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Dokumentenidentifikation DE69425812T2 08.02.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0659858
Titel Kupferbasierte Lösung zum Polieren von Metall und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Anordnung
Anmelder Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Hirabayashi, Hideaki, Minato-ku, Tokyo 105, US;
Higuchi, Masatoshi, Minato-ku, Tokyo 105, US
Vertreter Henkel, Feiler & Hänzel, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69425812
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.12.1994
EP-Aktenzeichen 941197857
EP-Offenlegungsdatum 28.06.1995
EP date of grant 06.09.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2001
IPC-Hauptklasse H01L 21/321

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.

Eine Polierlösung für einen Cu-Film oder einen Cu-Legierungsfilm, die aus einer Aufschlämmung von kolloidem Siliciumdioxid auf Aminbasis oder einer Aufschlämmung mit zugesetzten K&sub3;Fe(CN)&sub6;, K&sub4;(CN)&sub6; oder Co(NO&sub3;)&sub2; besteht, ist in J. Electrochem. Soc., Band 138, Nr. 11, 3460 (1991), VMIC Conference, ISMIC-101/92/0156 (1992) oder VMIC Conference, ISMIC-102/93/0205 (1993) offenbart.

Unglücklicherweise weist die genannte Polierlösung das folgende Problem auf, daß zwischen der Geschwindigkeit der Auflösung des Cu-Films durch die Polierlösung während des Eintauchens und der während des Polierens kein Unterschied besteht.

Bei der Bildung einer Schaltverbindungsschicht, eine Herstellungsstufe von Halbleitervorrichtungen, wird ein Rückätzverfahren verwendet, um Stufen von der Vorrichtungsoberfläche zu entfernen. Dieses Rückätzverfahren ist eine Methode, bei der in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat eine Einkerbung ausgebildet wird und auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung ein Cu-Film abgelagert und unter Verwendung einer Polierlösung poliert wird, wodurch eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht gebildet wird, indem der Cu-Film lediglich in der Einkerbung zurückgelassen wird. Nach dieser Rückätzstufe wird die in der Einkerbung verbliebene Cu-Schaltverbindungsschicht mit einer Polierlösung in Kontakt gebracht. Daher wird bei einer Polierlösung der im vorhergehenden diskutierten Zusammenset zung, bei der zwischen der Cu-Filmätzrate während des Eintauchens und der während des Polierens kein Unterschied erhalten wird, die Cu-Schaltverbindungsschicht durch die Polierlösung weiter geätzt. Infolgedessen wird die Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht niedriger als die Oberfläche des Isolierfilms. Dies macht die Ausbildung einer Schaltverbindungsschicht, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet, schwierig, was zu einer schlechten Planheit führt. Außerdem wird der Widerstand einer auf diese Weise gebildeten eingegrabenen Cu-Schaltverbindungsschicht höher als der einer Cu-Schaltverbindungsschicht, die so eingegraben ist, daß ihre Oberfläche mit der die Oberfläche eines Isolierfilms eine Ebene bildet.

Die FR-A-2 634 498 offenbart eine Lösung, die Sulfaminsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser enthält.

Die zu ätzenden Gegenstände bestehen aus Zink (Zn), Cadmium (Cd), Silber (Ag), Cobalt (Co) und Nickel (Ni). Kupfer oder eine Kupferlegierung sind als zu ätzende Gegenstände speziell erwähnt.

Die US-A-5 225 034 diskutiert das Verfahren eines chemisch- mechanischen Polierens einer kupferhaltigen Schicht unter Verwendung einer chemischmechanischen Polieraufschlämmung, die H&sub2;O, ein festes Schleifmaterial und eine aus der Gruppe HNO&sub3;, H&sub2;SO&sub4; und AgNO&sub3; ausgewählte dritte Komponente oder Mischungen derselben enthält.

Patent Abstracts of Japan, Band 17, Nr. 195 und JP-A- 4 345 695 offenbaren eine flüssige Bleichmittelzusammensetzung, die nicht zum Polieren eines Metalls auf Kupferbasis verwendet wird.

Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 33, Nr. 2, S. 258-259 offenbart eine koplanare Metall/Dielektrikum-Struk tur, die unter Verwendung eines Polierverfahrens ausgebildet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis, die beim Eintauchen von diesem Cu oder dieser Cu-Legierung in die Lösung Kupfer (Cu) oder eine Kupferlegierung (Cu-Legierung) kaum ätzt und das Cu oder die Cu-Legierung während des Polierens mit einer mehrfach bis zu mehreren zehnfach höheren Ätzrate als der während des Eintauchens auflöst.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei dem in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat eine Einkerbung und/oder eine Öffnung ausgebildet wird und ein Schaltverbindungsmaterialfilm, der auf dem Isolierfilm abgelagert ist und aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung (Cu-Legierung) besteht, innerhalb einer kurzen Zeitspanne rückgeätzt werden kann und gleichzeitig eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet, ausgebildet werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei dem in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat eine Einkerbung und/oder eine Öffnung ausgebildet wird, ein Schaltverbindungsmaterialfilm, der auf dem Isolierfilm abgelagert ist und aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht, innerhalb einer kurzen Zeitspanne rückgeätzt werden kann, wobei eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet, ausgebildet wird, und die Oberfläche des Isolierfilms und dgl. nach dem Rückätzen gut gereinigt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis bereitgestellt, die Aminoessigsäure, ein Oxidationsmittel zur Bildung eines Oxids auf der Oberfläche des Metalls auf Kupferbasis und Wasser und ferner Schleifkörnchen, die aus mindestens einem aus der Gruppe Siliciumdioxid, Zirconiumdioxid, Ceroxid und Aluminiumoxid ausgewählten Material bestehen, enthält.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, umfassend die Stufen:

Ausbilden einer Einkerbung und/oder einer Öffnung entsprechend der Form einer Schaltverbindungsschicht in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat;

Ablagern eines Schaltverbindungsmaterialfilms, der aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung (Cu-Legierung) besteht, auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung, und

Polieren des Schaltverbindungsmaterialfilms bis zur Freilegung einer Oberfläche des Isolierfilms unter Verwendung einer Polierlösung, die Aminoessigsäure, optional Amidoschwefelsäure, ein Oxidationsmittel zur Bildung eines Oxids auf der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung und Wasser und ferner Schleifkörnchen, die aus mindestens einem aus der Gruppe Siliciumdioxid, Zirconiumdioxid, Ceroxid und Aluminiumoxid ausgewählten Material bestehen, enthält, wodurch eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm derart ausgebildet wird, daß die Oberflächen der Schaltverbindungsschicht und des Isolierfilms miteinander eine Ebene bilden.

Ferner erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, umfassend die Stufen:

Ausbilden einer Einkerbung und/oder einer Öffnung entsprechend der Form einer Schaltverbindungsschicht in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat;

Ablagern eines Schaltverbindungsmaterialfilms, der aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung (Cu-Legierung) besteht, auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder der Öffnung;

Polieren des Schaltverbindungmaterialfilms bis zur Freilegung einer Oberfläche des Isolierfilms unter Verwendung einer Polierlösung, die Aminoessigsäure, optional Amidoschwefelsäure, ein Oxidationsmittel zur Ausbildung eines Oxids auf der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung und Wasser und ferner Schleifkörnchen, die aus mindestens einem aus der Gruppe Siliciumdioxid, Zirconiumdioxid, Ceroxid und Aluminiumoxid ausgewählten Material bestehen, enthält, wodurch eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm derart ausgebildet wird, daß die Oberflächen der Schaltverbindungsschicht und des Isolierfilms miteinander eine Ebene bilden, und

Behandeln der Oberfläche des Isolierfilms einschließlich der Schaltverbindungsschicht mit einer wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon und anschließend mit einer wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung.

Diese Erfindung läßt sich genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verstehen. Bei diesen ist bzw. sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die eine Poliervorrichtung zur Verwendung im erfindungsgemäßen Polierverfahren zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Eigenschaften einer aus 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestehenden Polierlösung zeigt, d. h. die Beziehung zwischen der Wasserstoffperoxidmenge, der Ätzrate eines Cu-Films beim Eintauchen des Films in die Lösung und der Polierrate des Cu-Films während des Polierens zeigt;

Fig. 3A bis 3C Schnittdarstellungen, die die Zustände eines Cu-Films mit Vorsprüngen zeigen, wenn der Film in eine aus Aminoessigsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestehende Polierlösung getaucht und unter Verwendung einer Poliervorrichtung poliert wurde;

Fig. 4 ein Diagramm, das die durch XPS (Röntgenphotoelektronenspektroskopie) erhaltenen Spektren der Oberfläche eines Cu-Films vor der Behandlung, nach dem Eintauchen des Films in die erfindungsgemäße Polierlösung und nach dem Polieren des Films zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Eigenschaften einer aus 0,9 Gew.-% Aminoessigsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestehenden Polierlösung zeigt, d. h. die Beziehung zwischen der Wasserstoffperoxidmenge, der Ätzrate eines Cu-Films beim Eintauchen des Films in die Lösung und der Polierrate des Cu-Films während des Polierens zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Eigenschaften einer aus Amidoschwefelsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestehenden Polierlösung zeigt, d. h. die Beziehung zwischen der Wasserstoffperoxidmenge, der Ätzrate eines Cu-Films beim Eintauchen des Films in die Lösung und der Polierrate des Cu-Films während des Polierens zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Änderung bezüglich der Dicke einer auf der Oberfläche eines Cu-Films gebildeten Oxidschicht als Funktion des pH-Werts der erfindungsgemäßen Polierlösung zeigt;

Fig. 8A bis 8C Schnittdarstellungen, die Herstellungsstufen der Halbleitervorrichtung in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 9 ein Diagramm, das eine Veränderung bezüglich des pH- Werts der Polierlösung während des Polierens (eine Rückätzstufe) in Beispiel 1 zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das eine Veränderung bezüglich der Temperatur eines Poliergewebes während des Polierens (die Rückätzstufe) in Beispiel 1 zeigt;

Fig. 11 ein Diagramm, das eine Veränderung bezüglich der Spannung eines Antriebsmotors eines Drehtischs während des Polierens (die Rückätzstufe) in Beispiel 1 zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, das die durch XPS erhaltenen Spektren der Oberfläche einer Cu-Schaltverbindungsschicht unmittelbar nach der Bildung, nach einer Ozonbehandlung und nach einer Behandlung unter Verwendung von verdünnter Fluorwasserstoffsäure in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13A bis 13C Schnittdarstellungen, die Herstellungsstufen der Halbleitervorrichtung in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 14A bis 14C Schnittdarstellungen, die Herstellungsstufen der Halbleitervorrichtung in Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigen, und

Fig. 15A bis 15F Schnittdarstellungen, die Herstellungsstufen der Halbleitervorrichtung in Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigen.

