JP2000031114A - 半導体素子の製造方法及び半導体素子 - Google Patents
半導体素子の製造方法及び半導体素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率的な伝導体プラグの形成及び層間絶縁膜
の段差の最小化を実現することができる半導体素子の製
造方法に関する。 【解決手段】 本発明は、半導体基板２２０上でコンタ
クトホールを埋没させながら絶縁膜上に所定の伝導体膜
を形成する段階と、伝導体膜が形成された半導体基板２
２０を回転させる段階と、回転する半導体基板２２０上
にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，
ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグルー
プの中から選択された少なくとも一つ以上の酸化剤、Ｈ
Ｆ，ＨＮ 4ＯＨ，Ｈ3ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣ
ｌからなるグループの中から選択された少なくとも一つ
以上の増強剤、並びに緩衝液を所定の比率で混合したエ
ッチング液を供給し、伝導体膜がコンタクトホール内に
のみ存在し、絶縁膜上には存在しないように伝導体膜を
エッチングする段階とを含む。
の段差の最小化を実現することができる半導体素子の製
造方法に関する。 【解決手段】 本発明は、半導体基板２２０上でコンタ
クトホールを埋没させながら絶縁膜上に所定の伝導体膜
を形成する段階と、伝導体膜が形成された半導体基板２
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以上の増強剤、並びに緩衝液を所定の比率で混合したエ
ッチング液を供給し、伝導体膜がコンタクトホール内に
のみ存在し、絶縁膜上には存在しないように伝導体膜を
エッチングする段階とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子製造工
程に関するもので、より詳しくは特定のエッチング液を
利用してスピンエッチング方法を遂行して半導体基板上
の薄膜をエッチングすることでタングステンプラグ形
成、ポリシリコンプラグ形成及び層間絶縁膜の段差を最
小化することができる半導体素子の製造方法及び半導体
素子に関するものである。
程に関するもので、より詳しくは特定のエッチング液を
利用してスピンエッチング方法を遂行して半導体基板上
の薄膜をエッチングすることでタングステンプラグ形
成、ポリシリコンプラグ形成及び層間絶縁膜の段差を最
小化することができる半導体素子の製造方法及び半導体
素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体素子は高集積化、高密度化
によりさらに微細なパターン形成技術を必要としてお
り、配線の多層化構造を要求する領域も広くなってい
る。これは半導体素子の表面構造が複雑になり、層間膜
の段差の程度が酷くなるということを意味する。層間膜
の段差は半導体素子製造工程で多くの工程不良を発生さ
せる原因となっている。
によりさらに微細なパターン形成技術を必要としてお
り、配線の多層化構造を要求する領域も広くなってい
る。これは半導体素子の表面構造が複雑になり、層間膜
の段差の程度が酷くなるということを意味する。層間膜
の段差は半導体素子製造工程で多くの工程不良を発生さ
せる原因となっている。
【０００３】特に、写真工程はウェーハ上にフォトレジ
ストを塗布した後、フォトレジスト上に回路が形成され
たマスクを整列させて光を利用した露光工程を遂行し、
フォトレジストパターンを形成させる工程で、従来線幅
が大きく低層構造を有する素子の製造時には問題がなか
ったが、微細パターンと多層構造によって段差が増加す
ることにより段差の上層と下層の露光フォーカスをあわ
せにくく、正確なパターン形成をすることが難しくなっ
ている。
ストを塗布した後、フォトレジスト上に回路が形成され
たマスクを整列させて光を利用した露光工程を遂行し、
フォトレジストパターンを形成させる工程で、従来線幅
が大きく低層構造を有する素子の製造時には問題がなか
ったが、微細パターンと多層構造によって段差が増加す
ることにより段差の上層と下層の露光フォーカスをあわ
せにくく、正確なパターン形成をすることが難しくなっ
ている。
【０００４】従って、段差を除去するためにウェーハの
平坦化技術の重要性が台頭された。平坦化技術としてＳ
ＯＧ膜蒸着、エッチバックまたはリフロー（Ｒｅｆｌｏ
ｗ）等の部分平坦化方法が開発されて工程に使用されて
きたが、多くの問題点が発生してウェーハ全面に渡る平
坦化、即ち広域平坦化（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｌａｎａｒｉ
ｚａｔｉｏｎ）のためにＣＭＰ技術が開発された。
平坦化技術の重要性が台頭された。平坦化技術としてＳ
ＯＧ膜蒸着、エッチバックまたはリフロー（Ｒｅｆｌｏ
ｗ）等の部分平坦化方法が開発されて工程に使用されて
きたが、多くの問題点が発生してウェーハ全面に渡る平
坦化、即ち広域平坦化（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｌａｎａｒｉ
ｚａｔｉｏｎ）のためにＣＭＰ技術が開発された。
【０００５】ＣＭＰというのは、化学的、物理的な反応
を通じてウェーハの表面を平坦化する技術である。ＣＭ
Ｐ技術の原理は、ウェーハのパターンが形成されている
薄膜表面を研磨パッド表面に接触するようにした状態
で、スラリを供給してウェーハの薄膜表面を化学的に反
応させると同時に回転運動させて物理的にウェーハ薄膜
表面の凹凸部分を研磨して平坦化することである。
を通じてウェーハの表面を平坦化する技術である。ＣＭ
Ｐ技術の原理は、ウェーハのパターンが形成されている
薄膜表面を研磨パッド表面に接触するようにした状態
で、スラリを供給してウェーハの薄膜表面を化学的に反
応させると同時に回転運動させて物理的にウェーハ薄膜
表面の凹凸部分を研磨して平坦化することである。
【０００６】ＣＭＰ技術は、研磨速度と平坦度が重要
で、これらはＣＭＰ装備の工程条件、スラリの種類及び
研磨パッドの種類によって決定される。特に、ＣＭＰを
する時、スラリの構成成分、ｐＨ及びイオン濃度等は薄
膜との化学的反応に相当な影響を与える。スラリは大き
く二種類で、酸化膜スラリと金属膜スラリに分けられ
る。酸化膜スラリはアルカリ性で、金属膜スラリは酸性
である。
で、これらはＣＭＰ装備の工程条件、スラリの種類及び
研磨パッドの種類によって決定される。特に、ＣＭＰを
する時、スラリの構成成分、ｐＨ及びイオン濃度等は薄
膜との化学的反応に相当な影響を与える。スラリは大き
く二種類で、酸化膜スラリと金属膜スラリに分けられ
る。酸化膜スラリはアルカリ性で、金属膜スラリは酸性
である。
【０００７】酸化膜ＣＭＰのメカニズムは、一例でシリ
コンダイオキサイド（ＳｉＯ2）薄膜の場合、シリコン
ダイオキサイドの表面とアルカリ性であるスラリとの反
応によって水分が浸透しやすい水溶性材質に変質されて
いく。変質されたシリコンダイオキサイド膜に水分が浸
透してシリコンダイオキサイドの連結リングを切る。こ
のように反応が行われたシリコンダイオキサイド層は、
研磨粒子との摩擦によって除去される。
コンダイオキサイド（ＳｉＯ2）薄膜の場合、シリコン
ダイオキサイドの表面とアルカリ性であるスラリとの反
応によって水分が浸透しやすい水溶性材質に変質されて
いく。変質されたシリコンダイオキサイド膜に水分が浸
透してシリコンダイオキサイドの連結リングを切る。こ
のように反応が行われたシリコンダイオキサイド層は、
研磨粒子との摩擦によって除去される。
【０００８】金属膜ＣＭＰのメカニズムは、スラリ内の
酸化剤によって金属膜表面上に化学反応が起きて金属酸
化膜を形成させ、このような金属酸化膜はパターン凹凸
部の上部から研磨粒子によって摩滅現象によって機械的
に除去される。
酸化剤によって金属膜表面上に化学反応が起きて金属酸
化膜を形成させ、このような金属酸化膜はパターン凹凸
部の上部から研磨粒子によって摩滅現象によって機械的
に除去される。
【０００９】図１は、従来の半導体素子の製造方法を遂
行するための概略的なＣＭＰ装置を示した構成図であ
る。まず、図１をみると、ＣＭＰ装置は下部にＣＭＰを
遂行する半導体基板１００を固定させ、回転運動する研
磨ヘッド１０２、ＣＭＰが遂行される研磨テーブル１０
４、研磨テーブル１０４表面に位置し、スラリ供給管１
０６から供給されるスラリによってウェーハと接触して
ウェーハ上の薄膜を研磨させる研磨パッド１０８で構成
される。
行するための概略的なＣＭＰ装置を示した構成図であ
る。まず、図１をみると、ＣＭＰ装置は下部にＣＭＰを
遂行する半導体基板１００を固定させ、回転運動する研
磨ヘッド１０２、ＣＭＰが遂行される研磨テーブル１０
４、研磨テーブル１０４表面に位置し、スラリ供給管１
０６から供給されるスラリによってウェーハと接触して
ウェーハ上の薄膜を研磨させる研磨パッド１０８で構成
される。
【００１０】即ち、研磨パッド１０８上に半導体基板１
００が面接した状態で研磨ヘッド１０２によって半導体
基板１００が回転する間、スラリが研磨パッド１０８上
に供給されながらスラリと半導体基板１００の表面が反
応する中、研磨パッド１０８によって研磨される。
００が面接した状態で研磨ヘッド１０２によって半導体
基板１００が回転する間、スラリが研磨パッド１０８上
に供給されながらスラリと半導体基板１００の表面が反
応する中、研磨パッド１０８によって研磨される。
【００１１】図２から図７は、従来の半導体素子の製造
方法によってタングステンプラグ形成工程を説明するた
めの工程断面図で、タングステンプラグ部分とタングス
テンプラグ形成時、アラインマークの形成過程を同時に
示す。
方法によってタングステンプラグ形成工程を説明するた
めの工程断面図で、タングステンプラグ部分とタングス
テンプラグ形成時、アラインマークの形成過程を同時に
示す。
【００１２】ここで、素子パターンが形成されるセル部
Ｃとアラインマーク等が形成されるぺリ部Ｐに分けて図
示した。まず、半導体基板１１０上に絶縁膜として酸化
膜１１４を形成する段階で、図２を参照すると、所定の
間隔分、離隔された多数の局部パターン１１２が既に形
成された半導体基板１１０上に絶縁膜として酸化膜１１
４を形成する。局部パターン１１２は伝導層で、ポリシ
リコンパターンまたは金属パターンであり得る。酸化膜
１１４は、通常の化学気相蒸着方法で形成させたシリコ
ンダイオキサイド膜であり得るし、ポリシリコンパター
ンと金属膜の間の絶縁膜としては一般的にＰＳＧ（Ｐｈ
ｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）または、ＢＰＳＧ（Ｂｏ
ｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）が使用される。
この際、ペリ部Ｐのアラインマーク（表示しない）が形
成される部分にも酸化膜１１４が形成される。
Ｃとアラインマーク等が形成されるぺリ部Ｐに分けて図
示した。まず、半導体基板１１０上に絶縁膜として酸化
膜１１４を形成する段階で、図２を参照すると、所定の
間隔分、離隔された多数の局部パターン１１２が既に形
成された半導体基板１１０上に絶縁膜として酸化膜１１
４を形成する。局部パターン１１２は伝導層で、ポリシ
リコンパターンまたは金属パターンであり得る。酸化膜
１１４は、通常の化学気相蒸着方法で形成させたシリコ
ンダイオキサイド膜であり得るし、ポリシリコンパター
ンと金属膜の間の絶縁膜としては一般的にＰＳＧ（Ｐｈ
ｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）または、ＢＰＳＧ（Ｂｏ
ｒｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）が使用される。
この際、ペリ部Ｐのアラインマーク（表示しない）が形
成される部分にも酸化膜１１４が形成される。
【００１３】継続して、酸化膜１１４の平坦化段階とし
て、図３を参照すると、図１のＣＭＰ装置を使用して局
部パターン１１２によって屈曲を有する酸化膜１１４を
平坦化する。
て、図３を参照すると、図１のＣＭＰ装置を使用して局
部パターン１１２によって屈曲を有する酸化膜１１４を
平坦化する。
【００１４】続いて、局部パターン１１２及び半導体基
板１１０が露出されるように酸化膜１１４上にコンタク
トホール１１６を形成させる段階で、図４を参照する
と、酸化膜１１４にフォトレジストを塗布して通常の写
真エッチング工程を通じて局部パターン１１２と半導体
基板１１０が露出されるようにコンタクトホール１１６
を形成させる。この際、アラインマークを形成するコン
タクトホール１１６より直径が大きいペリパラルホール
１１８が形成される。
板１１０が露出されるように酸化膜１１４上にコンタク
トホール１１６を形成させる段階で、図４を参照する
と、酸化膜１１４にフォトレジストを塗布して通常の写
真エッチング工程を通じて局部パターン１１２と半導体
基板１１０が露出されるようにコンタクトホール１１６
を形成させる。この際、アラインマークを形成するコン
タクトホール１１６より直径が大きいペリパラルホール
１１８が形成される。
【００１５】継続して、コンタクトホール１１６の内部
と酸化膜１１４上に境界金属膜１２０を形成させる段階
として、図５を参照するとタングステン膜形成前に境界
金属膜１２０でコンタクトホール１１６上にＴｉ／Ｔｉ
Ｎ膜を形成する。Ｔｉ１２０ａ膜の形成は、通常のスパ
タリング方法を利用する。また、ＴｉＮ１２０ｂ膜の形
成も同じく通常のスパタリングまたは化学気相蒸着方法
を利用することができる。これらのうちいずれか一つの
方法に限定されるものではない。境界金属膜１２０はタ
ングステン膜のコンタクト抵抗を減少させ、酸化膜１１
４とタングステン膜の接着力を向上させる役割をする。
また、後続工程のタングステン膜除去時、ストッパ（Ｓ
ｔｏｐｐｅｒ）層として使用され得る。この際、ペリパ
ラルホール１１８内にも境界金属膜１２０が形成され
る。
と酸化膜１１４上に境界金属膜１２０を形成させる段階
として、図５を参照するとタングステン膜形成前に境界
金属膜１２０でコンタクトホール１１６上にＴｉ／Ｔｉ
Ｎ膜を形成する。Ｔｉ１２０ａ膜の形成は、通常のスパ
タリング方法を利用する。また、ＴｉＮ１２０ｂ膜の形
成も同じく通常のスパタリングまたは化学気相蒸着方法
を利用することができる。これらのうちいずれか一つの
方法に限定されるものではない。境界金属膜１２０はタ
ングステン膜のコンタクト抵抗を減少させ、酸化膜１１
４とタングステン膜の接着力を向上させる役割をする。
また、後続工程のタングステン膜除去時、ストッパ（Ｓ
ｔｏｐｐｅｒ）層として使用され得る。この際、ペリパ
ラルホール１１８内にも境界金属膜１２０が形成され
る。
【００１６】続いて、コンタクトホール１１６上にタン
グステン膜１２２を形成する段階として図６を参照する
と、コンタクトホール１１６を埋没させながら所定の厚
