【誤訳訂正書】
【提出日】平成24年9月14日(2012.9.14)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】ＦＥＲＡＭコンデンサの化学的機械研磨
【特許請求の範囲】
【請求項１】  マイクロ電子装置構造の装置前駆体構造を形成すること、化学的機械研磨（ＣＭＰ）を、マイクロ電子装置構造のドーパント又は調節剤として機能する少なくとも１つの含まれた材料を含むＣＭＰ媒体を使用して行うことで装置前駆体構造を平面化すること、及び、前記平面化の後にマイクロ電子装置構造に熱的アニーリングすることを含む方法であって、
前記材料は：ペロブスカイトナノ結晶粒子と；マイクロ電子装置構造材料内にＯ空位又はアクセプタ不純物欠陥があった場合にその埋め合わせとなるドナードーパントと；マイクロ電子装置構造材料の誘電体及び／又は強誘電体特性を補助するカチオンを含む耐火窒化物及びカーバイドと；マイクロ電子装置構造の表面に存在する化学副産物の硬さを超える硬さを有する成分と；マイクロ電子装置構造の表面においてマイクロ電子装置構造材料に反応する反応成分と、のうち少なくとも１種を含む、
方法。
【請求項２】  前記方法はさらに以下の（ＩＩ）から（ＩＩＩ）のステップのうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
（ＩＩ）マイクロ電子装置構造内に局所溝をもたらすために金属及び誘電体材料のうち少なくとも１つを前記平面化中又は平面化後のいずれかにおいて除去するステップ；及び
（ＩＩＩ）貴金属電極材料を前記ＣＭＰ媒体によって除去するステップ。
【請求項３】  含まれた材料にチタン酸バリウムストロンチウムを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】  含まれた材料に酸化タンタル及び酸化ニオブのうちの少なくとも１つを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】  含まれた材料に、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化ニオブ、及び炭化ニオブのうちの少なくとも１つを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】  含まれた材料に、酸、塩基及び平面化される層の表面にある材料を酸化する成分のうち少なくとも１つを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】  ステップ（ＩＩ）を含み、金属及び誘電体材料のうち少なくとも１つを除去することは、平面化後に不活性イオンでマイクロ電子装置構造に衝撃を与えること；及び、等方乾式エッチングを用いてマイクロ電子装置構造をエッチングすること、のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】  前記衝撃を与えることの後に、誘電体材料中間膜を堆積することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】  前記マイクロ電子装置構造に、チタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）の薄い膜層とＰｂ拡散隔膜とを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】  前記マイクロ電子装置構造に、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）の薄い膜層とＢｉ拡散隔膜とを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】  前記マイクロ電子装置構造に、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）の薄い膜層とＳｉＯ２拡散隔膜層とを含むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】  前記熱的アニーリングは、オーブン熱的アニーリングを用いてマイクロ電子装置構造を熱的アニーリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】  前記熱的アニーリングは、高速熱的アニーリング（ＲＴＡ）を用いてマイクロ電子装置構造を熱的アニーリングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】  前記熱的アニーリングは、酸素の存在下においてアニーリングを行うことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】  ステップ（ＩＩＩ）を含み、前記ＣＭＰ媒体は、シリカ；アルミナ；チタニア；シリコン；カーバイド；ダイアモンド；セリア（ｃｅｒｉａ）；ペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）ナノ結晶粒子；ドーパント材；及び、貴金属電極材料よりも弱い硬さを有し貴金属電極材料に反応して固体又はイオンの生成物を形成する成分、のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】  ＣＭＰ媒体は、窒化物、硫化物、ハロゲン化物、酸化物、及び水和酸化物のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】  ＣＭＰ媒体は：Ｈ２Ｏ２、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｋ３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３、Ｆｅ（Ｃ２Ｈ３Ｏ２）３、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｆｅ（ＯＨ）３、（ＮＨ４）３Ｆｅ（ＣＮ）６、（ＮＨ４）３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３、ＫＣｌ、ＫＢｒ，ＫＩ、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＦｅＩ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、及びＦｅＩ２のうち少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】  前記平面化は、
（圧力×プラテンスピード）＜３００ ｐｓｉ ｒｐｍ
の関係に従って平面化することを含み、上記の関係において、圧力とは、ＣＭＰ研磨パッドによる前記平面化においてマイクロ電子装置構造上におよぼされた圧力であり、プラテンスピードとはＣＭＰ研磨パッドのプラテンスピードである、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】  導電性バリヤー層、下部電極層、強誘電体層及び上部電極層をベース構造上に順次に堆積することによりコンデンサ前駆体構造を形成すること、強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造のドーパント又は調節剤として機能する少なくとも１つの含まれた材料を含むＣＭＰ媒体による化学機械的研磨（ＣＭＰ）によってコンデンサ前駆体構造を平面化することにより強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造を得ること、及び前記平面化の後にコンデンサ前駆体構造を熱的アニーリングすること、を含む方法であり、
前記材料は：ペロブスカイトナノ結晶粒子と；強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造材料内にＯ空位又はアクセプタ不純物欠陥があった場合にその埋め合わせとなるドナードーパントと；強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造材料の誘電体及び／又は強誘電体特性を補助するカチオンを含む耐火窒化物及びカーバイドと；強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造の表面に存在する化学副産物の硬さを超える硬さを有する成分と；強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造の表面において強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造材料に反応する反応成分と、のうち少なくとも１種を含み、
前記方法はさらに以下の（ＩＩ）から（ＩＩＩ）のステップのうち少なくとも１つを含む方法。
（ＩＩ）強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造内に局所溝をもたらすために金属及び誘電体材料のうち少なくとも１つをＣＭＰ平面化中又は平面化後のいずれかにおいて除去するステップ；及び
（ＩＩＩ）貴金属電極材料を前記ＣＭＰ媒体によって除去するステップ。
【請求項２０】  前記順次に堆積すること及び平面化は、下部電極層、上部電極層又は強誘電体層を乾式エッチングすることなしに実現される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】  強誘電体コンデンサが０．３５μｍ未満の特徴サイズを有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】  下部電極層を貴金属を用いて形成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】  上部電極層を貴金属を用いて形成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】  強誘電体材料層がチタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）、チタン酸ビスマス、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）及びＬａＣａＭｎＯ３のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】  前記順次に堆積することは、スパッタリング及び化学蒸着のうちの少なくとも１つにより前記堆積を行うことを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】  前記順次に堆積することは、化学蒸着により前記堆積を行うことを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】  化学機械的研磨が、導電性バリヤー層、下部電極、強誘電体層又は上部電極の除去のための酸化研磨剤及び化学添加剤を含むスラリーによる研磨を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】  スラリーがアルミナ及びセリア（ｃｅｒｉａ）のうち少なくとも１つを含む酸化研磨剤を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】  化学機械的研磨が、それぞれ異なるスラリー材料により、複数の化学機械的研磨を行うことを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】  マイクロ電子装置構造が、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、及びＡｌ−Ｃｕ合金のうちの少なくとも１つを含む材料により形成されるメタライゼーションを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】  写真リソグラフィ及び乾式エッチングによりメタライゼーションをパターン化することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】  基板にコンデンサ溝を形成して装置構造を得ることと、
