(57)【要約】半導体基板上の銅皮膜を電気化学的に研磨する方法は、８．０〜１０．５の範囲内のｐＨを有するアルカリ性溶液を使用する。１平方フィート当たり５〜１００アンペアの定電流の密度は、電極、アルカリ性溶液および銅皮膜によって形成された電気化学的セルに印加される。銅は、毎分５００〜１００００オングストロームの速度で除去される。電解研磨のための最終点は、印加された電圧の突然の変化によって検出される。アルカリ性研磨溶液は、銅皮膜を含有していてもよい。更に、銅の析出は、露出された銅表面上で選択的に行なわれるが、しかし、露出された遮断層の表面上では行なわれない。それ故に、方法は、電界領域から多すぎる銅が除去された後に電界領域内で銅を再析出させることによってディッシングおよびエロージョンを補償することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の銅皮膜を研磨するための方法において、
（１）少なくとも半導体基板の表面の一部分に塗布された銅皮膜を有する半導体基板をアルカリ性溶液中に浸漬する工程；
（２）カソードを、銅皮膜およびアルカリ性溶液とともに電気化学セルを形成するアルカリ性溶液と接触させる工程；および
（３）電流を電気化学セルに印加し、したがって銅皮膜の一部分を除去する工程を有することを特徴とする、半導体基板上の銅皮膜を研磨するための方法。
【請求項２】
アルカリ性溶液が銅イオンを電気メッキのための銅の源として含有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、半導体基板上への銅皮膜の塗布の前に、誘電性材料を半導体基板に塗布することを有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
誘電性材料が低い誘電率（Ｋ）を有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
誘電性材料をシリカ、ＳｉＯ２、Ｆドープされた珪酸塩ガラス、Ｃドープされた珪酸塩ガラス、他のドープされた珪酸塩ガラス、ポリアリールエーテル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンおよび炭素ポリマーから構成される群から選択する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
誘電性材料をキセロゲル、アエロゲル、多孔質シリカ、多孔質炭素ポリマー、多孔質ポリアリールエーテルおよび多孔質ポリテトラフルオロエチレンから構成される群から選択する、請求項３記載の方法。
【請求項７】
電流を１平方フィート当たり５〜１００アンペアの密度で印加する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
電流密度が１平方フィート当たり５〜３０アンペアである、請求項７記載の方法。
【請求項９】
電気化学的セルに印加された電流が一定である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
定電流を電気化学的セルに使用する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
アルカリ性溶液を７０ＥＦまたはそれ以上の温度で維持する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
アルカリ性溶液の温度を室温ないし１５０ＥＦの範囲内で維持する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
アルカリ性溶液が７を上廻るｐＨを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
アルカリ性溶液が８．０〜１０．５の範囲内のｐＨを有する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
アルカリ性溶液を銅塩、硫酸銅、ピロリン酸銅、ピロリン酸ナトリウムを含めてアルカリ金属ピロリン酸塩、ピロリン酸アンモニウム、オルトリン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムおよびエチレンジアミンテトラ酢酸から構成される群から選択された材料の混合物から形成させる、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