Eine erfindungsgemäße Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis enthält Aminoessigsäure, ein Oxidationsmittel und Wasser. Wenn Cu oder eine Cu-Legierung in diese Polierlösung getaucht wird, bildet die Polierlösung eine als Ätzbarriere fungierende Oxidschicht auf der Oberfläche des Cu oder der Cu-Legierung durch die oxidierende Wirkung des Oxidationsmittels. Während des Polierens von Cu oder der Cu-Legierung ätzt die organische Säure in der Lösung das Cu oder die Cu- Legierung, die durch mechanisches Entfernen der Oxidschicht freigelegt werden. Daher wird das Ätzen des Cu oder der Cu- Legierung während des Eintauchens in die Polierlösung durch die Oxidschicht unterdrückt oder verhindert. Während des Polierens wird das freigelegte Cu oder die freigelegte Cu-Legierung physikalisch poliert und durch die in der Polierlösung enthaltene organische Säure geätzt. Dadurch wird der Unterschied zwischen der Ätzrate des Cu oder der Cu-Legierung während des Eintauchens und der während des Polierens ausreichend vergrößert.

Als Oxidationsmittel kann beispielsweise Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;) oder Natriumhypochlorit (NaClO) verwendet werden.

In der Polierlösung sind zweckmäßigerweise 0,01-10 Gew.-% der organischen Säure enthalten und das Gewichtsverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel beträgt 1 zu 20 oder mehr. Der Gehalt an der organischen Säure und das Mengenverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel in der Polierlösung sind aus den im folgenden erläuterten Gründen auf diese Weise festgelegt.

Ist der Gehalt an der organischen Säure kleiner als 0,01 Gew.-%, kann die Polierrate (primär die chemische Auflö sungsgeschwindigkeit) von Cu oder einer Cu-Legierung während des Polierens abnehmen. Ist andererseits der Gehalt an der organischen Säure größer als 10 Gew.-%, kann das Ätzen von Cu oder einer Cu-Legierung beim Eintauchen des Cu oder der Cu-Legierung in die Polierlösung im Übermaß erfolgen, wodurch der Unterschied zwischen der Ätzrate während des Eintauchens und der während des Polierens zunichte gemacht wird. Der Gehalt an der organischen Säure beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%.

Beträgt das Gewichtsverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel 1 zu weniger als 20, kann es unmöglich werden, einen ausreichenden Unterschied in der Ätzrate zwischen dem Eintauchen von Cu oder einer Cu-Legierung und dem Polieren derselben zu erhalten. Das Mengenverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel in der Polierlösung beträgt zweckmäßigerweise 1 zu 40 oder mehr und vorzugsweise 1 zu 100 oder mehr.

Es ist günstig, wenn die Obergrenze des Verhältnisses Oxidationsmittel/organische Säure durch den Gehalt des Oxidationsmittel festgelegt wird. Beispielsweise beträgt der Gehalt an dem Oxidationsmittel vorzugsweise 30 Gew.-%. Wenn der Gehalt an dem Oxidationsmittel 30 Gew.-% überschreitet, kann sich auf der freigelegten Oberfläche während des Polierens von Cu oder einer Cu-Legierung unmittelbar eine Oxidschicht bilden, die zu einer niedrigen Polierrate führt.

Wenn der Gehalt an der organischen Säure am unteren Grenzwert (0,01 Gew.-%) innerhalb des im vorhergehenden festgelegten Bereichs eingestellt wird, wird das Mengenverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel vorzugsweise auf ein Gewichtsverhältnis von 1 zu 40 oder mehr eingestellt.

Die erfindungsgemäße Polierlösung kann zusätzlich zu der organischen Säure und dem Oxidationsmittel ein alkalisches Mittel zur Einstellung des pH-Werts der Lösung zwischen 9 und 14 enthalten. Geeignete Beispiele für dieses alkalische Mittel sind Kaliumhydroxid und Chinolin.

Die erfindungsgemäße Polierlösung enthält zusätzlich zur organischen Säure und dem Oxidationsmittel Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, Aluminiumoxidkörnchen, Ceroxidkörnchen und Zirconiumdioxidkörnchen. Diese Schleifkörnchen können in Form eines Gemischs aus zwei oder mehr Arten von Körnchen verwendet werden.

Die Schleifkörnchen besitzen vorzugsweise eine mittlere Korngröße von 0,02-0,1 um.

Die Schleifkörnchen werden zweckmäßigerweise in einer Menge von 1-14 Gew.-% zugesetzt. Beträgt die Zugabemenge der Schleifkörnchen weniger als 1 Gew.-%, läßt sich die Wirkung der Körnchen nur schwer erreichen. Beträgt andererseits die Zugabemenge der Schleifkörnchen mehr als 14 Gew.-%, wird die Viskosität der Polierlösung erhöht, wodurch die Lösung schwierig zu handhaben wird. Die Zugabemenge der Schleifkörnchen beträgt vorzugsweise 3-10 Gew.-%.

Eine wie in Fig. 1 gezeigte Poliervorrichtung Wird zum Polieren eines beispielsweise auf einem Substrat ausgebildeten Cu-Films oder einer entsprechenden Cu-Legierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis verwendet. Hierbei bedeckt ein beispielsweise aus einem Gewebe bestehendes Polierkissen 2 einen Drehtisch 1. Oberhalb des Polierkissens 2 ist eine Zufuhrleitung 3 zur Zufuhr einer Polierlösung angeordnet. Oberhalb des Polierkissens 2 ist eine Substrathalterung 5, die auf der Oberseite eine Trägerwelle 4 aufweist, in vertikaler Richtung bewegbar und drehbar angeordnet. In der Poliervorrichtung mit dieser Anordnung hält die Halterung 5 ein Substrat 6 derart, daß die zu polierende Oberfläche (beispielsweise ein Cu-Film) auf das Kissen 2 hin gerichtet ist. Während eine Polierlösung 7 der im vorhergehenden diskutierten Zusammensetzung von der Zufuhrleitung 3 zugeführt wird und von der Trägerwelle 4 auf das Substrat 6 in Richtung auf das Polierkissen 2 eine gewünschte Last aufgebracht wird, wird der Cu-Film auf dem Substrat poliert, während sich der Drehtisch und die Halterung 5 in entgegengesetzter Richtung drehen.

Die erfindungsgemäße Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis der vorhergehenden Beschreibung enthält Aminoessigsäure, optional Amidoschwefelsäure, ein Oxidationsmittel und Wasser. Deshalb ätzt diese Polierlösung Cu oder eine Cu-Legierung kaum, wenn Cu oder eine Cu-Legierung in die Lösung getaucht werden (die Ätzrate beträgt vorzugsweise 100 nm/min oder weniger) und sie besitzt eine Ätzrate während des Polierens, die mehrfach bis zu mehrere zehnfach höher als die während des Eintauchens ist.

Insbesondere besitzt die Aminoessigsäure als eine Komponente der Polierlösung die Eigenschaft, durch Reagieren mit einem Hydrat von Cu einen Komplex, wie in der folgenden Reaktionsgleichung angegeben, zu bilden.

Cu(H&sub2;O)&sub4;²&spplus; + 2H&sub2;NCH&sub2;COOH

→ Cu(H&sub2;NCH&sub2;COOH)&sub2; + 4H&sub2;O + 2H&spplus;

Cu reagiert mit einem Lösungsgemisch aus Aminoessigsäure und Wasser nicht. In diesem Reaktionssystem ermöglicht die Zugabe eines Oxidationsmittels (beispielsweise Wasserstoffperoxid), daß die Reaktion in der durch den Pfeil in der obigen Gleichung angegebenen Richtung verläuft, wodurch Cu geätzt wird.

Fig. 2 zeigt Auftragungen der Ätzrate eines auf einem Substrat ausgebildeten Cu-Films während des Eintauchens und der Ätzrate des Films während des Polierens in einer aus Amino essigsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestehenden Polierlösung, wenn der Gehalt an Aminoessigsäure bei 0,1 Gew.- % konstant gehalten und der Gehalt an Wasserstoffperoxid variiert wurde. Es ist anzumerken, daß das Polieren unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Poliervorrichtung erfolgte. Hierbei wurde ein Substrat, auf dem ein Cu-Film ausgebildet war, kopfüber von der Substrathalterung 5 so gehalten, daß der Cu-Film auf das Polierkissen 2, das aus SUBA800 (Handelsbezeichnung) von Rodel Nitta Corp. bestand, hin gerichtet war. Eine Last von 400 g/cm² wurde von der Trägerwelle 4 auf das Substrat in Richtung auf das Polierkissen 2 aufgebracht. Während der Drehtisch 1 und die Halterung 5 in entgegengesetzten Richtungen mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 min&supmin;¹ gedreht wurden, wurde die Polierlösung von der Zufuhrleitung 3 dem Polierkissen 2 mit einer Rate von 12,5 ml/min zugeführt, um ein Polieren durchzuführen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Cu-Film überhaupt nicht geätzt wurde, wenn er in eine Polierlösung ohne Zusatz von Wasserstoffperoxid getaucht wurde. Wenn die Polierlösung jedoch eine kleine Menge Wasserstoffperoxid enthielt, wurde der Cu-Film rasch geätzt. Der Grund hierfür liegt darin, daß durch das in der Polierlösung enthaltene Wasserstoffperoxid ein Hydrat von Cu erzeugt wurde und Aminoessigsäure mit diesem Cu-Hydrat unter Bildung eines Komplexes reagierte, wodurch Cu geätzt wurde. Aus Fig. 2 ist ebenfalls ersichtlich, daß die Ätzrate des Cu-Films bei weiterer Steigerung des Wasserstoffperoxidgehalts verringert wurde und beim Erreichen eines Wasserstoffperoxidgehalts von 5 Gew.-% Null wurde. Der Grund hierfür liegt vermutlich darin, daß bei Erhöhung des Wasserstoffperoxidgehalts auf der Oberfläche eines Cu-Films eine Oxidschicht gebildet wird, die ein Ätzen durch die Polierlösung verhindert.

Tatsächlich wurde ein Cu-Film 12 mit Vorsprüngen auf einem Substrat 11 wie in Fig. 3A gezeigt ausgebildet und das hier bei erhaltene Substrat 11 wurde in eine Polierlösung (mit 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure und 13 Gew.-% Wasserstoffperoxid) der Zusammensetzung (Fig. 2), bei der die Ätzrate verringert war, getaucht. Infolgedessen wurde, wie in Fig. 3B gezeigt, auf der Oberfläche des Cu-Films 12 eine Oxidschicht 13 ausgebildet. Außerdem wurde die Oberfläche des Cu-Films mit XPS nach dem Eintauchen des Substrats in die Polierlösung analysiert. Das Ergebnis war das Auftreten eines Spektrums, das durch die durchgezogene Linie in Fig. 4 angegeben ist. Dies zeigt ebenfalls die Bildung einer Oxidschicht. Es ist festzuhalten, daß die gestrichelte Linie in Fig. 4 das Spektrum unmittelbar nach der Bildung des Cu-Films auf dem Substrat und vor der Behandlung zeigt.