フィルムを形成するために、連続的に、該コンデンサ溝上に、導電性バリヤー層、下部電極層、強誘電体層及び上部電極層を堆積することと、
該コンデンサ溝にトレンチ・コンデンサを析出させるために、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、装置構造のドーパント又は調節剤として機能する少なくとも１つの含まれた材料を含むＣＰＭ媒体を使用して該フィルムを平面化することと、
前記平面化の後に装置構造を熱的アニーリングすることと、
該コンデンサ溝の該トレンチ・コンデンサ上にバリヤー構造を形成するために内部レベル誘電体層を堆積することと、
該バリヤー構造に第１の通路を形成することと、
該バリヤー構造上及び第１の通路に拡散隔膜層を堆積することと、
選択されたパターンで該拡散隔膜層をパターン化することと、
該基板の装置領域に第２の通路を形成することと、
トレンチ・コンデンサのプレート及びワードとビット・ライン構造との第１のライン要素を含む該基板上に回路構造を形成することと、
該プレート及び第１のライン要素上に隔離誘電体材料を堆積させることと、
該基板の装置領域に向かう第３の通路を形成することと、
該バリヤー構造において該第３の通路に等角的に充填するためにメタライゼーション層を堆積させることと、
該トレンチ・コンデンサのワードとビット・ライン構造との補助ライン要素を形成するためにメタリゼーション層をパターン化することと、
を含む方法であり、
前記材料は：ペロブスカイトナノ結晶粒子と；装置構造材料内にＯ空位又はアクセプタ不純物欠陥があった場合にその埋め合わせとなるドナードーパントと；装置構造材料の誘電体及び／又は強誘電体特性を補助するカチオンを含む耐火窒化物及びカーバイドと；装置構造の表面に存在する化学副産物の硬さを超える硬さを有する成分と；装置構造の表面において装置構造材料に反応する反応成分と、のうち少なくとも１種を含み、
前記方法は、さらに以下の（ＩＩ）から（ＩＩＩ）のステップのうちの少なくとも１つを含む方法。
（ＩＩ）装置構造内に局所溝をもたらすために金属及び誘電体材料のうち少なくとも１つをＣＭＰ平面化中又は平面化後のいずれかにおいて除去するステップ；及び
（ＩＩＩ）貴金属電極材料を前記ＣＭＰ媒体によって除去するステップ。
【請求項３３】  前記ステップ（ＩＩ）から（ＩＩＩ）の両方のステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】  該基板がケイ素及びガリウム砒素のうち少なくとも１つで形成される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】  該基板がケイ素で形成される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】  該隔離誘電体材料が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＡｌＯ４、ホウ素−（Ｂ−）及びＰ−ドープＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】  第１の通路、第２の通路及び第３の通路うちの少なくとも１つを、隔離誘電体材料の写真リソグラフィ及び乾式エッチング除去により成形する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】  写真リソグラフィ及び乾式エッチングにより該コンデンサ溝を形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】  ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＩｒＯ２及びＳｉＣのうちの少なくとも１つを用いて導電性バリヤー層を形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】  該下部電極層を貴金属から形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】  該上部電極層を貴金属から形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４２】  該強誘電体層を、チタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）、タンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）、チタン酸ビスマス、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）及びＬａＣａＭｎＯ３のうちの少なくとも１つから形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４３】  前記上部電極層、強誘電体層及び下部電極層を堆積することが、スパッタリング及び化学蒸着のうち少なくとも１つにより前記堆積を行うことを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４４】  前記上部電極層、強誘電体層及び下部電極層を堆積することが、化学蒸着により前記堆積を行うことを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４５】  該化学機械研磨が、誘電体バリヤー層、下部電極層、強誘電体層又は上部電極層のそれぞれの部分を除去する酸化研磨剤及び化学添加剤を含むスラリーによる研磨を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４６】  該スラリーが、アルミナ及びセリア（ｃｅｒｉａ）のうち少なくとも１つを含む酸化研磨剤を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】  該化学機械研磨が、それぞれが異なるスラリー材料を用いる複数の化学機械研磨ステップを行うことを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４８】  該バリヤー構造を、化学蒸着（ＣＶＤ）、スッパッタリング及び湿式堆積のうちの少なくとも１つにより堆積することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４９】  バリヤー構造の一部としてのトレンチ・コンデンサ上に絶縁不動態化層を堆積することをさらに含み、該絶縁不動態化層はＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４及びこれらの混合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５０】  内部レベル誘電体層が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ホウ素−（Ｂ−）及びＰ−ドープＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５１】  第１の通路を、写真リソグラフィ及び乾式エッチングにより該バリヤー構造に形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５２】  該拡散隔膜層が、ＴｉＮ及びＷＮのうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５３】  該メタライゼーション層を、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）及びＡｌ−Ｃｕ合金のうちの少なくとも１つから形成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５４】  該メタライゼーション層を、写真リソグラフィ及び乾式エッチングによりパターン化することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５５】  該基板が埋設回路を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５６】  該基板がＰ型ケイ素材料を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項５７】  前記回路構造を少なくとも部分的にポリシリコンを堆積することにより形成することをさらに含む、請求項３２記載の方法。
【請求項５８】  前記フィルムを平面化することが、０．３５μｍ未満の特徴サイズを有するトレンチ・コンデンサを得ることを含む、請求項３２記載の方法。
【請求項５９】  コンデンサ溝誘電体材料及び装置構造材料を基板上に形成して装置構造を得ることと、
平面化深部まで該装置構造材料を、装置構造のドーパント又は調節剤として機能する少なくとも１つの含まれた材料を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）媒体を使用するＣＭＰにより除去することと、
装置構造を熱的アニーリングすることと、
平面化深部に又は実質的に平面化深部に停止層を含めるためにコンデンサ溝誘電体材料を形成することと、を含む方法であって、
該停止層がＣＭＰ条件下においてコンデンサ溝誘電体材料及び装置構造材料に比べて低いＣＭＰ除去速度を有し、
前記材料は：ペロブスカイトナノ結晶粒子と；装置構造材料内にＯ空位又はアクセプタ不純物欠陥があった場合にその埋め合わせとなるドナードーパントと；装置構造材料の誘電体及び／又は強誘電体特性を補助するカチオンを含む耐火窒化物及びカーバイドと；装置構造の表面に存在する化学副産物の硬さを超える硬さを有する成分と；装置構造の表面において装置構造材料に反応する反応成分と、のうち少なくとも１種を含む、
方法。
【請求項６０】  前記コンデンサ溝誘電体材料を、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ホウ素ドープＳｉＯ２及び燐ドープＳｉＯ２のうちの少なくとも１つから形成することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】  前記装置構造材料を、多成分酸化物の容量性材料、強誘電体材料、貴金属、貴金属合金、ポリシリコン、タングステン、窒化チタン、窒化チタンケイ素、窒化チタンアルミニウム、炭化ケイ素及び多成分酸化物の磁気抵抗性材料のうちの少なくとも１つから形成することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】  前記装置構造材料として強誘電体材料を用いることをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】  前記強誘電体材料として、チタン酸鉛ジルコニウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス及びチタン酸ビスマスのうちの少なくとも１つを用いることをさらに含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】  前記装置構造材料として、多成分酸化物の容量性材料を用いることをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】  前記多成分酸化物の容量性材料としてチタン酸バリウムストロンチウムを用いることをさらに含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】  前記装置構造材料として、多成分酸化物の磁気抵抗性材料を用いることをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６７】  前記多成分酸化物の磁気抵抗性材料として、マンガン酸ランタンカルシウムを用いることをさらに含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】  前記停止層を、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＩｒＯ２及びＳｉＣのうちの少なくとも１つから形成することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６９】  前記コンデンサ溝誘電体材料としてＳｉＯ２を用いることと、前記停止層をＳｉ３Ｎ４から形成することとをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項７０】  前記停止層のＣＭＰ除去速度の、前記コンデンサ溝誘電体材料のＣＭＰ除去速度に対する比率が０．１０未満である、請求項５９に記載の方法。
