する段階と、
を含むことを特徴とする、キャパシタ表面の形成方法。
【請求項５６】
前記鋳型酸化膜をパターニングする段階において、ハードマスク及び／またはフォトレジストを使用することを特徴とする、請求項５５に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項５７】
前記鋳型酸化膜はプラズマ強化ＣＶＤで形成されたＴＥＯＳ膜（ＰＥ−ＴＥＯＳ）、プラズマ強化ＣＶＤで形成された酸化膜（ＰＥ−ＯＸ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤで形成された膜、ドーピングされていないシリカガラス膜（ＵＳＧ）、及びボロンがドーピングされたホスホシリケート系ガラス膜（ＢＰＳＧ）からなる群より選択されるいずれか一つであることを特徴とする、請求項５５または５６に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項５８】
前記ルテニウム含有膜はスパッタリング、ＣＶＤ、またはＡＬＤで形成されることを特徴とする、請求項５５〜５７のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項５９】
前記誘電膜は、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、ハフニウム（Ｈｆ）及びその酸化物、アルミニウム（Ａｌ）及びその酸化物、チタン（Ｔｉ）及びその酸化物、ストロンチウムチタン酸塩（Ｓｂ−Ｔｉ）及びその酸化物（ＳＴＯ）、バリウムストロンチウムチタン酸塩（ＢＳＴ）及びその酸化物、並びにこれらの物質の組み合わせからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することを特徴とする、請求項５５〜５８のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６０】
前記ＣＭＰスラリーの除去率の選択比は５:１以上であることを特徴とする、請求項５５〜５９のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６１】
前記ＣＭＰスラリーの除去率の選択比は２０:１以上であることを特徴とする、請求項６０に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６２】
前記ＣＭＰスラリーの除去率の選択比は５０:１以上であることを特徴とする、請求項６１に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６３】
前記ルテニウム含有膜を形成する段階の前に、スペーサを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項５５〜６２のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６４】
前記スペーサは、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、ハフニウム（Ｈｆ）及びその酸化物、アルミニウム（Ａｌ）及びその酸化物、チタン（Ｔｉ）及びその酸化物、ストロンチウムチタン酸塩（Ｓｂ−Ｔｉ）及びその酸化物（ＳＴＯ）、バリウムストロンチウムチタン酸塩（ＢＳＴ）及びその酸化物、並びにこれらの物質の組み合わせからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することを特徴とする、請求項６３に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６５】
前記キャパシタは積層型キャパシタ、トレンチ型キャパシタまたはＯＣＳ型キャパシタであることを特徴とする、請求項５５〜６４のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６６】
前記ルテニウム含有膜は、酸化ルテニウム膜またはルテニウム化合物膜のうちの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項５５〜６５のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６７】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは２〜８であることを特徴とする、請求項５５〜６６のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６８】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは３．５〜４．５であることを特徴とする、請求項６７に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項６９】
前記ＣＭＰスラリーのｐＨは４であることを特徴とする、請求項６８に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７０】
前記ｐＨ調節剤はアミンであることを特徴とする、請求項５５〜６９のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７１】
前記ｐＨ調節剤はビスヘキサメチレントリアミン（ＢＨＭＴ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、テトラメチルアミン（ＴＭＡ）、テトラエチルアミン（ＴＥＡ）、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）、ポリエチレンアミン（ＰＥＡ）、水酸化コリン（ＣＨ）、及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求項７０に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７２】
