(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨剤、脱イオン化水、ｐＨ調節剤、及び、［−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）−］ｘ［−ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ−］ｙ（ｘ及びｙは正の整数）の分子構造を有するポリエチレンイミンを含む研磨液を使って、導電層、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を同時に除去する段階を含むことを特徴とする化学機械的研磨方法。
【請求項２】
前記シリコン酸化膜は、ＰＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＨＤＰシリコン酸化膜、ＵＳＧ、ＨＴ−ＵＳＧ及びＰＥ−シリコン酸化膜よりなる群から選ばれたいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜は、Ｓｉ３Ｎ４を基本式とする絶縁物であることを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項４】
前記ポリエチレンイミンを前記研磨液の０．０２ｗｔ％以上含むことを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項５】
前記研磨液にコリン誘導体をさらに含め、
前記導電層の除去率は、前記シリコン窒化膜及び前記シリコン酸化膜の除去率よりも高め、前記シリコン酸化膜の除去率を前記シリコン窒化膜の除去率よりも大きくすることを特徴とする請求項４に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項６】
前記コリン誘導体は、コリンクロライドであることを特徴とする請求項５に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項７】
前記コリン誘導体はコリンクロライド、コリンベース、コリンブロマイド、コリンアイオダイド、コリンジハイドロジェンシトレイト、コリンビタルトレイト、コリンビカルボネイト、コリンシトレイト、コリンアスコベイト、コリンボレイト、コリンテオフィリネイト、コリングルコネイト、アセチルコリンクロライド、アセチルブロマイド、メタコリンクロライドよりなる群から選ばれたいずれか一種であることを特徴とする請求項６に記載の化学機械的研磨方法。
【請求項８】
前記ポリエチレンイミンを前記研磨液の０．０２ｗｔ％以下とし、前記研磨液にコリン誘導体をさらに含め、
前記導電層の除去率は、前記窒化膜及び前記酸化膜の除去率よりも高めることを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学機械的研磨（以下、ＣＭＰ）工程における化学機械的研磨方法に係り、特に、ポリシリコン層の研磨時に露出されるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を調節できる化学機械的研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰ工程は、フォトリソグラフィにおいてＰＥ−ＣＶＤ（ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅｄ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ）工程と共にサブミクロンのチップの製造において必要な工程である。ＣＭＰ工程により半導体基板を平坦化させる過程において、研磨テーブル上に置かれた研磨パッドの表面上にウェハを接触させた状態で研磨液を供給すると、ウェハと研磨パッドとの間にその研磨液が流れる。研磨テーブルを回動させ、ウェハの上部に位置する研磨ヘッドを回動及び揺動させつつ一定の圧力をウェハに加える。この時、研磨液の内部にある研磨粒子及びパッドの表面突起により機械的な除去作用がなされ、研磨液内の化学成分によっては化学的な除去作用がなされることにより半導体基板が平坦化される。このようなＣＭＰ技術では研磨速度及び平坦化度が重要であり、これらはＣＭＰ装備の工程条件、研磨液の種類、パッドの種類などによって決定される。
【０００３】