Es zeigte sich, daß die Polierrate eines Cu-Films, wenn das Polieren unter Verwendung der Poliervorrichtung in Fig. 1 erfolgte und die Polierlösung 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure und 13 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthielt, etwa 10 nm/min betrug, was, wie in Fig. 2 gezeigt, ausreichend höher als die Ätzrate des Cu-Films während des Eintauchens war. Diese Erhöhung der Polierrate des Cu-Films als Ergebnis des Polierens beruhte auf dem im folgenden angegebenen Grund. Wenn nämlich der Cu-Film 12, auf dessen Oberfläche die Oxidschicht 13 ausgebildet war, Fig. 3B, mit einem mit der genannten Polierlösung getränkten Polierkissen poliert wurde, wurde die Oxidschicht 13 auf jedem vorspringenden Bereich des Cu-Films 12 durch das Kissen mechanisch poliert, wobei reines Cu als Oberfläche, wie in Fig. 3C illustriert, freigelegt wurde. Infolgedessen wurde durch die Wirkung von Aminoessigsäure und Wasserstoffperoxid, die in der Polierlösung enthalten waren, ein aktives chemisches Polieren durchgeführt. Das heißt, in der Polierstufe wird reines Cu konstant als zu polierende Oberfläche eines Cu-Films freigelegt und dies gestattet ein chemisches Ätzen durch Aminoessigsäure und Wasserstoffperoxid, die in der Polierlösung enthalten sind. Tatsächlich trat bei der Analyse der Oberfläche eines Cu-Films unmittelbar nach dem Polieren mittels XPS ein Spektrum, das in Fig. 4 durch die abwechselnd lang-kurz-gestrichelte Linie angegeben ist, auf, das die Freilegung von Cu aufzeigt.

Fig. 5 zeigt Auftragungen der Ätzrate eines auf einem Substrat ausgebildeten Cu-Films während des Eintauchens und die Polierrate des Films während des Polierens in einer aus Aminoessigsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestehenden Polierlösung, wenn der Gehalt an Aminoessigsäure bei 0,9 Gew.- % konstant gehalten und der Gehalt an Wasserstoffperoxid variiert wurde. Es ist anzumerken, daß das Polieren nach den im vorhergehenden diskutierten Verfahren unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung erfolgte. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Cu-Film bei Eintauchen in eine Polierlösung ohne Zusatz von Wasserstoffperoxid überhaupt nicht geätzt wurde. Der Cu-Film wurde jedoch kräftig geätzt, wenn eine kleine Menge Wasserstoffperoxid der Polierlösung zugesetzt wurde. Fig. 5 zeigt auch, daß die Ätzrate des Cu-Films bei weiterer Erhöhung des Gehalts an Wasserstoffperoxid abnahm und null wurde, wenn der Gehalt an Wasserstoffperoxid etwa 18 Gew.-% erreichte. Der Grund hierfür liegt vermutlich darin, daß bei einer Erhöhung des Gehalts an Wasserstoffperoxid auf der Oberfläche eines Cu- Films eine Oxidschicht ausgebildet wird, die ein Ätzen durch die Polierlösung verhindert. Ein Cu-Film wurde nach den im vorhergehenden beschriebenen Verfahren unter Verwendung einer 15 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthaltenden Polierlösung poliert. Hierbei wurde der Cu-Film mit einer Rate von etwa 85 nm/min poliert, d. h. die Ätzrate während des Polierens war ausreichend höher als die während des Eintauchens. Indessen betrug die Polierrate eines Cu-Films während des Polierens etwa 60 nm/min auch bei Verwendung einer Polierlösung, die 20 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthielt und durch die das Ätzen eines Cu-Films während des Eintauchens zuverlässig verhindert wurde, d. h. einer Lösung, in der das Men genverhältnis Aminoessigsäure/Wasserstoffperoxid als Gewichtsverhältnis 1 zu etwa 20 betrug. Deshalb war die Ätzrate während des Polierens ausreichend höher als die während des Eintauchens.

Zu Vergleichszwecken zeigt Fig. 6 Auftragungen der Ätzrate eines auf einem Substrat gebildeten Cu-Films während des Eintauchens und der Polierrate des Films während des Polierens in einer Polierlösung, die aus Amidoschwefelsäure als organischer Säure, Wasserstoffperoxid und Wasser bestand, wenn der Gehalt an Amidoschwefelsäure bei 0,86 Gew.-% konstant gehalten und der Gehalt an Wasserstoffperoxid variiert wurde. Es ist anzumerken, daß das Polieren nach den im vorhergehenden diskutierten Verfahren unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung erfolgte. Aus. Fig. 6 ist offensichtlich, daß der Cu-Film bei Verwendung einer Polierlösung ohne Zusatz von Wasserstoffperoxid überhaupt nicht geätzt wurde, jedoch aktiv geätzt wurde, wenn die Polierlösung eine kleine Menge an Wasserstoffperoxid enthielt. Aus Fig. 6 wird auch deutlich, daß die Ätzrate des Cu-Films bei Erhöhung des Gehalts an Wasserstoffperoxid verringert wurde und 50 nm/min betrug, wenn der Gehalt an Wasserstoffperoxid etwa 22 Gew.-% oder mehr war. Der Grund hierfür liegt vermutlich darin, daß bei einer Steigerung des Gehalts an Wasserstoffperoxid auf der Oberfläche eines Cu-Films eine Oxidschicht gebildet wird, die ein Ätzen durch die Polierlösung verhindert. Ein Cu-Film wurde nach den im vorhergehenden beschriebenen Verfahren unter Verwendung einer Polierlösung, die 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthielt, d. h. in der das Mengenverhältnis Amidoschwefelsäure/Wasserstoffperoxid als Gewichtsverhältnis 1 zu etwa 35 betrug, poliert. Infolgedessen wurde der Cu-Film mit einer Rate von etwa 950 nm/min poliert. Das heißt, die Ätzrate während des Polierens war ausreichend hoch, etwa 19-fach höher als die während des Eintauchens.

Wie im vorhergehenden diskutiert, ätzt die erfindungsgemäße Polierlösung Cu oder Cu-Legierung kaum, wenn Cu oder eine Cu-Legierung in die Lösung getaucht wird, und sie besitzt eine mehrfach bis mehrere zehnfach höhere Ätzrate während des Polierens als die während des Eintauchens. Aus diesem Grund kann das Problem vermieden werden, daß beispielsweise die Cu-Ätzmenge in Abhängigkeit von der zeitlichen Zufuhr einer Polierlösung in der Polierstufe variiert. Dadurch wird ein einfacher Polierbetrieb möglich. Außerdem wird, wie bereits geschildert, durch Wasserstoffperoxid auf einem Cu- Film auf einem Substrat eine Oxidschicht ausgebildet, wenn der Cu-Film nach dem Polieren durch die Poliervorrichtung mit der Polierlösung in Kontakt kommt. Dadurch wird ein sogenanntes Überätzen verhindert, bei dem der Cu-Film nach dem Polieren weiterhin geätzt wird. Ferner wird, wie in Fig. 3C erläutert, der Cu-Film 12 mit Vorsprüngen in der Polierstufe aufeinanderfolgend von der Oberfläche jedes Vorsprungs aus in Kontakt mit dem Polierkissen geätzt, während die seitlichen Oberflächen des Films ungeätzt bleiben. Deshalb eignet sich die Polierlösung sehr gut für ein (später zu beschreibendes) Rückätzverfahren.

Durch Einstellen des pH-Werts der erfindungsgemäßen Polierlösung zwischen 9 und 14 durch Zugabe eines alkalischen Mittels, wie Kaliumhydroxid, zur Lösung, kann eine Oxidschicht mit guter Ätzsperreigenschaft gegenüber der Polierlösung auf der Oberfläche von Cu oder einer Cu-Legierung beim Eintauchen von Cu oder der Cu-Legierung in die Lösung ausgebildet werden. Es ist auch möglich, die Dicke der auf der Oberfläche von Cu oder einer Cu-Legierung gebildeten Oxidschicht zu steuern. Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Veränderung bezüglich der Dicke einer auf der Oberfläche eines auf einem Substrat ausgebildeten Cu-Films gebildeten Oxidschicht zeigt, wenn der Cu-Film in eine Polierlösung getaucht wurde, die 0,9 Gew.-% Aminoessigsäure und 12 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthielt und in der der pH-Wert durch Zugabe von Kali umhydroxid zwischen 8,5 und 11 eingestellt wurde. Wie in Fig. 7 gezeigt, nimmt die Dicke der auf der Oberfläche des Cu-Films ausgebildeten Oxidschicht mit Zunahme des pH-Werts zu.

Die Polierlösung, deren pH-Wert zwischen 9 und 14 eingestellt ist, ermöglicht die Bildung einer Oxidschicht mit guten Ätzsperreigenschaften auf der Oberfläche von Cu oder einer Cu-Legierung, wenn das Cu oder die Cu-Legierung in die Polierlösung getaucht wird. Deshalb wird selbst bei einer Erhöhung des Gehalts an Aminoessigsäure in der Polierlösung Cu kaum geätzt, wenn Cu oder eine Cu-Legierung in die Lösung getaucht wird. Während des Polierens ermöglicht diese Steigerung des Gehalts an organischer Säure andererseits die Erhöhung der Ätzrate des Cu oder der Cu-Legierung. Infolgedessen kann der Unterschied zwischen der Ätzrate während des Eintauchens und der während des Polierens im Vergleich zu einer Polierlösung ohne Zugabe eines alkalischen Mittels erhöht werden. Das Ergebnis ist eine verminderte Polierzeit des Cu oder der Cu-Legierung.

Durch Zugabe von Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, zu der erfindungsgemäßen Polierlösung, kann die Polierrate während des Polierens von Cu oder einer Cu-Legierung im Vergleich zu einer Polierlösung ohne Zugabe der Schleifkörnchen verbessert werden. Beispielsweise wurden Polierlösungen durch Zugabe von etwa 9 Gew.-% Siliciumdioxidkörnchen mit einer mittleren Korngröße von 30 nm, von Aluminiumoxidkörnchen mit einer mittleren Korngröße von 740 nm, von Ceroxidkörnchen mit einer mittleren Korngröße von 1300 nm und Zirconiumdioxidkörnchen mit einer mittleren Korngröße von 1100 nm zu einer 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure und 13 Gew.- % Wasserstoffperoxid enthaltenden wässrigen Lösung hergestellt. Jede der hierbei erhaltenen Polierlösungen wurde zum Polieren eines auf einem Substrat ausgebildeten und Vorsprünge aufweisenden Cu-Films nach den im vorhergehenden diskutierten Verfahren unter Verwendung der in Fig. 1 illustrierten Poliervorrichtung verwendet. Eine Liste der Cu- Filmpolierraten dieser Polierlösung ist in der folgenden Tabelle 1 angegeben. Es ist anzumerken, daß Tabelle 1 auch die Polierrate eines mit einer Polierlösung ohne Zusatz von Schleifkörnchen und mit einem Gehalt von 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure und 13 Gew.-% Wasserstoffperoxid polierten Cu-Films zeigt.