前記ｐＨ調節剤はＴＭＡであることを特徴とする、請求項７１に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７３】
前記ＴＭＡは前記ＣＭＰスラリーのｐＨが約４になるように前記ＣＭＰスラリーに含まれることを特徴とする、請求項７２に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７４】
前記ｐＨ調節剤はＴＭＡＨであることを特徴とする、請求項７１に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７５】
前記ＴＭＡＨは前記ＣＭＰスラリーのｐＨが約４になるように前記ＣＭＰスラリーに含まれることを特徴とする、請求項７４に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７６】
前記ｐＨ調節剤はＫＯＨであることを特徴とする、請求項５５〜６９のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７７】
前記研磨剤はセリア、シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、チタニア、酸化マンガン、ジルコニア、及び酸化ゲルマニウムからなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求項５５〜７６のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７８】
前記研磨剤は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で含まれることを特徴とする、請求項７７に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項７９】
前記研磨剤は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜１０重量％で含まれることを特徴とする、請求項７８に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８０】
前記酸化剤は過ヨウ素酸であることを特徴とする、請求項５５〜７９のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８１】
前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの全体重量の０．１〜５重量％で含まれることを特徴とする、請求項８０に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８２】
前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜１．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項８１に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８３】
前記研磨剤はコロイダルシリカであり、前記酸化剤は過ヨウ素酸であることを特徴とする、請求項５５〜８２のいずれか１項に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８４】
前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれることを特徴とする、請求項８３に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８５】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で含まれることを特徴とする、請求項８３または８４に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８６】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜１０重量％で含まれることを特徴とする、請求項８５に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８７】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜３重量％で含まれることを特徴とする、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリー総重量の０．５重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項８３に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【請求項８９】
前記コロイダルシリカは前記ＣＭＰスラリー総重量の３重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５重量％で含まれることを特徴とする、請求項８３に記載のキャパシタ表面の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰスラリー、ＣＭＰスラリーを用いる化学機械的研磨方法、及び化学機械的研磨方法を用いるキャパシタ表面の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化ルテニウムをはじめとするルテニウム化合物及びルテニウムは、半導体装置のキャパシタの下部電極を形成する物質として使用することができる。ここでルテニウム化合物は、ルテニウムが主成分として含有されたあらゆる化合物として定義される。酸化ルテニウムのようなルテニウム化合物は、酸化チタン、酸化タングステンまたは酸化タンタルのような他の物質と比較した場合、ルテニウムの導電性により、より低い表面抵抗を有する。
【０００３】