一方、半導体素子の集積度が高くなるのに伴い、ビットラインまたはストレージ電極を半導体基板の活性領域に連結させるためのプラグを形成するためには、ビットラインと半導体基板との間、またはストレージ電極と半導体基板との間に挟まれる層間シリコン酸化膜内に自己整列方式のコンタクトホールを形成している。次に、コンタクトホールをポリシリコン層により充填した後、層間シリコン酸化膜の表面が露出されるまで（部分）ＣＭＰ工程を行った。ところで、半導体チップにおいて、多数のゲート電極の各々が配置された位置によってＣＭＰ後の層間シリコン酸化膜の厚さが不均一になる問題があるので、ＣＭＰ工程を層間シリコン酸化膜内に形成されたゲート電極の上部のキャッピング膜（シリコン窒化膜）まで行っている。このようなＣＭＰ工程を全体ＣＭＰという。
【０００４】
図１ないし図３は、全体ＣＭＰ工程を説明している。図１において、半導体基板１０の上に多数のゲート電極構造体Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６及びＧ７が形成されている。ゲート電極構造体の各々は順次に形成されたゲート絶縁膜１２、ポリシリコン層１４、金属シリサイド層１６及びキャッピング膜１８と、これらの側壁に形成されたスペーサ２０とを含む。ゲート電極構造体が形成された半導体基板１０の全面には層間絶縁膜２２が形成されている。キャッピング膜１８及びスペーサ２０は層間絶縁膜２２に対してエッチング選択比が大きい物質から形成され、層間絶縁膜２２は通常シリコン酸化膜から形成され、キャッピング膜１８及びスペーサ２０はシリコン窒化膜から形成される。層間絶縁膜２２の上部の所定部分にマスク２４を形成した後に層間絶縁膜２２をエッチングして、ゲート電極構造体Ｇ２とゲート電極構造体Ｇ３との間、ゲート電極構造体Ｇ３とゲート電極構造体Ｇ４との間及びゲート電極構造体Ｇ４とゲート電極構造体Ｇ５との間にコンタクトホール１９を形成する。
【０００５】
ところで、コンタクトホール１９の形成工程は乾式エッチングを利用して行われるが、この時、ゲート電極構造体Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５のキャッピング膜１８ａが損傷を受けて、マスク２４の下部に位置していたゲート電極構造体Ｇ１、Ｇ６、Ｇ７のキャッピング膜１８よりも薄くなる。
【０００６】
マスク２４を除去した後、図２に示すように、コンタクトホールの部分を含めて層間絶縁膜２２の全面にポリシリコン層１６を形成する。
【０００７】
次に、ポリシリコン層２６をＣＭＰする。ところで、ゲート電極構造体Ｇ１、Ｇ６及びＧ７のキャッピング膜１８が、プラグが形成される領域に配置されたゲート電極構造体Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５のキャッピング膜１８ａよりも厚いため、ＣＭＰ工程はキャッピング膜１８の上面で止まってしまう。このため、コンタクトホールを充填するプラグ２６ａはＣＭＰ工程が完了した後にも分離されていない状態となる。しかしながら、表１に示されたように、通常使用する研磨液はシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率が大きいため、これを使ってプラグ２６ａを分離するための追加ＣＭＰ工程を行えば、ゲート電極構造体の上部のキャッピング膜１８、１８ａが完全に除去されてゲート電極が損傷を受ける。
【０００８】
【表１】
0004452009.tif 000002
【０００９】
表１は、ウェハ上のポリシリコン層、シリコン酸化膜としてのＰＥ−ＴＥＯＳ及びシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を同時に研磨する場合の除去率を示したものであり、研磨工程の条件は次の通りである。キャボット社（Ｃａｂｏｔ  ｃｏ．）のヒュームドシリカを含むＳＳ−２５（商標名）研磨原液を脱イオン水と１：１で希釈した研磨液を使用し、研摩器として使用されたプレシ（Ｐｒｅｓｉ）社の研摩器の研磨ヘッドの下降力は５ｐｓｉに、研磨テーブルの速度は６５ｒｐｍに調整した。
【００１０】
言い換えれば、表１に示されたように、ポリシリコン層の除去時に共に除去されるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率が大きいためにゲート電極が損傷を受ける可能性が高く、その結果、ポリシリコン層のＣＭＰ工程マージンを確保し難い。
【００１１】