さを有するタングステン膜１２２を酸化膜１１４上に形
成する。現在、コンタクトホール１１６の内部にだけタ
ングステン膜１２２を正確に埋没させることができな
い。それで、コンタクトホール１１６を埋没させながら
コンタクトホール１１６上部にタングステン膜１２２を
形成させる。この際、ペリパラルホール１１８内にもタ
ングステン膜１２２が形成される。ペリパラルホール１
１８は、セル部のコンタクトホール１１６より直径が大
きいのでタングステン膜１２２が十分に埋没される。
グステン膜１２２を形成する段階として図６を参照する
と、コンタクトホール１１６を埋没させながら所定の厚
さを有するタングステン膜１２２を酸化膜１１４上に形
成する。現在、コンタクトホール１１６の内部にだけタ
ングステン膜１２２を正確に埋没させることができな
い。それで、コンタクトホール１１６を埋没させながら
コンタクトホール１１６上部にタングステン膜１２２を
形成させる。この際、ペリパラルホール１１８内にもタ
ングステン膜１２２が形成される。ペリパラルホール１
１８は、セル部のコンタクトホール１１６より直径が大
きいのでタングステン膜１２２が十分に埋没される。
【００１７】続いて、タングステン膜１２２の所定の厚
さを研磨して除去する段階として、図７を参照すると、
タングステン膜１２２が形成された半導体基板１１０を
図１のＣＭＰ装置の研磨ヘッド１０２にタングステン膜
１２２が形成された半導体基板１１０を装着した後、ス
ラリ供給管１０６から金属膜スラリを供給しながら、研
磨ヘッド１０２を回転させて、研磨ヘッド１０８にタン
グステン膜１２２を接触させてコンタクトホール１１６
内にタングステン膜１２２が存在するように境界金属膜
１２０上のタングステン膜１２２を除去する。この際、
ペリパラルホール１１８には相変わらずタングステン膜
１２２が残っている。ペリパラルホール１１８内に残っ
ているタングステン膜１１２は、後続工程でパーティク
ルとして作用し、写真工程のアライン能力を減少させる
ことがある。
さを研磨して除去する段階として、図７を参照すると、
タングステン膜１２２が形成された半導体基板１１０を
図１のＣＭＰ装置の研磨ヘッド１０２にタングステン膜
１２２が形成された半導体基板１１０を装着した後、ス
ラリ供給管１０６から金属膜スラリを供給しながら、研
磨ヘッド１０２を回転させて、研磨ヘッド１０８にタン
グステン膜１２２を接触させてコンタクトホール１１６
内にタングステン膜１２２が存在するように境界金属膜
１２０上のタングステン膜１２２を除去する。この際、
ペリパラルホール１１８には相変わらずタングステン膜
１２２が残っている。ペリパラルホール１１８内に残っ
ているタングステン膜１１２は、後続工程でパーティク
ルとして作用し、写真工程のアライン能力を減少させる
ことがある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、コンタ
クトホール内にタングステン膜を埋没させるタングステ
ンプラグを形成し、ＣＭＰ工程を実施することは現在の
高集積化された半導体素子の製造に必須不可欠である。
しかし、ＣＭＰ工程は研磨剤または研磨機の状況によっ
てＣＭＰ工程を遂行した薄膜にマイクロスクラッチが発
生する問題があるし、タングステン膜の厚さの２〜４倍
の大きさを有するアラインマーク及びスクライブライン
（Ｓｃｒｉｂｅ Ｌｉｎｅ）内には研磨剤が残り、後続
工程でパーティクルソースとして作用するし、後続工程
で写真工程のアライン能力を減少させる。
クトホール内にタングステン膜を埋没させるタングステ
ンプラグを形成し、ＣＭＰ工程を実施することは現在の
高集積化された半導体素子の製造に必須不可欠である。
しかし、ＣＭＰ工程は研磨剤または研磨機の状況によっ
てＣＭＰ工程を遂行した薄膜にマイクロスクラッチが発
生する問題があるし、タングステン膜の厚さの２〜４倍
の大きさを有するアラインマーク及びスクライブライン
（Ｓｃｒｉｂｅ Ｌｉｎｅ）内には研磨剤が残り、後続
工程でパーティクルソースとして作用するし、後続工程
で写真工程のアライン能力を減少させる。
【００１９】特に、トポロジ（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ）が存
在する絶縁膜の状態では必ず絶縁膜の平坦化の後、タン
グステンプラグ工程を行わなければならない。従って、
関連のある工程の追加、生産性の低下、ＣＭＰ設備の工
程能力を維持するための頻繁なテストウェーハによるモ
ニタ及び高価の部品交換による原価上昇という短所があ
る。また、研磨のために研磨機が高い圧力でウェーハ表
面に接触する関係で研磨機の摩耗と、ウェーハに加えら
れる圧力によってウェーハの割れが頻繁に発生するし、
研磨機等の部品交換後、工程条件をセッティングするた
めに長時間のダミー（Ｄｕｍｍｙ）研磨をするという問
題で設備の実稼働率が非常に低調という問題点がある。
在する絶縁膜の状態では必ず絶縁膜の平坦化の後、タン
グステンプラグ工程を行わなければならない。従って、
関連のある工程の追加、生産性の低下、ＣＭＰ設備の工
程能力を維持するための頻繁なテストウェーハによるモ
ニタ及び高価の部品交換による原価上昇という短所があ
る。また、研磨のために研磨機が高い圧力でウェーハ表
面に接触する関係で研磨機の摩耗と、ウェーハに加えら
れる圧力によってウェーハの割れが頻繁に発生するし、
研磨機等の部品交換後、工程条件をセッティングするた
めに長時間のダミー（Ｄｕｍｍｙ）研磨をするという問
題で設備の実稼働率が非常に低調という問題点がある。
【００２０】また、タングステンプラグ形成時、ドライ
エッチバック（Ｄｒｙ Ｅｔｃｈ Ｂａｃｋ）工程は、パ
ターンの微細化によってプラズマの電気的チャージアッ
プによる問題でコンタクト抵抗上昇及びトランジスタに
電気的劣化をもたらす問題点がある。従って、前述の短
所を克服しながら工程が容易で、原価節減及び生産性を
向上させることができる代替工程の開発が求められてい
る。
エッチバック（Ｄｒｙ Ｅｔｃｈ Ｂａｃｋ）工程は、パ
ターンの微細化によってプラズマの電気的チャージアッ
プによる問題でコンタクト抵抗上昇及びトランジスタに
電気的劣化をもたらす問題点がある。従って、前述の短
所を克服しながら工程が容易で、原価節減及び生産性を
向上させることができる代替工程の開発が求められてい
る。
【００２１】本発明は回転する半導体基板上にエッチン
グ液を供給しながらエッチング遂行するスピンエッチン
グ方法を使用して、半導体基板上の伝導体膜または層間
絶縁膜をエッチングすることができる半導体素子の製造
方法を提供することにある。
グ液を供給しながらエッチング遂行するスピンエッチン
グ方法を使用して、半導体基板上の伝導体膜または層間
絶縁膜をエッチングすることができる半導体素子の製造
方法を提供することにある。
【００２２】本発明の他の目的は、半導体基板表面のマ
イクロスクラッチ発生及び高いコンタクト抵抗発生無し
に層間絶縁膜の平坦化と伝導体プラグを形成することが
できる半導体素子の製造方法を提供することにある。本
発明のまた他の目的は、伝導体膜または酸化膜をスピン
エッチング方法でエッチングすることができるようにす
るエッチング液を提供することにある。
イクロスクラッチ発生及び高いコンタクト抵抗発生無し
に層間絶縁膜の平坦化と伝導体プラグを形成することが
できる半導体素子の製造方法を提供することにある。本
発明のまた他の目的は、伝導体膜または酸化膜をスピン
エッチング方法でエッチングすることができるようにす
るエッチング液を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
半導体素子の製造方法は、半導体基板上に所定の絶縁膜
を形成する段階と、絶縁膜内にコンタクトホールを形成
する段階と、コンタクトホールを埋没しながら絶縁膜上
に所定の伝導体膜を形成する段階と、伝導体膜が形成さ
れた半導体基板を回転させる段階と、回転する半導体基
板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ
8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグ
ループの中から選択された少なくとも一つ以上の酸化
剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及
びＨＣｌからなるグループの中から選択された少なくと
も一つ以上の増強剤、並びに緩衝液を所定の比率で混合
したエッチング液を供給して、伝導体膜が前記コンタク
トホール内にのみ存在し、絶縁膜上には存在しないよう
に伝導体膜をエッチングする段階と、を含む。
半導体素子の製造方法は、半導体基板上に所定の絶縁膜
を形成する段階と、絶縁膜内にコンタクトホールを形成
する段階と、コンタクトホールを埋没しながら絶縁膜上
に所定の伝導体膜を形成する段階と、伝導体膜が形成さ
れた半導体基板を回転させる段階と、回転する半導体基
板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ
8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグ
ループの中から選択された少なくとも一つ以上の酸化
剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及
びＨＣｌからなるグループの中から選択された少なくと
も一つ以上の増強剤、並びに緩衝液を所定の比率で混合
したエッチング液を供給して、伝導体膜が前記コンタク
トホール内にのみ存在し、絶縁膜上には存在しないよう
に伝導体膜をエッチングする段階と、を含む。
【００２４】本発明の請求項２記載の半導体素子の製造
方法によると、緩衝液は脱イオン水である。本発明の請
求項３記載の半導体素子の製造方法によると、伝導体膜
はタングステン膜、銅膜または多結晶シリコン膜であ
る。本発明の請求項４記載の半導体素子の製造方法によ
ると、タングステン膜を形成する前には、コンタクトホ
ールを含めて半導体基板全面に境界金属膜を形成させる
段階をさらに含む。
方法によると、緩衝液は脱イオン水である。本発明の請
求項３記載の半導体素子の製造方法によると、伝導体膜
はタングステン膜、銅膜または多結晶シリコン膜であ
る。本発明の請求項４記載の半導体素子の製造方法によ
ると、タングステン膜を形成する前には、コンタクトホ
ールを含めて半導体基板全面に境界金属膜を形成させる
段階をさらに含む。
【００２５】本発明の請求項５記載の半導体素子の製造
方法によると、境界金属膜はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔｉ／Ｔｉ
Ｎ，Ｔａ，ＴａＮまたはＴａ／ＴａＮである。本発明の
請求項６記載の半導体素子の製造方法によると、エッチ
ング液は、半導体基板の上部に位置し半導体基板の中心
を基準に左右側の内の一側でブームスイングを遂行する
ことができるノズルを通じて供給される。
方法によると、境界金属膜はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔｉ／Ｔｉ
Ｎ，Ｔａ，ＴａＮまたはＴａ／ＴａＮである。本発明の
請求項６記載の半導体素子の製造方法によると、エッチ
ング液は、半導体基板の上部に位置し半導体基板の中心
を基準に左右側の内の一側でブームスイングを遂行する
ことができるノズルを通じて供給される。
【００２６】本発明の請求項７記載の半導体素子の製造
方法によると、エッチング液の温度は、２０℃〜９０℃
である。本発明の請求項８記載の半導体素子の製造方法
によると、半導体基板は、エッチング液の供給時、エッ
チング液の温度の変化を最小化するためにエッチング液
の温度の範囲に加熱される。
方法によると、エッチング液の温度は、２０℃〜９０℃
である。本発明の請求項８記載の半導体素子の製造方法
によると、半導体基板は、エッチング液の供給時、エッ
チング液の温度の変化を最小化するためにエッチング液
の温度の範囲に加熱される。
【００２７】本発明の請求項９記載の半導体素子の製造
方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸０．０１〜
３０重量％、増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３０重
量％、及び残量に脱イオン水が含まれる。
方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸０．０１〜
３０重量％、増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３０重
量％、及び残量に脱イオン水が含まれる。
【００２８】本発明の請求項１０記載の半導体素子の製
造方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸３〜５５
重量％、増強剤弗化水素０．２〜３５重量％、及び残量
に脱イオン水が含まれる。本発明の請求項１１記載の半
導体素子の製造方法によると、エッチング液は、酸化剤
過酸化水素０．２〜３０重量％、増強剤水酸化アンモニ
ウムが０．０１〜３０重量％、及び残量に脱イオン水が
含まれる。
造方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸３〜５５
重量％、増強剤弗化水素０．２〜３５重量％、及び残量
に脱イオン水が含まれる。本発明の請求項１１記載の半
導体素子の製造方法によると、エッチング液は、酸化剤
過酸化水素０．２〜３０重量％、増強剤水酸化アンモニ
ウムが０．０１〜３０重量％、及び残量に脱イオン水が
含まれる。
【００２９】本発明の請求項１２記載の半導体素子の製
造方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸３〜６０
重量％、増強剤弗化水素０．０６〜３０重量％、及び残
量に脱イオン水が含まれる。本発明の請求項１３記載の
半導体素子の製造方法によると、伝導体膜のエッチング
は、少なくとも二つのエッチング工程を遂行することか
らなる。
造方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸３〜６０
重量％、増強剤弗化水素０．０６〜３０重量％、及び残
量に脱イオン水が含まれる。本発明の請求項１３記載の
半導体素子の製造方法によると、伝導体膜のエッチング
は、少なくとも二つのエッチング工程を遂行することか
らなる。
【００３０】本発明の請求項１４記載の半導体素子の製
造方法は、半導体基板上に素子パターン構造を形成する
段階と、素子パターン構造を含む半導体基板全面に層間
絶縁膜を形成する段階と、半導体基板を回転させる段階
と、回転する半導体基板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，Ｂ
ｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ
及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択された少な
くとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3Ｐ
Ｏ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループの
中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤、並びに
緩衝液を所定の比率で混合したエッチング液を供給し
て、層間絶縁膜が平坦になるように層間絶縁膜をエッチ
ングする段階と、を含む。
造方法は、半導体基板上に素子パターン構造を形成する
段階と、素子パターン構造を含む半導体基板全面に層間
絶縁膜を形成する段階と、半導体基板を回転させる段階
と、回転する半導体基板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，Ｂ
ｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ
及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択された少な
くとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3Ｐ
Ｏ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループの
中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤、並びに
緩衝液を所定の比率で混合したエッチング液を供給し
て、層間絶縁膜が平坦になるように層間絶縁膜をエッチ
ングする段階と、を含む。
【００３１】本発明の請求項１５記載の半導体素子の製
造方法によると、層間絶縁膜は、酸化膜、窒化膜、ＢＰ
ＳＧ膜、ＰＳＧ膜及びＴＥＯＳ膜からなるグループの中
から選択された一つである。本発明の請求項１６記載の
半導体素子の製造方法によると、エッチング液は、酸化
剤窒酸０．０１〜６０重量％、増強剤弗化水素０．０５
〜２５重量％、並びに残量で脱イオン水が含まれる。
造方法によると、層間絶縁膜は、酸化膜、窒化膜、ＢＰ
ＳＧ膜、ＰＳＧ膜及びＴＥＯＳ膜からなるグループの中
から選択された一つである。本発明の請求項１６記載の
半導体素子の製造方法によると、エッチング液は、酸化
剤窒酸０．０１〜６０重量％、増強剤弗化水素０．０５
〜２５重量％、並びに残量で脱イオン水が含まれる。
【００３２】本発明の請求項１７記載の半導体素子の製
造方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸０．０１
〜３０重量％、増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３０
重量％、及び残量に脱イオン水が含まれる。本発明の請
求項１８記載の半導体素子の製造方法によると、半導体
基板の回転速度は２００〜５０００ＲＰＭである。
造方法によると、エッチング液は、酸化剤窒酸０．０１
〜３０重量％、増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３０
重量％、及び残量に脱イオン水が含まれる。本発明の請
求項１８記載の半導体素子の製造方法によると、半導体
基板の回転速度は２００〜５０００ＲＰＭである。
【００３３】本発明の請求項１９記載の半導体素子の製
造方法によると、エッチング液は、半導体基板の上部に
位置し、半導体基板の中心を基準に左右側の内の一側で
ブームスイングを遂行することができるノズルを通じて
供給される。本発明の請求項２０記載の半導体素子の製
造方法によると、ブームスイングは、遠距離のブームス
イングと近距離のブームスイングを順次的に連続して遂
行する。
造方法によると、エッチング液は、半導体基板の上部に
位置し、半導体基板の中心を基準に左右側の内の一側で
ブームスイングを遂行することができるノズルを通じて
供給される。本発明の請求項２０記載の半導体素子の製
造方法によると、ブームスイングは、遠距離のブームス
イングと近距離のブームスイングを順次的に連続して遂
行する。
【００３４】本発明の請求項２１記載の半導体素子の製
造方法によると、半導体基板は、エッチング液の供給
時、エッチング液の温度の変化を最小化するためにエッ
チング液の温度範囲に加熱される。
造方法によると、半導体基板は、エッチング液の供給
時、エッチング液の温度の変化を最小化するためにエッ
チング液の温度範囲に加熱される。
【００３５】本発明の請求項２２記載の半導体素子の製
造方法は、半導体基板上に所定の絶縁膜を形成する段階
と、絶縁膜内にコンタクトホールを形成する段階と、コ
ンタクトホールを埋没させながら絶縁膜上に所定のカバ
リング膜を形成する段階と、半導体基板を回転させる段
階と、半導体基板の裏面に加熱されたガスを供給して半
導体基板を加熱させる段階と、回転する半導体基板上に
エッチング液を供給して、カバリング膜がコンタクトホ
ール内にのみ存在し、絶縁膜上には存在しないようにカ
バリング膜をエッチングする段階と、を含む。
造方法は、半導体基板上に所定の絶縁膜を形成する段階
と、絶縁膜内にコンタクトホールを形成する段階と、コ
ンタクトホールを埋没させながら絶縁膜上に所定のカバ
リング膜を形成する段階と、半導体基板を回転させる段
階と、半導体基板の裏面に加熱されたガスを供給して半
導体基板を加熱させる段階と、回転する半導体基板上に
エッチング液を供給して、カバリング膜がコンタクトホ
ール内にのみ存在し、絶縁膜上には存在しないようにカ
バリング膜をエッチングする段階と、を含む。
【００３６】本発明の請求項２３記載の半導体素子の製
造方法によると、エッチング液は、Ｈ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4
-，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，
ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択され
た少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3
ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループ
の中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤、並び
に緩衝液が所定の比率で混合される。
造方法によると、エッチング液は、Ｈ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4
-，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，
ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択され
た少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3
ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループ
の中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤、並び
に緩衝液が所定の比率で混合される。
【００３７】本発明の請求項２４記載の半導体素子の製
造方法によると、緩衝液は、脱イオン水である。本発明
の請求項２５記載の半導体素子の製造方法によると、カ
バリング膜は、伝導体膜または層間絶縁膜である。本発
明の請求項２６記載の半導体素子の製造方法によると、
加熱されたガスは、不活性ガスで、温度は２０℃〜９０
℃である。
造方法によると、緩衝液は、脱イオン水である。本発明
の請求項２５記載の半導体素子の製造方法によると、カ
バリング膜は、伝導体膜または層間絶縁膜である。本発
明の請求項２６記載の半導体素子の製造方法によると、
加熱されたガスは、不活性ガスで、温度は２０℃〜９０
℃である。
【００３８】本発明の請求項２７記載の半導体素子の製
造方法によると、エッチング液は、半導体基板の上部に
位置し半導体基板の中心を基準に左右側の内の一側でブ
ームスイングを遂行することができるノズルを通じて供
給される。本発明の請求項２８記載の半導体素子の製造
方法によると、エッチング液の温度は２０℃〜９０℃で
ある。
造方法によると、エッチング液は、半導体基板の上部に
位置し半導体基板の中心を基準に左右側の内の一側でブ
ームスイングを遂行することができるノズルを通じて供
給される。本発明の請求項２８記載の半導体素子の製造
方法によると、エッチング液の温度は２０℃〜９０℃で
ある。
【００３９】本発明の請求項２９記載の半導体素子は、
半導体基板上に形成された素子パターンを互いに電気的
に連結させる伝導体プラグ等を含むセル部と、伝導体プ
ラグ形成のためのコンタクトホール形成工程と同一の工
程によって形成されたスクライブライン及びアラインマ
ークのためのホールパターンを含むペリ部とからなる半
導体素子において、ペリ部のホールパターン内にはセル
部の伝導体プラグを形成する伝導体物質が存在しない。
本発明の請求項３０記載の半導体素子によると、伝導体
は、タングステン膜、銅膜または多結晶シリコン膜であ
る。
半導体基板上に形成された素子パターンを互いに電気的
に連結させる伝導体プラグ等を含むセル部と、伝導体プ
ラグ形成のためのコンタクトホール形成工程と同一の工
程によって形成されたスクライブライン及びアラインマ
ークのためのホールパターンを含むペリ部とからなる半
導体素子において、ペリ部のホールパターン内にはセル
部の伝導体プラグを形成する伝導体物質が存在しない。
本発明の請求項３０記載の半導体素子によると、伝導体
は、タングステン膜、銅膜または多結晶シリコン膜であ
る。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、エッチング液を使用した本
発明の好ましい半導体素子の製造方法に関する実施例を
記述する。以下の実施例は本発明を例証するためのもの
で、本発明の範囲を局限するものとして理解されてはな
らない。本発明による新しいスピンエッチング方法、即
ちＣＥＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｈａｎｃｅｄＰｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）方法は、タングステン膜、銅膜、ポリシリ
コン膜、窒化膜または酸化膜等を所定の厚さ分だけエッ
チングする工程に用いられる。
発明の好ましい半導体素子の製造方法に関する実施例を
記述する。以下の実施例は本発明を例証するためのもの
で、本発明の範囲を局限するものとして理解されてはな
らない。本発明による新しいスピンエッチング方法、即
ちＣＥＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｈａｎｃｅｄＰｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ）方法は、タングステン膜、銅膜、ポリシリ
コン膜、窒化膜または酸化膜等を所定の厚さ分だけエッ
チングする工程に用いられる。
【００４１】ＣＥＰ方法は回転する半導体ウェーハ上に
所定のエッチング液を供給しながら遂行されるもので、
伝導体ライン及び伝導体プラグを含む半導体素子製造工
程に用いられる。伝導体ラインは、一般的に半導体素子
の内部信号を外部に伝達する相互連絡ラインの役割をす
るし、伝導体プラグは、下部伝導体ラインと下部伝導体
ラインと層間絶縁膜で分離されている上部伝導体ライン
を連結させる機能をする。
所定のエッチング液を供給しながら遂行されるもので、
伝導体ライン及び伝導体プラグを含む半導体素子製造工
程に用いられる。伝導体ラインは、一般的に半導体素子
の内部信号を外部に伝達する相互連絡ラインの役割をす
るし、伝導体プラグは、下部伝導体ラインと下部伝導体
ラインと層間絶縁膜で分離されている上部伝導体ライン
を連結させる機能をする。
【００４２】また、ＣＥＰ方法は、後続工程の円滑な遂
行のために現在工程で遂行された半導体ウェーハ表面を
平坦化するために用いられる。即ち、半導体ウェーハ上
に形成された酸化膜及び窒化膜等のような絶縁膜は後続
する写真工程の円滑な遂行のために表面の段差を減少さ
せようとして平坦化させる。
行のために現在工程で遂行された半導体ウェーハ表面を
平坦化するために用いられる。即ち、半導体ウェーハ上
に形成された酸化膜及び窒化膜等のような絶縁膜は後続
する写真工程の円滑な遂行のために表面の段差を減少さ
せようとして平坦化させる。
【００４３】本発明の目的を達成するための半導体素子
製造用エッチング液は半導体基板上の特定被エッチング
物質をスピンエッチングすることができるようにＨ
2Ｏ2，Ｏ 2，ＩＯ4 -，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩ
Ｏ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグループの
中から選択された少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，
ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＨＣｌからなるグル
ープの中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤
（Ｅｎｈａｎｃｅｒ）、並びに緩衝液（ＢｕｆｆｅｒＳ
ｏｌｕｔｉｏｎ）が所定の比率で混合されてなる。緩衝
液は、エッチング液の濃度、温度及びコンタクトアング
ルを制御するもので、脱イオン水が好ましい。
製造用エッチング液は半導体基板上の特定被エッチング
物質をスピンエッチングすることができるようにＨ
2Ｏ2，Ｏ 2，ＩＯ4 -，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩ
Ｏ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグループの
中から選択された少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，
ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＨＣｌからなるグル
ープの中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤
（Ｅｎｈａｎｃｅｒ）、並びに緩衝液（ＢｕｆｆｅｒＳ
ｏｌｕｔｉｏｎ）が所定の比率で混合されてなる。緩衝
液は、エッチング液の濃度、温度及びコンタクトアング
ルを制御するもので、脱イオン水が好ましい。
【００４４】本発明の目的を達成するための好ましいエ
ッチング液は、酸化剤窒酸０．０１〜６０重量％、増強
剤弗化水素０．０５〜３５重量％及び残量に脱イオン水
が含まれたものであり得る。エッチング液によってエッ
チングされる薄膜は、タングステン膜、銅膜及びポリシ