【請求項７１】  前記ＣＭＰ条件下で、前記停止層のＣＭＰ除去速度の、前記コンデンサ溝誘電体材料のＣＭＰ除去速度に対する比率が０．０１未満である、請求項５９に記載の方法。
【請求項７２】  下部電極層、強誘電体層及び上部電極層を基板及びコンデンサ溝誘電体材料を含んだベース構造上に順次に堆積させてコンデンサ前駆体構造を形成することと、ＣＭＰによって該コンデンサ前駆体構造を平面化して該強誘電体コンデンサ構造を得る、請求項５９に記載の方法。
【請求項７３】  前記強誘電体コンデンサ構造が積層コンデンサを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】  前記強誘電体コンデンサ構造がトレンチ・コンデンサを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】  前記順次の体積及び前記平面化は、下部電極層又は上部電極層の乾式エッチングなしに及び前記強誘電体層の乾式エッチングなしに行われ、かつ強誘電体コンデンサが０．０６μｍないし１．０μｍの特徴サイズを有する、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】  前記強誘電体コンデンサ構造が０．３５μｍ未満の特徴サイズを有する、請求項７２に記載の方法。
【請求項７７】  前記装置構造材料が上部電極、強誘電層、及び下部電極を含むコンデンサ構造を形成し、前記停止層が該コンデンサ構造用の導電性バリヤー層として該下部電極の下に置かれる、請求項５９に記載の方法。
【請求項７８】  前記ＣＭＰ条件が、下部電極層、強誘電体層及び上部電極層の除去用の酸化研磨剤及び化学添加剤を含むスラリーによる機械研磨を含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】  スラリーが、アルミナ及びセリアのうち少なくとも１つを含む酸化研磨剤を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】  集積回路構造の成分として誘電体材料を堆積することと、
伝導伝送線路のために該集積回路構造内に経路を供給することと、
該経路内に伝送強化材料を堆積させることと、
該伝送強化材料上に伝導伝送線路のためのコンダクタ材料を堆積させることと、
該集積回路構造を、集積回路構造のドーパント又は調節剤として機能する少なくとも１つの含まれた材料を含む化学機械研磨（ＣＭＰ）媒体を使用するＣＭＰを用いて平面化して該コンダクタ材料の伝導伝送線路の形状寸法を定めることと、
前記平面化の後に該集積回路構造を熱的アニーリングすることと、
該コンダクタ材料の伝導伝送線路上に該伝送強化材料を堆積させて伝導伝送線路を該伝送強化材料内に封入することと、を含み、
前記材料は：ペロブスカイトナノ結晶粒子と；集積回路構造材料内にＯ空位又はアクセプタ不純物欠陥があった場合にその埋め合わせとなるドナードーパントと；集積回路構造材料の誘電体及び／又は強誘電体特性を補助するカチオンを含む耐火窒化物及びカーバイドと；集積回路構造の表面に存在する化学副産物の硬さを超える硬さを有する成分と；集積回路構造の表面において集積回路構造材料に反応する反応成分と、のうち少なくとも１種を含む、
方法。
【請求項８１】  前記伝送強化材料として、高磁気透過性材料を用いることをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】  前記高磁気透過性材料として、ＭｇＭｎフェライト及びＭｇＭｎＡｌフェライトのうちの少なくとも１つを用いることをさらに含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】  前記伝送強化材料として、高誘電体材料を用いることをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８４】  前記高誘電体材料として、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛ジルコニウム、酸化チタニウム及び酸化タンタルのうちの少なくとも１つを用いることをさらに含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】  ステップ（ＩＩ）を含み、金属及び誘電体材料のうち少なくとも１つの前記除去の後に絶縁層を堆積することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８６】  前記平面化により、該マイクロ電子装置構造から金属電極材料を除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８７】  ステップ（ＩＩ）を含み、金属及び誘電体材料のうち少なくとも１つの前記除去の後に該局所溝上に絶縁層を堆積することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項８８】  強誘電体コンデンサが０．１０μｍないし０．２０μｍの特徴サイズを有する請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、停止層がマイクロ電子装置構造の所要の平面化を達成するためにコンデンサ溝誘電体材料上で使用される、強誘電体ランダムアクセスメモリコンデンサの製造への適用性を有する化学的機械研磨（ＣＭＰ）法及び組成物に関する。本発明はまた、多層構造を利用する際にＣＭＰの本質的に平面化する性質の利益を享受する他の集積回路構造、例えば、コンデンサ、レジスタ及びインダクタ構造の成形にも適用可能である。
【従来の技術】
【０００２】
高誘電率及び強誘電体薄膜を進歩したＤＲＡＭ及び強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦｅＲＡＭ）にそれぞれ商品化するために、世界中で、半導体会社で多くの努力が現在なされている。これらの材料として、ＤＲＡＭ用のＢａＳｒＴｉＯ３（ＢＳＴ）並びにＦｅＲＡＭ用のＰｂＺｒＴｉＯ３（ＰＺＴ）及びＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）が挙げられる。
【０００３】
これらの材料は、貴金属又は貴金属合金、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、ＩｒＯ２、Ｐｔ−Ｒｕなどから作製された電極を必要とすること、元素構成成分のための揮発性生成物が存在しないため、貴金属及び強誘電体膜の両方のサブミクロンパターン化が非常に困難であることが周知である。Ｐｔ及びＩｒのための最新の乾式エッチングプロセスは、材料除去のための主に物理的な（化学的ではない）機構に起因した根本的な難しさを有しており、電極の縁部に望ましくない構造（「耳部」と呼ばれることがある）の形成を結果としてもたらすことが公知である。
【０００４】
このタイプのサブミクロンコンデンサのパターン化の難しさの他に、高いメモリ密度では、メモリセルの面積を低減するために導電性プラグ上にコンデンサを直接成形してトランジスタを接触させることも重要である。この形状寸法（プラグ上のコンデンサ）もまた、積層コンデンサ構造として公知である。従来的に使用されている材料、例えば、該プラグ用のポリシリコン又はタングステンでは、該プラグの酸化及び貴金属下部電極を通ってのプラグ材料（ｐ−Ｓｉ又はＷ）の拡散を防止するためにバリヤー層が必要とされる。かかる問題を克服するために、プラグ／バリヤー／電極界面を酸化暴露から保護する幾何学的手段を用いることが望ましい。
【０００５】
現在、物理蒸着法及び積層コンデンサ構造は、ＤＲＡＭ及びＦｅＲＡＭマイクロ電子装置構造の成形に主に用いられている。
【０００６】
積層コンデンサの代替としてのトレンチ・コンデンサは、ドープシリコン中に直接エッチングされるトレンチの壁における高い表面積のコンデンサを利用する。かかるトレンチ・コンデンサにおいて、下部電極コンタクトは、導電性プラグ（ｐ−Ｓｉ又はＷ）にではなく導電性基板自体に対するものであるが、バリヤーについての要件は、積層構造と同様である。トレンチ・コンデンサのアーキテクチャでは、メモリセルのトランジスタが、トレンチ・コンデンサの上部に隣接するウェーハの表面に形成されている。
【０００７】
化学的機械研磨を用いて平面化された強誘電体コンデンサもまた、ロジックＩＣを有する強誘電体メモリ又はダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）（「埋め込みメモリ」）のモノリシック集積化に、より汎用されている。ロジックＩＣに必要とされる金属が４〜６レベルにあることは、下層構造の平面性にさらなる要求を突きつける。アライナの特定の焦点深度を超えないようにするためには、高解像度マイクロリソグラフィにおいて表面の平坦性が必要とされる。
【０００８】
種々の半導体集積回路は、レジスタ、コンデンサ、インダクタを用いるパッシブ（いくつかの場合においてはアクティブ）フィルタリング技術を利用する。単一のＩＣに複数の回路機能を組み入れるという傾向が高まっている一方で、過去の種々のＩＣでは、回路基板上に、又は別のパッケージングスキームによって成形され外部に接続されていた。
【０００９】
これらの機能のモノリシック集積化の経済的及び性能上の利点を考えると、他のＩＣ部品の成形の間にチップ上に小型ＲＬＣ要素を直接成形することが非常に望ましい。処理ステップ数を可能な限り最小限にすること、及び製造されるＩＣ装置の起こり得る最高の収率を達成することが必須である。
【００１０】
本発明の次の説明に対する背景として、従来のＣＭＰプロセス操作において用いられる機械、化学的機械研磨において用いられる研磨パッド及びスラリー組成物の説明を以下に記載する。
【００１１】
３タイプの機械的な回転作用が、従来のＣＭＰ機において典型的には使用されている。かかる１タイプは、回転ウェーハキャリアを有する。別のものは、研磨剤パッドを旋回させる。第３のタイプは、ウェーハキャリア及び研磨剤パッドの両方を同時に回転させる。研磨パッドは、溶液中に懸濁された種々の粒子からなるスラリーに連続的に予浸漬され再湿潤される。研磨粒子のサイズは、１０〜１０００ナノメータの範囲である。懸濁溶液は、それぞれ酸化物及び金属を研磨するための希釈された塩基又は酸を一般に含む。平面化の終了の際に、ウェーハは、残りのスラリー、粉砕された酸化物／金属粒子、及び他の可能性のある汚染物質が除去されるＣＭＰ後の洗浄プロセスを経る。大部分のＩＣ製造者は、ＣＭＰ後の汚染除去を達成するために、脱イオン（ＤＩ）水リンス及び窒素風乾の組み合わせを用いる。