従来、ルテニウム含有膜はスパッタリングまたは化学気相成長法（ＣＶＤ）で形成され、その後ルテニウム含有膜の一部分は、エッチングで除去されて下部電極を形成する。しかし、王水、またはピラニア溶液を含む従来のエッチング剤を使用した従来のウェットエッチング工程では、ルテニウム含有膜をエッチングすることは困難である。「ピラニア溶液」という名称は、半導体産業で許容された名称であり、硫酸及び過酸化水素を含有し、たびたび基板の有機不純物を洗浄するために使用される。
【０００４】
ルテニウム含有膜をウェットエッチングするために使用されるもう一つの従来の溶液は、硝酸第二セリウムアンモニウム（（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ３）６）溶液であり、これはウェットエッチング剤の他、化学機械的研磨（ＣＭＰ）スラリーとしても使用されうる。しかし、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液は以下の問題点を有する。第１の問題点は、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液のウェットエッチング速度が速く、ルテニウムの除去率を調節しにくいという点である。第２の問題点は、酸性度が高い（ｐＨが約１）ため、工程機械に損傷を与えるという点である。第３の問題点は、セリウムイオン（Ｃｅ４＋）と水酸化イオン（ＯＨ−）が結合して沈殿物が形成されるので、エッチング溶液のｐＨを調節しにくく、これによって、ルテニウム含有膜と他の膜との間の除去率選択比を調節しにくいという点である。
【０００５】
上述のような問題から、ルテニウム含有膜は、ドライエッチングによってもエッチングされてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ルテニウム含有膜をドライエッチングすると、ルテニウム含有膜が十分にエッチングされず、ノード分離の後にルテニウム下部電極の上部表面に鋭く尖ったような部分が形成されるか、ルテニウム下部電極が凹むか、及び／または鋳型膜を損失させ、これによってキャパシタンスを低下させる。
【０００７】
したがって、本発明の課題は金属含有膜、特にルテニウム含有膜を研磨する場合、他の膜の除去率に対するルテニウム含有膜の除去率の比、すなわち除去率選択比が高い、ＣＭＰスラリー、前記ＣＭＰスラリーを利用する化学機械的研磨方法、及び前記化学機械的研磨方法を利用してキャパシタの表面を形成する方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の課題は、高い除去率選択比及び／またはより向上したｐＨ調節能力を有するＣＭＰスラリー、前記ＣＭＰスラリーを利用する化学機械的研磨方法、および前記化学機械的研磨方法を利用してキャパシタの表面を形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一は、研磨剤と、酸化剤と、およびスラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤とを含有することを特徴とする、金属含有膜、特にルテニウム含有膜のためのＣＭＰスラリーである。
【００１０】
本発明の第二は、研磨剤、酸化剤、及びＣＭＰスラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤を含むＣＭＰスラリーを調製する段階と、前記スラリーを利用してルテニウム含有膜に対してＣＭＰを行う段階と、を含むことを特徴とする、半導体基板上に形成されたルテニウム含有膜に対する化学機械的研磨方法である。
【００１１】
本発明の第三は、半導体基板上にエッチング保護膜を形成する段階と、前記エッチング保護膜上に鋳型酸化膜を形成する段階と、前記鋳型酸化膜をパターニングしてキャパシタのための領域を定義する段階と、前記パターニングされた鋳型酸化膜上にルテニウム含有膜を形成する段階と、前記ルテニウム含有膜上に誘電膜を形成する段階と、研磨剤、酸化剤、及びＣＭＰスラリーのｐＨを調節する少なくとも一つのｐＨ調節剤を含むＣＭＰスラリーを利用して、前記ルテニウム含有膜と前記誘電膜とを化学機械的研磨する段階と、を含むことを特徴とする、キャパシタ表面の形成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による金属含有膜、特にルテニウム含有膜を研磨するＣＭＰスラリーは、他の膜の除去率に対するルテニウム含有膜の除去率の比、すなわち除去率選択比が高く、より向上したｐＨ調節能力を有する。前記ＣＭＰスラリーを利用してＣＭＰ工程を進行させ、キャパシタの表面を形成することによって、ルテニウム、またはルテニウム化合物で下部電極を効果的に形成することができる。これによって、キャパシタンスを向上させることができ、信頼性ある半導体装置を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上述の方法において、前記キャパシタは積層型、トレンチ型、またはＯＣＳ（Ｏｎｅ  Ｃｙｌｉｎｄｅｒ  Ｓｔａｃｋ）型でありうる。
【００１４】
本発明の一実施形態によると、ＣＭＰに使用されるスラリーは研磨剤、酸化剤そして／またはｐＨ調節剤を含むことができる。
【００１５】
前記研磨剤はセリア、シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、チタニア、酸化マンガン、ジルコニア、及び酸化ゲルマニウムからなる群より選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【００１６】
前記酸化剤は過ヨウ素酸（Ｈ５ＩＯ６）が好ましい。
【００１７】
前記ｐＨ調節剤は、アミン化合物が好ましく、ビスヘキサメチレントリアミン（ＢＨＭＴ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、テトラメチルアミン（ＴＭＡ）、テトラエチルアミン（ＴＥＡ）、ヒドロキシルアミン（ＨＡ）、ポリエチレンアミン（ＰＥＡ）及び水酸化コリン（ＣＨ）、及びこれらの塩からなる群より選択される少なくとも一つの物質が好ましい。また、前記ｐＨ調節剤は水酸化カリウム（ＫＯＨ）も好ましい。
