專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體地說，涉及包括使用CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)漿料的拋光處理的制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
對于制造超大規(guī)模集成電路，近期的趨勢是通過減小晶體管和其它半導(dǎo)體元件的尺寸來增加封裝或安裝密度。為此，已經(jīng)研究和開發(fā)了各種精細(xì)處理技術(shù)，且根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計(jì)規(guī)則，元件的小型化已取得了達(dá)到亞微米量級的進(jìn)展。
為滿足這種緊密小型化需求而開發(fā)的技術(shù)之一是CMP技術(shù)。該技術(shù)對于例如在半導(dǎo)體器件制造中的掩埋金屬布線的形成、層間絕緣層的平面化以及連接栓塞、掩埋隔離和掩埋電容器的形成來說是必不可少的技術(shù)。
在CMP技術(shù)中，在半導(dǎo)體晶片的表面上提供包含拋光顆粒的CMP漿料以及晶片的表面在拋光墊上滑動，同時(shí)晶片表面壓緊拋光墊，因此化學(xué)地和機(jī)械地拋光晶片表面。例如，在半導(dǎo)體襯底上形成的絕緣層中形成凹部(如布線槽、過孔或接觸孔)。形成填充凹部和覆蓋絕緣層表面的金屬材料層，然后通過CMP除去金屬材料層，直到下面的絕緣層被露出。以此方式，可以形成殘留(或掩埋)在凹部中的導(dǎo)電層(如布線層或栓塞)。在此情況下，為了避免由通過CMP漿料的拋光速率的面內(nèi)或晶片間變化引起的拋光之后金屬材料的殘留，需要過拋光。但是，過拋光產(chǎn)生變形凹陷或磨損。凹陷或磨損可以引起故障，例如在之后形成的布線之間產(chǎn)生短路。
為了抑制凹陷或磨損，美國專利6,316,366B1公開了一種CMP漿料，該漿料包含磨粒、兩種特殊氧化劑(過氧化脲和過二硫酸鹽或過一硫酸鹽)和也可包括有機(jī)酸。該CMP漿料用于在一個(gè)步驟中拋光多層金屬。日本專利申請公開號2003-77919公開了，在形成掩埋金屬布線中，在一個(gè)拋光壓盤(臺)上用第一拋光漿料部分除去導(dǎo)電材料層，然后在另一拋光壓盤上用第二拋光漿料拋光剩余的導(dǎo)電材料層，直到下面的阻擋層被露出。最后，在又一拋光壓盤上拋光導(dǎo)電材料層和阻擋層，直到絕緣層被露出。公開號2003-77919公開了包含甘氨酸或檸檬酸和苯并三唑(BTA)的硅膠或煙熏(fumed)硅石和過氧化氫的含水漿料作為可以抑制磨損或凹陷的拋光漿料。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體晶片上提供包含金屬離子的基本CMP漿料的同時(shí)，使半導(dǎo)體晶片經(jīng)受拋光處理，以至少部分地除去金屬材料層，其中半導(dǎo)體晶片在半導(dǎo)體襯底上包括下層和金屬材料層，下層包括在其中具有至少一個(gè)凹部的絕緣層，金屬材料層形成在下層的頂表面上并填充凹部；以及然后，將螯合金屬離子的有機(jī)酸添加到基本CMP漿料，并使用添加了有機(jī)酸的CMP漿料進(jìn)行拋光，直到絕緣層的表面被露出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體晶片上提供添加了有機(jī)酸的CMP漿料的同時(shí)，在拋光臺上使半導(dǎo)體晶片經(jīng)受拋光處理，直到絕緣層的表面被露出，其中半導(dǎo)體晶片在半導(dǎo)體襯底上包括下層和金屬材料層，下層包括在其中具有至少一個(gè)凹部的絕緣層，金屬材料層形成在下層的頂表面上并填充凹部，添加了有機(jī)酸的CMP漿料包括添加了有機(jī)酸的包含金屬離子的基本CMP漿料；以及然后，停止基本CMP漿料的供應(yīng)，并在提供有機(jī)酸到半導(dǎo)體晶片的拋光面的同時(shí)，在拋光臺上清洗半導(dǎo)體晶片的拋光面。