銅を毎分５００〜１００００オングストロームの範囲内の速度で除去する、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
銅を毎分１０００〜５０００オングストロームの範囲内の速度で除去する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
さらに印加された電圧の増加が検出された後に電流を停止させることを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
さらに電流の減少が検出された後に電圧を停止させることを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項２０】
半導体基板上の銅皮膜から選択的に銅を除去し、選択的にこの銅皮膜上に銅を析出させるための方法において、
（１）少なくとも半導体基板の表面の一部分に塗布された銅皮膜を有する半導体基板をアルカリ性溶液中に浸漬する工程；
（２）電極を、銅皮膜およびアルカリ性溶液とともに電気化学セルを形成するアルカリ性溶液と接触させる工程；
（３）電流を電気化学セルに印加し、銅皮膜の一部分を選択的に除去する工程；および
（４）場合によっては逆電流を電気化学的セルに印加し、銅皮膜上に銅を選択的に析出させる工程を有することを特徴とする、半導体基板上の銅皮膜から選択的に銅を除去し、選択的にこの銅皮膜上に銅を析出させるための方法。
【請求項２１】
工程（１）〜（４）を実質的に平坦な表面が銅皮膜上に形成されるまで繰り返す、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
電流を１平方フィート当たり５〜１００アンペアの密度で印加する、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
逆電流を１平方フィート当たり５〜１００アンペアの密度で印加する、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
電気化学的セルに印加された電流が一定である、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
定電流を電気化学的セルに使用する、請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
電気化学的セルに印加された逆電流が一定である、請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
定電流を逆電流の確立のために使用する、請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
アルカリ性溶液を７０ＥＦまたはそれ以上の温度で維持する、請求項２０記載の方法。
【請求項２９】
アルカリ性溶液の温度を室温ないし１５０ＥＦの範囲内で維持する、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
アルカリ性溶液が７を上廻るｐＨを有する、請求項２０記載の方法。
【請求項３１】
アルカリ性溶液が８．５〜１０．５の範囲内のｐＨを有する、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
銅を毎分５００〜１００００オングストロームの範囲内の速度で除去する、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
銅を毎分５０００〜１００００オングストロームの範囲内の速度で除去する、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
銅を毎分５００〜１００００オングストロームの範囲内の速度で析出する、請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
銅を毎分１０００〜５０００オングストロームの範囲内の速度で析出する、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
アルカリ性溶液を銅塩、硫酸銅、ピロリン酸銅、ピロリン酸ナトリウムを含めてアルカリ金属ピロリン酸塩、ピロリン酸アンモニウム、オルトリン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムおよびエチレンジアミンテトラ酢酸から構成される群から選択された材料の混合物から形成させる、請求項３０記載の方法。
【請求項３７】