リコン膜等を含む伝導体膜、または酸化膜及び窒化膜等
を含む絶縁膜であり得る。
ッチング液は、酸化剤窒酸０．０１〜６０重量％、増強
剤弗化水素０．０５〜３５重量％及び残量に脱イオン水
が含まれたものであり得る。エッチング液によってエッ
チングされる薄膜は、タングステン膜、銅膜及びポリシ
リコン膜等を含む伝導体膜、または酸化膜及び窒化膜等
を含む絶縁膜であり得る。
【００４５】本発明の目的を達成するための好ましい他
のエッチング液は、酸化剤過酸化水素０．２〜３０重量
％、増強剤水酸化アンモニウム０．０１〜３０重量％及
び残量に脱イオン水が含まれたものであり得る。エッチ
ング液によってエッチングされる薄膜は、伝導体膜、絶
縁膜または境界金属膜であり得る。
のエッチング液は、酸化剤過酸化水素０．２〜３０重量
％、増強剤水酸化アンモニウム０．０１〜３０重量％及
び残量に脱イオン水が含まれたものであり得る。エッチ
ング液によってエッチングされる薄膜は、伝導体膜、絶
縁膜または境界金属膜であり得る。
【００４６】本発明の目的を達成するための好ましい他
のエッチング液は、酸化剤窒酸０．０１〜３０重量％、
増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３０重量％、残量に
脱イオン水が含まれたものであり得る。エッチング液に
よってエッチングされる薄膜は、伝導体膜、絶縁膜また
は境界金属膜であり得る。
のエッチング液は、酸化剤窒酸０．０１〜３０重量％、
増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３０重量％、残量に
脱イオン水が含まれたものであり得る。エッチング液に
よってエッチングされる薄膜は、伝導体膜、絶縁膜また
は境界金属膜であり得る。
【００４７】図８は、エッチング液の組成比に対するタ
ングステン膜のエッチング速度の傾向を説明するための
グラフで、特に酸化剤の組成比によるエッチング速度の
傾向を説明するためのグラフである。図８を参照する
と、Ａ線は、酸化剤窒酸、増強剤弗化水素及び脱イオン
水が混合されたエッチング液のタングステン膜に対する
エッチング速度を示すもので、酸化剤窒酸の組成比が増
加するほどエッチング速度が速いことを示す。
ングステン膜のエッチング速度の傾向を説明するための
グラフで、特に酸化剤の組成比によるエッチング速度の
傾向を説明するためのグラフである。図８を参照する
と、Ａ線は、酸化剤窒酸、増強剤弗化水素及び脱イオン
水が混合されたエッチング液のタングステン膜に対する
エッチング速度を示すもので、酸化剤窒酸の組成比が増
加するほどエッチング速度が速いことを示す。
【００４８】Ｂ線は、酸化剤過酸化水素、増強剤水酸化
アンモニウム及び脱イオン水が混合されたエッチング液
のタングステン膜に対するエッチング速度を示すもの
で、酸化剤過酸化水素の組成比が増加するほどエッチン
グ速度が遅いということを示す。
アンモニウム及び脱イオン水が混合されたエッチング液
のタングステン膜に対するエッチング速度を示すもの
で、酸化剤過酸化水素の組成比が増加するほどエッチン
グ速度が遅いということを示す。
【００４９】図９は、本発明の半導体素子の製造方法を
遂行するためのスピンエッチング装置の概略的な構成図
である。図９で見るように、スピンエッチング装置２０
０は、モータ２１１、スピンチャック２１２、ボール２
１３、複数個の噴射ノズル２１４、クランプ２１５、ヒ
ータ２１６、ドレーン管２１７、レギュレータ２１８及
び窒素ガス管２１９を備えてなる。
遂行するためのスピンエッチング装置の概略的な構成図
である。図９で見るように、スピンエッチング装置２０
０は、モータ２１１、スピンチャック２１２、ボール２
１３、複数個の噴射ノズル２１４、クランプ２１５、ヒ
ータ２１６、ドレーン管２１７、レギュレータ２１８及
び窒素ガス管２１９を備えてなる。
【００５０】スピンチャック２１２は、半導体基板２１
０の下部に位置し、エッチング液を供給する噴射ノズル
２１４は半導体基板２１０上部に位置する。噴射ノズル
２１４は、エッチング液を半導体基板２１０に供給しな
がらスピンチャック２１２の左側または右側に運動する
ことができる。
０の下部に位置し、エッチング液を供給する噴射ノズル
２１４は半導体基板２１０上部に位置する。噴射ノズル
２１４は、エッチング液を半導体基板２１０に供給しな
がらスピンチャック２１２の左側または右側に運動する
ことができる。
【００５１】噴射ノズル２１４の一つは脱イオン水のよ
うな洗浄液用で使用することができる。ボール２１３
は、スピンチャック２１２を包みながら工程中、エッチ
ング液が外部に漏れることを防止する。窒素ガス管２１
９を通じて供給される加熱された窒素ガスはスピンチャ
ック２１２に供給されて半導体基板２１０をスピンチャ
ック２１２から約２ｍｍ程度持ち上げるし、半導体基板
２１０を加熱させる役割をする。
うな洗浄液用で使用することができる。ボール２１３
は、スピンチャック２１２を包みながら工程中、エッチ
ング液が外部に漏れることを防止する。窒素ガス管２１
９を通じて供給される加熱された窒素ガスはスピンチャ
ック２１２に供給されて半導体基板２１０をスピンチャ
ック２１２から約２ｍｍ程度持ち上げるし、半導体基板
２１０を加熱させる役割をする。
【００５２】前述したように窒素ガスは、特に半導体基
板２１０の後面を処理するのに有用である。ヒータ２１
６は、窒素ガスの温度を制御するために使用される。ま
た、スピンエッチング装置２００は、エッチング液の温
度を制御するための他のヒータ（表示しない）を備える
ことができる。
板２１０の後面を処理するのに有用である。ヒータ２１
６は、窒素ガスの温度を制御するために使用される。ま
た、スピンエッチング装置２００は、エッチング液の温
度を制御するための他のヒータ（表示しない）を備える
ことができる。
【００５３】本発明では半導体基板２１０の加熱のため
の好ましいガスで窒素ガスを言及したが、他の不活性ガ
スも使用することができる。不活性ガスはエッチング工
程に何の影響も与えないからである。エッチング液の温
度は２０〜９０℃範囲で、より好ましくはエッチング対
象膜のエッチング速度を向上させるために３０〜７０℃
の範囲が維持できるようにする。
の好ましいガスで窒素ガスを言及したが、他の不活性ガ
スも使用することができる。不活性ガスはエッチング工
程に何の影響も与えないからである。エッチング液の温
度は２０〜９０℃範囲で、より好ましくはエッチング対
象膜のエッチング速度を向上させるために３０〜７０℃
の範囲が維持できるようにする。
【００５４】窒素ガスの好ましい温度範囲も３０〜７０
℃である。もしも、エッチング液は特定の工程温度を維
持するが、半導体基板２１０がエッチング液と同一な温
度を維持しないと、エッチング液と半導体基板２１０の
間に温度の差が発生してエッチング液が工程温度を維持
しなくなり、エッチング対象膜のエッチング速度が低く
なる結果を招来する。これはエッチング工程の後、エッ
チング対象膜が不均一なエッチング表面を有するように
なる原因となる。
℃である。もしも、エッチング液は特定の工程温度を維
持するが、半導体基板２１０がエッチング液と同一な温
度を維持しないと、エッチング液と半導体基板２１０の
間に温度の差が発生してエッチング液が工程温度を維持
しなくなり、エッチング対象膜のエッチング速度が低く
なる結果を招来する。これはエッチング工程の後、エッ
チング対象膜が不均一なエッチング表面を有するように
なる原因となる。
【００５５】噴射ノズル２１４から半導体基板２１０に
供給されるエッチング液の温度が低くなることは、エッ
チング液が半導体基板２１０の表面に沿って広がること
に起因したもので、半導体基板２１０のそれぞれの地点
の温度が異なるからである。温度の差の結果として、エ
ッチング液が最初に接触する半導体基板２１０の領域
は、エッチング液が半導体基板２１０の表面に広がり、
後で接触される半導体基板２１０の領域より高いエッチ
ング速度を有する。
供給されるエッチング液の温度が低くなることは、エッ
チング液が半導体基板２１０の表面に沿って広がること
に起因したもので、半導体基板２１０のそれぞれの地点
の温度が異なるからである。温度の差の結果として、エ
ッチング液が最初に接触する半導体基板２１０の領域
は、エッチング液が半導体基板２１０の表面に広がり、
後で接触される半導体基板２１０の領域より高いエッチ
ング速度を有する。
【００５６】温度差は、次世代直径３００ｍｍを有する
ウェーハのように直径が大きいウェーハに対してさらに
深刻である。これはウェーハの直径が大きければ大きい
ほどエッチング液がウェーハ表面を横切りながら広がる
移動距離が長いからである。従って、本発明は半導体基
板の裏面に加熱された窒素ガスの供給、スピンチャック
２１２内部のヒータの装着、工程チャンバーの密封など
のような工程環境を組成することで均一な工程条件を調
整し均一な工程条件を提供するための多様な方法を提供
する。
ウェーハのように直径が大きいウェーハに対してさらに
深刻である。これはウェーハの直径が大きければ大きい
ほどエッチング液がウェーハ表面を横切りながら広がる
移動距離が長いからである。従って、本発明は半導体基
板の裏面に加熱された窒素ガスの供給、スピンチャック
２１２内部のヒータの装着、工程チャンバーの密封など
のような工程環境を組成することで均一な工程条件を調
整し均一な工程条件を提供するための多様な方法を提供
する。
【００５７】従って、エッチング液の供給量は、０．１
〜２．５ｌ／ｍｉｎであるし、エッチング液は、半導体
基板の中心を基準に左右側の内一側で噴射ノズル２１４
がブームスイングを遂行しながら供給され得る。ブーム
スイングは、エッチング液を供給しながら半導体基板上
を繰り返し動くノズル２１４の運動を意味する。
〜２．５ｌ／ｍｉｎであるし、エッチング液は、半導体
基板の中心を基準に左右側の内一側で噴射ノズル２１４
がブームスイングを遂行しながら供給され得る。ブーム
スイングは、エッチング液を供給しながら半導体基板上
を繰り返し動くノズル２１４の運動を意味する。
【００５８】半導体基板２１０の中心から、左側へのブ
ームスイングは（−）、半導体基板２１０の中心から右
側へのブームスイングは（＋）に示し単位はｍｍであ
る。本発明でのブームスイングの領域は０〜（±）８０
である。即ち、ノズル２１４は、半導体基板２１０の中
心から左側または右側に８０ｍｍ離れた地点まで反復運
動しながらエッチング液を半導体基板２１０上に供給す
る。
ームスイングは（−）、半導体基板２１０の中心から右
側へのブームスイングは（＋）に示し単位はｍｍであ
る。本発明でのブームスイングの領域は０〜（±）８０
である。即ち、ノズル２１４は、半導体基板２１０の中
心から左側または右側に８０ｍｍ離れた地点まで反復運
動しながらエッチング液を半導体基板２１０上に供給す
る。
【００５９】ブームスイングは、エッチングされる薄膜
のエッチング均一度に影響を与える工程要素であるので
最適化されることが好ましい。ブームスイングは、遠距
離ブームスイングと、近距離ブームスイングを順次的に
連続して遂行することが好ましい。
のエッチング均一度に影響を与える工程要素であるので
最適化されることが好ましい。ブームスイングは、遠距
離ブームスイングと、近距離ブームスイングを順次的に
連続して遂行することが好ましい。
【００６０】遠距離ブームスイングは、噴射ノズル２１
４が移動可能な最大地点まで運動するブームスイングで
ある。反面、近距離ブームスイングは噴射ノズル２１４
が遠距離ブームスイングより短い距離を運動するのであ
る。図１０は、半導体基板上で多様な位置を運動するブ
ームスイングによるエッチング速度を示すグラフであ
る。
４が移動可能な最大地点まで運動するブームスイングで
ある。反面、近距離ブームスイングは噴射ノズル２１４
が遠距離ブームスイングより短い距離を運動するのであ
る。図１０は、半導体基板上で多様な位置を運動するブ
ームスイングによるエッチング速度を示すグラフであ
る。
【００６１】グラフは酸化剤窒酸、増強剤弗化水素及び
脱イオン水が混合されたエッチング液組成物を使用して
タングステン薄膜をエッチングする場合のエッチング速
度を示す。Ｃ線は、噴射ノズル２１４を半導体基板の中
央に固定させて、エッチング液組成物を半導体基板上に
供給する場合のエッチング速度を示す。Ｃ線は半導体基
板の中央領域のエッチング速度が相対的に縁部位より高
いことを示す。
脱イオン水が混合されたエッチング液組成物を使用して
タングステン薄膜をエッチングする場合のエッチング速
度を示す。Ｃ線は、噴射ノズル２１４を半導体基板の中
央に固定させて、エッチング液組成物を半導体基板上に
供給する場合のエッチング速度を示す。Ｃ線は半導体基
板の中央領域のエッチング速度が相対的に縁部位より高
いことを示す。
【００６２】Ｄ線は、噴射ノズル２１４が遠距離ブーム
スイングを遂行しながら、エッチング液組成物を半導体
基板上に供給する場合のエッチング速度を示す。Ｄ線
は、半導体基板の縁部位のエッチング速度が相対的に中
央領域より高いことが分かる。Ｅ線は、ノズル２１４を
遠距離ブームスイングと近距離ブームスイングを順次的
に連続して遂行しながら、エッチング液を半導体基板上
に供給する場合のエッチング速度を示す。Ｅ線は、半導
体基板の中央領域と縁部位領域のエッチング速度がほと
んど同じで水平線をなすことを示す。
スイングを遂行しながら、エッチング液組成物を半導体
基板上に供給する場合のエッチング速度を示す。Ｄ線
は、半導体基板の縁部位のエッチング速度が相対的に中
央領域より高いことが分かる。Ｅ線は、ノズル２１４を
遠距離ブームスイングと近距離ブームスイングを順次的
に連続して遂行しながら、エッチング液を半導体基板上
に供給する場合のエッチング速度を示す。Ｅ線は、半導
体基板の中央領域と縁部位領域のエッチング速度がほと
んど同じで水平線をなすことを示す。
【００６３】図１１は、多様なブームスイングに対する
エッチング速度とエッチング均一度を示すグラフであ
る。グラフは、酸化剤窒酸、増強剤弗化アンモニウム及
び脱イオン水が含まれたエッチング液を使用してタング
ステン薄膜をエッチングする場合を示す。Ｆ線は、エッ
チング均一度を示し、棒グラフエッチング速度を示す。
エッチング速度とエッチング均一度を示すグラフであ
る。グラフは、酸化剤窒酸、増強剤弗化アンモニウム及
び脱イオン水が含まれたエッチング液を使用してタング
ステン薄膜をエッチングする場合を示す。Ｆ線は、エッ
チング均一度を示し、棒グラフエッチング速度を示す。
【００６４】エッチング速度は、所定の時間の間エッチ
ング液によってエッチングされるエッチング対象膜の厚
さを示す。エッチング均一度は、エッチングが完了され
た後、半導体基板上の中心部、縁部、及び中心部と縁部
の中間地点等のような複数の地点でのエッチング後のエ
ッチング対象膜の厚さの偏差の程度を示す。従って、偏
差の程度が低ければ低いほど、エッチングが均一にでき
たことを示す。
ング液によってエッチングされるエッチング対象膜の厚
さを示す。エッチング均一度は、エッチングが完了され
た後、半導体基板上の中心部、縁部、及び中心部と縁部