圖1A至1E是用于說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造具有掩埋栓塞的半導(dǎo)體器件的方法的示意性剖面圖；圖2圖示了可用于本發(fā)明的實(shí)施例的CMP設(shè)備的示意圖；圖3A至3C圖示了之后描述的實(shí)例1中使用的半導(dǎo)體晶片樣品的示意性剖面圖；圖4圖示了通過各種漿料，鎢、鈦和二氧化硅的相對拋光速率的圖表；圖5圖示了與比較實(shí)例一起的實(shí)例2中拋光的半導(dǎo)體晶片的磨損的圖表；以及圖6圖示了與現(xiàn)有技術(shù)清洗的情況和不清洗的情況一起，在實(shí)例3中拋光后進(jìn)行清洗之后在半導(dǎo)體晶片的表面上剩余的鐵離子量的圖表。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)如鎢(W)的金屬材料層經(jīng)受CMP拋光時(shí)，如果使用的CMP漿料包含金屬離子如鐵離子，那么金屬材料層可以被相對有效地拋光，但是如果用包含金屬離子的CMP漿料拋光下層，那么在很大程度上發(fā)生磨損或凹陷，其中金屬材料層掩埋在下層中形成的凹部中(例如，布線槽(溝槽)、過孔和/或接觸孔)并也在下層的頂表面上形成，下層包括形成在半導(dǎo)體襯底上的絕緣層。發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)通過將有機(jī)酸添加到使用的CMP漿料可以顯著地抑制下層的磨損或凹陷。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，用來化學(xué)地和機(jī)械地拋光至少部分金屬材料層的CMP漿料(下面將稱作基本CMP漿料)是包含磨粒和金屬離子的含水漿料。對于磨粒，可以使用硅石顆?；蜓趸X顆粒。而且，金屬離子可以是鐵離子。金屬離子通常以無機(jī)酸或有機(jī)酸的金屬鹽的形式包含于基本CMP漿料中。無機(jī)酸的金屬鹽的例子包括硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵、高氯酸鐵以及硫酸銨合鐵。有機(jī)酸的金屬鹽的例子包括檸檬酸鐵、檸檬酸銨合鐵以及乳酸鐵。無機(jī)酸或有機(jī)酸的金屬鹽用作氧化劑，以及在某些情況下，它可以用作氧化促進(jìn)劑?；綜MP漿料可以包含0.01至10重量％的無機(jī)酸或有機(jī)酸的金屬鹽。如果無機(jī)或有機(jī)酸的金屬鹽量太小，那么對于金屬材料層來說很難實(shí)現(xiàn)高拋光速率，因此減小生產(chǎn)率。另一方面，如果無機(jī)或有機(jī)酸的金屬鹽量太大，那么不能進(jìn)一步增加金屬材料層的拋光速率，因此導(dǎo)致無機(jī)或有機(jī)酸的金屬鹽的消耗量增加。
除上述成分之外，基本CMP漿料包含過氧化氫?；綜MP漿料可以包含0.1至50重量％的過氧化氫?；綜MP漿料可以不包含有機(jī)酸。但是，它可以包含少量(例如，在一個(gè)實(shí)施例中0.2至1重量％，或在另一實(shí)施例中0.2至0.4重量％)有機(jī)酸(例如，上述有機(jī)酸)作為CMP漿料的穩(wěn)定劑。通?；綜MP漿料不包含尿素。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在通過具有基本CMP漿料的拋光除去至少部分金屬材料層之后，添加到基本CMP漿料的有機(jī)酸螯合在基本CMP漿料中包含的金屬離子。有機(jī)酸的例子包括羧酸。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用脂族羧酸如檸檬酸或草酸。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，下層包括形成在凹部的內(nèi)表面和絕緣層的頂表面上形成的阻擋層。阻擋層可以由阻擋材料如鈦或氮化鈦制成，或可以由這些材料的層疊結(jié)構(gòu)制成。在下層包括阻擋層的情況下，例如可以進(jìn)行具有基本CMP漿料的拋光，直到至少部分阻擋層被露出。然后，將上述有機(jī)酸添加到基本CMP漿料，以及可以進(jìn)行具有添加了有機(jī)酸的CMP漿料的CMP處理，直到絕緣層的表面被露出。