さらに印加された電圧の増加が検出された後に電流を停止させることを有する、請求項３７記載の方法。
【請求項３８】
さらに印加された電圧の変化が検出された後に逆電流を停止させることを有する、請求項３０記載の方法。
【請求項３９】
銅皮膜上に銅を選択的に析出させるために逆電流を電気化学的セルに印加する工程を、銅皮膜が実際に平坦な表面を有しない場合にのみ電流を印加する工程の後に実施する、請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、銅の電気化学的析出および除去の分野、よりいっそう詳述すれば、銅皮膜の電気化学的研磨に関する。
２．発明の背景
半導体基板、例えば半導体ウェーハ上のデバイスの製造において、導電性層の多重レベルは、基板に適用されている。基板上の特徴、回路、バイアスおよびデバイスを二次加工する目的で、基板上の材料を析出させかつエッチングするために、種々の技術が使用される。析出技術は、物理的蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸着（ＣＶＤ）および電解質液中への基板の浸漬のような方法を含む。この最後の技術は、無電流析出または電気メッキのために使用されることができる。
【０００２】
同様に、ウェーハから材料を除去するために、数多くの技術が公知である。これらの技術は、化学的エッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、プラズマエッチング、化学機械研磨（ＣＭＰ）および電解質液中へのウェーハの浸漬を含む。浸漬されたウェーハを電解質に暴露することによる材料の除去には、電気メッキのために使用された装置と同一の装置が使用されるが、しかし、結果は反対となる。それというのも、帯電された粒子は、ウェーハ上に析出されると云うよりはむしろウェーハから除去されるからである。
【０００３】
物体上に金属をメッキするために、物体がメッキ液中に浸漬されるようなメッキ系は、当業界で十分に公知である。電極をメッキ液中に導入した場合には、種々の金属が簡単な浸漬または電気メッキによってメッキされうる。銅のメッキにおいて、メッキ液、例えば硫酸銅（ＣｕＳＯ４）と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）との混合物は、銅を物体上にメッキするための銅の源として使用される。典型的には、カソードは、メッキされるべき物体に接続され（即ち、物体は、カソード電極として機能する）、電位がカソードおよびアノードに亘って存在する。更に、メッキ液中の銅イオンは、カソード電極（即ち、メッキすべき物体）上で還元されるであろう。
【０００４】
伝統的な銅メッキ法において、アノード電極は、通常、銅から形成されており、この銅は、銅イオンが劣化した際に銅イオンの代わりにメッキ液中に溶解する。しかし、正確なメッキのためには、不活性のアノードが使用され、したがってアノードは、メッキ工程の間、形状を変化させない。銅イオンがアノード材料から酸化される代わりに、銅の幾つかの他の源が必要とされる。例えば、銅含有材料がメッキ液中に導入される。即ち、銅イオンがメッキ作用のためにメッキ液により枯渇した際に、外部の源は、メッキ液中の銅イオンを補充するために使用される。
【０００５】
伝統的な相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）集積回路は、アルミニウム導体およびシリカ（ＳｉＯ２）誘電体を基礎としていた。デバイスがより早く、かつよりいっそう複雑になった場合には、チップ上の導体は、より少ない空間を占めなければならず、よりいっそう狭隘になる。０．２５μｍ未満の導体が一般的であり、導体のための電流ターゲットは、０．１３μｍ〜０．１μｍまたはそれ以下である。導電系統に関連してキャパシタンスを減少させるために、標準のＳｉＯ２誘電体の代わりに、低い誘電定数の材料も開発された。多種多様な低いＫの誘電性材料、例えばキセロゲルおよびアエロゲルを含めて、Ｆドープされた珪酸塩ガラスおよびＣドープされた珪酸塩ガラス、ポリマー、例えばポリアリールエーテルおよびポリイミド、ならびに前記材料の多孔質の変形が研究された。
【０００６】
伝統的なアルミニウムによる相互接続の代わりに、銅金属化法が開発された。銅は、アルミニウムの約２／３の電気抵抗を有し、よりいっそう良好な導体を形成させる。低い抵抗以外に、銅は、相互接続のより高い速度および電子の移動に対するより高い抵抗を示す。P. Singer,"Tantalum, Copper and Damascene: The Future of Interconnects", Smiconductor International, June 1998。