【００１２】
ＣＭＰの２つの最も一般的な使用は、酸化物及び金属（タングステン）プラグの平面化である。ＣＭＰプロセスの２つの最も必須の構成要素は、スラリー及び研磨パッドである。
【００１３】
研磨パッド、一般にポリウレタン系材料は、２つの主な機能を行う。パッドの高分子発泡体のセル壁は、ウェーハ表面における反応生成物の除去に役立ち、パッド内の細孔は、スラリーをパッド／ウェーハ界面に供給することを助ける。
【００１４】
次第に、さらなる研究努力は、パッドと平面化前の表面との間の密な接触の経験的結果をさらに理解することに焦点が当てられてきている。いくつかの特徴が、時間、圧力及び速度の関数としての材料除去速度（ＲＲ）において元々分かっていた。多くのＣＭＰユーザーは、ハイスループットプロセスとしての大いに低減されたＲＲが試みられたことを分かっていた。研究により、パッドの変形は、ＩＣ構造の脆弱で硬質の表面から生じたことが示された。パッドの粗さ、又は材料のタイプに起因する表面粗度、「ポケット」の密度、及び研磨剤特性は、パッド層の除去に起因して低下することが見出された。「艶出し」と呼ばれるこの課題を軽減するために、パッドは、経験的に決定される時間量又はウェーハのランの後にコンディショニングされた。コンディショナは、基材（金属）、ダイヤモンドグリット（切削用）、及びグリット接合材料（Ｎｉめっき）から構成された。めっきは、ダイヤモンドグリットを基材に接合した。次いで、コンディショナは、過剰の望ましくない粒子が除去されるまでパッドの上層を有効に除去し、パッドの名目上の表面特性を回復させた。このアプローチは、同じパッドが長期間にわたって用いられることを可能にしたが、他の複雑な要因ももたらした。
【００１５】
具体的には、コンディショニングプロセスの間に、ダイヤモンドと基材との物理的接合が比較的容易に破壊した。接合及び向上されたコンディショニング後の洗浄の新規の方法が追求された。ダイヤモンドが基材に化学的に接合された場合には、さらなる強度がグリットの脱離を顕著ではないものにした。新規の接合方法は、物理的にグリット接合されたパッドによって研磨されることが可能である数と比較して１０倍のウェーハを同じコンディショニングパッドによって研磨することが可能にした。
【００１６】
金属はパッド材料と比較してより高い硬度を有する傾向にあるため、パッドコンディショニングは、金属の平面化に比べて酸化物の平面化により大きな役割を果たす。
【００１７】
スラリーをパッド／ウェーハ界面に輸送することに役立つように、新規のパッド構造が設計された。Ｋａｒａｋｉ−Ｄｏｙ及び他の開発者によって、パッド全体を横切って同心楕円に連続グルーブを有する研磨パッドが設計されている。この構造は、スラリーを界面により均一に送達すること、及びＣＭＰプロセスから生じるデブリスの除去量を増加させることが見出された。大部分の従来のパッドは、プロセスの間に排出される残りのデブリスに起因して閉塞しやすい、ポリウレタン内の「ポケット」からなる。そのため、Ｋａｒｋｉ−Ｄｏｙ及び他の開発者は、パッドの表面にグルーブを置き、一般的なタイプのパッドに比べて、パッドのコンディショニング対コンディショニング寿命において寿命が延長されたことが分かった。
【００１８】
パッドが均一に平面化する従順性における別の重要な要素は、ＣＭＰを経た構造のＩＣ装置密度及び相対的な層高さ（限界寸法、ＣＤ）である。ＣＭＰは、より大きな、より密にパッケージングされた特徴に比べて小さな個々の特徴をより早く研磨する傾向がある。幅１５ミクロンの特徴に対する酸化物除去速度は、幅６０ミクロンの特徴に対する酸化物除去速度よりも６０〜８０％高い。より密な又はより大きな特徴は、より小さな特徴に比べて広い面積にわたって適用された負荷圧力を分散させる傾向がある。除去速度及び圧力は、直接接触様式に直接関係するため、除去速度は、有効局所圧力が減少するに続いて減少する。隣接層がより大きな高さ対比を有するとき、同じ原理が適用される。「より高い」特徴は、他の寸法、及び他の装置への近接に応じて、より迅速に平面化される。
【００１９】
上記の因子は、ＩＣ設計に複雑さを加える。ＩＣ製造プロセスがＣＭＰプロセスを利用すると、装置寸法及び密度は重要になり、厳密な検査を必要とする。
【００２０】
ＣＭＰにおいて用いられるスラリー組成物は、溶媒又は溶液に懸濁した研磨剤粒子を含む。スラリーの有効性に重要な因子として、粒子のサイズ及び形状、溶液ｐＨ、スラリーの重量％固体、送達されるスラリーの量、及び関与する反応時間が挙げられる。
【００２１】
スラリーの目的は簡単であるが、関与する全ての機械的及び化学的反応をさらに理解及びモデル化することは極めて困難である。本質的に、研磨されている材料の表面がより柔軟な組成物に化学的に改変され、次いで、パッド及びスラリー研磨剤によって機械的に除去される。このように、スラリーは、ＣＭＰプロセスにおいて化学的及び機械的な両方の力を付与する。酸化物スラリーは、比較的新しく、大部分が試験的であるが、最も一般的には、アルミナ研磨剤及び低いｐＨによる硝酸鉄である。いくつかのポリシリコン及びポリイミドスラリーが存在するが、依然として試作品であり開発段階にある。
【００２２】
これまで、スラリー組成物の開発に向けられた研究の大部分は、金属スラリーを対象とする代わりに酸化物スラリーに焦点を当ててきた。タングステンプラグの多くの望ましい特性に起因して、さらなる注意が、選択的な金属スラリーの開発に向けられている。ＩＢＭは、１２０：１のタングステン：酸化物選択性を有する金属スラリーを開発した。このタイプの平面化は、多層金属及び層間接続の成形に必須である。理想的には、研究されたスラリーは、高い除去速度、高い選択性、局所均一性、及び良好な平面性をもたらす。「完璧な」スラリーは現在存在しないため、許容される商業的なスラリーの配合を展開するには不可避のトレードオフがなされてきた。
【００２３】
ＣＭＰの化学的性質に起因して、種々の検討により、ウェーハ／パッド界面で導入されるスラリー量を異にする影響を評価した。酸化物スラリーの場合には、溶液中の水が、以下のように反応において酸化ケイ素と反応すると考えられる：
（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）＋Ｈ２Ｏ→２（−Ｓｉ−ＯＨ）
水は、酸化ケイ素中への拡散率が低いため、反応は、研磨剤粒子が表面を横切って移動するに従い、適用された負荷の下、酸化物界面において主に生じる。酸化物中への水の拡散は、（網目形成性の）Ｓｉ−Ｏ結合の崩壊及びＳｉ−ＯＨの形成をもたらす。所与のＳｉ原子について全てのＳｉ−Ｏ結合が一旦水和されると、水に可溶であるＳｉ（ＯＨ）４が形成される。温度の増加は、除去速度を直接増加させる、なぜなら、水の拡散率が上昇するからである（具体的には、酸化物中への水の拡散定数）。酸化物の平面化に最も有効なｐＨレベルは、９．７ないし１１．４にある。
【００２４】
金属スラリーの場合には、組成がさらにより重要である。典型的なスラリーは、酸化剤又は自然に溶解された酸素添加剤を組み込んで、ｐＨレベル、及びアルミナ又はコロイダルシリカ研磨剤のいずれかを調整する。酸化剤は、金属の酸化状態を変化させ、金属イオンを結果として生成する。上部の酸化された金属層は、より脆弱であり、埋め込まれた研磨剤粒子によって容易に除去される。酸化電位が活動的であると又は得られる金属化合物が可溶性であり過ぎると、湿式エッチングの結果として金属腐食が起こり得る。湿式エッチングを減速し、金属腐食を制限するには、合金、ガルバニック作用、及び精密な酸化状態（酸化剤）が使用される。
【００２５】
スラリーの選択に関する他の２つの重要な問題は、ＣＭＰ後の洗浄及び可動性イオンのウェーハへの導入に取り組むものである。酸化物スラリーは、化学反応に応じて、種々の汚染物質をウェーハ表面に導入するする可能性がある。粒子サイズの点において、ＫＯＨ系スラリーは、ＮＨ４ＯＨスラリーよりも多量の２００ナノメータの粒子を導入する。この差異は、ＫＯＨスラリーを用いるとき、ウェーハ表面における（例えば、いくつかの研究によると多くて７倍超の）より高い確率のスクラッチに変換される。ＮＨ４ＯＨスラリーもまた、ＫＯＨ系スラリーよりも低い濃度の可動性イオンを生成し、ＫＯＨスラリーからの残余よりも除去しやすい残留フィルムを残す。しかし、環境的には、ＫＯＨ系スラリーは、ＮＨ４ＯＨスラリーに比べて利点を付与する。ＫＯＨスラリーを用いるときにはアンモニア臭が存在せず、ＫＯＨスラリーは、洗浄槽及びＣＭＰ機に定着しにくく、ＫＯＨスラリーは、ｐＨの点においてより安定であり、ＮＨ４ＯＨスラリーよりも温度依存性でない。
【００２６】
ＣＭＰは、改革された全体平面化技術を有するが、いくつかの重大な課題が存在する。主な難点の１つが、ウェーハ表面から除去された材料の量のインサイチュ測定である。不確かなモデルに起因して、ＣＭＰ機の多くの結果が、再現することが困難であり、機械自体が、精密なプロセス制御能力を示さない。このことはまた、適当且つ適切なプロセス改変を行ってプロセスの複雑さを軽減するためにフィードバックを分析する又はインサイチュ測定を用いる際にも難点をもたらす。スラリーの研磨剤特性をより正確に確定するために粒子サイズを測定及び検出するためのいくつかのＣＭＰスラリー分析器が設計されている。除去速度もモニタリングするために、スタイラスプロファイラのようないくつかの終点検出装置が開発されている。かかる努力は、ＣＭＰプロセス全体をより精密に制御することに役立つが、分析技術及び機器は、商業的な高精度の状態までは開発されていない。
【００２７】
このように、商業的なＣＭＰは、実質的な開発努力の焦点であるが、本質的に、引き続き以下の簡単な単位操作を含む：
１．硬さが研磨剤の硬さより低く基板への接着性が元の反応前層よりも低いウェーハ接着材料を生成するための、（例えば、絶縁無機金属酸化物及び／又は貴金属）材料を含む露出層の反応；並びに
２．研磨スラリー（研磨剤媒体）を用いた、上記反応生成物材料の基板からの除去。
【００２８】
絶縁無機金属酸化物用の例示的なＣＭＰスラリー組成物（基本的な反応タイプによる）として、以下に記載の組成物が挙げられる：
Ａ．酸性又は塩基性水溶液：
ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４    ０．０１Ｍ以上
ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ    ０．０１Ｍ以上
従来技術は、フッ化酸化ケイ素粒子の水性又はアルコール溶液を介した、具体的にはＨ２ＳｉＦ６の使用を介した、アルカリ含有溶液の改善を対象としてきた。
研磨剤組成物は、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２水溶液を含む。
Ｂ．酸化剤（ＩＶを超える還元電位Ｅ０を有する）：
Ｈ２Ｏ２    ３５体積％以上
硝酸塩、クロム酸塩、過マンガン酸塩、Ｏ３及びＦ２
研磨剤組成物は、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２水溶液を含む。
Ｃ．ハロゲン化又は擬ハロゲン化材料（不活性雰囲気中）：
ＰＯＣｌ３、ＳＯＣｌ２    １００％、又は乾燥溶媒（溶媒、トルエン、エーテル、ケトン、ＤＭＳＯなど）との組み合わせ
Ｐ（ＳＣＮ）３、（ＳＣＮ）２、Ｓ（ＳＣＮ）２、２０〜１００体積％
Ｈｇ（ＮＣＳ）２、Ｈｇ（ＮＣＯ）２、ＡｇＮＣＯ、
ＣＨ３ＮＣＯ、Ｃ６Ｈ５ＮＣＯ、ＢｒＣＮ
研磨剤組成物は、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２水溶液を含む。
【００２９】
スラリーは、非水性のハロゲン化又は擬ハロゲン化反応体を含み、ハロゲン化又は擬ハロゲン化材料との反応の際にヘテロ環式である金属−有機配位錯体を形成する液状有機配位子前駆体（例えば、環式、非環式、多環式、又は芳香族化合物）を好ましくは含む。