この理由から、ポリシリコンプラグを分離するための追加ＣＭＰ工程を勘案してゲート電極構造体のキャッピング膜１８をより厚く蒸着し、ポリシリコン層の除去率は高く保ちつつシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率が小さい研磨液が必要になった。さらには、追加ＣＭＰ工程において、キャッピング膜１８、１８ａであるシリコン窒化膜よりもコンタクトホールが形成されていないゲート電極構造体の間を充填する層間絶縁膜２２ａをさらに除去できる研磨液も必要になった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、ポリシリコンプラグを形成するためのポリシリコン層の全体ＣＭＰ時に露出していて該ポリシリコン層と共にエッチングされるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を小さくすることができる化学機械的研磨方法を提供するところにある。
【００１３】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ポリシリコンプラグの短絡を防止するためのポリシリコン層の追加ＣＭＰ工程時に露出していてエッチングされるシリコン酸化膜の除去率が、該シリコン酸化膜と共にエッチングされるシリコン窒化膜の除去率よりも高い化学機械的研磨方法を提供するところにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明による化学機械的研磨方法は、研磨剤、脱イオン化水、ｐＨ調節剤、及び、［−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）−］ｘ［−ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ−］ｙ（ｘ及びｙは正の整数）の分子構造を有するポリエチレンイミンを含む研磨液を使って、導電層、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を同時に除去する段階を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記シリコン酸化膜は、ＰＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＨＤＰシリコン酸化膜、ＵＳＧ、ＨＴ−ＵＳＧ及びＰＥ−シリコン酸化膜よりなる群から選ばれたいずれか一種であることが好ましい。
前記シリコン窒化膜は、Ｓｉ３Ｎ４を基本式とする絶縁物であることが好ましい。
前記ポリエチレンイミンを前記研磨液の０．０２ｗｔ％以上含むことが好ましい。
前記研磨液にコリン誘導体をさらに含め、前記導電層の除去率は前記シリコン窒化膜及び前記シリコン酸化膜の除去率よりも高め、前記シリコン酸化膜の除去率を前記シリコン窒化膜の除去率よりも大きくすることが好ましい。
【００１６】
前記コリン誘導体は、コリンクロライドであることが好ましい。
前記コリン誘導体はコリンクロライド、コリンベース、コリンブロマイド、コリンアイオダイド、コリンジハイドロジェンシトレイト、コリンビタルトレイト、コリンビカルボネイト、コリンシトレイト、コリンアスコベイト、コリンボレイト、コリンテオフィリネイト、コリングルコネイト、アセチルコリンクロライド、アセチルブロマイド、メタコリンクロライドよりなる群から選ばれたいずれか一種であることが好ましい。
前記ポリエチレンイミンを前記研磨液の０．０２ｗｔ％以下とし、前記研磨液にコリン誘導体をさらに含め、前記導電層の除去率は前記窒化膜及び前記酸化膜の除去率よりも高めることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態による研磨液は、例えば、研磨剤、脱イオン化水、ｐＨ調節剤（ｐＨ＝１１）及び界面活性剤などを含んでいる。研磨剤は、研摩器から圧力を受けて機械的に半導体基板の表面を研磨する作用をするものであって、使用用途及び研磨度に応じて適当な強度、粒径及び化学的特性を有する物質を選んで使用したり、幾つかの種類の物質を混ぜて使用したりすることができる。一般に使用される研磨剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、セリアなどのような金属酸化物が挙げられる。ｐＨ調節剤は、研磨液のｐＨを調節して研磨剤の分散状態を最適化させるものである。
【００１９】