【０００７】
通常、銅は、シングルまたはデュアルのダマスセン金属化法によりシリコン半導体基板またはウェーハに適用される。典型的な金属化法において：（０）導体溝またはバイアホールは、半導体基板上で誘電性層中にエッチングされ、この場合この誘電性層は、標準のＳｉＯ２または別の低いＫ誘電率の誘電性材料であることができ；（１）インタフェースの遮断層は、ＰＶＤまたは化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて基板上に析出され；（２）銅種晶層は、ＰＶＤまたはＣＶＤを用いて遮断層上に析出され；さらに、（３）銅は、典型的には酸性の銅メッキ液を用いて電気化学的析出（ＥＣＤ）により析出され、半導体基板上の特徴、例えばバイアホールおよび半導体溝中に注入され；最後に、（４）過剰の銅および遮断層の材料は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）法を用いて電界領域から除去される。Dresher W.H., "Speeding-up your computer in the 21st century using Copper ICs"。
【０００８】
拡散遮断層は、銅が誘電体材料中および半導体基板のシリコン二次構造体中に移動することを回避させるために使用される。遮断層材料の例は、コバルト、クロム、ニッケル、パラジウム、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、タングステン、窒化タングステン、タングステンシリコン窒化物、タンタルシリコン窒化物等である。誘電性材料の例は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ＦドープされたシリカガラスおよびＣドープされたシリカガラス、シリカアエロゲル、キセロゲルおよび有機ポリマーである。幾つかの前記例の低いＫの誘電性材料は、多孔質であり、低い機械的強度を有する。機械的に弱い低いＫの材料は、ＵＬＳＩ製造法に通常使用される標準の化学機械研磨（ＣＭＰ）法と適合していない。それというのも、前記材料は、過剰の銅および遮断層のみを除去することが意図されているＣＭＰ法の間に銅と一緒に早期に除去されるからである。銅を研磨するために改善された方法が必要とされる。
【０００９】
当業界で公知であるように、ＣＭＰは、（ａ）スラリーを含有する化学的溶液および（ｂ）研磨パッドを使用する半導体二次加工技術である。化学的溶液およびパッドは、ウェーハ表面から過剰の材料を平坦化するかまたは除去するために適用される。ＣＭＰ法の１つの欠点は、研磨が長すぎる程連続された場合に、多すぎる程の銅または誘電性材料が半導体基板上の電界領域から除去されうることである。銅の過剰の除去は、”ディッシング”と呼称され、誘電性材料の過剰の除去は、”エロージョン”と呼称される。基板表面と比較して相対的な銅の柔軟さは、ＣＭＰ法のために適当な最終点の検出を困難にしうる。
【００１０】
銅を電解研磨または電気化学研磨（”ＥＣＰ”）するための標準法は、通常、酸性溶液中、例えば亜燐酸中で実施される。平滑な表面を得るためには、比較的大量の材料がウェーハから除去される。大量を銅を除去するための酸中での電解研磨は、ＵＬＳＩ二次加工に使用される銅金属化法と適合しておらず、この場合析出された銅層は、通常、全く薄手である（例えば、１φｍ）。本発明の１つの目的は、基板から銅材料を１μｍ未満除去することによって極めて平滑な表面を得ることである。別の目的は、銅層と遮断層との境界で電解研磨法を停止させるために、明らかに定義された最終点を達成させることを設定し、かつ試みることである。銅表面の過剰の”ディッシング”は、できるだけ回避されるはずである。
【００１１】
発明の総括