【００１８】
前記研磨剤として、例えば前記コロイダルシリカの含有量は、前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０重量％、特に好ましくは、０．５〜３重量％である。
【００１９】
前記酸化剤として、例えば前記過ヨウ素酸は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれうる。一実施形態によると、前記過ヨウ素酸のような前記酸化剤は前記ＣＭＰスラリーの総重量の２．５〜５．０重量％で含まれうる。一実施形態によると、前記過ヨウ素酸のような前記酸化剤は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．１〜２．０重量％で含まれうる。一実施形態によると、前記過ヨウ素酸のような前記酸化剤は前記スラリーの総重量の０．１〜１．０重量％で含まれうる。一実施形態によると、前記過ヨウ素酸のような前記酸化剤は前記スラリーの総重量の０．１〜０．５重量％で含まれうる。一実施形態によると、前記過ヨウ素酸のような前記酸化剤は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．２５〜０．５重量％で含まれうる。一実施形態によると、前記過ヨウ素酸のような前記酸化剤は前記ＣＭＰスラリーの総重量の０．５〜１．５重量％で含まれうる。
【００２０】
一実施形態において、前記ＣＭＰスラリーのｐＨは２〜８であり、好ましくは３．５〜４．５であり、さらに好ましくは４である。他の実施形態において、前記ＣＭＰスラリーのｐＨは約８でありうる。
【００２１】
一実施形態において、前記コロイダルシリカは前記スラリーの総重量の０．５重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．５重量％で含まれる。他の実施形態において、前記コロイダルシリカは前記スラリーの総重量の３重量％で含まれ、前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．５重量％で含まれる。
【００２２】
本発明の実施形態によるスラリーは、コロイダルシリカと過ヨウ素酸とを含むことができる。前記過ヨウ素酸はルテニウムを酸化させる酸化剤として作用して、前記ルテニウムの表面上に酸化ルテニウム膜を形成する。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．１〜５重量％で含まれうる。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の２．５〜５．０重量％で含まれうる。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．１〜２．０重量％で含まれうる。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．１〜１．０重量％で含まれうる。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．１〜０．５重量％で含まれうる。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の ０．２５〜０．５重量％で含まれうる。前記過ヨウ素酸は前記スラリーの総重量の０．５〜１．５重量％で含まれうる。
【００２３】
前記コロイダルシリカは研磨剤として作用する。コロイダルシリカとともにセリア、アルミナ、チタニア、酸化マグネシウム、ジルコニア、酸化ゲルマニウム、またはこれらの混合物が研磨剤として使用することができる。前記研磨剤はＣＭＰスラリーの総重量の０．０１〜３０重量％で添加されることが好ましく、より好ましくは０．０１〜１重量％、特に好ましくは０．０１〜１重量％であって、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）膜、タンタル酸化膜（ＴａＯ）、ポリシリコン膜、またはシリコン膜のような酸化物を含む他の膜の除去率を増加させることができる。
【００２４】
前記ＣＭＰスラリーは、ｐＨ調節剤としてＫＯＨを用いるとルテニウムの除去率を増加させ、上述の酸化物の除去率を減少させることができる。一実施形態において、前記スラリーのｐＨは２〜８でありうる。他の実施形態において、前記スラリーのｐＨは３．５〜４．５でありうる。
【００２５】
本発明の他の実施形態では、ＣＭＰスラリーは、コロイダルシリカ、過ヨウ素酸、及びｐＨ調節剤としてアミン化合物を含む。前記アミン化合物は、ＴＥＯＳ膜、ＴａＯ膜、ポリシリコン膜、及びシリコン膜のような他の物質の膜とルテニウム含有膜との間の除去率の選択比を増加させることができる。前記アミン化合物の例としては、ＢＨＭＴ、ＴＭＡＨ、ＴＭＡ、ＴＥＡ、ＨＡ、ＰＥＡ、ＣＨ、または水酸化コリンが挙げられる
本発明の一実施形態に従って、下部電極としてルテニウムまたはルテニウム化合物を使用してキャパシタを形成する方法を、図１乃至図７に準拠して説明する。
【００２６】
図１に図示したように、エッチング保護膜１２及び鋳型酸化膜１４が順次、半導体基板１０上に積層される。
【００２７】
図２に図示したように、前記鋳型酸化膜１４はパターニングされて、キャパシタを形成するトレンチ１６を規定する。本実施形態において、前記鋳型酸化膜１４は、ハードマスク及び／またはフォトレジストを利用してパターニングすることができる。前記鋳型酸化膜１４はＴＥＯＳ膜、プラズマ強化ＣＶＤで形成されたＴＥＯＳ膜（ＰＥ−ＴＥＯＳ）、酸化膜（ＯＸ）、プラズマ強化ＣＶＤで形成された酸化膜（ＰＥ−ＯＸ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤで形成された膜、ドーピングされていないシリカガラス膜（ＵＳＧ）、ドーピングされたホスホシリケート系ガラス膜（ＰＧ）、及びボロンがドーピングされたホスホシリケート系ガラス膜（ＢＰＳＧ）からなる群より選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【００２８】