界面活性剤としては、研磨液の保管温度、老化などによるゲル化及び粒子の沈殿現象を最小限に抑えると共に、研磨剤の分散安定性を維持するための分散剤、研磨剤による機械的研磨に化学的研磨効果を加えて研磨速度及び研磨効率を向上させるための研磨加速剤、ｐＨの変化による粒子の分散性への影響をできる限り抑えるための緩衝溶液などが使用されたりもする。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態による研磨液は、前述した成分のほかに、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜の除去率を低めることができる添加剤をさらに含む。添加剤としては、例えばポリエチレンイミン（以下、ＰＥＩ）を使用することができる。ＰＥＩは［−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）−］ｘ［−ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ−］ｙの分子構造（ここで、ｘ及びｙは正の整数）を有している。ＰＥＩは、研磨液に対して０．１ｗｔ％ないし１０ｗｔ％が添加されることが好ましい。ここで、研磨液とは、研磨剤、脱イオン化水、ｐＨ調節剤、界面活性剤及びＰＥＩが含まれた結果物を意味する。
【００２１】
前述したＰＥＩは、水溶液において解離されてイオン化し易い分子構造を有している。すなわち、［−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２）−］ｘの作用基であるＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２のＮＨ２は水溶液の状態で水素を受け入れてＮＨ３＋となり、［−ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ−］ｙのＮＨはＮＨ２＋となる。そして、シリコン酸化膜の基本構造であるＳｉＯ２及びシリコン窒化膜の基本構造であるＳｉ３Ｎ４は酸度１１の塩基性水溶液の状態で各々Ｏ−及びＮＨ−またはＮＨ２−の陰電荷を帯びる。従って、静電引力によりＮＨ３−及びＮＨ２＋は陰イオンの状態にあるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜と結合してパッシベーション膜を形成する。静電引力により形成されたパッシベーション膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を低める。
【００２２】
一方、ＰＥＩが含まれていない既存の研磨液を希釈して使用する場合にはシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を所望のままに低めることができないが、ＰＥＩが含まれた本発明の好適な実施の形態に従って研磨液に脱イオン化水を添加して希釈使用すればポリシリコン層の除去率が高い状態でシリコン窒化膜及びシリコン酸化膜の除去率を低めることができる。従って、本発明の好適な実施の形態によれば、半導体装置の価格競争力も確保できる。
【００２３】
従って、研磨剤、脱イオン化水、ｐＨ調節剤及び界面活性剤が含まれた研磨液にＰＥＩを添加すれば、ポリシリコン、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を同時にＣＭＰする過程においてシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去を最小化させつつポリシリコン層を十分に除去できるので、本発明の好適な実施の形態によれば、ポリシリコンプラグのＣＭＰ工程のマージンを高めることができる。
【００２４】
シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を低めるための他の方法として、研磨剤、ｐＨ調節剤、脱イオン化水及びＰＥＩのほかにコリン誘導体をさらに添加する方法がある。ＰＥＩが含まれずにコリン誘導体だけが含まれた研磨液を使ってシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を除去する場合、シリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜の除去率が低められて、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が格段に上がる。これは、水溶液の状態で解離されたコリン誘導体の陽イオンが酸素成分よりも窒素成分によく結合するからである。ところが、シリコン窒化膜の除去率を低める効果があるコリン誘導体をＰＥＩと共に通常の研磨液に添加すれば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率の減少においてシナジー効果が生じる。
