【手続補正書】
【提出日】平成15年12月16日(2003.12.16)
【手続補正１】
【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】
半導体基板上に導電性物質を蒸着した後パターニングして、配線層を形成する第１工程と、
前記配線層が形成された半導体基板上に絶縁物質を蒸着して、絶縁層を形成する第２工程と、
前記配線層の表面が露出されるように前記絶縁層をエッチングして、コンタクトホールを形成する第３工程と、
前記半導体基板の全面に、低抵抗金属、これを含んだ化合物及び多結晶シリコンの中のいずれか１つを蒸着して、物質層を形成する第４工程と、
前記絶縁層の表面が露出されるように前記物質層を研磨する第５工程と、
連続して(In-Situ)前記絶縁層を研磨して平坦化された絶縁層を形成する第６工程とを具備することを特徴とする半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２】
前記第１工程の配線層形成時に、前記配線層の間にダミーパターンをさらに形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、SiO2、USG(Undoped Silicate Glass)、BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、SiOF、SiN、SiON、SOG(Spin On Glass)、流動性酸化膜(Flowable Oxide)及び絶縁性ポリマーの中のいずれか１つを使用した単一層、そして前記単一層を組合した複数層の中のいずれか１つで形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項４】
前記物質層は、タングステン、アルミニウム、銅、多結晶シリコン、タングステンシリコン化合物、アルミニウム銅化合物及びアルミニウム銅珪素化合物の中のいずれか１つを使用して形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項５】
前記５工程及び第６工程は、２枚以上の研磨板を具備した化学機械的研磨装置を利用して進行することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項６】
前記第５工程では、前記物質層の研磨率が前記絶縁層の研磨率より大きい研磨剤を使用することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項７】
前記第６工程では、前記絶縁層の研磨率が前記物質層の研磨率より大きい研磨剤を使用することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項８】
前記第６工程後に、連続して(In-situ)前記半導体基板を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項９】
前記第３工程後にコンタクトホールが形成された半導体基板の全面に障壁層を形成する工程を追加し、前記第５工程で前記物質層と共に前記障壁層を研磨することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１０】
前記障壁層は、チタン、チタンナイトライド及びタングステンナイトライドの中いずれか１つを使用した単一層、そして前記単一層を組合した複数層の中のいずれか１つで形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１１】
半導体基板上に導電性物質を蒸着した後、パターニングして配線層を形成する第１工程と、
前記配線層が形成された半導体基板上に第１絶縁物質を蒸着して、第１絶縁層を形成する第２工程と、
前記第１絶縁層の陥没した部分を充填する第２絶縁層を形成する第３工程と、
前記第１絶縁層と第２絶縁層とが形成された半導体基板上に、第３絶縁層を形成する第４工程と、
前記配線層の表面が露出されるように前記第３絶縁層と第１絶縁層とをエッチングして、コンタクトホールを形成する第５工程と、
前記半導体基板の全面に、低抵抗金属、これを含んだ化合物及び多結晶シリコン中のいずれか１つを蒸着して、物質層を形成する第６工程と、
前記第３絶縁層の表面が露出されるように前記物質層を研磨する第７工程と、
連続して(In-Situ)前記第３絶縁層を研磨して平坦化された第３絶縁層を形成する第８工程とを具備することを特徴とする半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１２】
前記第１工程の配線層形成時に、前記配線層の間にダミーパターンをさらに形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１３】
前記第１及び第３絶縁層は、SiO2、SiOF、SiN、SiON、USG及びBPSGの中のいずれか１つを使用して形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１４】
前記第１及び第３絶縁層は、低圧化学気相層着(LPCVD;LowPressure Chemical Vapor Deposition)及びプラズマ(PECVD;Plasma Enhenced CVD)の中のいずれか１つの方法で形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１５】
前記第３工程は、前記第１絶縁層が形成された半導体基板上に第２絶縁物質層を蒸着する工程と、前記第１絶縁層が露出されるまで前記第２絶縁物質層をエッチバックして、前記第１絶縁層の陥没した部分を充填する第２絶縁層を形成すると工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１６】