有機(jī)酸通過螯合包含于基本CMP漿料中的金屬離子減小了用基本CMP漿料的金屬材料的拋光速率，使金屬材料的拋光速率接近阻擋層和絕緣層的拋光速率。因此，從縮短總拋光時(shí)間的觀點(diǎn)，優(yōu)選進(jìn)行具有基本漿料的拋光，直到至少部分下層被露出。
添加到基本CMP漿料的有機(jī)酸量可以這樣在一個(gè)實(shí)施例中，用所得的添加了有機(jī)酸的CMP漿料拋光金屬材料層/絕緣層的速率比為至少0.5或以上和3或以下，或在另一實(shí)施例中，為1或以上和2或以下。在下層包括阻擋層的情況下，添加的有機(jī)酸量可以這樣在一個(gè)實(shí)施例中，用添加了有機(jī)酸的CMP漿料拋光金屬材料層/阻擋層的速率比為2或以下，在另一個(gè)實(shí)施例中為1或以下，在又一個(gè)實(shí)施例中為0.5或以下，除滿足上述金屬材料層/絕緣層的拋光速率比之外。具體地說，在例如有機(jī)酸是草酸的情況下，添加了有機(jī)酸的CMP漿料中的有機(jī)酸量可以是3至6重量％。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以用添加了有機(jī)酸的CMP漿料進(jìn)行拋光，直到至少絕緣層的表面被露出，然后可以停止基本CMP漿料的供應(yīng)。然后，可以通過單獨(dú)提供有機(jī)酸清洗已經(jīng)受CMP處理的半導(dǎo)體器件的表面。利用有機(jī)酸的該清洗，可以顯著地防止包含于基體CMP漿料中的金屬離子殘留在半導(dǎo)體晶片的表面上。優(yōu)選在通過具有添加到其中的有機(jī)酸的CMP漿料帶來的酸環(huán)境下進(jìn)行具有有機(jī)酸的金屬離子的去除。在常規(guī)技術(shù)中，在清洗臺處進(jìn)行擦洗之前在拋光臺完成CMP處理之后，用凈化水(去離子水)漂洗拋光面，以便例如除去微粒，消除污染和防止干燥。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在用添加了有機(jī)酸的CMP漿料完成拋光之后，在凈化水與拋光面接觸時(shí)，拋光面被凈化水中和，鞏固金屬離子與絕緣層表面的接合，這使之難以除去金屬離子。為此，優(yōu)選在用添加有機(jī)酸的CMP漿料的拋光處理和用有機(jī)酸擦洗處理之間不進(jìn)行使用凈化水的清洗(漂洗)處理。更具體地說，在用添加了有機(jī)酸的CMP漿料完成拋光之后，可以在剛進(jìn)行了拋光的同一拋光臺上連續(xù)地進(jìn)行具有有機(jī)酸的擦洗處理。從用有機(jī)酸清洗的觀點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在半導(dǎo)體晶片上提供添加了有機(jī)酸的CMP漿料的同時(shí)，在拋光臺上使半導(dǎo)體晶片經(jīng)受拋光處理，直到絕緣層的表面被露出，其中半導(dǎo)體晶片在半導(dǎo)體襯底上包括下層和金屬材料層，下層包括在其中具有至少一個(gè)凹部的絕緣層，金屬材料層形成在下層的頂表面上并填充凹部，添加了有機(jī)酸的CMP漿料包括添加了有機(jī)酸的包含金屬離子的基本CMP漿料；然后停止基本CMP漿料的供應(yīng)，并在提供有機(jī)酸到半導(dǎo)體晶片的拋光面的同時(shí)，在拋光臺上清洗半導(dǎo)體晶片的拋光面。
圖1A至1E示意地圖示了用于說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造具有掩埋布線的半導(dǎo)體器件的方法的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