図３に図示したように、前記トレンチ１６内に、例えばタンタル酸化膜でスペーサ１８を形成する。そして、ルテニウム膜２０を前記トレンチ１６内に蒸着させるが、図４に示したように、前記トレンチ１６を完全には満たさないようにする。前記スペーサ１８は、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、ハフニウム（Ｈｆ）及びその酸化物、アルミニウム（Ａｌ）及びその酸化物、チタン（Ｔｉ）及びその酸化物、ストロンチウム−チタン酸塩（Ｓｂ−Ｔｉ）及びその酸化物（ＳＴＯ）、バリウムストロンチウムチタン酸塩（ＢＳＴ）及びその酸化物、並びにこれらの物質の組み合わせからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することが好ましい。
【００２９】
本実施形態において、前記ルテニウム膜２０はルテニウム化合物で形成してもよい。前記ルテニウム膜２０はスパッタリング、ＣＶＤ、または原子層堆積（ＡＬＤ）のような半導体製造工程で知られたすべての方法で形成することができる。
【００３０】
図４に図示したように、誘電膜として、例えばタンタル酸化膜２２を蒸着して前記トレンチ１６を完全に満たす。そして前記ルテニウム膜２０と前記タンタル酸化膜２２の上部を除去して、前記トレンチ１６内に前記ルテニウム膜２０及び前記タンタル酸化膜２２の一部分を残して、図５のように分離したストレージノード２４を形成する。本発明の実施形態において、前記ルテニウム膜２０と前記タンタル酸化膜２２の上部は、上述した前記ＣＭＰスラリーを使用する化学機械的研磨工程によって除去することができる。
【００３１】
本実施形態において、前記誘電膜はタンタル及びその酸化物、ハフニウム及びその酸化物、アルミニウム及びその酸化物、チタン及びその酸化物、ストロンチウムチタン酸塩及びはその酸化膜、バリウムストロンチウムチタン酸塩及びその酸化膜、並びにこれらの物質の組み合わせからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することが好ましい。
【００３２】
本発明の一つの実施形態において、前記ＣＭＰスラリーの除去率選択比は５:１以上である。本発明の他の実施形態において、前記除去率選択比は、２０:１以上、または５０:１以上である。
【００３３】
図６に図示したように、前記鋳型酸化膜１４を完全に除去してボックス形態の下部電極構造を形成し、順次、誘電膜２６と上部電極膜２８とを積層して図７のようにキャパシタを完成させる。
【００３４】
図７に図示したように、前記キャパシタは積層された構造であるが、本発明のＣＭＰスラリー及び化学機械的研磨方法は、キャパシタが前記積層構造以外の構造であっても使用することができ、例えばトレンチ型、またはＯＣＳ型構造のキャパシタを形成することができる。
【００３５】
ルテニウム、またはルテニウム化合物を下部電極として使用するキャパシタを形成する他の方法を、図８〜図１７に準拠して説明する。
【００３６】
図８に図示したように、第１層間絶縁膜２０を半導体基板１０上に形成する。そしてコンタクト２２は、前記第１層間絶縁膜２０を貫通して前記半導体基板１０の活性領域と連結する。前記コンタクト２２は前記半導体基板１０の前記活性領域と接するポリシリコン膜２２ａ、及び前記ポリシリコン膜２２ａ上に積層され、前記第１層間絶縁膜２０上に露出したコンタクトプラグ２２ｂを含むことができる。前記コンタクトプラグ２２ｂは、後続の熱処理工程で、下部電極物質と前記ポリシリコン膜２２ａとの間で発生しうる所望しない反応を防止するか、または縮小させるバリアとして作用することができる。前記コンタクトプラグ２２ｂは、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ及びＴａＡｌＮからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することが好ましい。
【００３７】
図９に図示したように、エッチング保護膜３２、酸化膜３４及び反射防止膜３６を具備する第２層間絶縁膜３８を、前記コンタクト２２が形成された結果物上に形成する。前記第２層間絶縁膜３８を形成するために、まず、前記露出されたプラグ２２ｂの表面上に前記エッチング保護膜３２を、例えばシリコン窒化膜で５０〜１００Åの厚さで形成する。所望する下部電極の高さに対応する厚さを有する前記酸化膜３４を、前記エッチング保護膜３２上に形成する。前記酸化膜３４は、層間絶縁膜を形成するために使用される典型的などんな酸化物によっても形成することができる。本実施形態では、前記反射防止膜３６にはＳｉＯＮが用いられ、前記酸化膜３４上に形成される。フォトレジストパターン４０が前記第２層間絶縁膜３８上に形成される。
【００３８】
図１０に図示したように、前記第２層間絶縁膜３８は、前記フォトレジストパターン４０をエッチングマスクとして使用してエッチングされ、前記エッチング保護膜３２はエッチング終点として作用する。結果的に凹パターン３８ａが形成される。エッチング終点として使用された前記エッチング保護膜３２で、前記コンタクト２２上に形成された一部は、オーバーエッチによって完全に除去することができる。結果的に凹パターン３８ａは、エッチング保護膜パターン３２ａ、酸化膜パターン３４ａ、反射防止膜パターン３６ａ、及び前記コンタクト２２の上部面を露出させるストレージノードホール３８ｈを含む。後続の工程で前記フォトレジストパターン４０は除去される。
【００３９】
図１１及び１２は、本発明の実施形態に従って、前記ストレージノードホール３８ｈによって露出された前記凹パターン３８ａの側壁上に、後続の工程で形成される下部電極と前記凹パターン３８ａとの間の接着力を改善するための接着スペーサ５０ａを形成することを示している。
【００４０】