Tabelle 1

Art der Schleifkörnchen Polierrate des Cu-Films (nm/min)

Siliciumdioxidkörnchen 35,3

Aluminiumoxidkörnchen 98,5

Ceroxidkörnchen 31,1

Zirconiumdioxidkörnchen 22,1

-- 10,0

Aus der obigen Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Polierrate eines Cu-Films durch die Verwendung der einzelnen Polierlösungen mit Zusatz von Schleifkörnchen im Vergleich zu der Polierlösung ohne Zusatz von Schleifkörnchen verbessert werden kann. Aus Tabelle 1 ist auch offensichtlich, daß die Cu- Filmpolierrate durch Veränderung der Art der Schleifkörnchen gesteuert werden kann.

Ein SiO&sub2;-Film, ein Si&sub3;N&sub4;-Film und ein Borophosphosilicatglasfilm (BPSG-Film), die auf Substraten ausgebildet waren, wurden nach den im vorhergehenden diskutierten Verfahren unter Verwendung von Polierlösungen mit Zusatz von Siliciumdioxidkörnchen und Aluminiumoxidkörnchen als Schleifkörnchen und der in Fig. 1 illustrierten Poliervorrichtung poliert. Die folgende Tabelle 2 zeigt die durch diese Polierlösungen erhaltenen Polierraten der einzelnen Isolierfilme. Es ist anzumerken, daß jeder Wert in Klammern in Tabelle 2 das aus (Polierrate eines Cu-Films/Polierrate eines Isolierfilms in einer Polierlösung der gleichen Art) berechnete Geschwindigkeitsverhältnis angibt. Bei der später zu beschreibenden Herstellung von Halbleitervorrichtungen kann die selektive Poliereigenschaft für Cu verbessert werden, da das Geschwindigkeitsverhältnis beim Ausbilden einer eingegrabenen Cu- Schaltverbindungsschicht in einer Einkerbung o. dgl. eines Isolierfilms durch Polieren erhöht ist. Das heißt, eine Verringerung der Dicke des darunterliegenden Isolierfilms kann unterdrückt werden.

Tabelle 2

Ferner lässt sich mit der Polierlösung mit Zusatz von Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, ein Polieren gut ohne die Bildung von Rissen oder feinen Fehlern auf einem Cu-Film oder einem Cu-Legierungsfilm durchführen. Der Grund hierfür ist, daß bei der Durchführung der Polierstufe unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung die Reibungskraft zwischen der zu polierenden Oberfläche eines Cu-Films und dem Polierkissen durch die Schleifkörnchen verringert werden kann. Dies verringert infolgedessen die Druckkraft auf den Cu-Film, wodurch Risse und dgl. verhindert werden.

Die Polierlösung mit Zusatz von Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, kann deshalb die Polierrate von Cu oder einer Cu-Legierung im Vergleich zu einer Polierlösung ohne Zusatz von Schleifkörnchen verbessern und auch Schäden an der Oberfläche von Cu oder einer Cu-Legierung während des Polierens verringern bzw. verhindern.

Es ist anzumerken, daß eine Polierlösung, die Amidoschwefelsäure als organische Säure und Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, enthält, auch die Polierrate von Cu oder einer Cu-Legierung im Vergleich zu einer Polierlösung ohne Zusatz von Schleifkörnchen verbessern kann und Schäden an der Oberfläche von Cu oder einer Cu-Legierung während des Polierens verringern bzw. verhindern kann.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Stufen:

Ausbilden einer Einkerbung und/oder einer Öffnung entsprechend einer Form einer Schaltverbindungsschicht in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat;

Ablagern eines Schaltverbindungsmaterialfilms aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung (Cu-Legierung) auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung, und

Polieren des Schaltverbindungsmaterialfilms bis zur Freilegung einer Oberfläche des Isolierfilms unter Verwendung einer Polierlösung, die Aminoessigsäure, optional Amidoschwefelsäure, ein Oxidationsmittel zur Bildung eines Oxids auf der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung und Wasser und ferner die Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, Aluminiumoxidkörnchen, Ceroxidkörnchen oder Zirconiumdioxidkörnchen, enthält, wodurch eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm derart ausgebildet wird, daß die Oberflächen der Schaltverbindungsschicht und des Isolierfilms miteinander eine Ebene bilden.

Als Isolierfilm kann beispielsweise ein Siliciumoxidfilm, ein Siliciumnitridfilm, ein Zweischichtenfilm, der aus einem Siliciumoxidfilm und einem auf dem Siliciumoxidfilm gestapelten Siliciumnitridfilm besteht, ein Borophosphosilicatglasfilm (BPSG-Film) oder ein Phosphosilicatglasfilm (BSG- Film) verwendet werden.

Als die Cu-Legierung kann beispielsweise eine Cu-Si- Legierung, eine Cu-Al-Legierung, eine Cu-Si-Al-Legierung oder eine Cu-Ag-Legierung verwendet werden.

Der aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehende Schaltverbindungsmaterialfilm wird durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase, Vakuumdampfablagerung o. dgl. abgelagert.

Vorzugsweise liegen der Gehalt an der organischen Säure und das Mengenverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel in der Polierlösung in Bereichen, die mit denen der im vorhergehenden diskutierten Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis identisch sind.

Die Polierlösung kann ein alkalisches Mittel zur Einstellung des pH-Werts der Lösung zwischen 9 und 14 zusätzlich zu der organischen Säure und dem Oxidationsmittel enthalten. Bevorzugte Beispiele für dieses alkalisches Mittel sind Kaliumhydroxid und Chinolin.

Die mittlere Korngröße und die Zugabemenge der im vorhergehenden genannten Schleifkörnchen fallen vorzugsweise in Bereiche, die mit denjenigen der im vorhergehenden beschriebenen Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis identisch sind.

Das Polieren unter Verwendung der genannten Polierlösung wird unter Verwendung der mit Bezug auf Fig. 1 bereits erklärten Poliervorrichtung durchgeführt.

Beim Polieren unter Verwendung der Poliervorrichtung von Fig. 1 wird die auf ein von der Substrathalterung in Richtung auf das Polierkissen gehaltenes Substrat aufgebrachte Last passend entsprechend der Zusammensetzung einer Polierlösung gewählt. Beispielsweise beträgt die Last für eine Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, enthaltende Polierlösung vorzugsweise 150-1000 g/cm².

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf dem auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten und die Einkerbung und/oder Öffnung umfassenden Isolierfilm eine Sperrschicht vor der Ablagerung des Schaltverbindungsmaterialfilms gebildet werden. Mit der Bildung dieser Sperrschicht auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung ist es möglich, eine von der Sperrschicht umgebene eingegrabene Schaltverbindungsschicht durch Ablagerung und Rückätzen einer Schaltverbindungsmaterialschicht, wie Cu, auszubilden. Folglich kann eine durch Diffusion von Cu als der Schaltverbindungsmaterialschicht verursachte Kontamination des Halbleitersubstrats verhindert werden.

Die Sperrschicht besteht beispielsweise aus TiN, Ti, Nb, W oder einer CuTa-Legierung. Die Dicke der Sperrschicht beträgt vorzugsweise 15-50 nm.

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Endpunkt des Polierens auf ter Basis einer Veränderung im Drehmoment des Drehtischs der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung, einer Veränderung in der Temperatur des Polierkissens der Vorrichtung oder einer Veränderung im pH-Wert der dem Polierkissen zugeführten Polierlösung erfaßt werden. Der Endpunkt des Polierens kann auch auf der Basis einer Veränderung im Drehmoment der Halterung der Poliervorrichtung in Fig. 1 erfaßt werden. Der Endpunkt des Polierens kann problemlos mit die sen Verfahren erfaßt werden. Deshalb kann unter Verwendung dieser Endpunkterfassung zuverlässig eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm ausgebildet werden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach der obigen Schilderung wird in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat eine einer Schaltverbindungsschicht entsprechende Einkerbung und/oder Öffnung ausgebildet. Ein aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehender Schaltverbindungsmaterialfilm wird auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung abgelagert. Der Schaltverbindungsmaterialfilm wird unter Verwendung der Polierlösung und der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung bis zur Freilegung der Oberfläche des Isolierfilms poliert. Wie im vorhergehenden diskutiert, ätzt die Polierlösung einen Cu-Film oder einen Cu-Legierungsfilm beim Eintauchen des Films in die Lösung kaum und sie besitzt eine Ätzrate während des Polierens, die mehrfach bis mehrere zehnfach höher als die während des Eintauchens ist. Infolgedessen wird der Schaltverbindungsmaterialfilm in der Polierstufe aufeinanderfolgend von seiner Oberfläche her geätzt, d. h. einer sogenannten Rückätzung unterworfen. Dadurch wird es möglich, eine aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehende eingegrabene Schaltverbindungsschicht in der Einkerbung und/oder der Öffnung in dem Isolierfilm derart auszubilden, daß die Oberfläche der Schaltverbindungsschicht mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet. Die Schaltverbindungsschicht wird nach dem Rückätzen mit der Polierlösung in Kontakt gebracht. Da jedoch auf der freigelegten Oberfläche der Schaltverbindungsschicht eine Oxidschicht ausgebildet ist, kann ein Ätzen der Schaltverbindungsschicht durch diese Oxidschicht vermieden werden. Deshalb kann eine Halbleitervorrichtung mit einer hochpräzise eingegrabenen Schaltverbindungsschicht und einer ebenen Oberfläche hergestellt werden.

Auch kann durch Einstellen des pH-Werts der Polierlösung zwischen 9 und 14 mit einem alkalischen Mittel, wie Kaliumhydroxid, ein Ätzen der Schaltverbindungsschicht nach der Rückätzstufe durch einen Oxidfilm, der auf der Oberfläche der Schaltverbindungsschicht ausgebildet ist und gute Ätzsperreigenschaften besitzt, verhindert werden, selbst wenn die in der Polierlösung enthaltene Menge an Aminoessigsäure erhöht wird. Außerdem erhöht eine Steigerung des Gehalts an dieser Säure in der Polierlösung die Polierrate des Schaltverbindungsmaterialfilms. Infolgedessen kann die Rückätzdauer verkürzt werden.

Ferner macht die Verwendung einer Polierlösung mit Zusatz von Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, eine Erhöhung der Polierrate der Schaltverbindungsmaterialschicht möglich. Dadurch wird ebenfalls die Rückätzdauer verringert. Es ist auch möglich, das Auftreten von Rissen oder Fehlern auf dem Schaltverbindungsmaterialfilm in der Rückätzstufe zu vermindern. Folglich kann in der Einkerbung und/oder der Öffnung des Isolierfilms eine hoch zuverlässig eingegrabene Schaltverbindungsschicht ausgebildet werden.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Stufen:

Ausbilden einer Einkerbung und/oder Öffnung entsprechend der Form einer Schaltverbindungsschicht in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat;

Ablagern eines aus Kupfer (Cu) oder einer Kupferlegierung (Cu-Legierung) bestehenden Schaltverbindungsmaterialfilms auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung;

Polieren des Schaltverbindungsmaterialfilms bis zur Freilegung einer Oberfläche des Isolierfilms unter Verwendung einer Polierlösung, die Aminoessigsäure und optional Amidoschwefelsäure, ein Oxidationsmittel zur Bildung eines Oxids auf der Oberfläche von Kupfer oder einer Kupferlegierung und Wasser und ferner die Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, Aluminiumoxidkörnchen, Ceroxidkörnchen oder Zirconiumdioxidkörnchen, enthält, wodurch eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm derart ausgebildet wird, daß die Oberflächen der Schaltverbindungsschicht und des Isolierfilms miteinander eine Ebene bilden, und

Behandeln der Oberfläche des Isolierfilms einschließlich der Schaltverbindungsschicht mit einer wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon und anschließend mit einer wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung.