首先，如圖1A所示，在由硅襯底等制成的半導(dǎo)體襯底11上設(shè)置的絕緣層12中形成至少一個(gè)過孔，在半導(dǎo)體襯底上形成各種半導(dǎo)體元件(未示出)和布線10。在圖1A中，圖示了四個(gè)過孔121至124?？梢酝ㄟ^使用例如普通CVD方法由二氧化硅制成絕緣層12。另外，絕緣層12可以由如下材料制成低k材料，例如添加氟的二氧化硅(SiOF)、多孔氫化硅倍半氧烷旋涂玻璃(HSQ-SOG)的無機(jī)絕緣材料，或例如氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亞胺樹脂、添加氟的聚酰亞胺樹脂或苯并環(huán)丁烯(BCB)的有機(jī)絕緣材料。絕緣層12可以形成為具有例如100nm至1,000nm的厚度。
接著，如圖1B所示，在絕緣層12的表面和過孔121至124的內(nèi)表面上形成阻擋材料層13。阻擋材料層13可以使用PVD方法如普通的濺射方法或氣相淀積方法由上述阻擋材料制成。阻擋材料層13可以具有例如5nm至70nm的厚度。
然后，如圖1C所示，在阻擋材料層13的表面上形成栓塞材料層14如金屬材料層，填充過孔121至124。栓塞材料層14可以通過例如普通CVD方法由鎢(W)形成。栓塞材料層14可以具有例如100nm至1,000nm的厚度(從過孔的底表面至上表面)。
接下來，圖1C所示的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)經(jīng)受CMP處理。在該CMP處理中，首先，在提供上述基本CMP漿料的同時(shí)，栓塞材料層14在其厚度方向被拋光，直到位于過孔外部的那部分下面的阻擋材料層13的至少部分表面被露出。(參見圖1D)，因此，栓塞材料14′留在過孔中。
此后，將上述酸添加到基本CMP漿料。使用該添加了有機(jī)酸的CMP漿料，通過拋光除去除過孔內(nèi)部之外的絕緣層12上的阻擋材料層13以及殘留的栓塞材料14′的表面部分(參見圖1D)。以此方式，以栓塞通過阻擋層131至134分別掩埋在過孔121至124中的這種方式，如圖IE所示獲得栓塞141至144。
接下來，停止基本CMP漿料的供應(yīng)，以及同時(shí)僅僅供應(yīng)有機(jī)酸，可以清洗拋光的半導(dǎo)體晶片的表面。因此，可以除去可能殘留在半導(dǎo)體晶片上的金屬離子。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以使用具有圖2所示結(jié)構(gòu)的CMP設(shè)備連續(xù)地進(jìn)行CMP處理和清洗處理的兩階段處理。CMP設(shè)備可以具有類似于普通CMP設(shè)備的結(jié)構(gòu)，除了它裝備有有機(jī)酸的供應(yīng)機(jī)構(gòu)之外，這之后將說明。
圖2所示的CMP設(shè)備包括可以通過旋轉(zhuǎn)裝置如馬達(dá)MT(未示出)旋轉(zhuǎn)的圓盤拋光壓盤(臺)21。拋光墊22被粘附到壓盤21。拋光墊22可以由例如聚亞安酯泡沫制成。
在壓盤21的徑向區(qū)上，例如，提供用真空卡盤保持半導(dǎo)體晶片SW的真空卡盤架23。半導(dǎo)體晶片SW被保持，以便待拋光的表面面對拋光墊22。真空卡盤架23被設(shè)計(jì)成不僅可以擺動，而且可以通過馬達(dá)和連接到旋轉(zhuǎn)軸的提升缸(兩者未示出)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)和提升。通過用于驅(qū)動提升缸的壓縮空氣控制在拋光墊22上擠壓半導(dǎo)體晶片SM的壓力。在相對于壓盤21的中心軸的真空卡盤架23的相對側(cè)上，提供了通過可旋轉(zhuǎn)圓盤板構(gòu)成的修整器(調(diào)節(jié)器)24，具有通過電鍍沉積粘附到其表面的金剛石(未示出)。
而且，在拋光墊22的中心區(qū)上，設(shè)置了拋光漿料供應(yīng)導(dǎo)管25和有機(jī)酸供應(yīng)導(dǎo)管26。拋光漿料供應(yīng)導(dǎo)管25的一端連接到基本CMP漿料的供應(yīng)源(未示出)，以及導(dǎo)管25的另一端延伸至接近拋光墊22的位置。有機(jī)酸供應(yīng)管26的一端連接到有機(jī)酸的供應(yīng)源(未示出)，以及導(dǎo)管26的另一端(有機(jī)酸排出口)延伸至接近拋光墊22的位置。供應(yīng)管25和26的每個(gè)提供有流量控制閥(未示出)。