より詳細には、図１１に示したように、接着膜５０を、前記ストレージノードホール３８ｈによって露出された前記コンタクト２２、並びに前記凹パターン３８ａの側壁及び上部面を覆うように形成させる。前記接着膜５０はＴｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＰ２、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、ＴａＮ、ＴａＡｌＮ、ＴａＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｗ、ＷＮ、Ｃｏ、及びＣｏＳｉからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することが好ましく、例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、有機金属化学蒸着法（ＭＯ−ＣＶＤ）、ゾル−ゲル法、またはＡＬＤなど、公知の薄膜形成方法を利用して形成することができる。
【００４１】
本発明の一実施形態によると、前記接着膜５０はエッチバックされて、接着スペーサ５０ａが前記凹パターン３８ａの側壁に形成される。したがって、前記ストレージノードホール３８ｈ内に、前記接着スペーサ５０ａ及び前記コンタクト２２のみが露出される。
【００４２】
図１３〜図１６は本発明の一実施形態に従って、前記ストレージノードホール３８ｈ内に下部電極６０ａが形成される過程を示す断面図である。
【００４３】
図１３に図示したように、第１導電膜６０は、前記ストレージノードホール３８ｈ内で露出される前記コンタクト２２、前記接着スペーサ５０ａの上部面、及び前記凹パターン３８ａの上部面を覆うように形成される。
【００４４】
前記第１導電膜６０は１０族の金属、１０族金属の酸化物、またはペロブスカイト構造を有する物質を用い、ＰＶＤまたはＣＶＤで形成することができる。前記第１導電膜６０はＰｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＳｒＲｕＯ３、及びＣａＳｒＲｕＯからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することが好ましい。
【００４５】
図１４のように、前記ストレージノードホール３８ｈを十分に満たすことができる厚さを有する犠牲膜６２を、前記第１導電膜６０が形成された前記結果物上に形成する。前記犠牲膜６２は、フォトレジストパターンまたは酸化膜でありうる。
【００４６】
前記凹パターン３８ａ上で、前記第１導電膜６０と前記犠牲膜６２はエッチバックされるか、またはＣＭＰで除去されて前記凹パターン３８ａの上部面が露出される。結果的に、前記第１導電膜６０は図１５のように、複数個の下部電極で分けられる。各々の前記下部電極６０ａは、前記ストレージノードホール３８ｈ内で前記コンタクト２２、及び前記接着スペーサ５０ａの上部面を覆う。
【００４７】
前記ストレージノードホール３８ｈ内で、前記犠牲膜６２の残余部分６２ａは、前記下部電極６０ａ上で残存する。前記犠牲膜６２の前記残余部分６２ａは、アッシング、またはウェットエッチングで除去されて図１６のような構造を得ることができる。前記犠牲膜６２がフォトレジスト膜である場合、前記犠牲膜６２の前記残余部分６２ａは、アッシングで除去することができる。前記犠牲膜６２が酸化膜である場合、前記残余部分６２ａはウェットエッチングで除去することができる。
【００４８】
前記犠牲膜６２を形成する前記フォトレジスト膜または前記酸化膜は、前記下部電極を形成する導電物質、及び前記凹パターン３８ａの上部で前記反射防止膜パターン３６ａを形成するシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）に対する優れた選択比で除去されることができる。したがって、前記犠牲膜６２の前記残余部分６２ａを除去するとき、前記半導体基板１０の他の部分は損傷しない。
【００４９】
図１７に図示したように、前記下部電極６０ａ上に誘電膜７０が形成される。前記誘電膜７０は、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、（Ｐｂ、Ｚｒ）ＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｌａ、Ｚｒ）ＴｉＯ３、Ｓｒ２Ｂｉ２ＮｂＯ９、Ｓｒ２Ｂｉ２ＴａＯ９、ＬｉＮｂＯ３、及びＰｂ（Ｍｇ、Ｎｂ）Ｏ３をからなる群より選択される少なくとも一つの物質で形成することが好ましい。前記誘電膜７０はＰＶＤ、ＣＶＤ、またはゾル−ゲル法で形成することができる。
【００５０】
第２導電膜８０が前記誘電膜７０上に形成されて、キャパシタの上部電極を形成する。前記第２導電膜８０は１０族の金属、１０族金属の酸化物、ＴｉＮ、またはペロブスカイト構造を有する金属化合物を用いて、例えばＰＶＤ、ＣＶＤ、ＭＯＤまたはＡＬＤ方法で形成することができる。例えば、前記第２導電膜８０はＰｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＴｉＮ、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＳｒＲｕＯ３、またはＣａＳｒＲｕＯ３で形成することができる。
【００５１】
図１８は本発明の一実施形態に従って、ＯＣＳ型構造で形成される下部電極を示している。図１８に図示したように、ＯＣＳ型キャパシタは、集積回路基板１００上に、ビットライン１２２と第１キャッピング膜１２４とを含む。
【００５２】
前記第１キャッピング膜１２４は前記ビットライン１２２を覆う。セルアレイ１０２が形成された基板１００上で、前記ビットライン１２２は、層間絶縁膜１１０及び１２０を通じて前記半導体基板１００の活性領域と連結する第１導電膜上で形成される。第１絶縁膜は前記結果物の表面全体に形成される。前記第１絶縁膜は、例えばＳｉ３Ｎ４のような絶縁物質で形成することができる。前記第１絶縁膜は異方性エッチングされて、第１キャッピング膜１２４を形成する。