の中間地点等のような複数の地点でのエッチング後のエ
ッチング対象膜の厚さの偏差の程度を示す。従って、偏
差の程度が低ければ低いほど、エッチングが均一にでき
たことを示す。
【００６５】図１１で見るように、ブームスイングが遠
距離ブームスイングと近距離ブームスイングを順次的に
連続して遂行する場合エッチング速度が高く、エッチン
グ均一度が向上されることが分かる。ブームスイングが
−２０〜０の場合、エッチング速度は約５４０Å／ｍｉ
ｎでエッチング率は工程条件に満足されるが、エッチン
グ均一度は１０％として非常に高いし、ブームスイング
が−４０〜０の場合は、エッチング速度は低く、エッチ
ング均一度は高いのでエッチング工程に適用できないと
いうことが分かる。
距離ブームスイングと近距離ブームスイングを順次的に
連続して遂行する場合エッチング速度が高く、エッチン
グ均一度が向上されることが分かる。ブームスイングが
−２０〜０の場合、エッチング速度は約５４０Å／ｍｉ
ｎでエッチング率は工程条件に満足されるが、エッチン
グ均一度は１０％として非常に高いし、ブームスイング
が−４０〜０の場合は、エッチング速度は低く、エッチ
ング均一度は高いのでエッチング工程に適用できないと
いうことが分かる。
【００６６】反面、ブームスイングを、−４０〜０であ
る場合と、−２０〜０である場合を連続して遂行する場
合、エッチング速度は約５４０Å／ｍｉｎであるし、エ
ッチング均一度は、約１％として十分に工程に適用する
ことができることが分かる。これは図１０のＥ線は、Ｄ
線とＣ線の結合によって得られることを意味する。もし
も、半導体基板の特定領域のエッチング速度を高くする
場合には、ノズルの留まる時間を長くするか、エッチン
グ液の供給量を多くすることで実現することができる。
本発明でエッチング液の供給時、回転チャックの回転速
度は２００〜５０００ｒｐｍが好ましい。
る場合と、−２０〜０である場合を連続して遂行する場
合、エッチング速度は約５４０Å／ｍｉｎであるし、エ
ッチング均一度は、約１％として十分に工程に適用する
ことができることが分かる。これは図１０のＥ線は、Ｄ
線とＣ線の結合によって得られることを意味する。もし
も、半導体基板の特定領域のエッチング速度を高くする
場合には、ノズルの留まる時間を長くするか、エッチン
グ液の供給量を多くすることで実現することができる。
本発明でエッチング液の供給時、回転チャックの回転速
度は２００〜５０００ｒｐｍが好ましい。
【００６７】（第１実施例）本実施例は、伝導体プラグ
形成方法に関するものである。実施例は、ＣＭＰ工程に
よるウェーハ表面のマイクロスクラッチの発生及びドラ
イエッチバックによるコンタクト抵抗上昇を防止する新
しい伝導体プラグ形成方法を提供する。
形成方法に関するものである。実施例は、ＣＭＰ工程に
よるウェーハ表面のマイクロスクラッチの発生及びドラ
イエッチバックによるコンタクト抵抗上昇を防止する新
しい伝導体プラグ形成方法を提供する。
【００６８】本発明による伝導体プラグ形成方法は、半
導体基板上に所定の絶縁膜を形成する段階と、絶縁膜内
にコンタクトホールを形成する段階と、コンタクトホー
ルを埋没させながら絶縁膜上に所定の伝導体膜を形成す
る段階と、伝導体膜が形成された半導体基板を回転させ
る段階と、回転する半導体基板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4
-，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，
ＫＯＨ及びＨＮＯ３からなるグループの中から選択され
た少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3
ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループ
の中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤及び緩
衝液を所定の比率で混合したエッチング液を供給して伝
導体膜がコンタクトホール内にのみ存在し、絶縁膜上に
は存在しないように伝導体膜をエッチングする段階を備
えてなる。
導体基板上に所定の絶縁膜を形成する段階と、絶縁膜内
にコンタクトホールを形成する段階と、コンタクトホー
ルを埋没させながら絶縁膜上に所定の伝導体膜を形成す
る段階と、伝導体膜が形成された半導体基板を回転させ
る段階と、回転する半導体基板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4
-，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，
ＫＯＨ及びＨＮＯ３からなるグループの中から選択され
た少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3
ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループ
の中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤及び緩
衝液を所定の比率で混合したエッチング液を供給して伝
導体膜がコンタクトホール内にのみ存在し、絶縁膜上に
は存在しないように伝導体膜をエッチングする段階を備
えてなる。
【００６９】伝導体膜は、タングステン膜または銅膜で
あり得る。伝導体プラグは絶縁膜に形成されたコンタク
トホールを通じて下部伝導体膜と、上部伝導体膜を連結
させる機能を遂行する。伝導体プラグ形成方法は、まず
エッチングする伝導体膜が形成されている半導体基板２
１０を回転可能なスピンチャック２１２上に位置させた
後、所定の速度に回転させる。
あり得る。伝導体プラグは絶縁膜に形成されたコンタク
トホールを通じて下部伝導体膜と、上部伝導体膜を連結
させる機能を遂行する。伝導体プラグ形成方法は、まず
エッチングする伝導体膜が形成されている半導体基板２
１０を回転可能なスピンチャック２１２上に位置させた
後、所定の速度に回転させる。
【００７０】継続して、回転する半導体基板２１０の上
部に位置した噴射ノズル２１４を通じてエッチング液を
供給して半導体基板２１０上の伝導体膜をエッチングし
て、伝導体膜がコンタクトホール内にのみ存在し、絶縁
膜上には存在しないようにする。即ち、本発明はスピン
チャック２１２の回転による半導体基板２１０の遠心力
と伝導体膜と優秀な反応性を有する所定のエッチング液
によって、伝導体膜の水平方向へのエッチングモメンタ
ムが増加して半導体基板上の伝導体膜がエッチングされ
る。
部に位置した噴射ノズル２１４を通じてエッチング液を
供給して半導体基板２１０上の伝導体膜をエッチングし
て、伝導体膜がコンタクトホール内にのみ存在し、絶縁
膜上には存在しないようにする。即ち、本発明はスピン
チャック２１２の回転による半導体基板２１０の遠心力
と伝導体膜と優秀な反応性を有する所定のエッチング液
によって、伝導体膜の水平方向へのエッチングモメンタ
ムが増加して半導体基板上の伝導体膜がエッチングされ
る。
【００７１】スピンチャック２１２の回転速度が速けれ
ば速いほど水平方向へのエッチングモメンタムはさらに
増加して、伝導体膜のエッチング速度とエッチング均一
度が向上し、エッチングされる伝導体膜表面に不必要な
ボイド（ｖｏｉｄ）の発生を防止できる。半導体基板２
１０上にエッチング液を供給する段階は、二つ以上の段
階に分けて遂行することが好ましい。即ち、エッチング
速度が速いエッチング液を供給する第１供給段階及び第
１供給段階後、第１供給段階で使用するエッチング液よ
りエッチング速度が遅いエッチング液を供給する第２供
給段階に分けることができる。
ば速いほど水平方向へのエッチングモメンタムはさらに
増加して、伝導体膜のエッチング速度とエッチング均一
度が向上し、エッチングされる伝導体膜表面に不必要な
ボイド（ｖｏｉｄ）の発生を防止できる。半導体基板２
１０上にエッチング液を供給する段階は、二つ以上の段
階に分けて遂行することが好ましい。即ち、エッチング
速度が速いエッチング液を供給する第１供給段階及び第
１供給段階後、第１供給段階で使用するエッチング液よ
りエッチング速度が遅いエッチング液を供給する第２供
給段階に分けることができる。
【００７２】図１２から図１７は、本発明の第１実施例
による半導体素子の製造方法によってタングステンプラ
グ形成工程を説明するための工程断面図で、タングステ
ンプラグ形成と、タングステンプラグ形成時、アライン
マークまたはスクライブラインの形成過程を示す。図面
には素子パターンが形成されるセル部Ｃと、アラインマ
ーク等が形成されるぺリ部Ｐが分離して図示されてい
る。
による半導体素子の製造方法によってタングステンプラ
グ形成工程を説明するための工程断面図で、タングステ
ンプラグ形成と、タングステンプラグ形成時、アライン
マークまたはスクライブラインの形成過程を示す。図面
には素子パターンが形成されるセル部Ｃと、アラインマ
ーク等が形成されるぺリ部Ｐが分離して図示されてい
る。
【００７３】図１２を参照すると、所定間隔分、離隔さ
れた多数の局部パターン２２２が既に形成された半導体
基板２２０上に、絶縁膜として酸化膜２２４を形成す
る。局部パターン２２２は伝導層でポリシリコンパター
ンまたは金属パターンであり得る。酸化膜２２４は通常
の化学気相蒸着方法で、形成させたシリコンダイオキサ
イド膜であり得るし、ポリシリコンパターンと金属膜の
間の絶縁膜としては一般的にＰＳＧまたは、ＢＰＳＧが
使用される。本実施例の酸化膜２２４の厚さは、４００
０〜１５０００Åであり得る。アラインマーク（表示し
ない）が形成されるぺリ部Ｐにも酸化膜２２４が形成さ
れる。
れた多数の局部パターン２２２が既に形成された半導体
基板２２０上に、絶縁膜として酸化膜２２４を形成す
る。局部パターン２２２は伝導層でポリシリコンパター
ンまたは金属パターンであり得る。酸化膜２２４は通常
の化学気相蒸着方法で、形成させたシリコンダイオキサ
イド膜であり得るし、ポリシリコンパターンと金属膜の
間の絶縁膜としては一般的にＰＳＧまたは、ＢＰＳＧが
使用される。本実施例の酸化膜２２４の厚さは、４００
０〜１５０００Åであり得る。アラインマーク（表示し
ない）が形成されるぺリ部Ｐにも酸化膜２２４が形成さ
れる。
【００７４】図１３を参照すると、酸化膜２２４にフォ
トレジストを塗布して通常の写真エッチング工程を通じ
て局部パターン２２２と半導体基板２２０が露出される
ようにコンタクトホール２２６を形成させる。この際、
アラインマークまたはスクライブラインを形成するコン
タクトホール２２６より直径が大きいペリパラルホール
２２８が形成される。
トレジストを塗布して通常の写真エッチング工程を通じ
て局部パターン２２２と半導体基板２２０が露出される
ようにコンタクトホール２２６を形成させる。この際、
アラインマークまたはスクライブラインを形成するコン
タクトホール２２６より直径が大きいペリパラルホール
２２８が形成される。
【００７５】図１４を参照すると、タングステン膜形成
前に境界金属膜２３０としてＴｉ／ＴｉＮ膜（７００／
７００Å）をコンタクトホール２２６、ペリパラルホー
ル２２８及び酸化膜２２４上に形成する。Ｔｉ２３０ａ
膜及びＴｉＮ２３０ｂ膜は、通常のスパタリングまたは
化学気相蒸着方法を利用して形成する。境界金属膜２３
０は、タングステン膜のコンタクト抵抗を減少させて、
酸化膜２２４と後続されるタングステン膜の接着力を向
上させる機能をする。また、後続工程のタングステン膜
除去時、ストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）層として使用され
得る。
前に境界金属膜２３０としてＴｉ／ＴｉＮ膜（７００／
７００Å）をコンタクトホール２２６、ペリパラルホー
ル２２８及び酸化膜２２４上に形成する。Ｔｉ２３０ａ
膜及びＴｉＮ２３０ｂ膜は、通常のスパタリングまたは
化学気相蒸着方法を利用して形成する。境界金属膜２３
０は、タングステン膜のコンタクト抵抗を減少させて、
酸化膜２２４と後続されるタングステン膜の接着力を向
上させる機能をする。また、後続工程のタングステン膜
除去時、ストッパ（Ｓｔｏｐｐｅｒ）層として使用され
得る。
【００７６】図１５を参照すると、コンタクトホール２
２６を埋没させながら所定の厚さを有する第１タングス
テン膜２３２を４０００〜７０００Å形成する。現在、
コンタクトホール２２６の内部のみ第１タングステン膜
２３２を正確に埋没させることができないので、コンタ
クトホール２２６を埋没させながらペリパラルホール２
２８及び酸化膜２２４の上部に第１タングステン膜２３
２を形成させる。ペリパラルホール２２８はセル部Ｃの
コンタクトホール２２６より直径が大きいので第１タン
グステン膜２３２はペリパラルホール２２８の底と側壁
に形成される。
２６を埋没させながら所定の厚さを有する第１タングス
テン膜２３２を４０００〜７０００Å形成する。現在、
コンタクトホール２２６の内部のみ第１タングステン膜
２３２を正確に埋没させることができないので、コンタ
クトホール２２６を埋没させながらペリパラルホール２
２８及び酸化膜２２４の上部に第１タングステン膜２３
２を形成させる。ペリパラルホール２２８はセル部Ｃの
コンタクトホール２２６より直径が大きいので第１タン
グステン膜２３２はペリパラルホール２２８の底と側壁
に形成される。
【００７７】図１６を参照すると、第１タングステン膜
２３２が形成された半導体基板２２０を図９のスピンチ
ャック２１２上に位置させた後、回転させると同時に噴
射ノズル２１４を通じて半導体基板２２０上に酸化剤窒
酸３〜５５重量％、増強剤弗化水素０．２〜３５重量
％、及び残量に脱イオン水が含まれたものであり得る
し、好ましくは、酸化剤窒酸１０〜４５重量％、増強剤
弗化水素１〜２４重量％、及び残量に脱イオン水が含ま
れたエッチング液を０．１〜２．５ｌ／ｍｉｎで供給し
ながら第１タングステン膜２３２をエッチングして第２
タングステン膜２３３を形成する。
２３２が形成された半導体基板２２０を図９のスピンチ
ャック２１２上に位置させた後、回転させると同時に噴
射ノズル２１４を通じて半導体基板２２０上に酸化剤窒
酸３〜５５重量％、増強剤弗化水素０．２〜３５重量
％、及び残量に脱イオン水が含まれたものであり得る
し、好ましくは、酸化剤窒酸１０〜４５重量％、増強剤
弗化水素１〜２４重量％、及び残量に脱イオン水が含ま
れたエッチング液を０．１〜２．５ｌ／ｍｉｎで供給し
ながら第１タングステン膜２３２をエッチングして第２
タングステン膜２３３を形成する。
【００７８】エッチング液の工程温度は２０〜９０℃で
あるし、もっとも好ましいのは３０〜７０℃である。ス
ピンチャック２１２の回転速度は、２００〜５０００Ｒ
ＰＭで、好ましくは１０００〜３０００ＲＰＭである。
第１タングステン膜２３２のエッチング速度は７０〜２
２０００Å／ｍｉｎである。工程時間は、第１タングス
テン膜２３２の厚さによって異なるし、工程条件によっ
て調整可能である。ここで、第１タングステン膜２３２
のエッチングの厚さは、本来第１タングステン膜２３２
の厚さの４０〜９５％をエッチングできるし、好ましく