【００３０】
特に、軟質金属、例えば、Ａｌ、Ｃｕ又はＡｇのＣＭＰによるディッシング又は研磨傷の発生は、スラリーの凝集又は沈澱が最小である低温において研磨剤スラリーの貯蔵／送達によって部分的に媒介されていた。加えて、（凝集を示すための）研磨媒体の振とうは、研磨ホイールの温度及び速度制御と同様に、ＣＭＰ均質性を改善することが示されていた。
【００３１】
ＣＭＰパッドは、その初期の使用の間には指数関数的速度で摩耗し、次いで、時間と共に線形的に摩耗する。さらに、ＣＭＰパッドは、パッドが摩耗するに従って、材料を均一に除去しない。これらの因子は、ＣＭＰ操作において許容される除去速度及び均一性を維持することを困難にする。
【００３２】
当該分野は、ＣＭＰプロセスにおいて、及び強誘電体装置、例えば、ＦｅＲＡＭの成形において、改善を求め続けている。
【００３３】
典型的なＦｅＲＡＭにおける上部電極／強誘電体材料／下部電極（ＴＥ／ＦＥ／ＢＥ）コンデンサの個々の空間的寸法は、約１００ｎｍである。この層状構造のＣＭＰの間にダメージ／非均質性を最小にするためには、最大の研磨剤粒子サイズが、装置における最小の特徴サイズよりもかなり小さくあるべきである。
【００３４】
貴金属電極を有する強誘電体系コンデンサのためのＣＭＰの商業的使用に直面している障害として、対象となる貴金属の多くの化学反応性が比較的低いこと、並びに種々のこれらの金属、特にＩｒ及びＲｈの硬さの程度が高いことが挙げられる。高い除去速度を達成するには、貴金属及び酸化物フィルムの大幅な機械的除去が必要であり、ＣＭＰプロセスは、コンデンサ層に物理的又は化学的ダメージをもたらす場合がある。物理的ダメージとして、マイクロ構造の破砕及び多結晶酸化物格子の長距離秩序が挙げられ、これは、強誘電体及び高ε酸化物の固有の特性に基本的に関与している。特に強誘電体層における化学的ダメージは、特定のカチオンの除去、相互拡散、脱酸素、又は研磨媒体からの金属汚染の導入が関与し得る。
【００３５】
ＦｅＲＡＭ及び高誘電体コンデンサ構造の平面化のためのＣＭＰの使用における１つの難点は、酸化物材料、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の除去を正確に制御することの難しさである。したがって、酸化物の除去を正確及び再現可能に制御する能力は、当該分野において重大な進歩であり、より堅牢なＣＭＰプロセスが商業的な製造操作において利用されることを可能にする。
【００３６】
ＣＭＰを用いたＳｉＯ２の平面化とは対照的に、ＦｅＲＡＭ又は高εコンデンサ構造の平面化は、強誘電体又は高ε層の縁部のＣＭＰによる画定を伴い、これらのコンデンサ適用では、比較的高いεの電界が実現される。このように、強誘電体又は金属層に対するダメージは、コンデンサの機能性に大きな影響を及ぼす。
【００３７】
したがって、このことは、当該分野において重大な進歩であり、本発明の一目的は、ＣＭＰを経たマイクロ電子構造の要素に対する物理的又は化学的ダメージをほんの低レベルにしながら材料の高速除去を達成するのに有用に使用される化学的機械研磨のための方法及び組成物を提供することである。
【００３８】
本発明の別の目的は、特に、金属、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈなどが構造内の電極要素に用いられている、高誘電体又は強誘電体薄膜を含む積層又はトレンチ・コンデンサなどのコンデンサの成形に有用に使用されるＣＭＰ組成物及び方法の提供を含む。
【００３９】
本発明のさらなる目的及び利点は、次の開示及び添付の特許請求の範囲からより明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明は、マイクロ電子装置構造の平面化に化学的機械研磨を利用する。
【００４１】
好ましい態様における本発明の化学的機械研磨組成物及び方法は、強誘電体又は高誘電体コンデンサを描くのに用いられる。かかるコンデンサは、トレンチ及び積層コンデンサ構造を含めたいずれの好適なタイプのものであってもよい。
【００４２】
本発明は、リソグラフィの解像度及び薄膜堆積プロセスの等角性のみによって限定される形状寸法におけるマイクロ電子装置コンデンサ構造の成形を促す。したがって、貴金属又は薄膜コンデンサ（高誘電率材料層又は強誘電体層）を乾式エッチングすることなく、０．１８又はさらには０．１２μｍの構造の研磨が可能である。このタイプのトレンチ・コンデンサは、上部及び下部電極のための別個のパターン化ステップを必要とすることなく、側壁面積が大きく寄与するという利点を有するため、本発明の方法は大きな経済的利点を有する。さらに、本発明のアプローチは、プラグ−バリヤー−下部電極界面を酸化暴露から保護するという特有の利点を有する。
【００４３】
一態様において、本発明は、マイクロ電子装置構造を形成する方法に関する。かかる方法は、以下のステップ：コンデンサ溝誘電体材料を形成すること、下部電極層、強誘電体層、及び上部電極層を堆積して、コンデンサ前駆体構造を形成することを含む。このコンデンサ前駆体構造は、次いで、化学的機械研磨によって平面化されて、強誘電体コンデンサ構造、例えば、積層コンデンサ又はトレンチ・コンデンサを得る。本発明の１つの改善点は、コンデンサ溝誘電体材料を形成して、平面化深部に停止層を含めることを含み、該停止層は、ＣＭＰ条件下において該溝誘電体材料及び装置構造材料に比べて実質的に低いＣＭＰ除去速度を有する。このように、ＣＭＰ条件下におけるＣＭＰによる誘電体絶縁材料及び装置構造材料の除去は、停止層によって平面化深部において終了される。
【００４４】
先に言及した小さな特徴サイズに加えて、本発明は、湿式又は乾式エッチング技術と比較して材料の除去が簡単であるため、コンデンサ面積の増加を必要としない、より大きなコンデンサ構造の成形における有用性も見出す。
【００４５】
本発明の方法は、平面化のためのマイクロ電子装置構造の化学的機械研磨を含み得、ここで：
（Ｉ）ＣＭＰ媒体は、ＣＭＰ操作において除去される強誘電体又は高εフィルムの有益なドーパント、調節剤又は他の添加剤である少なくとも１つの成分を含有し（例として、ペロブスカイトナノ結晶粒子、例えば、チタン酸バリウムストロンチウムの結晶粒子；組み込まれるとき薄膜コンデンサ材料におけるＯ空位又はアクセプタ不純物欠陥の埋め合わせとなる酸化タンタル、酸化ニオブ、又は他のドナードーパント；組み込まれるとき薄膜コンデンサ材料の誘電体及び／又は強誘電体特性に有益である、カチオンを含む耐火窒化物及びカーバイド、例えば、窒化タンタル、炭化タンタル、窒化ニオブ、及び炭化ニオブ；平面化されるフィルムの表面に存在する化学副産物の硬さを超える硬さを有する成分；並びに平面化されるフィルムの表面において該材料と反応する反応成分、例えば、平面化されるフィルムの表面において該材料を酸化するのに有効である酸、塩基及び成分が挙げられる）；
（ＩＩ）金属（電極材料）又は誘電体（強誘電体又は高誘電率）材料は、基板に局所溝（local recess）をもたらすためにＣＭＰ平面化中又は平面化後のいずれかにおいて除去され、任意選択により、続いてその上に絶縁層が堆積されることにより、使用時の、装置構造の短絡又は高リーク電流挙動に対する感受性を低減し、かかる金属除去は、ステップの少なくとも１つを含み：
ＣＭＰ平面化後及び誘電体材料中間膜（例えば、ＰＺＴ装置構造のためのＰｂ拡散隔膜層、ＳＢＴ装置構造のためのＢｉ拡散隔膜層、及びＢＳＴ装置構造のためのＳｉＯ２拡散隔膜層）の堆積前における装置構造への不活性イオンの衝突；並びに
装置構造の等方乾式エッチング；
（ＩＩＩ）装置構造結晶格子構造に対する物理的ダメージは、ＣＭＰ平面化後の装置構造の熱的アニーリングによって（例えば、従来のオーブン処理によって、又は急速熱的アニーリング（ＲＴＡ）によって、好ましくは、酸素の存在下にかかる熱的アニーリングを行って薄膜コンデンサ材料及び／又は他の装置構造酸化物層における酸素化学量論の補正を促すことによって）除去され；
（ＩＶ）貴金属電極材料は、以下からなる群から選択される成分（複数可）を含むＣＭＰ組成物によって除去される：
シリカ、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、ダイヤモンド、セリア、ペロブスカイトナノ結晶粒子、上記タイプのドーパント材料、及び上記の混合物；並びに
貴金属電極材料よりも弱い硬さを有して、貴金属電極材料と反応して固体及び／又はイオンの生成物を形成する成分（例えば、貴金属の窒化物、硫化物、ハロゲン化物、酸化物、水和酸化物など）、例えば、Ｈ２Ｏ２、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｋ３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３、Ｆｅ（Ｃ２Ｈ３Ｏ２）３、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｆｅ（ＯＨ）３、（ＮＨ４）３Ｆｅ（ＣＮ）６、（ＮＨ４）３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３、ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＦｅＩ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、及びＦｅＩ２などの種を含めたかかる反応性成分。
【００４６】
本発明の方法のさらなる態様において、金属電極材料が除去され、以下の関係に従ってＣＭＰ操作を行うことによって金属研磨と酸化物研磨との間の高い選択性が達成される：
（圧力×プラテンスピード）＜３００  ｐｓｉ  ｒｐｍ、ここで、圧力は、ポンド／平方インチで測定され、ＣＭＰ研磨パッドのプラテンスピードは、毎分回転数で測定される。
【００４７】
本発明のなおも別の態様は：
集積回路構造の成分として誘電体材料を堆積させ、該伝導伝送線路のために経路を供給することと、
経路内に伝送強化材料を堆積させることと、
伝送強化材料上に伝導伝送線路のためのコンダクタ材料を堆積させることと、
該構造を平面化のための化学的機械研磨に付して、該コンダクタ材料の伝導伝送線路の所望の形状寸法を定めることと、
該コンダクタ材料の伝導伝送線路上に伝送強化材料を堆積させて伝導伝送線路を該伝送強化材料内に封入することとを含む、伝導伝送線路を含む集積回路構造を成形する方法であって、該伝送強化材料は、かかる伝送強化材料を欠く対応する集積回路構造に対して、該伝導伝送線路のインダクタンス及び／又はキャパシタンスを向上させる、方法に関する。
【００４８】
本発明のなおもさらなる態様は、高磁気透過性材料（例えば、ＭｇＭｎフェライト及び／又はＭｇＭｎＡｌフェライト）及び高誘電体材料（例えば、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタルなど）からなる群から選択される伝送強化材料に封入される伝導伝送線路を含む集積回路構造に関する。
【００４９】
本発明の他の態様、特徴及び実施形態は、次の開示及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．Ｖａｎ  Ｂｕｓｋｉｒｋ及びＰｅｔｅｒ  Ｓ．Ｋｉｒｌｉｎの名義で「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ｏｆ  ＦｅＲＡＭ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ」について１９９７年１１月２０日に提出された米国特許出願第０８／９７５，３６６号の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５１】