電気化学的研磨（ＣＭＰ）なしに銅材料を除去するための集積回路に二次加工にとっての半導体基板上での銅皮膜の電気化学的研磨法が開示されている。その上に存在する銅皮膜を有する半導体基板は、アルカリ性溶液（ｐＨ７を上廻る）中に浸漬される。アルカリ性溶液は、シアン化物、銅塩、例えばＣｕＣＮ、錯化剤、例えばＫＣＮ、塩基、例えばＫＯＨ、緩衝剤、例えばＮａ２ＣＯ３（Ｎａは、Ｋの代わりに使用されてよい）および有機添加剤、例えば湿潤剤および粒子リファーナーを含有する。シアン化物を含まない溶液は、安全性および環境の理由から好ましい。シアン化物を含まないアルカリ性溶液は、銅塩、例えばＣｕＳＯ４またはピロリン酸銅、錯化剤、例えばピロリン酸塩またはエチレンジアミン、塩基、例えばＮａＯＨまたはＯＫＨおよび有機添加剤を含有する。幾つかの反応導体の用途において、移動性イオン、例えばＮａ＋またはＫ＋は、好ましくなく、即ち有機塩基、例えばＮＨ４ＯＨは、Ｎａ＋またはＫ＋を含有する塩基性溶液の代わりに使用されてよい。従って、アルカリ性溶液は、銅塩、硫酸銅、ピロリン酸銅、ピロリン酸ナトリウムを含めてアルカリ金属ピロリン酸塩、ピロリン酸アンモニウム、オルトリン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムおよびエチレンジアミンテトラ酢酸を１つ以上含有することができる。
【００１２】
対向電極は、アルカリ性溶液と接触している。銅材料を銅皮膜から除去しかつそれによって被膜表面を研磨するために、銅皮膜はアノードを形成し、対向電極はカソードを形成する。定電流は、好ましくは１平方フィート当たり５〜１００アンペア、最も好ましくは１平方フィート当たり５〜３０アンペアの電流密度で適用される。アルカリ性溶液は、好ましくは７０ＥＦまたはそれ以上、最も好ましくは７０ＥＦ〜１５０ＥＦの範囲内の温度で維持される。
【００１３】
銅の除去方法の最終点は、適用された電圧を監視することによって最善に検出される。電圧の増加は、残留する銅皮膜が極めて薄手になっていることを示す。電圧の突然の増加は、全ての銅が完全に除去され、遮断層の表面、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）が例えば露出されていることを示す。遮断層、通常、ＴａまたはＴａＮは、電解研磨溶液中で溶解しない。遮断層は、導電性であるが、しかし、銅よりも極めて高い抵抗を有するので、銅皮膜を取り去った後には、電圧の急上昇が起こる。
【００１４】
本発明による方法は、比較的に少量の銅（通常、１μｍ未満）のみを除去した後に、基板上に極めて平滑な銅表面を生じる。また、この方法は、遮断層上の材料の除去を停止させ、したがって研磨のための明らかな最終点を生じる。本発明の電気化学研磨法の付加的な利点は、この方法が存在する銅皮膜上に選択的に銅を析出させ、それによって皮膜表面上の品質を改善するために使用されうることである。電極の電位を反対するにすることによって（ウェーハ表面にカソード電極を形成させることによって）、銅は、露出された銅表面上に置かれるが、しかし、露出された遮断層表面上、例えばタンタル（Ｔａ）または窒化タンタル（ＴａＮ）層上には置かれない。この方法で銅を析出させる場合には、銅材料は、遮断層上に析出しない。ＣＭＰ法は、ディッシングされた表面に留まる銅溝の中心部分から大量の銅を除去することができる。適度に制御されない場合には、電解研磨法は、ディッシングされた表面に意図的に留まるよりも多量の銅材料を除去しうる。本発明に方法を使用するが、しかし、電流の方向を反対した場合には、銅は、ディッシングされた表面上に選択的に析出されることができ、表面の平坦化を復元することができる。それ故に、析出およびエッチングの多重の作業周期を実現することができ、望ましい表面条件を生じる。
【００１５】
発明の開示
本発明において、ＣＭＰの代わりに、銅の電解研磨法は、半導体基板の表面上で銅皮膜から過剰の材料を除去するために使用される。銅被膜表面は、定電流モードを使用することにより、７を上廻るｐＨでアルカリを基礎とする化学薬品中で研磨される。
【００１６】
銅の電解研磨の間、電気化学的セルが銅皮膜、アルカリ性溶液および対向電極によって形成される。電界は、銅表面および対向電極に亘って適用される。研磨すべき銅皮膜は、アノードを形成し、対向電極は、電気化学的セルのカソードである。定電流を使用することにより、過剰の銅は除去される。好ましくは電流密度は、１平方フィート当たり５〜１００アンペア、最も好ましくは１平方フィート当たり５〜３０アンペアである。処理温度は、室温（一般に約７０ＥＦ）〜１５０ＥＦの範囲内の温度で維持される。銅のエッチングまたは除去速度は、電気化学的セルに適用される電流を制御することによって制御されてよい。典型的なエッチング速度は、毎分０．５〜１０千オングストロームである。好ましくは、使用される研磨速度は、毎分５００〜５０００オングストロームの範囲内で使用され、研磨時間は、１μｍの皮膜に対して２〜２０分の範囲内で使用される。電流は、好ましくは、８インチの直径の半導体ウェーハについて１〜１０アンペアである。
【００１７】