【００５３】
ＯＣＳ型キャパシタは第１層間絶縁膜１３０、及び第２キャッピング膜１３４を含むことができる。前記結果物の表面全体に、ＣＶＤで前記第１層間絶縁膜１３０を形成し、前記第１層間絶縁膜１３０は、前記絶縁物質のエッチング率とは異なるエッチング率を有する絶縁物質を用いて形成される。前記第１層間絶縁膜１３０は、前記第１キャッピング膜１２４がエッチング保護膜として作用してＣＭＰ工程で平坦化される。前記第２キャッピング膜１３４は、前記結果物の表面全体に絶縁物質、例えばＳｉ３Ｎ４を用いて形成することができる。図１８のように、前記第２キャッピング膜１３４は平坦である。
【００５４】
ＯＣＳ型キャパシタは、周辺回路領域の配線層ｅ２、ｅ３、及びｅ４を形成し、セルアレイ領域のストレージコンタクトを形成するためのプラグｅ１をさらに具備することができる。第２導電膜は、埋め立て特性が優れている金属または金属化合物である、例えばタングステン、またはＴｉＮを用いて、ＣＶＤ方法を利用して形成することができる。
【００５５】
ＯＣＳ型キャパシタは、周辺回路領域で第２層間絶縁膜１４０を含むことができる。前記第２層間絶縁膜１４０は、前記結果物の表面全体に酸化膜のような絶縁膜を形成した後、前記第２キャッピング膜１３４をエッチング保護膜として利用して前記セルアレイ領域でエッチングを行い、前記絶縁膜を除去することによって形成される。
【００５６】
ＯＣＳ型キャパシタは、前記セルアレイ領域で、ドーピングされたポリシリコン膜のような導電膜を形成した後、前記導電膜をパターニングして、前記プラグｅ１を通じて前記基板１００の活性領域に電気的に連結する、下部電極１４２をさらに具備することができる。ＴｉＮ膜及びポリシリコン膜を形成してパターニングすることによって、ＴｉＮ膜及びポリシリコン膜が積層された構造を有する下部電極を形成することも可能である。
【００５７】
図１８を参照すると、ＯＣＳ型キャパシタは誘電膜１４４をさらに具備することができる。前記誘電膜１４４はＴａ２Ｏ５、Ｂａ、及びＳｒＴｉＯ３のような誘電物質で形成され、前記セルアレイ領域の前記ストレージ電極１４２の表面上に形成される。前記スタック型キャパシタは、前記誘電膜１４４上のプレート電極１４６をさらに具備することができる。
【００５８】
また、半導体業界で一般的にＬａｌ溶液と呼ばれるＮＨ４Ｆ及びＨＦの混合溶液、または半導体業界で一般的にｓｃ１溶液と呼ばれるアンモニア、過酸化水素、及び脱イオン水を含むエッチング剤など、多様なエッチング剤を、本発明のＣＭＰスラリーに添加して使用することができる。
【００５９】
上述の本発明の実施形態は、ルテニウム膜を研磨する方法に関するものであるが、Ｐｔ、Ｉｒ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＳｒＲｕＯ３またはＣａＳｒＲｕＯのような他の膜も研磨することができる。
【００６０】
本発明のＣＭＰスラリーは、他の分類の成分（研磨剤、酸化剤、及び／またはｐＨ調節剤など）を含むことができる。前記ＣＭＰスラリーは特別なｐＨ（４、８など）を有することができる。前記ＣＭＰスラリーは特別な成分（コロイド性シリカ、過ヨウ素酸、ＢＨＭＴなど）を含むことができる。前記ＣＭＰスラリーは成分の特別な重量％範囲を有することができる。前記ＣＭＰスラリーは成分の特別な重量％を有することができる。前記ＣＭＰスラリーを利用する化学機械的研磨方法、及び前記化学機械的研磨方法を利用してキャパシタの表面を形成する方法は適宜組み合わせることにより、本発明の多様な実施形態をさらに創造することができる。
【００６１】
本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態でも具体化することができる。上述の本発明の実施形態は、開示した内容が完全になるように、及び当業者に本発明の思想を十分に理解させるためにのみ提供されるものである。
【実施例】
【００６２】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を何ら制限するものではない。
【００６３】
本実施例において、化学機械的研磨装置はＦ−ＲＥＸ２００（エバラ社製）を用い、上部研磨パッドはＩＣ１０００（Ｒｏｄｅｌ社製）を、下部研磨パッドはＳｕｂａ４（Ｒｏｄｅｌ社製）を使用した。また研磨パッドに対する基板の接触圧力を４ｐｓｉ（０．２８ｋｇｆ／ｃｍ２）、研磨パッドが装着された研磨プレートの回転速度を８０ｒｐｍ、ポリシングヘッドの回転速度を約７２ｒｐｍ、スラリー供給速度を約２００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨時間を３０秒にそれぞれ設定し、化学機械的研磨を行った。
【００６４】
化学機械的研磨に供したサンプルは、それぞれ下記の方法で準備した。
【００６５】
ルテニウムサンプル：８インチベア基板上にＴＥＯＳ膜を約１０００Åの厚さで形成し、その上にタンタル酸化膜を約５０Åの厚さで形成し、その上にルテニウム膜を約７００Åの厚さで形成し、ルテニウムサンプルを準備した。
【００６６】
ＴＥＯＳサンプル：８インチベア基板上にＴＥＯＳ膜を約８０００Åの厚さで形成し、ＴＥＯＳサンプルを準備した。
【００６７】
タンタル酸化膜（ＴａＯ）サンプル：８インチベア基板上にＴＥＯＳ膜を約１０００Åの厚さで形成し、その上にタンタル酸化膜を約６００Åの厚さで形成し、タンタル酸化膜サンプルを準備した。
【００６８】
ポリシリコンサンプル：８インチベア基板上にＴＥＯＳ膜を約１０００Åの厚さで形成し、その上にポリシリコン膜を約５０００Åの厚さで形成し、ポリシリコンサンプルを準備した。
【００６９】
シリコンサンプル：８インチベア基板上にＴＥＯＳ膜を約１０００Åの厚さで形成し、その上にシリコン膜を約５０００Åの厚さで形成し、シリコンサンプルを準備した。
【００７０】
（実施例１）