本発明の方法は、コンデンサ溝誘電体材料及び装置構造材料を基板上に形成することを含む、マイクロ電子装置構造の形成を可能にし、装置構造材料は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）による平面化深部の処理の間に除去される。本発明によると、コンデンサ溝誘電体材料は、誘電体絶縁材料中の所望の平面化深部に停止層を含むために形成される。停止層は、ＣＭＰ条件下において誘電体絶縁材料に比べて実質的に低いＣＭＰ除去速度を有し、これにより、ＣＭＰ条件下におけるＣＭＰによる該装置構造材料及び誘電体絶縁層材料の除去は、停止層によって平面化深部において終了される。
【００５２】
かかる方法におけるコンデンサ溝誘電体は、材料種、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＡｌＯ４、ホウ素ドープＳｉＯ２、又は燐ドープＳｉＯ２、及びこれらの材料の混合物などを含み得る。
【００５３】
装置構造材料は、１つ又は複数の材料、例えば、多成分酸化物の容量性材料、強誘電体材料、貴金属、貴金属合金、ポリシリコン、タングステン、窒化チタン、窒化チタンケイ素、窒化チタンアルミニウム、炭化ケイ素、及び／又は多成分酸化物の磁気抵抗性材料を含み得る。
【００５４】
特定の例によると、装置構造は、強誘電体材料、例えば、チタン酸鉛ジルコニウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス、チタン酸ビスマスなどを含み得る。
【００５５】
装置構造は、多成分酸化物の容量性材料、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウムなど、又は多成分酸化物の磁気抵抗性材料、例えば、マンガン酸ランタンカルシウムを代替的に含み得る。
【００５６】
停止層は、材料、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＩｒＯ２、ＳｉＣ又はこれらの組み合わせから形成されていてよい。１つの好ましい実施形態において、誘電体絶縁材料は、ＳｉＯ２を含み、停止層は、Ｓｉ３Ｎ４から形成される。さらなる好ましい実施形態において、電極材料は、Ｉｒを含み、強誘電体材料は、チタン酸ジルコン酸鉛であり、導電性バリヤー層は、ＴｉＡｌＮである。この例において、導電性バリヤー層は、ＣＭＰプロセスのための停止層として働き得る。
【００５７】
本発明の方法において、上記ＣＭＰ条件下の、停止層のＣＭＰ除去速度の、誘電体絶縁材料のＣＭＰ除去速度に対する比率は、好適には０．２０未満であり、より好ましくは０．０１未満である。
【００５８】
本発明の実施において成形されるマイクロ電子装置構造は、いずれの好適なタイプのものであってもよく、例えば、下部電極層、強誘電体層及び上部電極層を、基板及びコンデンサ溝誘電体材料を含むベース構造上に順次堆積してコンデンサ前駆体構造を形成することと、ＣＭＰによってコンデンサ前駆体構造を平面化して上記強誘電体コンデンサ構造を得ることとによって形成される強誘電体コンデンサ構造を含み得る。コンデンサ構造は、積層コンデンサ又は代替的にはトレンチ・コンデンサを含み得る。
【００５９】
本発明の強誘電体コンデンサ装置成形方法は、電極層の乾式エッチングなしに又は強誘電体層の乾式エッチングなしに好ましくは行われ、１．０μｍ未満、例えば、０．１０ないし０．２０μｍの特徴サイズを有する強誘電体コンデンサの成形に適用可能である。
【００６０】
本発明の一実施形態において、装置構造材料は、上部電極、強誘電体層、及び下部電極を含むコンデンサ構造を形成することができ、停止層が該コンデンサ構造用の導電性バリヤー層として下部電極の下に置かれる。
【００６１】
本発明の実施に適用可能なＣＭＰ条件は、いずれの好適なスラリー組成物、圧力及び温度条件を含んでもよく、当該分野の技能の範囲内で必要以上の実験をすることなく容易に決定することができる。ＣＭＰ条件は、例えば、酸化物研磨剤材料、例えば、アルミナ及び／又はセリア、並びに強誘電体コンデンサ構造の場合には上部電極層、強誘電体層及び下部電極層の除去のための化学添加剤を含むスラリーによる機械研磨を含み得る。
【００６２】
強誘電体コンデンサマイクロ電子装置構造の成形のための本発明の方法によると、平面化のためのＣＭＰの使用の結果としての、コンデンサの強誘電体及び／又は貴金属層へのダメージに起因したコンデンサ性能の低下を取り除く又は防止するいくつかのアプローチが存在する。種々のアプローチは、以下に分類され得る：（ａ）ダメージを防止すること；（ｂ）ダメージを局在化してコンデンサ機能への影響を最小にすること；及び（ｃ）ダメージを修復すること。これらのアプローチをそれぞれ以下に記載する。
【００６３】
マイクロ電子装置構造に対するダメージを防止するアプローチ（ａ）において、ＣＭＰ操作は、除去されるフィルム中でドーパント及び／又は調節剤として用いられる要素を含有する研磨媒体によって行われてよく、そのため、ＣＭＰ組成物のこれらの成分は、ＣＭＰ処理の終わりに残るフィルムに組み込まれるようになり、かかる成分を欠くＣＭＰ組成物の使用に比べて、基板上の残りのフィルムに有益に影響する。
【００６４】
例えば、研磨媒体は、除去されるフィルムと同様の組成のペロブスカイトナノ結晶粒子を含有するように配合されてよく、又は、ペロブスカイト材料のカチオンがドーパント又は調節剤のいずれかとして誘電体フィルム材料内に組み込まれたときには誘電体材料層にプラス効果がある構成成分を含む。かかる化合物は、例えば、ＢａＳｒＴｉＯ３、及び、関係する材料を含んでよく、低い濃度で組み込まれているときには多くの他のペロブスカイトの特性に有益であることが公知である種を含有する。このアプローチのさらなる利益は、ペロブスカイトの硬さが同様である（すなわち、ＣＭＰ処理に付されるフィルム内のペロブスカイト、及びＣＭＰ組成物中のペロブスカイト）ことであり、ペロブスカイトフィルムの除去は、表面において化学的に変性されたときにのみ行われる。したがって、得られるプロセスは、性質が高度に制御可能である、なぜなら、化学的な表面変性が、ＣＭＰ操作において高度に正確なレベルの材料除去を達成するのに使用され得るからである。
【００６５】
研磨媒体は、ＣＭＰ操作において使用されてよく、酸化物、例えば、Ｔａ２Ｏ５又はＮｂ２Ｏ５から構成される。これらの金属要素の組み込みは、Ｏ空位である傾向にあってひいては電気的特性の低下をもたらす、多くのペロブスカイト酸化物、特に、ＰＺＴファミリーのものの特性を改善する。ドナードーパントは、Ｏ空位及びアクセプタ不純物に起因した欠陥の埋め合わせとなるように使用され得、そのため、ドーパント種は、ＣＭＰ処理に付されるフィルムに組み込まれる。
【００６６】
耐火窒化物又はカーバイドも、ＣＭＰ媒体中で使用されてよく、上記のカチオンを含有する。例として、窒化Ｔａ、炭化Ｔａ、窒化Ｎｂ及び炭化Ｎｂが挙げられる。
【００６７】
ＣＭＰ媒体は、ＣＭＰを経た材料のフィルム表面において化学副産物の硬さを超える硬さを有するように配合されてよいが、Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．Ｖａｎ  Ｂｕｓｋｉｒｋ及びＭｉｃｈａｅｌ  Ｗ．Ｒｕｓｓｅｌｌの名義で「Ｔｅｒｎａｒｙ  Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｌａｙｅｒｓ」について１９９８年８月２８日に提出された同時係属の米国特許出願第０９／１４１，９７１号に記載されているように、研磨停止層、例えば、二成分又は三成分の窒化物−カーバイドバリヤーにおいても「停止」し、その開示は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００６８】
薄膜表面において例えば酸、塩基及び酸化剤として反応するのに典型的には用いられる液体媒体を含めた、上記ＣＭＰ媒体と従来のスラリーとの組み合わせは、本発明によるＣＭＰ組成物において有用に使用され得る。
【００６９】
マイクロ電子装置構造へのダメージを局在化してその後の装置機能及び操作への影響を最小にする上記アプローチ（ｂ）において、ＣＭＰステップ中又は後のいずれかに金属又は誘電体（強誘電体又は高ε）層の優先的な除去が行われて、局所溝をもたらすことができる。このアプローチは、ダメージを受けたエリアを除去し、又はダメージを受けた領域の存在を無意味にする。この場合、影響を受けたエリア内の電気的短絡又は高いリーク電流の可能性が低減される。かかるアプローチは、いくつかの方法で達成され得る。
【００７０】
１つの技術において、不活性イオンの衝撃は、ＣＭＰが完了した後で中間層誘電体（例えば、ＰＺＴ及びＳＢＴ用のＰｂ又はＢｉ拡散隔膜；ＢＳＴ用のＳｉＯ２）の堆積の前に行われ得る。衝撃は、より軽い元素、例えば、Ｉｒ又はＰｔと比較して例えばＺｒ及びＴｉを優先的に除去し、残りのＰｂは、ＰｂＯとして、高温で、例えば、＞６００℃で除去され得る。かかる衝撃技術のための不活性イオンは、除去される材料と反応しない、いずれの好適なタイプのものであってもよい。例として、アルゴン、ヘリウム、キセノンなどが挙げられる。
【００７１】
別の技術として、等方乾式エッチングが行われてよく、Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．Ｖａｎ  Ｂｕｓｋｉｒｋ、Ｆｒａｎｋ  ＤｉＭｅｏ、Ｊｒ．、Ｐｅｔｅｒ  Ｓ．Ｋｉｒｌｉｎ、及びＴｈｏｍａｓ  Ｈ．Ｂａｕｍの名義で「ＩＳＯＴＲＯＰＩＣ  ＤＲＹ  ＣＬＥＡＮＩＮＧ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＯＲ  ＮＯＢＬＥ  ＭＥＴＡＬ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」について１９９８年６月８日に提出された同時係属の米国特許出願第０９／０９３，２９１号により完全に記載されており、その開示は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００７２】
ＣＭＰ操作によって引き起こされた、処理されたフィルムに対するダメージを修復する代替のアプローチ（ｃ）において、結晶格子に対する物理的ダメージは、ＣＭＰ後の熱的アニールによって除去され得る。かかる熱的アニールは、いずれの好適なタイプのものであってもよく、例えば、従来のオーブン熱的アニールプロセス又は急速熱的アニール（ＲＴＡ）プロセスを含んでよい。このＣＭＰ後のアニールは、酸素化学量論が補正されるように酸素の存在下に典型的に好ましく実施される。
【００７３】
本発明は、化学的機械研磨を介して有意な貴金属除去速度を達成するためのＣＭＰスラリー媒体の配合も企図する。イリジウム及び他の貴金属の研磨に好適なＣＭＰスラリー媒体は、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｗ．Ｒｕｓｓｅｌｌ、Ｐｅｔｅｒ  Ｃ．  Ｖａｎ  Ｂｕｓｋｉｒｋ、Ｊｏｎａｔｈａｎ  Ｊ．Ｗｏｌｋ、及びＧｅｏｒｇｅ  Ｔ．Ｅｍｏｎｄの名義で「ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＣＭＰ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＯＦ  ＩＲＩＤＩＵＭ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭＳ」について１９９８年      に提出された同時係属の米国特許出願第０９／      （リファレンスＡＴＭ−３３８）により完全に記載されており、その開示は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００７４】