【００２５】
このようなコリン誘導体としては、例えば、コリンクロライド、コリンベース、コリンブロマイド、コリンアイオダイド、コリンジハイドロジェンシトレイト、コリンビタルトレイト、コリンビカルボネイト、コリンシオレイト、コリンアスコベイト、コリンボレイト、コリンテオフィリネイト、コリングルコネイト、アセチルコリンクロライド、アセチルコリンブロマイド、メタコリンクロライドなどが使用される。これらの中でもコリンクロライドを使用することが望ましく、その添加量は、研磨剤、ｐＨ調節剤、界面活性剤、脱イオン化水、ＰＥＩ及びコリンクロライドを含んで組成された研磨液の０．１ｗｔ％ないし１０ｗｔ％であることが好ましい。
【００２６】
一方、全体ＣＭＰ工程によりポリシリコンプラグを形成する工程において、半導体素子のゲート電極構造体の上面に形成されているキャッピング膜（図１の１８）であるシリコン窒化膜の一部がプラグ用コンタクトホール（図１の１９）の形成時にエッチングされる。従って、ゲート電極構造体の上面のシリコン窒化膜１８ａよりも、ゲート電極構造体の間を充填してこれらを覆うシリコン酸化膜２２ａが若干高くなる。そのため、露出しているシリコン酸化膜２２ａ及びシリコン窒化膜１８ａの除去時に、シリコン酸化膜２２ａがより多く除去されることが要求される。
【００２７】
ところで、このような要求には、ＰＥＩ及びコリン誘導体、例えばコリンクロライドを共に入れて組成した研磨液により応えることができる。すなわち、ＰＥＩ及びコリン誘導体が添加された研磨液を使ってポリシリコン層、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を同時にエッチングすれば、ポリシリコン層の除去率を高めつつシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を低めることができ、さらには、シリコン酸化膜の除去率をシリコン窒化膜の除去率よりも若干高くできる。従って、ポリシリコン、シリコン酸化膜及びシリコンシリコン窒化膜を同時に露出させて除去する自己整列コンタクトプラグの形成のための全体ＣＭＰ工程のマージンを高めることができる。
【００２８】
＜実施例１＞
キャボット社のＳＳ−２５（商標名）研磨原液を脱イオン水と１：１で希釈した研磨液を使用し、研摩器として使用されたプレシ社の研磨器の研磨ヘッドの下降力は５ｐｓｉに、研磨テーブルの速度は６５ｒｐｍに調整して、ＰＥＩ添加量の変化によるＳｉ３Ｎ４及びＰＥ−ＴＥＯＳの除去率を調べた。その結果を表２に示す。ここで、ＰＥ−ＴＥＯＳはＰＥ−ＣＶＤにより、そしてＳｉ３Ｎ４はＬＰＣＶＤにより形成された。ＳＳ−２５はヒュームドシリカの研磨剤が２５ｗｔ％含まれており、ｐＨ調節剤（ｐＨ＝１１）、脱イオン化水を主成分としている。
【００２９】
【表２】
0004452009.tif 000003
【００３０】
ＰＥＩの添加量はＳＳ−２５にＰＥＩが含まれて得られた結果物を基準として示した。ＰＥＩの添加量が０．０２ｗｔ％であるＳｉ３Ｎ４及びＰＥ−ＴＥＯＳの除去率はＰＥＩが添加されていない場合のＳｉ３Ｎ４及びＰＥ−ＴＥＯＳの除去率と大差なく、かえってＰＥ−ＴＥＯＳの除去率は高まった。しかし、０．５ｗｔ％のＰＥＩが添加された研磨液を使用した場合にはＳｉ３Ｎ４及びＰＥ−ＴＥＯＳの除去率が各々ＰＥＩを添加しなかった時よりも低まるということが分かる。すなわち、既存の研磨液に０．０２ｗｔ％以上の濃度を有するＰＥＩを添加すれば、ＰＥ−ＴＥＯＳ及びＳｉ３Ｎ４の除去率を格段に低めることができることが分かる。
【００３１】
表２の結果から、０．０２ｗｔ％のＰＥＩが含まれた研磨液を使用すれば、シリコン酸化膜の除去率は約２００（Å／分）以下であり、シリコン窒化膜の除去率は約３５０（Å／分）以下であることが分かる。そして、ＰＥＩの含有量によって具体的な除去率値を変えることができ、プラグノードの形成工程のほかに具体的な条件が異なる各種のＣＭＰ工程にも本発明を適用できる。
【００３２】
＜実施例２＞
脱イオン化水の希釈によるＰＥ−ＴＥＯＳ及びＳｉ３Ｎ４の除去率の変化を調べるために、ＳＳ−２５にＰＥＩを添加せずに単に脱イオン化水だけを添加して希釈した場合及びＰＥＩが添加されたＳＳ−２５に脱イオン化水を希釈した場合の各々に関する除去率データを表３及び表４に示す。