半導体基板は、好ましくはシアン化物を含まない、アルカリを基礎とする溶液中に浸漬される。処理に使用するのに理想的なアルカリ性溶液は、銅を一般にイオンの状態、Ｃｕ＋＋で含有する。銅の量は、一般に１リットル当たり０．１Ｍまたは６グラムないし１リットル当たり０．４Ｍまたは２５グラムの範囲内である。より大きい量およびより小さい量により満足に作業することができる。銅は、普通の銅塩、例えば硫酸銅またはピロリン酸銅をアルカリ性溶液に添加することによって供給されうる。また、溶液は、１つ以上の錯化剤、例えばピロリン酸ナトリウムまたはエチレンジアミンまたはエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）を有利に０．１Ｍ〜１．０Ｍの量で含有する。強塩基溶液、例えばＮａＯＨまたはＫＯＨは、溶液のｐＨの調節に使用される。また、ＮＨ４または有機塩基は、Ｎａ＋イオンおよびＫ＋イオンを有する塩基溶液の代わりに使用されることができる。商業的に入手可能なアルカリを基礎とする溶液、例えばCOBREおよびE-Brite ３０／３０は、本発明において電解研磨のために使用された。好ましくは、アルカリ性溶液のｐＨは、８．２〜１０．５である。
【００１８】
米国特許第６０１７４３７号明細書には、半導体基板上に銅を析出させるかまたは半導体基板から銅を除去するために使用されうる処理室が開示されている。この米国特許第６０１７４３７号明細書中の処理室の記載は、参考のために本明細書中に含まれている。
【００１９】
銅皮膜を有する半導体基板に関連して、研磨工程の最終点は、直ちに決定される。図１に関連して、ボルテージポテンシャル（ｍＶ）と時間との代表的な線図が示されている。窒化タンタル（ＴａＮ）の誘電性遮断層の表面上での銅皮膜の電解研磨を定電流の下で実施した場合には、銅の除去の最終点は、適用された電圧中での第１の突然の増加によって検出され、これは、図１において、垂直な段１２によって示されている。この最終点は、図１の例について５０〜６０秒で起こった。この電圧の突然の変化は、ウェーハ表面を通じて定電流の緻密な流れを維持するのに必要とされる適用された電圧における変化を示す。この現象は、遮断層からの銅皮膜の完全な除去に帰因するものと思われる。銅皮膜は、遮断層の皮膜、この場合にはＴａＮ、よりも著しく低い抵抗を有しているので、定電流を維持するための電気化学的セルの駆動にはより大量の電圧が必要とされる。
【００２０】
従って、本発明の銅研磨法は、自動的に遮断層上で停止することができ、この場合この遮断層は、１つの例として窒化タンタル（ＴａＮ）であることができる。更に、必要に応じて、遮断層は、分離法、例えば分離湿潤化学エッチング、電気エッチングまたはＣＭＰによって除去されることができる。
【００２１】
本発明による電気化学研磨法は、半導体基板中に使用された誘電性材料のタイプに依存しない。誘電性材料は、シリカ、ＳｉＯ２、Ｆドープされた珪酸塩ガラス、Ｃドープされた珪酸塩ガラス、他のドープされた珪酸塩ガラス、ポリアリールエーテル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンおよび炭素ポリマーであることができる。誘電性材料は、多孔質材料、例えばキセロゲル、アエロゲル、多孔質シリカ、多孔質炭素ポリマー、多孔質ポリアリールエーテルおよび多孔質ポリテトラフルオロエチレンであってもよい。
【００２２】
ＣＭＰまたは他の公知の電解研磨法による本発明の電解研磨法の利点は、平滑な表面が少量の銅（一般に１μｍ未満）のみの除去を伴ないながら得られ、銅の析出が銅の除去よりもむしろ望ましい場合には、電流の方向を反対することができることにある。同じアルカリ性溶液および装置を使用した場合には、銅皮膜は、露出された遮断材料上の電界領域で銅の析出なしに溝内または他の構造体内で有利に銅表面上に析出されうる。それ故に、同じアルカリ処理液および装置を用いて銅をエッチング／除去および析出／適用し、ＣＭＰを使用することなく銅表面の望ましい平坦化を達成させることができる。
【００２３】
図４および５に関連して、写真は、それぞれ１０μｍの幅および５μｍの幅である溝内に析出された銅を示す。溝内の銅表面は、図５における誘電性材料の表面に対して平坦ではなく、”ディッシング”は、説明された大きな特徴において最も注目することができる。元来の皮膜は、平坦な上面を形成させることなく溝内に析出されるので、第１にディッシングが生じた。より平坦な銅皮膜は、本発明の”析出−エッチング（dep-etch）”法を使用することにより析出させることができる。また、平坦化は、大きな幾何学的寸法内での付加的な銅の析出によって改善／修正されることができ、ＥＣＰまたは電解研磨法の前によりいっそう平坦な表面を生じることができる。