在CMP處理中，通過真空卡盤架23保持半導(dǎo)體晶片SW，以及待拋光的晶片SW的表面壓緊拋光墊22。通過關(guān)閉供應(yīng)導(dǎo)管26的流量控制閥，打開供應(yīng)管25的流量控制閥，在拋光墊22上供應(yīng)基本CMP漿料，在此過程中壓盤21和真空卡盤架23(因此，半導(dǎo)體晶片SW)旋轉(zhuǎn)。通常，半導(dǎo)體晶片SW(拋光壓力)上施加的壓力可以是100至500hPa，真空卡盤架的旋轉(zhuǎn)數(shù)目可以是20至120rpm，壓盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)目可以是20至120rpm，以及供應(yīng)CMP漿料的流速可以是50至500mL/min。當(dāng)完成以此方式進(jìn)行具有基本CMP漿料的拋光時(shí)，打開供應(yīng)管26的流量控制閥，以在拋光墊22上與基本CMP漿料一起供應(yīng)有機(jī)酸，拋光繼續(xù)。當(dāng)具有添加了有機(jī)酸的CMP漿料的拋光完成時(shí)，關(guān)閉供應(yīng)管25的流量控制閥，以停止基本CMP漿料的供應(yīng)。因此，在拋光墊22上單獨(dú)提供有機(jī)酸的同時(shí)，進(jìn)行清洗處理。以此方式，可以在一個(gè)壓盤上進(jìn)行CMP處理和清洗處理。
實(shí)例1在該實(shí)例中，制備了硅襯底31的樣品A、硅襯底41的樣品B以及硅襯底51的樣品C，其中在硅襯底31上如圖3A所示通過CVD方法形成了二氧化硅層32，在硅襯底41上如圖3B所示通過CVD方法形成了二氧化硅層42以及通過PVD方法在其上形成了鈦?zhàn)钃鯇?3，在硅襯底51上如圖3C所示通過CVD方法形成了二氧化硅層52，通過PVD方法在其上形成了鈦/氮化鈦?zhàn)钃鯇?3，以及通過CVD方法在其上形成鎢層54。
通過如下漿料在具有圖2所示結(jié)構(gòu)的CMP設(shè)備上拋光每個(gè)樣品A至C的頂層包含5重量％的硅石顆粒、0.05重量％的硝酸鐵、4重量％過氧化氫以及平衡去離子水的基本CMP漿料(漿料I)，通過以2重量％的量添加草酸至漿料I制備的CMP漿料(漿料II)，通過以4重量％的量添加草酸至漿料I制備的CMP漿料(漿料III)，以及通過以16％重量％的量添加檸檬酸至漿料I制備的CMP漿料(漿料IV)。在以下條件下進(jìn)行拋光處理200hPa的拋光壓力，每個(gè)拋光壓盤和真空卡盤架的旋轉(zhuǎn)數(shù)目是50rpm，以及基本CMP漿料的供應(yīng)量是200mL/min。使用聚亞安酯泡沫墊作為拋光墊。
在上面指出的條件下進(jìn)行拋光規(guī)定時(shí)間之后，測量鎢層(樣品C)、阻擋層(樣品B)和二氧化硅層(樣品A)的殘留量。然后，由拋光之前和拋光之后之間的層厚度差，計(jì)算每個(gè)鎢層、阻擋層和二氧化硅層的拋光速率。在此情況下，薄層電阻測量裝置用來測量鎢層的厚度，X射線熒光測量裝置用來測量阻擋層的厚度，光干涉層厚度測量裝置用來測量二氧化硅層的厚度。圖4圖示了該結(jié)果。在圖4中，由標(biāo)記a表示的條形表示與鎢層有關(guān)的結(jié)果，由標(biāo)記b表示的條形表示與阻擋層(鈦層)有關(guān)的結(jié)果，以及由標(biāo)記c表示的條形表示與二氧化硅層有關(guān)的結(jié)果。
由圖4所示的結(jié)果，可以看到盡管包含鐵離子但是不包含螯合劑如有機(jī)酸的基本CMP漿料(漿料I)提供相當(dāng)高的鎢層的拋光速率，但是當(dāng)有機(jī)酸被添加到基本漿料時(shí)，鎢層的拋光速率被大大地減小，變得接近阻擋層或二氧化硅層的拋光速率。而且，能夠看出可以通過調(diào)整有機(jī)酸的添加量適當(dāng)?shù)乜刂奇u層/阻擋層的拋光速率比、鎢層/二氧化硅層的拋光速率比以及阻擋層/二氧化硅層的拋光速率比中的比率。