【００３３】
表３及び表４の結果を得るために、研摩器として使用されたプレシ社の研摩器の研磨ヘッドの下降力は５ｐｓｉに、研磨テーブルの速度を６５ｒｐｍに調整した。
【００３４】
表３の結果は、キャボット社のＳＳ−２５（商標名）研磨原液を１：１で希釈した第１研磨液、第１研磨液を脱イオン化水と１：１でさらに希釈した第２研磨液及び第２研磨液をさらに１：１で希釈した第３研磨液を使って得たものである。ここで、第１研磨液は１２．５ｗｔ％、第２研磨液は６．２５ｗｔ％、第３研磨液は約３．１３ｗｔ％の研磨剤を含んでいる。
【００３５】
表４の結果は、キャボット社のＳＳ−２５（商標名）研磨原液を１：１で希釈してＰＥＩを０．５ｗｔ％添加した第４研磨液、第４研磨液をさらに脱イオン水と１：１（研磨液：脱イオン化水）で希釈した第５研磨液及び第５研磨液をさらに１：１で希釈した第６研磨液を使って得たものである。ここで、第４研磨液は１２．５ｗｔ％、第５研磨液は６．２５ｗｔ％、第６研磨液は約３．１３ｗｔ％の研磨剤を含んでいる。そして、第５研磨液は０．２５ｗｔ％のＰＥＩを、第６研磨液は０．１２５ｗｔ％のＰＥＩを含んでいる。
【００３６】
【表３】
（比較例）
0004452009.tif 000004
【表４】
0004452009.tif 000005
【００３７】
ＳＳ−２５を希釈した場合にはＳＳ−２５原液を使用した場合に比べてＰＥ−ＴＥＯＳ及びＳｉ３Ｎ４の除去率が下がりはするもののその変化率が小さく、ＰＥＩが添加されたＳＳ−２５に脱イオン化水を入れて希釈した場合にはＰＥ−ＴＥＯＳ及びＳｉ３Ｎ４の除去率の変化幅が相当大きいことが分かる。ＰＥＩが添加された研磨液を希釈して使っても本発明の思想が実現できるので、ＰＥＩが添加された本発明の研磨液は価格競争力も確保できる。
【００３８】
特に、ポリシリコン層を６，０００Åの厚さに形成し、第４研磨液を使ってシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を同時に除去する時、ＰＥ−ＴＥＯＳ及びＳｉ３Ｎ４の除去率は、表４に示されたように、各々１５２（Å／分）及び３３４（Å／分）である。この時、ポリシリコン層は完全に除去された（すなわち、除去率が６，０００（Å／分）以上である）。すなわち、従来の研磨液であるＳＳ−２５を使用する場合にはポリシリコンに対するＰＥ−ＴＥＯＳの選択比は０．４１（表１）であり、Ｓｉ３Ｎ４の選択比は０．０９７（＝５８８／６０３４；表１）であるのに対し、０．５ｗｔ％のＰＥＩを添加したＳＳ−２５を使用すれば、各々約０．０２５（＝１５２／６，０００）以下及び約０．０５６（＝３３４／６，０００）以下に下がることが分かる。従って、本発明を利用すれば、プラグ用ポリシリコン層、シリコン窒化膜であるキャッピング膜及びスペーサ、そして層間絶縁膜であるシリコン酸化膜が同時にエッチングされる時、ポリゲート電極を含むトランジスターの特性劣化を生じさせることなく所望のプラグノードを形成できる。
【００３９】
＜実施例３＞
ＰＥＩのほかにコリン誘導体を通常の研磨液であるＳＳ−２５に含めて組成した新しい概念の研磨液を使ってＰＥ−ＴＥＯＳ及びＳｉ３Ｎ４をＣＭＰした結果を表５に示す。
【００４０】
使用された研摩器の種類及び研磨固定変数は実施例１及び実施例２と同じである。
【００４１】
【表５】
0004452009.tif 000006
【００４２】
表５によれば、コリン誘導体を通常の研磨液、例えばＳＳ−２５に添加すれば、ＰＥ−ＴＥＯＳ、すなわちシリコン酸化膜の除去率には大きい変化がないが、Ｓｉ３Ｎ４、すなわちシリコン窒化膜の除去率が大きく下がってシリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜の選択比が高まる。そして、ＰＥＩだけをＳＳ−２５に添加すれば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率は下がるものの、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜の選択比を高めはしない。ところで、ＰＥＩ及びコリン誘導体の両方をＳＳ−２５に添加すれば、シリコン酸化膜の除去率及びシリコン窒化膜の除去率がＰＥＩだけを添加した場合に比べて格段に下がることが分かる。