は７０〜９０％である。
あるし、もっとも好ましいのは３０〜７０℃である。ス
ピンチャック２１２の回転速度は、２００〜５０００Ｒ
ＰＭで、好ましくは１０００〜３０００ＲＰＭである。
第１タングステン膜２３２のエッチング速度は７０〜２
２０００Å／ｍｉｎである。工程時間は、第１タングス
テン膜２３２の厚さによって異なるし、工程条件によっ
て調整可能である。ここで、第１タングステン膜２３２
のエッチングの厚さは、本来第１タングステン膜２３２
の厚さの４０〜９５％をエッチングできるし、好ましく
は７０〜９０％である。
【００７９】この際、半導体基板２２０の裏面には３０
〜１５０℃に加熱された窒素ガスを供給して半導体基板
２２０とエッチング液との温度差を減少させる。従っ
て、エッチング工程の均一度を向上させる。
〜１５０℃に加熱された窒素ガスを供給して半導体基板
２２０とエッチング液との温度差を減少させる。従っ
て、エッチング工程の均一度を向上させる。
【００８０】図１７を参照すると、境界金属膜２３０上
に第２タングステン膜２３２が残っている半導体基板２
２０を図９のスピンチャック２１２上に位置させた後、
回転させると同時に噴射ノズル２１４を通じて、半導体
基板２２０上に酸化剤過酸化水素０．２〜３０重量％、
増強剤水酸化アンモニウム０．０１〜３０重量％、及び
残量に脱イオン水が含まれたものであり得るし、好まし
は酸化剤過酸化水素０．１〜３０重量％、増強剤水酸化
アンモニウム０．０１〜２９重量％、及び残量に脱イオ
ン水が含まれたエッチング液を０．１〜２．５ｌ／ｍｉ
ｎで供給しながら、残余第２タングステン膜２３３を除
去してタングステンプラグ２３５を形成させる。この
際、エッチング液の工程温度は２０〜９０℃で、スピン
チャック２１２の回転速度は４００〜５０００ＲＰＭで
あるし、エッチング液のエッチング速度は３０〜１２０
００Å／ｍｉｎである。工程時間は、残余第２タングス
テン膜２３３の厚さによって異なるし、工程条件によっ
て調整することができる。この際、半導体基板２２０の
裏面には３０〜１５０℃に加熱された窒素ガスを供給し
て半導体基盤２２０とエッチング液との温度差を減少さ
せる。
に第２タングステン膜２３２が残っている半導体基板２
２０を図９のスピンチャック２１２上に位置させた後、
回転させると同時に噴射ノズル２１４を通じて、半導体
基板２２０上に酸化剤過酸化水素０．２〜３０重量％、
増強剤水酸化アンモニウム０．０１〜３０重量％、及び
残量に脱イオン水が含まれたものであり得るし、好まし
は酸化剤過酸化水素０．１〜３０重量％、増強剤水酸化
アンモニウム０．０１〜２９重量％、及び残量に脱イオ
ン水が含まれたエッチング液を０．１〜２．５ｌ／ｍｉ
ｎで供給しながら、残余第２タングステン膜２３３を除
去してタングステンプラグ２３５を形成させる。この
際、エッチング液の工程温度は２０〜９０℃で、スピン
チャック２１２の回転速度は４００〜５０００ＲＰＭで
あるし、エッチング液のエッチング速度は３０〜１２０
００Å／ｍｉｎである。工程時間は、残余第２タングス
テン膜２３３の厚さによって異なるし、工程条件によっ
て調整することができる。この際、半導体基板２２０の
裏面には３０〜１５０℃に加熱された窒素ガスを供給し
て半導体基盤２２０とエッチング液との温度差を減少さ
せる。
【００８１】エッチング工程によってペリパラルホール
２２８内の第２タングステン膜２３３と境界金属膜２３
０は除去される。即ち、ペリパラルホール２２８の大き
さは、タングステンプラグ２３５を形成するコンタクト
ホール２２６より大きいので、エッチング液を利用した
スピンエッチング時、十分にペリパラルホール２２８内
にエッチング液が浸水され第２タングステン膜２３３及
び境界金属膜が除去される。
２２８内の第２タングステン膜２３３と境界金属膜２３
０は除去される。即ち、ペリパラルホール２２８の大き
さは、タングステンプラグ２３５を形成するコンタクト
ホール２２６より大きいので、エッチング液を利用した
スピンエッチング時、十分にペリパラルホール２２８内
にエッチング液が浸水され第２タングステン膜２３３及
び境界金属膜が除去される。
【００８２】前述のようにタングステンプラグ工程を２
段階に二元化して、第１段階ではエッチング速度が速い
弗化水素と窒酸が混合されたエッチング液を使用して第
１タングステン膜２３２の厚さの４０〜９５％をエッチ
ングし、第２段階ではエッチング速度が遅い過酸化水素
と水酸化アンモニウムが混合されたエッチング液を使用
して境界金属膜２３０上の第２タングステン膜２３３を
エッチングする。従って、コンタクトホール２２６内部
にのみタングステン膜が効果的に存在するようにしてタ
ングステンプラグ２３５を形成する。また、タングステ
ンプラグ２３５を形成するために第１タングステン膜２
３２の除去を３次、４次及びそれ以上の多段階に分けて
遂行することができることは当然である。
段階に二元化して、第１段階ではエッチング速度が速い
弗化水素と窒酸が混合されたエッチング液を使用して第
１タングステン膜２３２の厚さの４０〜９５％をエッチ
ングし、第２段階ではエッチング速度が遅い過酸化水素
と水酸化アンモニウムが混合されたエッチング液を使用
して境界金属膜２３０上の第２タングステン膜２３３を
エッチングする。従って、コンタクトホール２２６内部
にのみタングステン膜が効果的に存在するようにしてタ
ングステンプラグ２３５を形成する。また、タングステ
ンプラグ２３５を形成するために第１タングステン膜２
３２の除去を３次、４次及びそれ以上の多段階に分けて
遂行することができることは当然である。
【００８３】タングステンプラグ形成方法は、従来のＣ
ＭＰ方法のように研磨機を、一定の圧力を加えて半導体
基板に接触させた状態で研磨剤を供給して研磨する方法
ではない半導体基板の高速回転力とタングステン膜との
反応性が良いエッチング液を使用して半導体基板の高速
回転による遠心力による半導体基板の水平方向へのエッ
チングモメンタムを増加させてＣＭＰ方法によって研磨
することと同じ特性を有するようにする。特に、アライ
ンマーク及びスクライブライン上の各種凹凸パターン等
のようなタングステン膜の厚さの４倍以上の大きさを有
するペリパラルホール内の金属膜がスピンエッチング過
程で全て除去されて後続工程のパーティクル発生が抑制
され、アライン能力が向上される。
ＭＰ方法のように研磨機を、一定の圧力を加えて半導体
基板に接触させた状態で研磨剤を供給して研磨する方法
ではない半導体基板の高速回転力とタングステン膜との
反応性が良いエッチング液を使用して半導体基板の高速
回転による遠心力による半導体基板の水平方向へのエッ
チングモメンタムを増加させてＣＭＰ方法によって研磨
することと同じ特性を有するようにする。特に、アライ
ンマーク及びスクライブライン上の各種凹凸パターン等
のようなタングステン膜の厚さの４倍以上の大きさを有
するペリパラルホール内の金属膜がスピンエッチング過
程で全て除去されて後続工程のパーティクル発生が抑制
され、アライン能力が向上される。
【００８４】従って、本発明による半導体素子の製造方
法で形成された半導体素子は、半導体基板上に形成され
た所定の素子パターンを絶縁させる絶縁膜と、これらの
素子パターンを互いに電気的に連結させる伝導体プラグ
を含むセル部と、セル部を包みながらセル部内の絶縁膜
と同一な絶縁膜に対して伝導体プラグ形成のためのコン
タクトホール形成と同一なエッチング過程によってエッ
チング形成された配線用各種凹凸パターンが備えられる
ペリパラル部からなる半導体素子において、ペリパラル
部の凹凸パターン内には伝導体プラグを形成し、伝導体
プラグを形成する伝導体膜が存在しない凹凸パターンが
少なくとも一つ以上存在することができる。
法で形成された半導体素子は、半導体基板上に形成され
た所定の素子パターンを絶縁させる絶縁膜と、これらの
素子パターンを互いに電気的に連結させる伝導体プラグ
を含むセル部と、セル部を包みながらセル部内の絶縁膜
と同一な絶縁膜に対して伝導体プラグ形成のためのコン
タクトホール形成と同一なエッチング過程によってエッ
チング形成された配線用各種凹凸パターンが備えられる
ペリパラル部からなる半導体素子において、ペリパラル
部の凹凸パターン内には伝導体プラグを形成し、伝導体
プラグを形成する伝導体膜が存在しない凹凸パターンが
少なくとも一つ以上存在することができる。
【００８５】図１８は、本発明による半導体素子の製造
方法で形成した多層構造を示す。図１８で見るようにプ
ラグ形成方法を連続して遂行し、従来のＣＭＰ工程を遂
行しなくても好ましい多層構造Ｆ，Ｓ，Ｔを形成するこ
とができる。即ち、第１層構造F上に第２層構造Ｓの形
成後、平坦化工程の遂行無しにも効率的に第３層構造T
を形成することができる。ここで多層構造は第３層構造
に限定することではない。前述したように、本発明は層
間絶縁膜を平坦化させなくても良好なタングステンプラ
グを形成することができるので工程が簡単で生産性が向
上される。
方法で形成した多層構造を示す。図１８で見るようにプ
ラグ形成方法を連続して遂行し、従来のＣＭＰ工程を遂
行しなくても好ましい多層構造Ｆ，Ｓ，Ｔを形成するこ
とができる。即ち、第１層構造F上に第２層構造Ｓの形
成後、平坦化工程の遂行無しにも効率的に第３層構造T
を形成することができる。ここで多層構造は第３層構造
に限定することではない。前述したように、本発明は層
間絶縁膜を平坦化させなくても良好なタングステンプラ
グを形成することができるので工程が簡単で生産性が向
上される。
【００８６】（第２実施例）現在、半導体素子の高集積
化によるコンタクトホールの深さは深くなり、直径は小
さくなってコンタクトホール内部に薄膜を充填すること
がさらに難しくなっている。
化によるコンタクトホールの深さは深くなり、直径は小
さくなってコンタクトホール内部に薄膜を充填すること
がさらに難しくなっている。
【００８７】従って、コンタクトホールが形成される位
置の下部にパッドを形成させてコンタクトホールの深さ
を浅くすることでコンタクトホールのプロファイルを向
上させることができる。図１９から図２３は、本発明の
第２実施例によって半導体素子の製造方法によりポリシ
リコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明するた
めの工程断面図である。
置の下部にパッドを形成させてコンタクトホールの深さ
を浅くすることでコンタクトホールのプロファイルを向
上させることができる。図１９から図２３は、本発明の
第２実施例によって半導体素子の製造方法によりポリシ
リコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明するた
めの工程断面図である。
【００８８】図１９を参照すると、セル（Ｃｅｌｌ）間
の素子分離を目的とするトレンチ分離膜２５２によって
活性領域及び非活性領域に区分される半導体基板２５０
上にスペーサ２５４で囲まれ、所定間隔分、離隔される
複数のゲート電極２５６上に第１絶縁膜２５８を形成す
る。即ち、ゲート電極２５６の間にセルパッド形成時、
前記セルパッド間の絶縁のための第１絶縁膜２５８を形
成する。第１絶縁膜２５８はＢＰＳＧであり得る。
の素子分離を目的とするトレンチ分離膜２５２によって
活性領域及び非活性領域に区分される半導体基板２５０
上にスペーサ２５４で囲まれ、所定間隔分、離隔される
複数のゲート電極２５６上に第１絶縁膜２５８を形成す
る。即ち、ゲート電極２５６の間にセルパッド形成時、
前記セルパッド間の絶縁のための第１絶縁膜２５８を形
成する。第１絶縁膜２５８はＢＰＳＧであり得る。
【００８９】図２０を参照すると、第１絶縁膜２５８か
ら第２絶縁膜２５９を形成するためにＣＭＰ工程を遂行
することで第１絶縁膜２５８を平坦化させる。図２１を
参照すると、平坦化された第２絶縁膜２５９上に、ゲー
ト電極２５６及び半導体基板２５０が露出されるように
コンタクトホール２６０を形成する。即ち、平坦化され
た第２絶縁膜２５９上にフォトレジストを塗布した後、
通常の写真工程を遂行してフォトレジストパターンを形
成した後、フォトレジストパターンをエッチングマスク
として使用し、コンタクトホール２６０を形成する。
ら第２絶縁膜２５９を形成するためにＣＭＰ工程を遂行
することで第１絶縁膜２５８を平坦化させる。図２１を
参照すると、平坦化された第２絶縁膜２５９上に、ゲー
ト電極２５６及び半導体基板２５０が露出されるように
コンタクトホール２６０を形成する。即ち、平坦化され
た第２絶縁膜２５９上にフォトレジストを塗布した後、
通常の写真工程を遂行してフォトレジストパターンを形
成した後、フォトレジストパターンをエッチングマスク
として使用し、コンタクトホール２６０を形成する。
【００９０】図２２を参照すると、コンタクトホール２
６０を埋没させながら、第２絶縁膜２５９上に所定の厚
さのポリシリコン膜２６２を形成する。図２３を参照す
ると、第２絶縁膜２５９の上部表面が露出され、ポリシ
リコン膜２６２がコンタクトホール２６０内に存在する
ように、ポリシリコン膜２６２が形成されている半導体
基板２７０を図９のスピンチャック２１２上に位置させ
た後、半導体基板２７０を回転させると同時にノズル２
１４を通じてエッチング液を半導体基板２７０上に供給
してポリシリコン膜２６２をエッチングする。
６０を埋没させながら、第２絶縁膜２５９上に所定の厚
さのポリシリコン膜２６２を形成する。図２３を参照す
ると、第２絶縁膜２５９の上部表面が露出され、ポリシ
リコン膜２６２がコンタクトホール２６０内に存在する
ように、ポリシリコン膜２６２が形成されている半導体
基板２７０を図９のスピンチャック２１２上に位置させ
た後、半導体基板２７０を回転させると同時にノズル２
１４を通じてエッチング液を半導体基板２７０上に供給
してポリシリコン膜２６２をエッチングする。
【００９１】この際、エッチング液は、酸化剤窒酸３〜
６０重量％、増強剤弗化水素０．０６〜３０重量％、及
び残量に脱イオン水が含まれたものであり得るし、好ま
しくは酸化剤窒酸８〜４５重量％、増強剤弗化水素０．
３〜１２重量％、及び残量に脱イオン水が含まれたもの
であり得る。
６０重量％、増強剤弗化水素０．０６〜３０重量％、及
び残量に脱イオン水が含まれたものであり得るし、好ま
しくは酸化剤窒酸８〜４５重量％、増強剤弗化水素０．
３〜１２重量％、及び残量に脱イオン水が含まれたもの
であり得る。
【００９２】エッチング液の供給量は、０．１〜２．５
ｌ／ｍｉｎで、エッチング液の工程温度は２０〜９０℃
で、好ましくは３０〜７０℃である。スピンチャンク２
１２の回転速度は２００〜５０００ＲＰＭであるし、ポ
リシリコン膜２６２のエッチング速度は３０〜４８００
０Å／ｍｉｎである。工程時間は、ポリシリコン膜２６
２の厚さによって異なるし、工程条件によって調整する
ことができる。前述のように形成されたポリシリコンプ
ラグ２６３は後続工程のセルパッドとして使用する。
ｌ／ｍｉｎで、エッチング液の工程温度は２０〜９０℃
で、好ましくは３０〜７０℃である。スピンチャンク２
１２の回転速度は２００〜５０００ＲＰＭであるし、ポ
リシリコン膜２６２のエッチング速度は３０〜４８００