前記第２絶縁層は、SOG、流動性酸化膜及び絶縁性ポリマーの中のいずれか１つを使用して形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１７】
前記物質層は、タングステン、アルミニウム、銅、多結晶シリコン、タングステンシリコン化合物、アルミニウム銅化合物及びアルミニウム銅珪素化合物の中のいずれか１つで形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１８】
前記７工程及び第８工程は、２枚以上の研磨板を具備した化学機械的研磨装置を利用して進行することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項１９】
前記第７工程では、前記物質層の研磨率が前記第３絶縁層の研磨率より大きい研磨剤を使用することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２０】
前記第８工程では、前記第３絶縁層の研磨率が前記物質層の研磨率より大きい研磨剤を使用することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２１】
前記第８工程後に、平坦化された第３絶縁層が形成された前記半導体基板を連続して(In-situ)洗浄することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２２】
前記第５工程後に、前記工程で形成された結果物の構造に従って障壁層を形成する工程を追加し、前記第７工程で前記物質層と共に前記障壁層を研磨することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２３】
前記障壁層は、チタン、チタンナイトライド及びタングステンナイトライドの中のいずれか１つを使用した単一層、そして前記単一層を組合した複数層の中のいずれか１つで形成することを特徴とする請求項２２に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２４】
前記第８工程後に、前記第１工程から第８工程を反復することによって半導体基板上に多数の配線層を形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２５】
導電層を有する半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層内に前記導電層の一部を露出するコンタクトホールを形成する工程と、
前記半導体基板上の、前記絶縁層上及び前記コンタクトホール内に導電性物質層を形成する工程と、
コンタクトプラグを形成するために、前記絶縁層より前記導電性物質層に対して高いエッチング率を有する研磨剤を使用して前記導電性物質層を研磨する工程と、
前記絶縁層を平坦化するために、前記導電性物質層より前記絶縁層に対して高いエッチング率を有する研磨剤を使用して前記絶縁層を研磨する工程とを含み、
前記導電性物質層を研磨する工程及び前記絶縁層を研磨する工程はそれぞれ独立の化学機械的研磨工程であることを特徴とする半導体素子のコンタクトプラグ形成方法
【請求項２６】
前記導電性物質層を研磨する工程及び前記絶縁層を研磨する工程は１つの化学機械的研磨装置で行われることを特徴とする請求項２５に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２７】
前記導電性物質層を研磨する工程と前記絶縁層を研磨する工程間に前記半導体基板を洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２８】
前記導電性物質層は、タングステン、アルミニウム、銅、多結晶シリコン、タングステン−シリコン化合物、アルミニウム−銅化合物及びアルミニウム−銅−シリコン化合物よりなる群から選択された物質を含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項２９】
前記絶縁層は、SiO2、USG、BPSG、PSG、SiOF、SiN、SiON、SOG、流動性酸化膜及び絶縁性ポリマーのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項３０】
導電層を有する半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層内に前記導電層の一部を露出させるコンタクトホールを形成する工程と、
前記半導体基板上の、前記絶縁層上及び前記コンタクトホール内に銅が含まれた導電性物質層を形成する工程と、
コンタクトプラグを形成するために、前記絶縁層より前記銅が含まれた導電性物質層に対して高いエッチング率を有する研磨剤を使用して前記銅が含まれた導電性物質層を研磨する工程と、
前記絶縁層を平坦化するために、前記銅が含まれた導電性物質層より前記絶縁層に対して高いエッチング率を有する研磨剤を使用して前記絶縁層を研磨する工程とを含み、
前記銅が含まれた導電性物質層を研磨する工程及び前記絶縁層を研磨する工程はそれぞれ独立の化学機械的研磨工程であることを特徴とする半導体素子のコンタクトプラグ形成方法
【請求項３１】
前記導電性物質層を研磨する工程及び前記絶縁層を研磨する工程は１つの化学機械的研磨装置で行われることを特徴とする請求項３０に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。
【請求項３２】
前記導電性物質層を研磨する工程及び前記絶縁層を研磨する工程の間に前記半導体基板を洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の半導体素子のコンタクトプラグ形成方法。