すなわち、ＰＥＩだけを添加した場合に比べてコリン誘導体、具体的にはコリンクロライドを添加した場合にはシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率においてシナジー効果が生じることが分かる。従って、コリン誘導体が添加されれば、ＰＥＩだけを添加してシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を格段に下げる場合（ＰＥＩの含有量である０．０２ｗｔ％以上）に使用されたものよりも少量のＰＥＩが添加されても、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率は格段に下がるということが当業者にとって自明である。
【００４３】
特に、ＳＳ−２５に０．５ｗｔ％のＰＥＩと共に添加されるコリン誘導体の含有量（この実施例では１．３ｗｔ％である）を調節することにより、シリコン窒化膜の除去率よりもシリコン酸化膜の除去率を大きくできる。従って、ＰＥＩ及びコリン誘導体が含まれた本発明による研磨液はプラグ用ポリシリコン層、シリコン窒化膜であるキャッピング膜及びスペーサ、そして層間絶縁膜であるシリコン酸化膜が同時にエッチングされる時、ポリゲート電極を含むトランジスターの特性劣化を生じさせることなく所望のプラグノードを形成する場合に適用できるだけではなく、プラグノードの両側に配置される層間絶縁シリコン酸化膜を薄めることができる。
【００４４】
本発明の実施例ではシリコン酸化膜としてＰＥ−ＴＥＯＳを例に取って説明したが、これに限定されることなく、ＳｉＯ２を基本構造とするシリコン酸化膜、例えば、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＨＤＰシリコン酸化膜、ＵＳＧ、ＨＴ―ＵＳＧまたはＰＥ−シリコン酸化膜に対しても本発明が適用できるということは自明である。また、シリコン酸化膜であるＰＥ−ＴＥＯＳ及びシリコン窒化膜であるＳｉ３Ｎ４が各々ＰＥ−ＴＥＯＳ及びＬＰＣＶＤにより形成された場合に限って説明したが、これらの膜の形成方法はプラズマ化学気相蒸着方法または常圧気相蒸着方法などの各種の方法により形成され、各々の基本構造、例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４を有する膜に対しても本発明が適用できるということは当業者にとって自明である。
【００４５】
また、本発明は研磨剤としてヒュームドシリカを使用した研磨液にＰＥＩ及び／またはコリン誘導体を添加した場合を説明したが、コロイダルシリカ、湿式シリカまたはストバー若しくはゾル−ゲルシリカが含まれた研磨液、そしてアルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、セリアなどの研磨剤が含まれた研磨液にＰＥＩ及び／またはコリン誘導体を添加しても本発明の思想が実現できるということは当業者にとって自明である。
【００４６】
そして、本発明の実施例では導電性物質としてポリシリコン層を例にとって説明したが、他の導電性物質、例えばタングステン、アルミニウムまたは銅などと酸化膜及び窒化膜を同時に除去する場合にも本発明を適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
研磨液にＰＥＩ及び／またはコリン誘導体を添加したり、添加物が含まれた研磨液を希釈して使ったりしてポリシリコン層とシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を同時にＣＭＰする時、ポリシリコン層の除去率を高く維持しつつ該ポリシリコン層と共に除去されるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の研磨率を低めることができる。さらには、ＰＥＩ及びコリン誘導体が添加された研磨液を使用すれば、前述したＣＭＰ工程中にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の除去率を全体的に低めつつ、シリコン酸化膜の除去率をシリコン窒化膜よりも若干高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】、
【図２】、
【図３】全体ＣＭＰにより形成された自己整列コンタクトプラグの形成段階を示した図である。
【図１】
0004452009.tif 000007
【図２】
0004452009.tif 000008
【図３】
0004452009.tif 000009