實(shí)例2在該實(shí)例中，制備具有圖1C所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片。更具體地說，通過CVD方法在硅襯底11上形成600nm厚的二氧化硅層作為絕緣層12，在硅襯底上設(shè)置有布線10。對于阻擋層13，通過PVD方法形成其中30nm厚的鈦層和5mn厚的氮化鈦層的鈦/氮化鈦疊層。對于金屬材料層14，通過CVD方法形成400nm厚的鎢層(從過孔121至124的底部至頂表面)。
接下來，使半導(dǎo)體晶片在圖2所示的CMP設(shè)備上經(jīng)受CMP處理?；綜MP漿料使用包含5重量％的硅石顆粒，0.05重量％的硝酸鐵，4重量％的過氧化氫，以及平衡去離子水。拋光條件和拋光墊與實(shí)例1相同。
首先，單獨(dú)使用基本漿料，通過拋光除去鎢層14，直到阻擋層13的部分表面剛好被露出。然后，在基本漿料中，以4重量％的量將草酸添加到基本漿料中，并使用添加了草酸的漿料，通過拋光除去過孔外部和二氧化硅層上存在的殘留鎢層部分和阻擋層部分，因此，露出二氧化硅層的頂表面。
在拋光完成之后，使用接觸型表面光度儀測量半導(dǎo)體晶片的拋光面的磨損。圖5圖示了該結(jié)果。圖5也示出了僅僅使用基本漿料通過拋光除去鎢層和阻擋層的情況的結(jié)果。
如由圖5的結(jié)果可以看出，通過在阻擋層的部分表面被露出之后添加有機(jī)酸到基本CMP漿料可以顯著地減小磨損。
實(shí)例3在該實(shí)例中，除了由鈦形成阻擋層53之外，制備具有圖3C所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片。
該半導(dǎo)體晶片在圖2所示的CMP設(shè)備上經(jīng)受CMP處理。使用的基本CMP漿料包含3重量％的硅石顆粒，4重量％的硝酸鐵以及平衡去離子水。拋光條件和拋光墊與實(shí)例1相同。
首先，單獨(dú)使用基本漿料，通過拋光除去鎢層54，直到阻擋層53的部分表面剛好被露出。然后，在基本漿料中，以5重量％的量將檸檬酸添加到基本漿料。使用添加了檸檬酸的漿料，通過拋光除去殘留的鎢層54和阻擋層53，因此露出二氧化硅層52的頂表面。最后，停止基本CMP漿料的供應(yīng)，以及在單獨(dú)供應(yīng)檸檬酸的同時(shí)，進(jìn)行清洗，拋光的半導(dǎo)體晶片的表面在壓力下壓緊拋光墊滑動。清洗之后硅襯底上的所有二氧化硅層被溶解和聚集。然后，使用原子吸收光譜法定量地分析鐵的量。
圖6圖示了該結(jié)果。圖6也圖示了常規(guī)清洗處理的情況的結(jié)果，其中通過在提供去離子水的同時(shí)在拋光墊上滑動晶片的清洗之后，使用有機(jī)酸在清洗臺中進(jìn)行擦洗，以及未進(jìn)行用檸檬酸清洗的情況。由圖6所示的結(jié)果可以看到，當(dāng)在CMP處理之后單獨(dú)提供有機(jī)酸的同時(shí)清洗晶片時(shí)，可以顯著地減小金屬離子的污染。
附加的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明在其更寬的方面不限于在此示出和描述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。由此，在不脫離由附加權(quán)利要求和它們的等同替換的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的條件下可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體晶片上提供包含金屬離子的基本CMP漿料的同時(shí)，使所述半導(dǎo)體晶片經(jīng)受拋光處理，以至少部分地除去金屬材料層，其中所述半導(dǎo)體晶片在半導(dǎo)體襯底上包括下層和所述金屬材料層，所述下層包括在其中具有至少一個(gè)凹部的絕緣層，所述金屬材料層形成在所述下層的頂表面上并填充所述凹部；以及然后，將螯合所述金屬離子的有機(jī)酸添加到所述基本CMP漿料，并使用添加了有機(jī)酸的CMP漿料進(