Als Isolierfilm kann beispielsweise ein Siliciumdioxidfilm eine Siliciumnitridfilm, ein Zweischichtenfilm, der aus einem Siliciumoxidfilm und einem auf dem Siliciumoxidfilm gestapelten Siliciumnitridfilm besteht, ein Borophosphosilicatglasfilm (BPSG-Film) oder ein Phosphosilicatglasfilm (PSG-Film) verwendet werden.

Als Cu-Legierung kann beispielsweise eine Cu-Si-Legierung, eine Cu-Al-Legierung, eine Cu-Si-Al-Legierung oder eine Cu- Ag-Legierung verwendet werden.

Der aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehende Schaltverbindungsmaterialfilm wird durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase, Vakuumdampfablagerung oder einen ähnlichen Prozeß abgelagert.

Vorzugsweise liegen der Gehalt an einer organischen Säure und das Mengenverhältnis organische Säure/Oxidationsmittel in der Polierlösung innerhalb von Bereichen, die mit denen der im vorhergehenden diskutierten Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis identisch sind.

Die Polierlösung kann ein alkalisches Mittel zur Einstellung des pH-Werts der Lösung zwischen 9 und 14 zusätzlich zu der organischen Säure und dem Oxidationsmittel enthalten. Bevorzugte Beispiele des alkalischen Mittels sind Kaliumhydroxid und Chinolin.

Die mittlere Korngröße und die Zugabemenge der im vorhergehenden genannten Schleifkörnchen fallen vorzugsweise in Bereiche, die mit denen der im vorhergehenden beschriebenen Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis identisch sind.

Das Polieren unter Verwendung der genannten Polierlösung wird unter Verwendung der mit Bezug auf Fig. 1 im vorhergehenden erklärten Poliervorrichtung durchgeführt.

Beim Polieren unter Verwendung der Poliervorrichtung von Fig. 1 wird die auf ein durch die Substrathalterung in Richtung auf das Polierkissen gehaltenes Substrat aufgebrachte Last passend entsprechend der Zusammensetzung einer Polierlösung gewählt. Beispielsweise beträgt die Last für eine Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, enthaltende Polierlösung vorzugsweise 150-1000 g/cm².

Bei diesem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf dem auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten und die Einkerbung und/oder Öffnung umfassenden Isolierfilm vor der Ablagerung des Schaltverbindungsmaterialfilms eine Sperrschicht ausgebildet werden. Mit der Bildung dieser Sperrschicht auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung ist es möglich, eine durch die Sperrschicht umgebene eingegrabene Schaltverbindungsschicht durch Ablagerung und Rückätzen einer Schaltverbindungsmaterialschicht, wie Cu, auszu bilden. Infolgedessen ist es möglich, eine durch Diffusion von Cu als der Schaltverbindungsmaterialschicht verursachte Kontamination des Halbleitersubstrats zu verhindern.

Die Sperrschicht besteht aus beispielsweise TiN, Ti, Nb, W oder einer CuTa-Legierung. Die Dicke der Sperrschicht beträgt vorzugsweise 15-50 nm.

Bei diesem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Endpunkt des Polierens auf der Basis einer Veränderung im Drehmoment des Drehtischs der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung, einer Veränderung der Temperatur des Polierkissens der Vorrichtung oder einer Veränderung des pH-Werts der dem Polierkissen zugeführten Polierlösung erfaßt werden. Der Endpunkt des Polierens kann auch auf der Basis einer Veränderung im Drehmoment der Halterung der Poliervorrichtung in Fig. 1 erfaßt werden(?) Der Endpunkt des Polierens kann problemlos mit diesen Verfahren erfaßt werden. Deshalb kann durch Verwendung dieser Endpunkterfassung zuverlässig eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm ausgebildet werden.

Die Ozonkonzentration der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon beträgt zweckmäßigerweise 0,1-25 ppm. Wenn die Ozonkonzentration der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon kleiner als 0,1 ppm ist, wird es schwierig, Cu oder eine Cu- Legierung als das auf dem Isolierfilm verbleibende Schaltverbindungsmaterial in ein Oxid umzuwandeln oder eine Verunreinigung, beispielsweise eine organische Substanz, oxidativ zu zerstören. Die Ozonkonzentration der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon beträgt vorzugsweise 5-25 ppm.

Die Fluorwasserstoffsäurekonzentration der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung beträgt zweckmäßigerweise 0,05-20%. Wenn die Fluorwasserstoffsäurekonzentration der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung weniger als 0,05% beträgt, wird es schwierig, das durch die Behandlung unter Verwendung der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon umgewandelte Oxid von Cu oder der Cu-Legierung effektiv zu lösen. Andererseits kann bei einer Fluorwasserstoffsäurekonzentration der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung von mehr als 20% bei der Verwendung eines Siliciumoxidfilms als Isolierfilm dieser Oxidfilm auch durch Auflösen entfernt werden, wobei eine Abnahme der Filmdicke bewirkt wird. Die Fluorwasserstoffsäurekonzentration der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung beträgt vorzugsweise 0,1-5%.

Bei diesem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach der obigen Diskussion wird in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat eine Einkerbung und/oder Öffnung entsprechend einer Schaltverbindungsschicht ausgebildet. Ein aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehender Schaltverbindungsmaterialfilm wird auf dem Isolierfilm einschließlich der Einkerbung und/oder der Öffnung abgelagert. Der Schaltverbindungsmaterialfilm wird bis zur Freilegung der Oberfläche des Isolierfilms unter Verwendung der Polierlösung und der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung poliert. Wie bereits diskutiert wurde, ätzt die Polierlösung einen Cu-Film oder einen Cu-Legierungsfilm beim Eintauchen des Films in die Lösung kaum und sie weist eine Ätzrate während des Polierens auf, die mehrfach bis zu mehrere zehnfach höher als die während des Eintauchens ist. Infolgedessen wird der Schaltverbindungsmaterialfilm in der Polierstufe aufeinanderfolgend von seiner Oberfläche her geätzt, d. h. einem sogenannten Rückätzen unterworfen. Dadurch wird es möglich, eine aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehende eingegrabene Schaltverbindungsschicht in der Einkerbung und/oder der Öffnung im Isolierfilm derart auszubilden, daß die Oberfläche der Schaltverbindungsschicht mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet. Nach dem Rückätzen wird die Schaltverbindungsschicht in Kontakt mit der Polierlösung gebracht. Da jedoch auf der freigelegten Oberfläche der Schaltverbindungsschicht eine Oxidschicht gebildet ist, kann durch diese Oxidschicht ein Ätzen der Schaltverbindungsschicht vermieden werden.

Außerdem kann durch eine Behandlung der Oberfläche des Isolierfilms einschließlich der Schaltverbindungsschicht mit der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon nach der Rückätzstufe ein auf dem Isolierfilm verbliebenes feines Schaltverbindungsmaterial, d. h. Cu oder eine Cu-Legierung, in ein Oxid umgewandelt werden oder eine Verunreinigung, beispielsweise eine organische Substanz, oxidativ zerstört werden. Durch Durchführen einer Behandlung mit der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung nach der Behandlung unter Verwendung der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon kann das Oxid des Cu oder der Cu-Legierung von dem Isolierfilm oder das oxidativ zerstörte Produkt der Verunreinigung ohne weiteres gelöst werden.

Folglich kann eine Halbleitervorrichtung mit einer hochpräzise eingegrabenen Schaltverbindungsschicht und einer ebenen Oberfläche hergestellt werden, die durch Entfernen einer organischen Substanz oder des restlichen Schaltverbindungsmaterials von der Oberfläche eines Isolierfilms gereinigt ist.

Ferner kann durch die Einstellung des pH-Werts der Polierlösung zwischen 9 und 14 mit einem alkalischen Mittel, wie Kaliumhydroxid, ein Ätzen der Schaltverbindungsschicht nach der Rückätzstufe durch einen Oxidfilm, der auf der Oberfläche der Schaltverbindungsschicht ausgebildet wird und gute Ätzsperreigenschaften aufweist, selbst wenn die in der Polierlösung enthaltene Menge an organischer Säure, beispielsweise Amidoessigsäure, erhöht ist, verhindert werden. Außerdem steigert eine Erhöhung des Gehalts an organischer Säure in der Polierlösung die Polierrate des Schaltverbindungsma terialfilms. Infolgedessen kann die Rückätzzeit verkürzt werden.

Ferner ermöglicht die Verwendung einer Polierlösung mit Zusatz von Schleifkörnchen, wie Siliciumdioxidkörnchen, das Erhöhen der Polierrate der Schaltverbindungsmaterialschicht. Dadurch wird ebenfalls die Rückätzzeit verringert. Auch das Auftreten von Rissen oder Fehlern auf dem Schaltverbindungsmaterialfilm in der Rückätzstufe kann verringert werden. Folglich kann eine hoch zuverlässig eingegrabene Schaltverbindungsschicht in der Einkerbung und/oder Öffnung des Isolierfilms ausgebildet werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mittels ihrer bevorzugten Beispiele genauer beschrieben.

Beispiel 1

Zunächst wurde entsprechend Fig. 8A ein 1000 nm dicker SiO&sub2;- Film 22 als Isolierzwischenschicht durch ein CVD-Verfahren auf einem Siliciumsubstrat 21, auf dessen Oberfläche Diffusionsschichten, beispielsweise eine Source und eine Drain (nicht angegeben), ausgebildet waren, abgelagert. Danach wurden in dem SiO&sub2;-Film 22 durch Photoätzen eine Mehrzahl von Einkerbungen 23 einer Tiefe von 500 nm mit einer einer Schaltverbindungsschicht entsprechenden Form ausgebildet. Wie in Fig. 8B gezeigt, wurden eine 15 nm dicke TiN-Sperrschicht 24 und ein 600 nm dicker Cu-Film 25 in dieser Reihenfolge durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase auf dem SiO&sub2;-Film 22 einschließlich der Einkerbungen 23 abgelagert.