ＣＭＰスラリーのｐＨを変え、ルテニウム、ＴＥＯＳ、ＴａＯ、及びポリシリコンの除去率を測定した。本実施例で用いたＣＭＰスラリーは、粒径１５ｎｍのコロイダルシリカ及び過ヨウ素酸を、ＣＭＰスラリーの総重量に対してそれぞれ０．５重量％含むものであった。ｐＨはＫＯＨを使用することにより変化させた。結果を表１に示した。
【００７１】
【表１】
2006060218.tif 000003
【００７２】
サンプル番号１では、ＫＯＨを添加しなかった。表１に示したように、ＴＥＯＳ、ＴａＯ、及びポリシリコンのような他の物質の除去率とルテニウム膜の除去率との間の選択比は、前記ＣＭＰスラリーのｐＨを調節することによって調節することができる。
【００７３】
（実施例２）
ＣＭＰスラリーのｐＨ調節剤となるアミン化合物を変えて、ルテニウム、ＴＥＯＳ、ＴａＯ、及びポリシリコンの除去率を測定した。本実施例で用いたＣＭＰスラリーは、粒径１５ｎｍのコロイダルシリカ及び過ヨウ素酸を、ＣＭＰスラリーの総重量に対してそれぞれ０．５重量％含むものであった。また、アミン化合物によってＣＭＰスラリーのｐＨを４または８に設定した。結果を表２に示した。
【００７４】
【表２】
2006060218.tif 000004
【００７５】
サンプル番号１では、アミン化合物を添加しなかった。表２から分かるように、ＴＥＯＳ、ＴａＯ、またはポリシリコンのような他の物質の除去率とルテニウムの除去率との間の選択比は、ＣＭＰスラリー中のアミン化合物を変えることによって調節することができる。表２で、ＴＭＡＨ及びＮＨ４ＯＨがより向上した結果を示している。
【００７６】
（実施例３）
ＣＭＰスラリー中のＴＭＡＨとＴＭＡの量を変化させることにより、ＣＭＰスラリーのｐＨを変化させ、ルテニウム、ＴＥＯＳ、ＴａＯ及びシリコンの除去率を測定した。本実施例で用いたＣＭＰスラリーは、粒径１５ｎｍのコロイダルシリカ及び過ヨウ素酸を、ＣＭＰスラリーの総重量に対してそれぞれ０．５重量％含むものであった。結果を表３に示した。
【００７７】
【表３】
2006060218.tif 000005
【００７８】
表３に示したように、ｐＨが増加するほど、ルテニウムの除去率は増加した。加えて表３は、ルテニウムの除去率だけではなく、ＴＥＯＳ及びシリコンの膜の除去率もＣＭＰスラリーのｐＨを変化させることによって調節できることを示している。
【００７９】
（実施例４）
ＣＭＰスラリー中のコロイダルシリカの含有量を変え、ルテニウム、ＴＥＯＳ、ＴａＯ、及びシリコンの除去率を測定した。本実施例で用いたＣＭＰスラリーは、粒径１５ｎｍのコロイダルシリカ及び過ヨウ素酸を、ＣＭＰスラリーの総重量に対してそれぞれ０．５重量％含むものであった。結果を表４に示した。
【００８０】
【表４】
2006060218.tif 000006
【００８１】
表４に示したように、コロイダルシリカが増加するほど、ＴＥＯＳの増加率は増加したが、一方ルテニウムの除去率は大きく影響されない。本実施例において、ルテニウムとＴＥＯＳとの間の選択比、及びシリコンの除去率を考慮すると、コロイダルシリカの適量は３重量％である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用する、トレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するトレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するトレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するトレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するトレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するトレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するトレンチ型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施形態に従って、ルテニウムまたはルテニウム化合物を下部電極として使用するスタック型キャパシタの形成方法を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施形態に従って形成された、ＯＣＳ型キャパシタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    半導体基板
１２    エッチング保護膜
１４    鋳型酸化膜
１６    トレンチ
１８    タンタル酸化膜スペーサ
２０    ルテニウム膜
２２    タンタル酸化膜
２４    分離したストレージノード
２６    誘電膜
２８    上部電極膜
３０    第１層間絶縁膜
３１    コンタクト
３１ａ    ポリシリコン膜
３１ｂ    コンタクトプラグ
３２    エッチング保護膜
３２ａ    エッチング保護膜パターン
３４    酸化膜
３４ａ    酸化膜パターン
３６    反射防止膜
３６ａ    反射防止膜パターン
３８    第２層間絶縁膜
３８ａ    凹パターン
３８ｈ    ストレージノードホール
４０    フォトレジストパターン
５０    接着膜
５０ａ    接着スペーサ
６０    第１導電膜
６０ａ    下部電極
６２    犠牲膜
６２ａ    犠牲膜の残余部分
７０    誘電膜
８０    第２導電膜
１００    集積回路基板
１０２    セルアレイ
１１０、１２０    層間絶縁膜
１２２    ビットライン
１２４    第１キャッピング膜
１３０    第１層間絶縁膜
１３４    第２キャッピング膜
１４０    第２層間絶縁膜
１４２    下部電極
１４４    誘電膜
１４６    プレート電極
ｅ１    プラグ
ｅ２、ｅ３、ｅ４    配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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