【００２４】
図６に関連して、写真は、電界領域からの銅の除去後に、銅が計画的に過剰量で溝内に析出されたが、しかし、なお電界領域内では析出されないことを示す。それ故に、本発明の電気化学研磨法は、反対に操作されてもよく、正確な表面の平坦度に対して溝内でディッシングされた表面上に選択的に銅を析出させることができる。更に、試料は、ＥＣＰまたはＣＭＰ法に掛けられてもよく、再びよりいっそう平坦な表面を生じることができる。”析出−エッチング”法は、望ましい表面の平坦度が達成されるまで数回繰り返されてよい。
【００２５】
更に、本発明を次の実施例によって詳説するが、しかし、これによって制限されるものではない。
【００２６】
実施例
銅の電気化学研磨を半導体ウェーハまたはかかるウェーハの断片上で実施した。研磨の前に、幾つかの層をシリコンウェーハ表面に塗布した。処理工程は、パターン化、エッチング、遮断層の種晶析出および銅皮膜の電気メッキを含む。試料は、次の皮膜スタックを有していた：
０．典型的に標準法によって誘電性層中にエッチングされた、開口部寸法におけるサブミクロンでのパターン、
１．３５０ΔのＴａＮ遮断層、
２．１５００ΔのＰＶＤによる銅種晶層、
３．１．５μｍの電気化学的に析出された（ＥＣＤ）銅。
【００２７】
実施例における皮膜の厚さは、この実施例の目的のために選択された。当業者であれば、他のデバイスおよびデバイスの要件に対して他の皮膜の厚さを選択するであろう。
【００２８】
図２は、１μｍ未満の幅の溝内で保持された銅皮膜の断面を示す。電界領域に亘っての銅皮膜を、本発明の電解研磨法によって研磨除去し、ＴａＮ遮断層の表面を露出させた。同時に、溝内の銅皮膜は、そのまま残留する。図２に示された例の製造法を、室温（約７０ＥＦ）で毎分約２０００オングストロームの範囲内の研磨速度を使用して、約５アンペアの電流を用いて約５分間、研磨することにより、実施した。
【００２９】
図３は、僅かに１μｍ未満の幅の溝内で保持された銅皮膜の断面を示す。電界領域に亘っての銅皮膜を本発明の電解研磨法を用いて研磨除去し、ＴａＮ遮断層の表面を露出させた。少量の銅残分が電界領域内に残存した。この残分は、不均一に析出された皮膜または不均一な除去量に基づくものであってよい。しかし、この場合に観察された少量の残分は、最適化された処理条件下で排除されてもよく、その後の遮断層の除去または清浄化処理の間に簡単に除去されてもよい。図３に示された例に使用される電解研磨法は、図２に例に使用された電解研磨法と比較可能であった。
【００３０】
本発明は、好ましい実施態様の詳細な記載および例によって詳説された。当業者の間では、形式および詳細についての種々の変化は可能である。それ故に、本発明は、特許請求の範囲の記載によって判断されなければならず、実施例または好ましい実施態様の記載によって判断される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】半導体基板上で銅皮膜を定電流で電気化学的に研磨する代表例としてのボルテージポテンシャル（ｍＶ）と時間をプロットした線図。
【００３２】
【図２】約０．３μｍの幅の溝内で保持された銅皮膜を有する研磨された試料の断面を示す倍率約２００００倍での走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【００３３】
【図３】約１μｍの幅の溝内で保持された銅皮膜を有する研磨された試料の断面を示す倍率約１５０００倍での走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【００３４】
【図４】約１０μｍの幅の溝内で保持された銅皮膜を有する研磨された試料の断面を示す倍率約１００００倍での走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、この場合には、銅表面は、著しくディッシングされている。
【００３５】
【図５】僅かにディッシングされている５μｍの幅の溝を示す走査電子顕微鏡写真。
【００３６】
【図６】電界領域に亘って銅を再析出させながら、銅が選択的に溝中でのみ析出し、電界領域内での銅の析出なしに溝内で銅の析出の全面成長を引き起こさせることを示す、倍率約２５０００倍の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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