Anschließend wurde das Substrat 21, Fig. 8B, durch die Substrathalterung 5 der unter Bezug auf Fig. 1 bereits diskutierten Poliervorrichtung kopfüber gehalten. Eine Last von 300 g/cm² wurde von der Trägerwelle 4 der Halterung 5 aus auf das Substrat in Richtung auf das Polierkissen 2, das den Drehtisch 1 bedeckte und aus SUBA800 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Rodel Nitta Corp., bestand, aufgebracht. Während der Drehtisch 1 und die Halterung 5 in entgegengesetzten Richtungen mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 ppm gedreht wurden, wurde eine Polierlösung von der Zufuhrleitung 3 dem Polierkissen 2 mit einer Rate von 20 ml/min zugeführt, wodurch der Cu-Film 25 und die auf dem Substrat 21 abgelagerte Sperrschicht 24 bis zur Freilegung der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 poliert wurden. Es ist anzumerken, daß die verwendete Polierlösung aus reinem Wasser mit 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure, 13,0 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 8 Gew.-% eines Siliciumdioxidpulvers mit einer mittleren Korngröße von 0,04 um bestand, wobei das Gewichtsverhältnis Aminoessigsäure/Wasserstoffperoxid 1/130 betrug. In der im vorhergehenden beschriebenen Polierstufe war die Ätzrate der Polierlösung bei Kontakt der Lösung mit dem Cu-Film null und die Ätzrate während des durch das Polierkissen durchgeführten Polierens etwa 77 nm/min. was ausreichend höher als die Rate während des Eintauchens war. Folglich wurde der Cu-Film 25 mit Vorsprüngen wie in Fig. 8B in der Polierstufe vorzugsweise von der Oberfläche, die in mechanischem Kontakt mit dem Polierkissen war, aus poliert und die freigelegte Sperrschicht 24 wurde anschließend poliert; d. h. es wurde ein sogenanntes Rückätzen durchgeführt. Das Ergebnis war, wie in Fig. 8C dargestellt, daß die Sperrschicht 24 nur in den Einkerbungen 23 zurückblieb und in den mit der Sperrschicht 24 bedeckten Einkerbungen 23 eine eingegrabene Cu- Schaltverbindungsschicht 26, deren Oberfläche mit der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 eine Ebene bildete, ausgebildet wurde. Nach dem Entfernen der von der Halterung 5 der Poliervorrichtung auf das Polierkissen 2 aufgebrachten Last und der Beendigung des Drehens des Drehtischs 1 und der Halterung 5 erfolgte kein Ätzen mehr, auch wenn die Cu- Schaltverbindungsschicht 26 mit der Polierlösung in Kontakt kam.

In der mit der in Fig. 1 gezeigten Poliervorrichtung durchgeführten Polierstufe (Rückätzstufe) wurden von der Polierlösung in geeigneten Intervallen aus dem Polierkissen Proben genommen und eine Veränderung im pH-Wert der Lösung mit einem pH-Meter gemessen. Fig. 9 zeigt die pH-Änderung der Polierlösung als Funktion der Polierzeit. In Fig. 9 wird ein Punkt, an dem der pH-Wert, der einmal abgenommen hatte, wieder zu steigen begann, als der Ätzendpunkt definiert (beispielsweise 8 min nach dem Beginn der Belastung des Substrats ausgehend von der Halterung). Durch Einstellen der Rückätzdauer auf der Basis dieser Endpunkterfassung war es möglich, eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 26, deren Oberfläche mit der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 eine Ebene bildete, in den Einkerbungen 23 des Films 22 mit einer hohen Reproduzierbarkeit auszubilden.

In der durch die in Fig. 1 dargestellte Poliervorrichtung durchgeführten Polierstufe (Rückätzstufe) wurde eine Veränderung der Temperatur des Polierkissens durch einen Temperaturfühler gemessen und ebenso eine Änderung der Spannung eines Antriebsmotors des Drehtischs gemessen. Fig. 10 zeigt die Temperaturänderung des Polierkissens als Funktion der Polierzeit. Fig. 11 zeigt die Spannungsänderung des Antriebsmotors als Funktion der Polierzeit. In Fig. 10, die die Temperaturveränderung darstellt, wird ein Punkt, an dem die Temperatur des Polierkissens, das unmittelbar nach dem Beginn der Belastung auf eine konstante Temperatur gestiegen war, wieder zu steigen begann, als der Ätzendpunkt definiert. In Fig. 11, die die Spannungsänderung zeigt, wird ein Punkt, an dem die Spannung des Antriebsmotors des Drehtischs, die unmittelbar nach dem Start der Belastung auf eine feste Spannung gestiegen war, wieder zu steigen begann, als der Ätzendpunkt definiert. Durch Einstellen der Rückätzzeit auf der Basis dieser Endpunkterfassungen war es möglich, eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 26, deren Oberfläche mit der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 eine Ebene bildete, in den Einkerbungen 23 des Films 22 mit hoher Reproduzierbarkeit auszubilden.

Das Substrat, in dem die eingegrabene Schaltverbindungsschicht ausgebildet war, wurde durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung mit darin gelöstem Ozon mit einer Ozonkonzentration von 0,001% während 3 min behandelt. Das Substrat wurde anschließend 90 s lang durch Eintauchen in eine wäßrige verdünnte Fluorwasserstoffsäurelösung mit einer Fluorwasserstoffsäurekonzentration von 10% behandelt. Fig. 12 ist ein Diagramm, das durch XPS analysierte Spektren zeigt. In Fig. 12 gibt die durchgezogene Linie ein Spektrum der Oberfläche unmittelbar nach der Bildung der Cu-Schaltverbindungsschicht, die gestrichelte Linie ein Spektrum der Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht nach der Behandlung mit der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon und die abwechselnd lang-kurz-gestrichelte Linie ein Spektrum der Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht nach der Behandlung mit der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung an. Aus Fig. 12 ist ersichtlich, daß bei Behandlung des Substrats, in dem die Schaltverbindung ausgebildet war, durch Eintauchen in die wäßrige Lösung mit darin gelöstem Ozon ein Signal von metallischem Cu, das unmittelbar nach der Bildung der Schaltverbindung beobachtet wurde, nicht mehr gefunden wurde, wie durch das Spektrum mit gestrichelter Linie gezeigt. Dies belegt, daß die Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht zu einem Oxid verändert war. Wenn das Substrat des weiteren mit der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung behandelt wurde, verschwand ein Signal von CuO, das bei der Behandlung mit der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon beobachtet wurde, wie das durch die abwechselnd lang-kurz-gestrichelte Linie dargestellte Spektrum zeigt. Dies belegt, daß reines Cu an der Oberfläche der Cu- Schaltverbindungsschicht freigelegt war. Das heißt, die Behandlung unter Verwendung der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon macht es möglich, eine auf der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 verbliebene organische Substanz, beispielsweise Aminoessigsäure, o. dgl. zu zerstören und das restliche Cu auf dem SiO&sub2;-Film 22 in ein Oxid umzuwandeln. Das zerstörte Produkt der organischen Substanz und das Cu-Oxid, die durch die Behandlung unter Verwendung der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon gebildet wurden, können durch die anschließende Behandlung unter Verwendung der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung entfernt werden. Es ist auch möglich, die auf der Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht ausgebildete Cu-Oxidschicht durch Kontakt mit der Polierlösung zu entfernen. Folglich kann die Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 gereinigt werden und reines Cu kann an der Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht 26 freigelegt werden.

In Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung kann deshalb eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 26 einer der Dicke der Einkerbungen 23 des SiO&sub2;-Films 22 entsprechenden Dicke in den Einkerbungen 23 derart ausgebildet werden, daß die Oberfläche der Cu-Schaltverbindungsschicht 26 mit der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 eine Ebene bildet. Dadurch wird es möglich, die Oberfläche des Substrats 21 nach der Ausbildung der Schaltverbindungsschicht 26 eben zu machen. Außerdem wird durch die Durchführung der Behandlung unter Verwendung der wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon und der Behandlung unter Verwendung der wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung nach der Ausbildung der Cu-Schaltverbindungsschicht 26 die Oberfläche des SiO&sub2;-Films 22 gereinigt und die Oxidschicht, die durch Oxidation der Polierlösung erzeugt wird und als Widerstandskomponente dient, entfernt. Infolgedessen ist die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht mit einem für Cu charakteristischen geringen Widerstand aufweist und die hoch zuverlässig ist, möglich.

Zum Vergleich ist anzumerken, daß die im vorhergehenden in Beispiel 1 diskutierten Verfahren ebenfalls durchgeführt wurden, wobei eine Polierlösung aus reinem Wasser mit 0,86 Gew.-% Amidoschwefelsäure, 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 8 Gew.-% Siliciumdioxidpulver mit einer mittleren Korngröße von 0,09 um verwendet wurde. Hierdurch konnte wie in Beispiel 1 eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht in Einkerbungen einer SiO-Isolierzwischenschicht derart ausgebildet werden, daß die Oberflächen der Schaltverbindungsschicht und des SiO&sub2;-Films miteinander eine Ebene bildeten.

Beispiel 2

Zunächst wurden wie in Fig. 13A ein 800 nm dicker SiO&sub2;-Film 22 und ein 200 nm dicker Si&sub3;N&sub4;-Film 27 in dieser Reihenfolge zur Ausbildung einer Isolierzwischenschicht durch ein CVD- Verfahren auf einem Siliciumsubstrat 21, auf dessen Oberfläche Diffusionsschichten, beispielsweise eine Source und eine Drain (nicht angegeben), ausgebildet waren, abgelagert. Danach wurden in dem Si&sub3;N&sub4;-Film 27 und dem SiO&sub2;-Film 22 durch Photoätzen eine Mehrzahl von Einkerbungen 23 einer Tiefe von 500 nm mit einer einer Schaltverbindungsschicht entsprechenden Form ausgebildet. Wie in Fig. 13B gezeigt, wurden eine 15 nm dicke TiN-Sperrschicht 24 und ein 600 nm dicker Cu- Film 25 in dieser Reihenfolge durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase auf dem Si&sub3;N&sub4;-Film 27 einschließlich der Einkerbungen 23 abgelagert.

Anschließend wurde das Substrat 21, Fig. 13B, durch die Substrathalterungs der unter Bezug auf Fig. 1 im vorhergehenden diskutierten Poliervorrichtung kopfüber gehalten. Eine Last von 300 g/cm² wurde von der Trägerwelle 4 der Halterung 5 auf das Substrat in Richtung auf das Polierkissen 2, das den Drehtisch 1 bedeckte und aus SUBA800 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Rodel Nitta Corp., bestand, aufgebracht. Während der Drehtisch 1 und die Halterung 5 in entgegengesetzten Richtungen mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 ppm gedreht wurden, wurde eine Polierlösung von der Zufuhrleitung 3 dem Polierkissen 2 mit einer Rate von 20 ml/min zugeführt, wodurch der Cu-Film 25 und die Sperrschicht 24, die auf dem Substrat 21 abgelagert waren, bis zur Freilegung der Oberfläche des Si&sub3;N&sub4;-Films 27 poliert wurden. Es ist anzumerken, daß die verwendete Polierlösung aus reinem Wasser mit 0,1 Gew.-% Aminoessigsäure, 13,0 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 8 Gew.-% Siliciumdioxidpulver mit einer mittleren Korngröße von 0,04 um bestand, wobei das Gewichtsverhältnis Aminoessigsäure/Wasserstoffperoxid 1/130 betrug. In der im vorhergehenden beschriebenen Polierstufe war die Ätzrate der Polierlösung bei Kontakt der Lösung mit dem Cu-Film null und die Ätzrate während des durch das Polierkissen durchgeführten Polierens etwa 77 nm/min. was ausreichend höher als die während des Eintauchens war. Infolgedessen wurde der Cu-Film 25 mit Vorsprüngen wie in Fig. 13B in der Polierstufe vorzugsweise von der in mechanischem Kontakt mit dem Polierkissen stehenden Oberfläche aus poliert und die freigelegte Sperrschicht 24 wurde anschließend poliert, d. h. es wurde ein sogenanntes Rückätzen durchgeführt.