貴金属用の研磨媒体は、従来の研磨剤粒子、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、ダイヤモンド、若しくはセリア；ペロブスカイトナノ結晶粒子、若しくは先に記載したタイプのドーパント金属粒子、又はこれらのうちの２つ以上の混合物を含有し得る。
【００７５】
金属ＣＭＰの間、スラリーの化学物質は、金属表面と反応して、固体及び／又はイオンの生成物のいずれかを形成する。金属フィルムの高い除去速度は、この表面層が元の金属表面に比べて研磨剤によってより容易に除去される場合に達成される。表面層は、窒化物、硫化物、ハロゲン化物、又はこれらの組み合わせであってよいが、下層の貴金属フィルムに比べて軟質である酸化物又は水和酸化物層が最も適している。自然酸化物及び水酸化物フィルムは、溶液ｐＨ、スラリー環境中の金属の電気化学電位、及び所与の一連のＣＭＰ処理条件に熱力学的に良好である種々の反応の反応速度論に応じて種々のＣＭＰスラリーへの暴露時に形成し得る。化学エッチングと機械研磨による材料除去との間の平衡を促すために、緩衝剤の使用を介しての溶液ｐＨ及び電気化学電位の制御が望ましくあり得る。
【００７６】
より軟質の表面層の形成を促進する、研磨媒体への化学添加として、Ｈ２Ｏ２、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｋ３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３、Ｆｅ（Ｃ２Ｈ３Ｏ２）３、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｆｅ（ＯＨ）３）（ＮＨ４）３Ｆｅ（ＣＮ）６、（ＮＨ４）３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３、ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、Ｆｅｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、及びＦｅＩ２、並びにこれらのうちの２つ以上の組み合わせが挙げられ、特定の組成物及び軟化剤の選択は、当業者によって必要以上の実験をすることなく容易に決定可能である。
【００７７】
ＣＭＰのＰｒｅｓｔｏｎ式に基づくと、金属及び酸化物研磨間の高い選択性は、パラメータ（圧力×プラテンスピード）が３００ｐｓｉ  ｒｐｍ未満の値を有する条件下でＣＭＰ操作を行うことによって達成され得、ここで、ＣＭＰ研磨パッドの圧力はｐｓｉで測定され、研磨パッドのプラテンスピードは、ｒｐｍ単位で測定される。
【００７８】
本発明を、本発明のＣＭＰ方法論及びＣＭＰ組成物を用いたコンデンサ構造及びその成形に主に関連して以下により完全に記載するが、本発明の有用性はこうして限定されず、広範な他のマイクロ電子装置構造、例えば、集積回路構造、例えば、コンデンサ、レジスタ及びインダクタ構造、並びに多層の形状寸法を利用する他のマイクロ電子装置構造などを包含することが認識される。
【００７９】
ここで図を参照して、積層コンデンサに適用されるときの本発明の一実施形態のプロセスフローを図１Ａ〜１Ｈに模式的に示す。図１Ａ〜１Ｈの図に示されているステップを、以下の対応して識別される一連のプロセスステップＡ〜Ｈを参照して以下に記載する。
【００８０】
図１Ａ（ステップＡ）に示すように、基板１０（典型的にはケイ素から構成されているが、他の構成基板材料、例えばＧａＡｓが可能である）には、従来の成形技術に従って、ウェーハ表面１２の下方に既に形成されたトランジスタ及び他の回路（図示せず）が設けられている。シリコン回路は、絶縁層（絶縁誘電体）１４、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ホウ素−又は燐ドープＳｉＯ２などによって被覆されている。Ｓｉ回路へのバイアス１６は、写真リソグラフィ及び乾式エッチングを用いて開放されており、好適な材料、例えばｐ−Ｓｉ又はＷを含むプラグ１８は、ＣＶＤを用いてバイアス中に形成されており、表面２０は、乾式エッチング又はＣＭＰを用いて平面化されている。
【００８１】
ステップＢ（図１Ｂ）において、材料、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ホウ素−又は燐ドープＳｉＯ２などを含むコンデンサ溝誘電体２２は、ＣＶＤ、スパッタリング又は湿式堆積法を用いてプラグ１８及び絶縁誘電体１４の表面上に形成される。一実施形態において、絶縁層及びコンデンサ溝誘電体は、同じ材料から成形されていてよい。
【００８２】
ステップＣ（図１Ｃ）において、コンデンサ溝２４は、写真リソグラフィ及び乾式エッチングを用いて絶縁層２２の表面内に形成される。次いで、伝導性プラグ２６の上部表面は、ステップＤにおける導電性バリヤー堆積の前にクリーンな表面を確保するために、スパッタエッチングされても熱処理されてもよい。
【００８３】
コンデンサ層を含む導電性及び絶縁層は、ステップＤ（図１Ｄ）において堆積される。該層は、（堆積される順に）：導電性バリヤー層２８、下部電極３０（ＢＥ）、強誘電体層３２（ＦＥ）、上部電極３４（ＴＥ）、及び誘電体絶縁層３５を含む。導電性バリヤー層は、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＩｒＯ２、ＳｉＣ又は酸化に耐えＳｉの拡散を防止するのに好適な他のある材料であってよい。導電性バリヤー層はまた、バリヤーのプラグへの接触を改善するために最初に堆積されたＴｉ層から構成されていてもよい。ＢＥ及びＴＥ層は、典型的には貴金属、例えば、Ｐｔ若しくはＩｒ、又は同様の材料の合金である。いくつかの場合において、ＴＥは、貴金属である必要はない、なぜなら、高度に酸化性の堆積環境に耐える必要がないからである。ＦＥ層材料は、典型的にはＰＺＴ又はＳＢＴであるが、チタン酸ビスマス又は他のある強誘電体薄膜組成物であってよい。代替的には、高キャパシタンスのためにはＢＳＴなど、又は磁気抵抗のためにはＬａＣａＭｎＯ３などの同様の多成分の酸化物であってよい。
【００８４】
これらの層のある側壁被覆が必要であること及び種々の層が種々の理由で側壁被覆を必要とすることが明らかである。バリヤーは、ＢＥとコンデンサ溝誘電体との間の良好な接着を行うために側壁を被覆しなければならない、なぜなら、ステップＥにおける研磨には優れた機械堅牢性が必要とされるからである。ＢＥは、構造の側壁部が選択された適用に用いられることになっているときに、電気的導通に適当な厚さを達成するために側壁を被覆しなければならない。別の制約は、導電性バリヤー及びＢＥが、ＰｂＺｒＴｉＯ３又はＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９が誘電体であるときにＰｂ又はＢｉ拡散隔膜として一緒に働かなければならないこと、並びに該機能はまた、これらの層の適当な側壁被覆も必要とすることの両方である。誘電体は、コンデンサにおいて均一な電気的特性を得るための、及びＴＥとＢＥとの間の短絡を防止するための適当な側壁被覆を有さなければならない。＞０．５μｍの形状寸法のためには、導電性層は、スパッタリングを用いて堆積され得、適当な側壁被覆をもたらす。コンデンサ溝内でのより小さな形状寸法又は高いアスペクト比のためには、導電性層のＣＶＤが必要とされ得る。ＦＥ層のＣＶＤは、ＴＥとＢＥとの間の短絡を防止するために一般に必要とされるが、ＦＥが満足のいく結果でスパッタリングされ得る場合もあり得る。
【００８５】
次に、ステップＥ（図１Ｅ）において、フィルム積層は、コンデンサ溝内に三次元コンデンサを形成するＣＭＰを用いて平面化される。ＣＭＰプロセスは、コンデンサ溝誘電体に対する、誘電体絶縁層、ＴＥ、ＦＥ、ＢＥ及びバリヤーの選択的除去を促進するために存在する化学添加剤を含む、例えばアルミナ、セリアなどの、除去される材料に比べて硬質の酸化物研磨剤を典型的には含有するスラリーによる機械研磨から構成されている。
【００８６】
このステップでは、導電性電極金属、強誘電体及びバリヤーフィルム間で低い選択性（例えば、約１：１）並びに導電性電極金属及びコンデンサ溝誘電体２２間で高い選択性（例えば、＞５：１）を有することが望ましい。この選択性は、過度に大きな厚さの停止層を必要とせずに、ＣＭＰプロセスを有効に停止する。
【００８７】
好ましい実施形態は、電極金属及びバリヤー層間の高い選択性を有するＣＭＰプロセスを利用することであり、これにより、ＣＭＰプロセスに固有の停止層としてバリヤー層２８を用いる。
【００８８】
代替的には、バリヤー層以外の導電性又は絶縁停止層２３は、コンデンサ溝の成形の前にコンデンサ溝誘電体の表面上に形成され得、ＣＭＰプロセスを同様に終了させるのに利用され得る。
【００８９】
導電性停止層又は導電性バリヤー層がＣＭＰプロセスを終了させるのに用いられるとき、この層のコンデンサ溝の外側にある部分が除去又は酸化されて、次のステップにおいて起こる絶縁不動態化層のその後の堆積の前に、絶縁となる。次いで、バリヤー層の除去が、当該分野において理解されていて、バリヤー層材料、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ又はＩｒＯ２に有用に使用され得るプロセスである乾式エッチングによって行われてよい。
【００９０】
第３の代替は、好適なＣＭＰ停止層材料を含むコンデンサ溝誘電体全体を成形することであり、この方法では、ＣＭＰプロセスの選択性が停止層除去速度に対して低い場合においても停止層の厚さが存在する。
【００９１】
コンデンサ中の種々の材料の除去のための２つ以上の別々のＣＭＰプロセス（又はスラリー）を順次適用することが必要であり得る、すなわち、Ｉｒは、例えば、ＰＺＴとは異なるＣＭＰプロセスを必要とし得る。アルミナ系スラリーを用いて、２０〜５０ｎｍ／分の間のＩｒ除去速度が実証されている。大部分のＣＭＰプロセスが、ウェーハ表面上に存在するマイクロスクラッチ及び／又は腐食生成物（複数可）を除去する第２段階の研磨を利用する。酸化又は不活性環境における、ＣＭＰ後のアニールは、ＣＭＰによる部分的除去の間に機械的及び化学的振とうに付された強誘電体膜に対する物理的又は化学的ダメージを除去する必要があるときに、行われ得る。
【００９２】
パッシブ終点検出（高選択性界面の利用）は、容易に集積可能であり、高価な計測機器の使用に好ましい。
【００９３】
ステップＦ（図１Ｆ）は、前のステップにおいて形成されたコンデンサ上に絶縁不動態化層３６及び層間誘電体（ＩＬＤ）３８を順次堆積することを含む。このバリヤーは、ＣＶＤ、スパッタリング又は湿式堆積法を用いて堆積され、その目的は、望ましくない化学反応及び強誘電体膜又は電極の上部縁とＳｉ又はＳｉＯ２を典型的には含有する下層のＩＬＤ層との間の相互拡散を防止することである。ＰＺＴ及びＳＢＴは、高度に化学的に反応性であり可動性である種Ｐｂ及びＢｉをそれぞれ特に含有し、これら又は同様の種とＩＬＤ層との相互拡散を防止することが重要である。不動態化層は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、又はこれらの材料の混合物も含む他の同様の誘電体材料であってよい。ＩＬＤは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ホウ素−又は燐ドープＳｉＯ２などであり、ＣＶＤ、スパッタリング又は湿式堆積法を用いて堆積される。
【００９４】
ステップＧ（図１Ｇ）において、バイアス４０は、写真リソグラフィ及び乾式エッチングを用いてバリヤー層及びＩＬＤ中に開放される。
【００９５】
最後に、ステップＨ（図１Ｈ）において、材料、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＷＮ又は他の好適な材料を含む拡散隔膜４２は、ＣＶＤ又はスパッタリングを用いて堆積され、メタライゼーション４４は、バイアスを等角的に充填するために、該バリヤー上に堆積される。メタライゼーションは、高温でスパッタリング若しくはリフローされＣＶＤ適用されたＷ若しくはＡｌ、又はＣｕ、又はＡｌ−Ｃｕ合金、又は他の導電性材料のいずれであってもよい。メタライゼーションは、写真リソグラフィ及び乾式エッチングを用いて次いでパターン化される。