０Å／ｍｉｎである。工程時間は、ポリシリコン膜２６
２の厚さによって異なるし、工程条件によって調整する
ことができる。前述のように形成されたポリシリコンプ
ラグ２６３は後続工程のセルパッドとして使用する。
【００９３】（第３実施例）現在、半導体素子の高集積
化による多層構造によって素子パターンが形成されるセ
ル部と、セル部の間のぺリ部との段差はさらに大きくな
っている状況である。従って、段差が増加することによ
って写真工程で段差の上層と下層の露光フォーカスを合
わせにくく正確なパターン形成がし難くなっている。そ
れで、段差を除去するためにウェーハの平坦化技術の重
要性が台頭されている。
化による多層構造によって素子パターンが形成されるセ
ル部と、セル部の間のぺリ部との段差はさらに大きくな
っている状況である。従って、段差が増加することによ
って写真工程で段差の上層と下層の露光フォーカスを合
わせにくく正確なパターン形成がし難くなっている。そ
れで、段差を除去するためにウェーハの平坦化技術の重
要性が台頭されている。
【００９４】図２４から図２８は、本発明の第３実施例
による半導体素子の製造方法を利用した段差を最小化す
るための平坦化方法を説明するための工程断面図であ
る。まず、図２４を参照すると、半導体基盤２７０上に
形成されたキャパシタ電極２７２を有する半導体素子の
第１段差Ｈ１を示す。第１段差Ｈ１は、素子パターンが
形成されるセル部Ｃとぺリ部Ｐの間に存在する。
による半導体素子の製造方法を利用した段差を最小化す
るための平坦化方法を説明するための工程断面図であ
る。まず、図２４を参照すると、半導体基盤２７０上に
形成されたキャパシタ電極２７２を有する半導体素子の
第１段差Ｈ１を示す。第１段差Ｈ１は、素子パターンが
形成されるセル部Ｃとぺリ部Ｐの間に存在する。
【００９５】図２５は、第１段差Ｈ１が形成されている
半導体基板２７０上に層間絶縁膜として第１酸化膜２７
４が形成されたことを示す断面図である。第１段差Ｈ１
のために第１酸化膜２７４もまたセル部Ｃとペリ部Ｐの
間に第２段差Ｈ２が形成される。
半導体基板２７０上に層間絶縁膜として第１酸化膜２７
４が形成されたことを示す断面図である。第１段差Ｈ１
のために第１酸化膜２７４もまたセル部Ｃとペリ部Ｐの
間に第２段差Ｈ２が形成される。
【００９６】段差Ｈ１，Ｈ２は、素子パターンの形成の
ための写真工程時、段差の下部と上部を同時に満足させ
る最適のフォーカスを合わせることを難しくして後続工
程で素子パターンに不良を発生させる。第１酸化膜２７
４はＢＰＳＧ膜であり得るし、ＢＰＳＧ膜であると制限
することではない。ＢＰＳＧ膜は、化学気相蒸着（ＣＶ
Ｄ）方法によって形成させることができるし、特に、低
圧化学気相蒸着によって均一なＢＰＳＧ膜を形成するこ
とができる。
ための写真工程時、段差の下部と上部を同時に満足させ
る最適のフォーカスを合わせることを難しくして後続工
程で素子パターンに不良を発生させる。第１酸化膜２７
４はＢＰＳＧ膜であり得るし、ＢＰＳＧ膜であると制限
することではない。ＢＰＳＧ膜は、化学気相蒸着（ＣＶ
Ｄ）方法によって形成させることができるし、特に、低
圧化学気相蒸着によって均一なＢＰＳＧ膜を形成するこ
とができる。
【００９７】図２６は、第１酸化膜２７４をフロー平坦
化させて、第２酸化膜２７５を形成させたことを示す断
面図である。第１酸化膜２７４を７５０℃以上の高温
で、第２段差Ｈ２を最小化するためにフロー平坦化させ
る。フロー平坦化後、セル部Ｃの第２酸化膜２７５の厚
さＬ２は、本来の第１酸化膜２７４の厚さＬより低くな
った。即ち、第２酸化膜２７５の第３段差Ｈ３は、第１
酸化膜２７４の第２段差Ｈ２より低い。従って、第３段
差Ｈ３による第１傾斜角θ１も緩慢である。しかし、高
温フロー平坦化工程は限界を有する。
化させて、第２酸化膜２７５を形成させたことを示す断
面図である。第１酸化膜２７４を７５０℃以上の高温
で、第２段差Ｈ２を最小化するためにフロー平坦化させ
る。フロー平坦化後、セル部Ｃの第２酸化膜２７５の厚
さＬ２は、本来の第１酸化膜２７４の厚さＬより低くな
った。即ち、第２酸化膜２７５の第３段差Ｈ３は、第１
酸化膜２７４の第２段差Ｈ２より低い。従って、第３段
差Ｈ３による第１傾斜角θ１も緩慢である。しかし、高
温フロー平坦化工程は限界を有する。
【００９８】図２７は、フロー平坦化させた第２酸化膜
２７５をスピンエッチング方法を使用して平坦化させて
第３酸化膜２７６を形成させたことを示す断面図であ
る。フロー平坦化させた第２酸化膜２７５を有する半導
体基板２７０をスピンチャック２１２上に位置させた
後、半導体基板２７０を回転させると同時に噴射ノズル
２１４を通じてエッチング液を半導体基板２７０上に供
給して第２酸化膜２７５をエッチングする。
２７５をスピンエッチング方法を使用して平坦化させて
第３酸化膜２７６を形成させたことを示す断面図であ
る。フロー平坦化させた第２酸化膜２７５を有する半導
体基板２７０をスピンチャック２１２上に位置させた
後、半導体基板２７０を回転させると同時に噴射ノズル
２１４を通じてエッチング液を半導体基板２７０上に供
給して第２酸化膜２７５をエッチングする。
【００９９】この際、エッチング液は、酸化剤窒酸０．
０１〜６０重量％、増強剤弗化水素０．０５〜２５重量
％、及び残量に脱イオン水が含まれたものであり得る
し、好ましくは酸化剤窒酸０〜６０重量％、増強剤弗化
水素０．５〜１２重量％、及び残量に脱イオン水が含ま
れたものであり得る。
０１〜６０重量％、増強剤弗化水素０．０５〜２５重量
％、及び残量に脱イオン水が含まれたものであり得る
し、好ましくは酸化剤窒酸０〜６０重量％、増強剤弗化
水素０．５〜１２重量％、及び残量に脱イオン水が含ま
れたものであり得る。
【０１００】エッチング液の供給量は、０．１〜２．５
ｌ／ｍｉｎであるし、エッチング液の工程温度は２０〜
９０℃で、好ましくは３０〜７０℃である。前記スピン
チャック２１２の回転速度は、２００〜５０００ＲＰＭ
で、第２酸化膜２７５のエッチング速度は３０〜５２０
００Å／ｍｉｎであり得る。工程時間は、第２酸化膜２
７５の厚さによって異なるし、工程条件によって調整す
ることができる。
ｌ／ｍｉｎであるし、エッチング液の工程温度は２０〜
９０℃で、好ましくは３０〜７０℃である。前記スピン
チャック２１２の回転速度は、２００〜５０００ＲＰＭ
で、第２酸化膜２７５のエッチング速度は３０〜５２０
００Å／ｍｉｎであり得る。工程時間は、第２酸化膜２
７５の厚さによって異なるし、工程条件によって調整す
ることができる。
【０１０１】従って、前記スピンエッチングによって平
坦化された図２７の第３酸化膜２７６と図２６第２酸化
膜２７５を比較してみると、Ｈ３＞Ｈ４、Ｌ２＞Ｌ４、
Ｌ１＜Ｌ３及びθ１＞θ２の関係が分かる。その結果、
第４段差Ｈ４及び第２傾斜角θ２はスピンエッチングに
よる平坦化を遂行することで最小化された。
坦化された図２７の第３酸化膜２７６と図２６第２酸化
膜２７５を比較してみると、Ｈ３＞Ｈ４、Ｌ２＞Ｌ４、
Ｌ１＜Ｌ３及びθ１＞θ２の関係が分かる。その結果、
第４段差Ｈ４及び第２傾斜角θ２はスピンエッチングに
よる平坦化を遂行することで最小化された。
【０１０２】第４段差Ｈ４は、スピンチャックの回転速
度を増加させることができるほど第２傾斜角θ２は小さ
くなってさらに最小化される。しかし、回転速度は、無
限定増加には限界があるので、本発明で言及する回転速
度の増加は、エッチング液と第２酸化膜２７５の反応が
充分に存在する範囲を言及する。スピンエッチングによ
って除去される酸化膜の厚さはＬ２−Ｌ４である。
度を増加させることができるほど第２傾斜角θ２は小さ
くなってさらに最小化される。しかし、回転速度は、無
限定増加には限界があるので、本発明で言及する回転速
度の増加は、エッチング液と第２酸化膜２７５の反応が
充分に存在する範囲を言及する。スピンエッチングによ
って除去される酸化膜の厚さはＬ２−Ｌ４である。
【０１０３】図２８は、スピンエッチングによって平坦
化された第３酸化膜２７６上にフォトレジストパターン
２７８が形成されたことを示す断面図である。フォトレ
ジストパターン２７８は、第３酸化膜２７６上にフォト
レジストを塗布した後、写真工程を遂行して形成する。
従って、前述のように本来の第１酸化膜２７４の上部と
下部の段差Ｈ１を最小化させることで後続工程の写真工
程で焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）
を向上させることができる。
化された第３酸化膜２７６上にフォトレジストパターン
２７８が形成されたことを示す断面図である。フォトレ
ジストパターン２７８は、第３酸化膜２７６上にフォト
レジストを塗布した後、写真工程を遂行して形成する。
従って、前述のように本来の第１酸化膜２７４の上部と
下部の段差Ｈ１を最小化させることで後続工程の写真工
程で焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）
を向上させることができる。
【０１０４】前述したように第１実施例、第２実施例及
び第３実施例が示す本発明は、金属膜プラグ形成、ポリ
シリコンプラグ形成及び層間絶縁膜の段差の最小化工程
時、従来のＣＭＰ方法のように半導体基板を研磨パッド
に接触させた状態で研磨剤を供給しながら研磨機を使用
して回転運動させながら物理化学的に半導体基板を全面
研磨する方法とは異なって、特定の速度に回転する半導
体基板上にエッチング対象膜との反応が優秀な特定のエ
ッチング液を供給して、回転による遠心力によって半導
体基板の水平方向へのエッチングモメンタムを増加させ
てエッチング対象膜をエッチングすることにその特徴が
ある。
び第３実施例が示す本発明は、金属膜プラグ形成、ポリ
シリコンプラグ形成及び層間絶縁膜の段差の最小化工程
時、従来のＣＭＰ方法のように半導体基板を研磨パッド
に接触させた状態で研磨剤を供給しながら研磨機を使用
して回転運動させながら物理化学的に半導体基板を全面
研磨する方法とは異なって、特定の速度に回転する半導
体基板上にエッチング対象膜との反応が優秀な特定のエ
ッチング液を供給して、回転による遠心力によって半導
体基板の水平方向へのエッチングモメンタムを増加させ
てエッチング対象膜をエッチングすることにその特徴が
ある。
【０１０５】また、本発明は、伝導体プラグ製造時、層
間絶縁膜を平坦化させなくても良好な伝導体プラグを形
成することができるので製造工程の生産性を向上させる
ことができる。そして、アラインマーク及びスクライブ
ライン上の各種凹凸パターン等のような伝導体膜厚さの
４倍以上の大きさを有するホールパターン内部の伝導体
膜がエッチング過程で完全に除去されて後続工程でパー
ティクル発生を抑制し、アライン能力が向上され、研磨
剤による半導体基板のマイクロスクラッチ発生及び半導
体基板の割れ等の問題を解決することができる。そし
て、本発明は、半導体基板の回転力とエッチング液の供
給量、噴射圧力、ノズルのブームスイングの変化等を調
整することでエッチング特性を容易に可変させることが
できる。
間絶縁膜を平坦化させなくても良好な伝導体プラグを形
成することができるので製造工程の生産性を向上させる
ことができる。そして、アラインマーク及びスクライブ
ライン上の各種凹凸パターン等のような伝導体膜厚さの
４倍以上の大きさを有するホールパターン内部の伝導体
膜がエッチング過程で完全に除去されて後続工程でパー
ティクル発生を抑制し、アライン能力が向上され、研磨
剤による半導体基板のマイクロスクラッチ発生及び半導
体基板の割れ等の問題を解決することができる。そし
て、本発明は、半導体基板の回転力とエッチング液の供
給量、噴射圧力、ノズルのブームスイングの変化等を調
整することでエッチング特性を容易に可変させることが
できる。
【０１０６】
【発明の効果】従って、半導体素子製造時、製造工程の
単純化、素子の信頼性向上及び製造工程の原価を節減さ
せる効果がある。以上で、本発明は記載された具体例に
ついてのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内
で多様な変形および修正が可能であることは当業者にと
って明白なことであり、このような変形および修正が添
付された特許請求範囲に属するのは当然である。
単純化、素子の信頼性向上及び製造工程の原価を節減さ
せる効果がある。以上で、本発明は記載された具体例に
ついてのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内
で多様な変形および修正が可能であることは当業者にと
って明白なことであり、このような変形および修正が添
付された特許請求範囲に属するのは当然である。
【図１】従来の半導体素子の製造方法を遂行するための
概略的なＣＭＰ装置の構成図である。
概略的なＣＭＰ装置の構成図である。
【図２】従来の半導体素子の製造方法によってタングス
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
【図３】従来の半導体素子の製造方法によってタングス
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
【図４】従来の半導体素子の製造方法によってタングス
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
【図５】従来の半導体素子の製造方法によってタングス
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
【図６】従来の半導体素子の製造方法によってタングス
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
【図７】従来の半導体素子の製造方法によってタングス
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
テンプラグの製造方法を説明するための工程断面図であ
る。
【図８】エッチング液の組成比に対するタングステン膜
のエッチング速度の傾向を説明するためのグラフであ
る。
のエッチング速度の傾向を説明するためのグラフであ
る。
【図９】本発明の半導体素子の製造方法を遂行するため
の概略的なスピンエッチング装置の構成図である。
の概略的なスピンエッチング装置の構成図である。
【図１０】ブームスイングによるエッチング率を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１１】多様なブームスイングに対するエッチング率
と、エッチング均一度を示すグラフである。
と、エッチング均一度を示すグラフである。
【図１２】本発明の半導体素子の製造方法によってタン
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
【図１３】本発明の半導体素子の製造方法によってタン
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
【図１４】本発明の半導体素子の製造方法によってタン
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