Infolgedessen blieb, wie in Fig. 13C dargestellt, die Sperrschicht 24 lediglich in den Einkerbungen 23 zurück und es wurde in den mit der Sperrschicht 24 bedeckten Einkerbungen 23 eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 26, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Si&sub3;N&sub4;-Films 27 eine Ebene bildete, ausgebildet. Nach dem Entfernen der von der Halterung 5 der Poliervorrichtung auf das Polierkissen 2 aufgebrachten Last und der Beendigung des Drehens des Drehtischs 1 und der Halterung 5 erfolgte kein Ätzen mehr, auch wenn die Cu-Schaltverbindungsschicht 26 mit der Polierlösung in Kontakt kam.

Da ferner der Si&sub3;N&sub4;-Film 27, der in der Polierstufe unter Verwendung der Polierlösung mit den Siliciumdioxidkörnchen als Schleifkörnchen eine hohe Polierbeständigkeit aufwies, auf der Oberfläche der Isolierzwischenschicht ausgebildet war, konnte eine Abnahme der Filmdicke in der Rückätzstufe unterdrückt werden. Dadurch wurde die Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die eine Isolierzwischenschicht mit einer hohen Durchbruchspannung umfaßte, möglich.

Beispiel 3 (außerhalb der Erfindung)

Zunächst wurde, wie in Fig. 14A, ein 1000 nm dicker Si&sub3;N&sub4;- Film 27 als Isolierzwischenschicht durch ein CVD-Verfahren auf einem Siliciumsubstrat 21, auf dessen Oberfläche Diffusionsschichten, beispielsweise eine Source und eine Drain (nicht angegeben), ausgebildet wurden, abgelagert. Danach wurde in dem Si&sub3;N&sub4;-Film durch Photoätzen eine Mehrzahl von Einkerbungen 23 einer Tiefe von 500 nm mit einer einer Schaltverbindungsschicht entsprechenden Form ausgebildet. Wie in Fig. 14B gezeigt, wurde ein 600 nm dicker Cu-Film 25 auf dem Si&sub3;N&sub4;-Film 27 einschließlich der Einkerbungen 23 durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase abgelagert.

Anschließend wurde das Substrat 21, Fig. 14B, durch die Substrathalterung 5 der unter Bezug auf Fig. 1 im vorhergehenden diskutierten Poliervorrichtung kopfüber gehalten. Eine Last von 400 g/cm² wurde von der Trägerwelle 4 der Halterung 5 aus auf das Substrat in Richtung auf das Polierkissen 2, das den Drehtisch 1 bedeckte und aus SUBA800 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Rodel Nitta Corp., bestand, aufgebracht. Während der Drehtisch 1 und die Halterung 5 in entgegengesetzten Richtungen mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 ppm gedreht wurden, wurde eine Polierlösung von der Zufuhrleitung 3 dem Polierkissen 2 mit einer Rate von 20 ml/min zugeführt, wodurch der auf dem Substrat 21 abgelagerte Cu-Film 25 bis zur Freilegung der Oberfläche des Si&sub3;N&sub4;- Films 27 poliert wurde. Es ist anzumerken, daß die verwendete Polierlösung aus reinem Wasser mit 0,9 Gew.-% Aminoessigsäure, 22,0 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 3,7 Gew.-% Kaliumhydroxid bestand, wobei das Gewichtsverhältnis Aminoessig säure/Wasserstoffperoxid 1 zu etwa 24 betrug und der pH-Wert 10,5 war. In der im vorhergehenden beschriebenen Polierstufe war die Ätzrate der Polierlösung bei Kontakt der Lösung mit dem Cu-Film null und die Ätzrate während des durch das Polierkissen durchgeführten Polierens etwa 220 nm/min. was ausreichend höher als die Rate während des Eintauchens war. Infolgedessen wurde der Cu-Film 25 mit Vorsprüngen wie in Fig. 14B in der Polierstufe vorzugsweise von der in mechanischem Kontakt mit dem Polierkissen stehenden Oberfläche aus poliert, d. h. einem sogenannten Rückätzen unterworfen.

Hierdurch wurde, wie in Fig. 14C dargestellt, in den Einkerbungen 23 eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 26, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Si&sub3;N&sub4;-Films 27 eine Ebene bildete, ausgebildet. Nach dem Entfernen der von der Halterung 5 der Poliervorrichtung auf das Polierkissen 2 aufgebrachten Last und der Beendigung des Drehens des Drehtischs 1 und der Halterung 5 erfolgte kein Ätzen mehr, auch wenn die Cu-Schaltverbindungsschicht 26 mit der Polierlösung in Kontakt kam.

Darüber hinaus wurde die Isolierzwischenschicht mit den Einkerbungen 23, in denen die eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 26 ausgebildet wurde, aus Si&sub3;N&sub4; mit guten Cu- Diffusionssperreigenschaften gebildet. Da Cu nicht durch die Isolierzwischenschicht 27 unter Erreichen des Siliciumsubstrats 21 aus der Cu-Schaltverbindungsschicht 26 diffundierte, konnte eine Kontaminierung des Substrats 21 ohne die Ausbildung einer Sperrschicht, beispielsweise einer TiN- Schicht, auf den inneren Oberflächen der Einkerbungen 23 vermieden werden.

Beispiel 4

Zunächst wurde wie in Fig. 15A ein 1000 nm dicker SiO&sub2;-Film 33 als erste Isolierzwischenschicht durch ein CVD-Verfahren auf einem Siliciumsubstrat 32 vom p-Typ, auf dessen Oberflä che eine Diffusionsschicht 31 vom n&spplus;-Typ ausgebildet war, abgelagert. Danach wurde ein Kontaktloch 34 in einem der Diffusionsschicht 31 entsprechenden Bereich des SiO&sub2;-Films 33 durch Photoätzen ausgebildet. Wie in Fig. 15B gezeigt, wurde auf dem SiO&sub2;-Film 33 einschließlich des Kontaktlochs 34 durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase eine 20 nm dicke TiN-Sperrschicht 35 abgelagert und anschließend durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase ein 1100 nm dicker Cu-Film 36 abgelagert.

Anschließend wurde das Substrat 32, Fig. 15B, durch die Substrathalterung 5 der unter Bezug auf Fig. 1 im vorhergehenden diskutierten Poliervorrichtung kopfüber gehalten. Eine Last von 300 g/cm² wurde von der Trägerwelle 4 der Halterung 5 auf das Substrat in Richtung auf das Polierkissen 2, das den Drehtisch bedeckte und aus SUBA800 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Rodel Nitta Corp., bestand, aufgebracht. Während der Drehtisch 1 und die Halterung 5 in entgegengesetzten Richtungen mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 ppm gedreht wurden, wurde eine Polierlösung von der Zufuhrleitung 3 dem Polierkissen 2 mit einer Rate von 20 ml/min zugeführt, wodurch der Cu-Film 36 und die Sperrschicht 35, die auf dem Substrat 32 abgelagert waren, bis zur Freilegung der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 33 poliert wurden. Es ist anzumerken, daß die verwendete Polierlösung aus reinem Wasser mit 0,2 Gew.-% Aminoessigsäure, 20,0 Gew.-% Wasserstoffperoxid und 10 Gew.-% eines Siliciumdioxidpulvers mit einer mittleren Korngröße von 0,04 um bestand, wobei das Gewichtsverhältnis Aminoessigsäure/Wasserstoffperoxid 1/100 betrug. In der im vorhergehenden beschriebenen Polierstufe war die Ätzrate der Polierlösung bei Kontakt der Lösung mit dem Cu- Film null und die Ätzrate während des durch das Polierkissen durchgeführten Polierens etwa 70 nm/min. was ausreichend höher als die Rate während des Eintauchens war. Infolgedessen wurde der Cu-Film 36 mit Vorsprüngen wie in Fig. 15B in der Polierstufe vorzugsweise von der in mechanischem Kontakt mit dem Polierkissen stehenden Oberfläche aus poliert und die freigelegte Sperrschicht 35 anschließend poliert; d. h. es wurde ein sogenanntes Rückätzen durchgeführt. Hierbei wurde, wie in Fig. 15C dargestellt, die Sperrschicht 35 lediglich im Kontaktloch 34 zurückgelassen und eine Cu-Kontaktfüllung 37, deren Oberfläche mit der Oberfläche des SiO&sub2;-Films 33 eine Ebene bildete, wurde in dem mit der Sperrschicht 35 bedeckten Kontaktloch 34 ausgebildet. Nach dem Entfernen der von der Halterung 5 der Poliervorrichtung auf das Polierkissen 2 aufgebrachten Last und der Beendigung des Drehens des Drehtischs 1 und der Halterung 5 erfolgte kein Ätzen mehr, auch wenn die Cu-Kontaktfüllung 37 mit der Polierlösung in Kontakt gebracht wurde. Anschließend wurde das Substrat, in dem die Kontaktfüllung 37 ausgebildet war, durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung mit darin gelöstem Ozon mit einer Ozonkonzentration von 0,002% 3 min lang behandelt und dann durch Eintauchen in eine wäßrige verdünnte Fluorwasserstoffsäurekonzentration mit einer Fluorwasserstoffsäurelösung von 5% 9 s lang behandelt, wodurch die Oberfläche des SiO&sub2;-Films 33 gereinigt wurde.

Anschließend wurde wie in Fig. 15D ein 800 nm dicker Si&sub3;N&sub4;- Film 38 als zweite Isolierzwischenschicht durch ein CVD- Verfahren auf dem SiO&sub2;-Film 33 einschließlich der Kontaktfüllung 37 abgelagert. Danach wurde in dem Si&sub3;N&sub4;-Film 38 durch Photoätzen eine Mehrzahl von Einkerbungen 39 einer Tiefe von 400 nm mit einer einer Schaltverbindungsschicht entsprechenden Form ausgebildet. Außerdem wurde durch Photoätzen in der auf der Kontaktfüllung 37 befindlichen Einkerbung ein Durchgangsloch ausgebildet. Wie in Fig. 15E gezeigt, wurde ein 900 nm dicker Cu-Film 41 auf dem Si&sub3;N&sub4;-Film 38 einschließlich der Einkerbungen 39 und des Durchgangslochs 40 durch Zerstäubungsablagerung aus der Gasphase abgelagert.