【００９６】
図１Ａ〜１Ｈにおいて、ＣＭＰ、強誘電体、電極及びバリヤー層の化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて、積層コンデンサ構造においてサブミクロン強誘電体コンデンサをパターン化するためのプロセスフローは、０．３５μｍ未満の特徴サイズに望ましくは使用される。
【００９７】
本発明のＣＭＰ方法論が有用に使用され得るプロセスフローの別の例として、トレンチ・コンデンサの成形を以下に記載する。
【００９８】
例えばシリコンから形成され得る基板が利用されるが、他の材料、例えば、ＧａＡｓが有用に使用される可能性があり、トランジスタ及び他の回路はウェーハ表面に成形されている。代替的には、基板は、ｐ−型であってよく、コンデンサ形成時にトランジスタは成形されない。
【００９９】
コンデンサ溝は、写真リソグラフィ及び乾式エッチングを用いてＳｉの表面に形成される。
【０１００】
次に、コンデンサ層を含む導電性及び絶縁層が堆積される。該層は、（堆積される順に）：導電性バリヤー層、下部電極（ＢＥ）、強誘電体層（ＦＥ）、及び上部電極（ＴＥ）層を含む。該バリヤー層は、ＴｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＩｒＯ２、ＳｉＣ又は酸化に耐えＳｉの拡散を防止するのに好適な他のある材料から形成されていてよい。ＢＥ及びＴＥ層は、貴金属、例えば、Ｐｔ若しくはＩｒ、又は同様の材料の合金から典型的には形成される。ＴＥ層は、貴金属から形成される必要はない、なぜなら、高度に酸化性の堆積環境に耐える必要がないからである。ＦＥ層は、ＰＺＴ又はＳＢＴから典型的には形成されるが、チタン酸ビスマス又は他のある強誘電体薄膜組成物から代替的に形成されていてよい。側壁被覆の問題は、上記の例示的な積層コンデンサプロセスフローにおけるものと同様であり、Ｓｉ基板内のトレンチの高いアスペクト比（深度／幅）は、ＣＶＤを、全てのコンデンサ形成層を成形するのに高度に好ましくする。
【０１０１】
フィルム積層は、コンデンサ溝内に三次元コンデンサを形成するためにＣＭＰを用いて平面化される。ＣＭＰプロセスは、本発明に従って行われ、シリカに対する、ＴＥ、ＦＥ、ＢＥ及びバリヤー層の選択的除去を促進するために存在する化学添加剤を含む、例えばアルミナ、セリアなどの、除去される材料よりも硬質の酸化物研磨剤を典型的には含有するスラリーを利用することができる。先に記載されているように、１を超えるＣＭＰプロセスを順次適用すること、及び酸化環境においてコンデンサ構造をポストアニールすることが必要であり得る。
【０１０２】
次に、絶縁不動態化層及び層間誘電体（ＩＬＤ）層が、前のステップにおいて形成されたコンデンサ上に順次堆積される。
【０１０３】
次いで、バイアスが、写真リソグラフィ及び乾式エッチングを用いて、絶縁不動態化層及びＩＬＤ層を含むバリヤーに開放される。材料、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＷＮ又は別の好適な材料を含む拡散隔膜層がＣＶＤ又はスパッタリングを用いて堆積される。
【０１０４】
先に堆積されたバリヤー層は、乾式エッチング又はＣＭＰを用いてパターン化される。
【０１０５】
バイアスは、先に形成されたドープ領域に開放されており、ｐ−Ｓｉ又は他の好適なコンダクタは、メモリセル用の回路部分を形成するように堆積及びパターン化される。誘電体絶縁材料は、ｐ−Ｓｉワード・ライン及びプレート上に次いで形成され、バイアスは、トランスファー・トランジスタ（ドープＳｉ領域）に開放され、ビット・ラインは、Ｓｉ界面における、好適なバリヤー層によるＡｌの堆積及びパターン化によって形成される。
【０１０６】
ＣＭＰを用いてトレンチ・コンデンサ構造内にサブミクロン強誘電体コンデンサを形成するための上記方法において、０．３５μｍ未満の特徴サイズ又は高いアスペクト比が望ましい場合には、ＣＶＤを利用して強誘電体、電極及びバリヤー層を形成することが好ましい。
【０１０７】
図２Ａは、ＣＭＰが行われた後の、図１Ｅの装置構造の拡大図を示す。ＣＭＰ操作は、他の平面化された表面に対して溝ギャップ３６を形成する電極層縁部の溝形成をもたらし得る。
【０１０８】
かかる溝構造の埋め合わせとなるために、並びに、マイクロ電子装置の後の使用において電極層のかかる配置構造に付随する縁部の影響及び有害な現象を最小にするために、図２Ｂに示されるように、絶縁層３９が装置構造上に堆積されてよい。ＴｉＯ２又はＴａ２Ｏ５などの絶縁層は、Ｐｂ又はＢｉ拡散への耐性を付与するために、それぞれＰＺＴ又はＳＢＴ誘電体の場合に用いられ得る。標準の中間層誘電体処理及びメタライゼーションに従うことができる。ダメージを受けた誘電体の溝は、ＣＭＰ操作の代替の結果の状態であり、誘電体材料上に絶縁層を形成することによって対応して対処され得る。
【０１０９】
本発明のさらなる実施形態によると、化学的機械研磨は、導電性ラインをパターン化するのに用いられる。ラインの自己インダクタンスは、ラインを高磁気透過性材料中に埋め込むことによって増加され得る。磁気透過性は、量的に複雑である；実数部μ’は、発散性であり（伝搬エネルギーの相変化を生じる）、虚数部μ”は、減衰性である（伝搬エネルギーの損失を生じる）。
【０１１０】
フェライトは、ある一定の周波数範囲にわたって高いμ’及び低いμ”を示す第４級の（又はより高い酸化状態の）金属酸化物化合物であり、これにより該化合物を導電性ラインの適用に好適なクラスの材料にする。これらの高い透過性、低い損失特性は、導電性ライン内の信号レベルを適切なレベルに維持しながら電気ノイズ及び電力散逸を最小にする働きをする。
【０１１１】
マイクロ波領域において低いμ”を有するフェライトの例として、ＭｇＭｎフェライト（ＭｇｘＭｎ１−ｘＦｅ２Ｏ４）及びＭｇＭｎＡｌフェライト（ＭｇｘＭｎ１−ｘＦｅｙＡｌ２−ｙＯ４）が挙げられる。これらの材料を含む薄膜の磁気及び電気抵抗特性は、ゲインサイズ、Ｆｅ含量などを変更することによってさらに操作されてよい。
【０１１２】
同様に、単位長さ当たりのキャパシタンスを増加させたラインを達成するために、寄生キャパシタンスは、高い誘電率εを有する材料に伝送線路を埋め込むことによって増加され得る。高εフィルムの候補として、ＢａＳｒＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３ファミリーからの常誘電材料、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５などが挙げられる。
【０１１３】
インダクタンス（又はキャパシタンス）が増加した伝送線路の成形は、集積回路部分を既に含有する基板によって一般に開始するが、基本的に、伝送線路の網目は、集積回路装置の成形の間のいずれのときに形成されてもよい。図３Ａは、導電性バイアス１８を含む基板１０を示し、これは、ウェーハ表面の下方に既に成形されたトランジスタ及び他の埋設回路（図示せず）に接続されている。ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４又は他の好適な絶縁体材料を典型的には含む溝誘電体２２は、当業者に周知の好適な方法によって堆積される。溝２４は、湿式又は乾式エッチングによって溝誘電体中で開放される。乾式エッチングは、約１ミクロン未満の特徴サイズに好ましい。これらの溝のレイアウトは、コンダクタを意図した経路に相当し、縦穴が、基板内のコンダクタ又は他の表面下構造への接触を作るために、隣接するリソグラフィ−エッチングステップにおいて成形され得る。
【０１１４】
図３Ｂに示されるように、溝は、高透過性層４６、続いてコンダクタ４８によって、例えば、スパッタリング、蒸発、ＣＶＤ、レーザーアブレーションなどの、これらの層の堆積のための従来の方法を用いて順次充填される。ある一定の高μ層の適用では、層４６は、溝誘電体との化学的相互作用又は拡散相互作用を防止するためにバリヤー層（図示せず）を含んでいてもよい。
【０１１５】
図３Ｃは、ＣＭＰを用いて平面化されたこれらのフィルムを含む基板を示し、これにより、コンダクタ４８の最終的な形状寸法を形成する。コンダクタ４８を封入するために、図３Ｄに示されるように、高μ材料５０を含む層が、ＣＭＰで平面化された表面上に堆積される。
【０１１６】
所望のインダクタンス特性に応じて、後の金属層が、上記と同じ成形方法を用いることによって、インダクタンスが向上された高μ層を用いて又はこれを用いずに形成され得る。
【０１１７】
より高いキャパシタンス構造もまた、高μ薄膜で高ε材料を置き換えることによってこの成形スキームで重ね合わされ得る。
【０１１８】
本発明は、ＣＭＰが集積回路内のコンダクタ及び絶縁体の同時形成を描くのに用いられるいずれの適用においても利用され得る。
【０１１９】
レジスタは、好適な材料、例えば、抵抗の温度係数がかなり低いＴａ又はＴａＮを利用するダマシンプロセスによって、対応して形成され得る。一般に、これらの技術を用いて集積回路内にインダクタ、コンデンサ及びレジスタを一緒に形成することが有利である。
【０１２０】
本発明の実施は、ＣＭＰによって及び本発明に従って平面化及び材料除去が行われる広範なマイクロ電子装置構造を形成するために、本明細書における特定の教示に従って広範に変動し得ることが認識される。
【０１２１】
したがって、本発明を特定の態様、特徴及び実施形態を参照して本明細書に記載したが、本発明の有用性はこれにより限定されず、むしろ、他の変更、変形及び他の実施形態まで及び、これらを包含することが認識される。したがって、本発明は、以下に記載の特許請求の範囲に関して、対応して広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１Ａ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｂ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｃ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｄ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｅ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｆ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｇ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図１Ｈ】本発明によるＣＭＰを用いて積層コンデンサ構造内のサブミクロンの強誘電体コンデンサをパターン化するための模式的なプロセスフローを示し、強誘電体、電極及びバリヤー層のＣＶＤは、１ミクロン未満の特徴サイズに望ましい。
【図２Ａ】図１Ｅのコンデンサ構造の上部の縁部領域の模式的表示であり、該構造の詳細を示す。
【図２Ｂ】図１Ｅのコンデンサ構造の上部の縁部領域の模式的表示であり、該構造の詳細を示す。
【図３Ａ】本発明によるＣＭＰを用いてサブミクロンの伝送線路をパターン化するための模式的なプロセスフローを示す。
【図３Ｂ】本発明によるＣＭＰを用いてサブミクロンの伝送線路をパターン化するための模式的なプロセスフローを示す。
【図３Ｃ】本発明によるＣＭＰを用いてサブミクロンの伝送線路をパターン化するための模式的なプロセスフローを示す。
【図３Ｄ】本発明によるＣＭＰを用いてサブミクロンの伝送線路をパターン化するための模式的なプロセスフローを示す。