【図１５】本発明の半導体素子の製造方法によってタン
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
【図１６】本発明の半導体素子の製造方法によってタン
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
【図１７】本発明の半導体素子の製造方法によってタン
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
グステンプラグの製造方法を説明するための工程断面図
である。
【図１８】本発明の半導体素子の製造方法によって形成
される多層構造を説明するための工程断面図である。
される多層構造を説明するための工程断面図である。
【図１９】本発明の半導体素子の製造方法によってポリ
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
【図２０】本発明の半導体素子の製造方法によってポリ
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
【図２１】本発明の半導体素子の製造方法によってポリ
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
【図２２】本発明の半導体素子の製造方法によってポリ
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
【図２３】本発明の半導体素子の製造方法によってポリ
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
シリコンプラグを通じたセルパッド形成工程を説明する
ための工程断面図である。
【図２４】本発明の半導体素子の製造方法によって平坦
化工程を説明するための工程断面図である。
化工程を説明するための工程断面図である。
【図２５】本発明の半導体素子の製造方法によって平坦
化工程を説明するための工程断面図である。
化工程を説明するための工程断面図である。
【図２６】本発明の半導体素子の製造方法によって平坦
化工程を説明するための工程断面図である。
化工程を説明するための工程断面図である。
【図２７】本発明の半導体素子の製造方法によって平坦
化工程を説明するための工程断面図である。
化工程を説明するための工程断面図である。
【図２８】本発明の半導体素子の製造方法によって平坦
化工程を説明するための工程断面図である。
化工程を説明するための工程断面図である。
１００、１１０、２２０、２５０、２７０ 半導体基板 １０２ 研磨ヘッド １０４ 研磨テーブル １０６ スラリ供給管 １０８ 研磨パッド １１２、２２２ 局部パターン １１４、２２４ 酸化膜 １１６、２２６、２６０ コンタクトホール １１８、２２８ ペリパラルホール １２０、２３０ 境界金属膜 １２０ａ、２３０ａ チタン膜 １２０ｂ、２３０ｂ チタンナイトライド膜 １２２ タングステン膜 １２３、２３５ タングステンプラグ ２００ エッチング装置 ２１１ モータ ２１２ スピンチャック ２１３ ボール ２１５ クランプ ２１６ ヒータ ２１７ ドレーン管 ２１８ レギュレータ ２１９ 窒素ガス管 ２３２ 第１タングステン膜 ２３３ 第２タングステン膜 ２１４ 噴射ノズル ２５２ トレンチ分離膜 ２５４ スペーサ ２５６ ゲート電極 ２５８ 第１絶縁膜 ２５９ 第２絶縁膜 ２６２ ポリシリコン膜 ２６３ ポリシリコンプラグ ２７２ キャパシタ電極 ２７４ 第１酸化膜 ２７５ 第２酸化膜 ２７６ 第３酸化膜 ２７８ フォトレジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄 景碩 大韓民国京畿道水原市八達区梅灘４洞208 −63番地 (72)発明者 吉 俊仍 大韓民国京畿道華城郡東灘面睦里243番地 (72)発明者 朴 相五 大韓民国京畿道烏山市園洞翰注アパート 103−106号 (72)発明者 金 大勲 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地男子寄宿舎マロニエ206号 (72)発明者 全 相文 大韓民国城南市盆唐区九美洞エルジーアパ ート205−1802号 (72)発明者 ▲鄭▼ 昊均 大韓民国京畿道龍仁市水枝邑三星一次アパ ート103−406号
Claims (30)
- 【請求項１】 半導体基板上に所定の絶縁膜を形成する
段階と、 前記絶縁膜内にコンタクトホールを形成する段階と、 前記コンタクトホールを埋没しながら前記絶縁膜上に所
定の伝導体膜を形成する段階と、 前記伝導体膜が形成された半導体基板を回転させる段階
と、 前記回転する半導体基板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，Ｂ
ｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ 8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ
及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択された少な
くとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3Ｐ
Ｏ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループの
中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤、並びに
緩衝液を所定の比率で混合したエッチング液を供給し
て、前記伝導体膜が前記コンタクトホール内にのみ存在
し、前記絶縁膜上には存在しないように前記伝導体膜を
エッチングする段階と、 を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記緩衝液は脱イオン水であることを特
徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記伝導体膜はタングステン膜、銅膜ま
たは多結晶シリコン膜であることを特徴とする請求項１
に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記タングステン膜を形成する前には、
前記コンタクトホールを含めて前記半導体基板全面に境
界金属膜を形成させる段階をさらに含むことを特徴とす
る請求項３に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記境界金属膜はＴｉ，ＴｉＮ，Ｔｉ／
ＴｉＮ，Ｔａ，ＴａＮまたはＴａ／ＴａＮであることを
特徴とする請求項４に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記エッチング液は、前記半導体基板の
上部に位置し半導体基板の中心を基準に左右側の内の一
側でブームスイングを遂行するノズルを通じて供給され
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造
方法。 - 【請求項７】 前記エッチング液の温度は、２０℃〜９
０℃であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素
子の製造方法。 - 【請求項８】 前記半導体基板は、前記エッチング液の
供給時、前記エッチング液の温度の変化を最小化するた
めに前記エッチング液の温度の範囲に加熱されることを
特徴とする請求項７に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記エッチング液は、酸化剤窒酸０．０
１〜３０重量％、増強剤弗化アンモニウム０．０１〜３
０重量％、及び残量に脱イオン水が含まれてなることを
特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記エッチング液は、酸化剤窒酸３〜
５５重量％、増強剤弗化水素０．２〜３５重量％、及び
残量に脱イオン水が含まれてなることを特徴とする請求
項３に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記エッチング液は、酸化剤過酸化水
素０．２〜３０重量％、増強剤水酸化アンモニウム０．
０１〜３０重量％、及び残量に脱イオン水が含まれてな
ることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造
方法。 - 【請求項１２】 前記エッチング液は、酸化剤窒酸３〜
６０重量％、増強剤弗化水素０．０６〜３０重量％、及
び残量に脱イオン水が含まれてなることを特徴とする請
求項３に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記伝導体膜のエッチングは、少なく
とも二つのエッチング工程を遂行することを特徴とする
請求項１に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１４】 半導体基板上に素子パターン構造を形
成する段階と、 前記素子パターン構造を含む半導体基板全面に層間絶縁
膜を形成する段階と、 前記半導体基板を回転させる段階と、 前記回転する半導体基板上にＨ2Ｏ2，Ｏ2，ＩＯ4 -，Ｂ
ｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ 8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5ＩＯ6，ＫＯＨ
及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択された少な
くとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4ＯＨ，Ｈ3Ｐ
Ｏ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなるグループの
中から選択された少なくとも一つ以上の増強剤、並びに
緩衝液を所定の比率で混合したエッチング液を供給し
て、前記層間絶縁膜が平坦になるように前記層間絶縁膜
をエッチングする段階と、 を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記層間絶縁膜は、酸化膜、窒化膜、
ＢＰＳＧ膜、ＰＳＧ膜及びＴＥＯＳ膜からなるグループ
の中から選択された一つであることを特徴とする請求項
１４に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１６】 前記エッチング液は、酸化剤窒酸０．
０１〜６０重量％、増強剤弗化水素０．０５〜２５重量
％、及び残量に脱イオン水が含まれてなることを特徴と
する請求項１５に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１７】 前記エッチング液は、酸化剤窒酸０．
０１〜３０重量％、増強剤弗化アンモニウム０．０１〜
３０重量％、及び残量に脱イオン水が含まれてなること
を特徴とする請求項１５に記載の半導体素子の製造方
法。 - 【請求項１８】 前記半導体基板の回転速度は２００〜
５０００ＲＰＭであることを特徴とする請求項１４に記
載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１９】 前記エッチング液は、前記半導体基板
の上部に位置し、半導体基板の中心を基準に左右側の内
の一側でブームスイングを遂行することができるノズル
を通じて供給されることを特徴とする請求項１４に記載
の半導体素子の製造方法。 - 【請求項２０】 前記ブームスイングは、遠距離のブー
ムスイングと近距離のブームスイングを順次的に連続し
て遂行することを特徴とする請求項１９に記載の半導体
素子の製造方法。 - 【請求項２１】 前記半導体基板は、前記エッチング液
の供給時、前記エッチング液の温度の変化を最小化する
ために前記エッチング液の温度範囲に加熱されることを
特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項２２】 半導体基板上に所定の絶縁膜を形成す
る段階と、 前記絶縁膜内にコンタクトホールを形成する段階と、 前記コンタクトホールを埋没させながら前記絶縁膜上に
所定のカバリング膜を形成する段階と、 前記半導体基板を回転させる段階と、 前記半導体基板の裏面に加熱されたガスを供給して前記
半導体基板を加熱させる段階と、 前記回転する半導体基板上にエッチング液を供給して、
前記カバリング膜が前記コンタクトホール内にのみ存在
し、前記絶縁膜上には存在しないように前記カバリング
膜をエッチングする段階と、 を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項２３】 前記エッチング液は、Ｈ2Ｏ2，Ｏ2，
ＩＯ4 -，ＢｒＯ3，ＣｌＯ3，Ｓ2Ｏ8 -，ＫＩＯ3，Ｈ5Ｉ
Ｏ6，ＫＯＨ及びＨＮＯ3からなるグループの中から選択
された少なくとも一つ以上の酸化剤、ＨＦ，ＨＮ4Ｏ
Ｈ，Ｈ3ＰＯ4，Ｈ2ＳＯ4，ＮＨ4Ｆ及びＨＣｌからなる
グループの中から選択された少なくとも一つ以上の増強
剤、並びに緩衝液が所定の比率で混合したことを特徴と
する請求項２２に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項２４】 前記緩衝液は、脱イオン水であること
を特徴とする請求項２３に記載の半導体素子の製造方
法。 - 【請求項２５】 前記カバリング膜は、伝導体膜または
層間絶縁膜であることを特徴とする請求項２２に記載の
半導体素子の製造方法。 - 【請求項２６】 前記加熱されたガスは、不活性ガス
で、温度は２０℃〜９０℃であることを特徴とする請求
項２２に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項２７】 前記エッチング液は、前記半導体基板
の上部に位置し半導体基板の中心を基準に左右側の内の
一側でブームスイングを遂行するノズルを通じて供給さ
れることを特徴とする請求項２２に記載の半導体素子の
製造方法。 - 【請求項２８】 前記エッチング液の温度は２０℃〜９
０℃であることを特徴とする請求項２２に記載の半導体
素子の製造方法。 - 【請求項２９】 半導体基板上に形成された素子パター
ンを互いに電気的に連結させる伝導体プラグ等を含むセ
ル部と、前記伝導体プラグ形成のためのコンタクトホー
ル形成工程と同一の工程によって形成されたスクライブ
ライン及びアラインマークのためのホールパターンを含
むペリ部とからなる半導体素子において、 前記ペリ部のホールパターン内には前記セル部の伝導体
プラグを形成する伝導体物質が存在しないことを特徴と
する半導体素子。 - 【請求項３０】 前記伝導体は、タングステン膜、銅膜
または多結晶シリコン膜であることを特徴とする請求項
２９に記載の半導体素子。
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