【手続補正書】
【提出日】平成16年1月29日(2004.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置の製造方法


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の絶縁膜上に形成された金属膜の少なくとも一部を研磨除去する半導体装置の製造方法において、前記金属膜を酸化する酸化性物質と、リン酸と、有機酸と、前記金属膜に対する防食剤とポリマーとからなる保護膜形成剤と水を含む研磨液を用い、前記金属膜表面を機械的に摩擦することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記有機酸が、カルボン酸もしくはヒドロキシカルボン酸であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記有機酸が、乳酸であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記リン酸が、オルトリン酸、もしくは亜リン酸であることを特徴とする請求項１乃至３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸化性物質が、過酸化水素であることを特徴とする請求項１乃至４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記防食剤が、ベンゾトリアゾールもしくはその誘導体であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記防食剤が、イミダゾールもしくはその誘導体であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ポリマーが、界面活性剤もしくは増粘剤であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ポリマーが、ポリアクリル酸、もしくはポリアクリル酸アンモニウム塩、もしくはポリアクリル酸アミン塩であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨液は、前記防食剤の研磨液への溶解度を増加する溶解剤としてアルコールを含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記アルコールは、メタノール、エタノールもしくはイソプロピルアルコールのいずれかを含むことを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記研磨液の前記金属膜に対するエッチング速度が１０ｎｍ／分以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記研磨液は、研磨砥粒を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記研磨砥粒は、アルミナもしくはシリカであることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記金属膜は、ＣｕもしくはＣｕを主成分とする合金もしくはＣｕ化合物を含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
半導体基板上に形成されたＣｕ膜の少なくとも一部を研磨除去する半導体装置の製造方法において、過酸化水素水と、リン酸と、乳酸と、ベンゾトリアゾール誘導体を含む研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面を機械的に研磨除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体基板上に形成されたＣｕ膜の少なくとも一部を研磨除去する半導体装置の製造方法において、過酸化水素水と、リン酸と、乳酸と、イミダゾール誘導体を含む研磨液を用い、前記Ｃｕ表面を機械的に研磨除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
半導体基板上の絶縁膜上に開口された溝内および溝の外側に形成されたバリア金属膜と、さらに前記バリア金属膜表面に形成されたＣｕ膜の少なくとも一部を除去して前記溝内にバリア金属膜およびＣｕ膜を埋め込む半導体装置の製造方法において、過酸化水素水と、リン酸と、乳酸と、前記Ｃｕ膜に対する防食剤とポリマーとからなる保護膜形成剤を含む第一の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面を機械的に研磨し、その後、前記第１の研磨液にさらに研磨砥粒を含む第二の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面もしくはバリア金属膜表面もしくは絶縁膜表面を機械的に研磨することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第二の研磨液中によるバリア金属膜の研磨速度が、前記第二の研磨液中による前記Ｃｕ膜の研磨速度の２倍以上であることを特徴とする請求項１８記載の配線形成方法。
【請求項２０】
半導体基板内に不純物ドープ層を形成する工程と、
前記不純物ドープ層上に第１の開口部を有する第１の絶縁膜を形成し前記第１の開口部にタングステンプラグを形成したのち、前記タングステンプラグを露出する第２の開口部を有する第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の開口部内と前記第２の絶縁膜上にバリア金属膜と、さらに前記バリア金属膜表面にＣｕ膜を形成する工程と、Ｃｕ膜に対する酸化性物質と、リン酸と、乳酸と、前記Ｃｕ膜に対する防食剤とポリマーとからなる保護膜形成剤と水を含む第一の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面を機械的に研磨することにより前記バリア金属膜を露出させる工程と、その後、前記第１の研磨液にさらに研磨砥粒を含む第二の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面もしくはバリア金属膜表面を機械的に研磨することにより前記第２の絶縁膜表面を露出させる工程と、その後、前記半導体基板を洗浄する工程と、洗浄された前記半導体基板を乾燥する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
半導体基板上に配線層を形成する工程と、
前記配線層が露出される開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部内と前記絶縁膜上にバリア金属膜と、さらに前記バリア金属膜表面にＣｕ膜を形成する工程と、Ｃｕ膜に対する酸化性物質と、リン酸と、乳酸と、前記Ｃｕ膜に対する防食剤とポリマーとからなる保護膜形成剤と水を含む第一の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面を機械的に研磨することにより前記バリア金属膜を露出させる工程と、その後、前記第１の研磨液にさらに研磨砥粒を含む第二の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面もしくはバリア金属膜表面を機械的に研磨することにより前記絶縁膜表面を露出させる工程と、その後、前記半導体基板を洗浄する工程と、洗浄された前記半導体基板を乾燥する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記酸化性物質が、過酸化水素であることを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第二の研磨液中に含まれる保護膜形成剤の濃度が、前記第一の研磨液中の保護膜形成剤の濃度より高いことを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の配線形成方法及び半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
半導体基板上の絶縁膜上に開口された溝内および溝の外側に形成されたバリア金属膜と、さらに前記バリア金属膜表面に形成されたＣｕ膜の少なくとも一部を除去して前記溝内にバリア金属膜およびＣｕ膜を埋め込む半導体装置の製造方法において、過酸化水素水と、リン酸と、乳酸と、前記Ｃｕ膜に対する防食剤とポリマーとからなる保護膜形成剤を含む研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面を機械的に研磨してバリア金属膜を露出させ、その後、ドライエッチング法により前記バリア金属膜を除去して前記絶縁膜を露出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記ドライエッチングに用いるプロセスガスは、六弗化硫黄であることを特徴とする請求項２４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記バリア金属膜は、窒化チタンもしくはタンタル、もしくは窒化タンタルを含むことを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
前記保護膜形成剤は、ベンゾトリアゾール誘導体を含むことを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
前記保護膜形成剤は、イミダゾール誘導体を含むことを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
半導体基板上の絶縁膜上に開口された溝内および溝の外側に形成されたＴｉＮ膜と、さらに前記ＴｉＮ膜表面に形成されたＣｕ膜の少なくとも一部を除去して前記溝内にＴｉＮ膜およびＣｕ膜を埋め込む半導体装置の製造方法において、過酸化水素水と、リン酸と、乳酸と、前記Ｃｕ膜に対する防食剤とポリマーとからなる保護膜形成剤を含む第一の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面を機械的に研磨し、その後、過酸化水素水と芳香族ニトロ化合物を含む第二の研磨液を用い、前記Ｃｕ膜表面もしくはＴｉＮ膜表面もしくは絶縁膜表面を機械的に研磨することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記芳香族ニトロ化合物は、ニトロベンゼンスルホン酸もしくはその塩を含むことを特徴とする請求項２９記載の配線形成方法。
【請求項３１】
前記第二の研磨液が、Ｃｕの防食剤を含むことを特徴とする請求項３０記載の配線形成方法。