Anschließend wurde das Substrat 32, Fig. 15E, durch die Substrathalterung 5 der unter Bezug auf Fig. 1 im vorhergehenden diskutierten Poliervorrichtung kopfüber gehalten. Eine Last von 300 g/cm² wurde von der Trägerwelle 4 der Halterung 5 aus auf das Substrat in Richtung auf das Polierkissen 2, das den Drehtisch 1 bedeckte und aus SUBA800 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Rodel Nitta Corp., bestand, aufgebracht. Während der Drehtisch 1 und die Halterung 5 in entgegengesetzten Richtungen mit einer Drehgeschwindigkeit von 100 ppm gedreht wurden, wurde eine Polierlösung einer Zusammensetzung, die mit der in der vorhergehenden Rückätzstufe verwendeten identisch war, von der Zufuhrleitung 3 dem Polierkissen 2 mit einer Rate von 20 ml/min zugeführt, wodurch der auf dem Substrat 32 abgelagerte Cu-Film 41 bis zur Freilegung der Oberfläche des Si&sub3;N&sub4;-Films 38 poliert wurde. Infolgedessen wurde der Cu-Film 41 mit Vorsprüngen wie in Fig. 15E vorzugsweise von der in mechanischem Kontakt mit dem Polierkissen stehenden Oberfläche aus poliert, d. h. einem sogenannten Rückätzen unterworfen. Durch dieses Rückätzen wurde eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 42, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Si&sub3;N&sub4;-Films 38 eine Ebene bildete, in den Einkerbungen 39, wie in Fig. 15F dargestellt, ausgebildet. Gleichzeitig wurde auch eine eingegrabene Cu-Schaltverbindungsschicht 42, die mit der Kontaktfüllung 37 durch das Durchgangsloch 40 verbunden war, ausgebildet. Nach dem Entfernen der von der Halterung 5 der Poliervorrichtung auf das Polierkissen 2 aufgebrachten Last und der Beendigung des Drehens des Drehtischs 1 und der Halterung 5 erfolgte kein Ätzen mehr, auch wenn die Cu- Schaltverbindungsschicht 42 mit der Polierlösung in Kontakt kam.

Im Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung war deshalb die Herstellung einer Halbleitervorrichtung möglich, die eine Mehrschichtenschaltverbindungsstruktur, umfassend die ersten und zweiten Isolierzwischenschichten 33 und 38, die Kontakt füllung 37, die in der ersten Isolierzwischenschicht 33 ausgebildet war und deren Oberfläche mit der Oberfläche der ersten Isolierzwischenschicht 33 eine Ebene bildete, und die Cu-Schaltverbindungsschicht 42, die in der zweiten Isolierzwischenschicht 38 ausgebildet war und deren Oberfläche mit der zweiten Isolierzwischenschicht 38 eine Ebene bildete, aufwies und die ebenfalls eine ebene Oberfläche aufwies.

Gemäß der vorliegenden Erfindung nach der obigen Diskussion ist die Bereitstellung einer Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis möglich, die Cu oder eine Cu-Legierung beim Eintauchen von Cu oder einer Cu-Legierung in die Lösung kaum ätzt und eine Ätzrate während des Polierens, die mehrfach bis zu mehrere zehnfach höher als die Rate während des Eintauchens ist, aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer ebenen Oberfläche möglich, bei der eine Einkerbung und/oder Öffnung in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet wird, ein Schaltverbindungsmaterialfilm, der auf dem Isolierfilm abgelagert wurde und aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht, innerhalb einer kurzen Zeitspanne rückgeätzt werden kann und folglich eine aus Cu oder einer Cu-Legierung bestehende eingegrabene Schaltverbindungsschicht in dem Isolierfilm derart ausgebildet wird, daß die Oberfläche der Schaltverbindungsschicht mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet.

Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung möglich, bei der eine Einkerbung und/oder eine Öffnung in einem Isolierfilm auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet wird, und ein Schaltverbindungsmaterialfilm, der auf dem Isolierfilm abgelagert wurde und aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht, innerhalb einer kurzen Zeitspanne rückgeätzt werden kann, wobei eine eingegrabene Schaltverbindungsschicht ausgebildet wird, deren Oberfläche mit der Oberfläche des Isolierfilms eine Ebene bildet, und die eine saubere ebene Oberfläche aufweist, die durch Entfernen einer organischen Substanz oder des restlichen Schaltverbindungsmaterials von der Oberfläche des Isolierfilms nach dem Rückätzen erhalten wurde.


Anspruch[de]

1. Polierlösung für ein Metall auf Kupferbasis, enthaltend Aminoessigsäure, ein auf der Oberfläche des Metalls auf Kupferbasis ein Oxid bildendes Oxidationsmittel und Wasser, sowie ferner Schleifkörnchen aus mindestens einem Werkstoff, ausgewählt aus der Gruppe Siliciumdioxid, Zirconoxid, Ceroxid und Aluminiumoxid.

2. Polierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus Wasserstoffperoxid besteht.

3. Polierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoessigsäure in der Polierlösung in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-% enthalten ist und das Gew.-Verhältnis Aminoessigsäure/Oxidationsmittel 1/nicht weniger als 20 beträgt.

4. Polierlösung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoessigsäure in der Polierlösung in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-% enthalten ist.

5. Polierlösung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gew.-Verhältnis Aminoessigsäure/Oxidationsmittel 1/nicht weniger als 40 beträgt.

6. Polierlösung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel in der Polierlösung in einer Menge von maximal 30 Gew.-% enthalten ist.

7. Polierlösung nach Anspruch 1, welche zusätzlich ein alkalisches Mittel zum Einstellen des pH-Werts der Lösung auf 9 bis 14 enthält.

8. Polierlösung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Mittel aus Kaliumhydroxid besteht.

9. Polierlösung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Mittel aus Chinolin besteht.

10. Polierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörnchen eine mittlere Korngröße von 0,02 bis 0,1 um aufweisen.

11. Polierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörnchen in der Polierlösung in einer Menge von 1 bis 14 Gew.-% enthalten sind.

12. Polierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörnchen in der Polierlösung in einer Menge von 3 bis 10 Gew.-% enthalten sind.

13. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung in folgenden Stufen:

Ausbilden einer Einkerbung und/oder einer Öffnung entsprechend der Form einer Verbindungsschicht in einem Isolierfilm (22) auf einem Halbleitersubstrat (21);

Ablagern eines Films (25) aus einem verbindenden Werkstoff, bestehend aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, auf dem Isolierfilm (22) einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung, und

Polieren des Films (25) aus dem verbindenden Werkstoff bis zur Freilegung einer Oberfläche des Isolierfilms (22) mit Hilfe einer Poliervorrichtung mit einem Polierkissen und einer Polierlösung unter Bildung einer eingegrabenen Verbindungsschicht (26) in dem Isolierfilm (22) dergestalt, daß die Oberflächen der Verbindungsschicht (26) und des Isolierfilms (22) miteinander eine Ebene bilden,

wobei die Polierlösung eine Aminoessigsäure, ein auf der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung ein Oxid bildendes Oxidationsmittel und Wasser enthält,

dadurch gekennzeichnet, daß die Polierlösung zusätzlich Schleifkörnchen aus mindestens einem Werkstoff, ausgewählt aus der Gruppe Siliciumdioxid, Zirconoxid, Ceroxid und Aluminiumoxid, enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierfilm (22) aus einem Siliciumoxidfilm besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierfilm zweilagig aus einem Siliciumoxidfilm und einem auf dem Siliciumoxidfilm gebildeten Siliciumnitridfilm aufgebaut ist.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Isolierfilm (22) einschließlich der Einkerbung und/oder Öffnung vor der Ablagerung des Films (25) aus dem Verbindungswerkstoff eine Sperrschicht (24) ausgebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (24) aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe TiN, Ti, Nb, W und einer CuTa-Legierung gebildet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (24) eine Dicke von 15 bis 50 nm aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-Legierung aus einem Werkstoff, ausgewählt aus der Gruppe eine Cu-Si-Legierung, eine Cu-Al-Legierung, eine Cu-Si-Al-Legierung und eine Cu-Ag-Legierung besteht.

20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel aus Wasserstoffperoxid besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoessigsäure in der Polierlösung in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-% enthalten ist und das Gew.-Verhältnis Aminoessigsäure/Oxidationsmittel 1/nicht weniger als 20 beträgt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoessigsäure in der Polierlösung in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-% enthalten ist.

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gew.-Verhältnis Aminoessigsäure/Oxidationsmittel 1/nicht weniger als 40 beträgt.

24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel in der Polierlösung in einer Menge von maximal 30 Gew.-% enthalten ist.

25. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polierlösung zusätzlich ein alkalisches Mittel zum Einstellen des pH-Werts der Lösung auf 9 bis 14 enthält.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Mittel aus Kaliumhydroxid besteht.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Mittel aus Chinolin besteht.

28. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörnchen eine mittlere Korngröße von 0,02 bis 0,1 um aufweisen.

29. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörnchen in der Polierlösung in einer Menge von 1 bis 14 Gew.-% enthalten sind.

30. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörnchen in der Polierlösung in einer Menge von 3 bis 10 Gew.-% enthalten sind.

31. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Poliervorrichtung einen mit einem Polierkissen (2) bedeckten Drehtisch (1), eine Einrichtung (3) zur Zufuhr der Polierlösung zu dem Polierkissen (2) des Drehtisches (1) und einen Substrathalter (5), der das Halbleitersubstrat (21) auf seiner Unterseite hält und das Substrat (21) gegen das Polierkissen (2) dreht, umfaßt.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierendpunkt auf der Grundlage einer Drehmomentänderung des Drehtisches (1) der Poliervorrichtung ermittelt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierendpunkt auf der Grundlage einer Temperaturänderung des Polierkissens (2) ermittelt wird.

34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierendpunkt auf der Grundlage einer pH-Änderung der dem Polierkissen (2) zugeführten Polierlösung ermittelt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Polieren der Verbindungsschicht die Oberfläche des Isolierfilms (22) einschließlich der Verbindungsschicht (26) mit einer wäßrigen Lösung mit darin gelöstem Ozon und anschließend mit einer wäßrigen verdünnten Fluorwasserstoffsäurelösung behandelt wird.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung mit darin gelöstem Ozon eine Ozonkonzentration von 0,1 bis 25 ppm aufweist.

37. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung mit darin gelöstem Ozon eine Ozonkonzentration von 5 bis 25 ppm aufweist.

38. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige verdünnte Fluorwasserstoffsäurelösung eine Fluorwasserstoffsäurekonzentration von 0,05 bis 20% aufweist.

39. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige verdünnte Flurwasserstoffsäurelösung eine Fluorwasserstoffsäurekonzentration von 0,1 bis 5% aufweist.

40. Polierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Amidoschwefelsäure enthält.

41. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polierlösung zusätzlich Amidoschwefelsäure enthält.







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