jìn)行拋光，直到所述絕緣層的表面被露出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述拋光完成之后，停止所述基本CMP漿料的供應(yīng)，并在提供所述有機(jī)酸到所述半導(dǎo)體晶片的拋光面的同時(shí)，清洗所述半導(dǎo)體晶片的拋光面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬材料層包括鎢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述下層包括形成在所述至少一個(gè)凹部的內(nèi)表面上和形成在所述絕緣層的頂表面上的阻擋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述金屬離子包括鐵離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述鐵離子以鐵的有機(jī)酸鹽或無機(jī)酸鹽的形式包含于所述CMP漿料中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述有機(jī)酸選自草酸和檸檬酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中以這樣的量將所述有機(jī)酸添加到所述基本CMP漿料中，以使所述金屬材料層的拋光速率與所述絕緣層的拋光速率的比率為0.5或以上和3或以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中以這樣的量將所述有機(jī)酸添加到所述基本CMP漿料中，以使所述金屬材料層的拋光速率與所述絕緣層的拋光速率的比率為0.5或以上和3或以下，以及所述金屬材料層的拋光速率與所述阻擋層的拋光速率的比率為2或以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在同一臺上進(jìn)行所述拋光和所述清洗。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所述拋光之后進(jìn)行所述清洗，而不在所述拋光和所述清洗之間用水漂洗所述拋光面。
12.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體晶片上提供添加了有機(jī)酸的CMP漿料的同時(shí)，在拋光臺上使所述半導(dǎo)體晶片經(jīng)受拋光處理，直到絕緣層的表面被露出，其中所述半導(dǎo)體晶片在半導(dǎo)體襯底上包括下層和金屬材料層，所述下層包括在其中具有至少一個(gè)凹部的絕緣層，所述金屬材料層形成在所述下層的頂表面上并填充所述凹部，所述添加了有機(jī)酸的CMP漿料包括添加了有機(jī)酸的包含金屬離子的基本CMP漿料；以及然后，停止所述基本CMP漿料的供應(yīng)，并在提供所述有機(jī)酸到所述半導(dǎo)體晶片的拋光面的同時(shí)，在所述拋光臺上清洗所述半導(dǎo)體晶片的拋光面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述金屬材料層包括鎢。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述下層包括形成在所述至少一個(gè)凹部的內(nèi)表面上和形成在所述絕緣層的頂表面上的阻擋層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述金屬離子包括鐵離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述鐵離子以鐵的有機(jī)酸鹽或無機(jī)酸鹽的形式包含于所述CMP漿料中。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述有機(jī)酸選自草酸和檸檬酸。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中以這樣的量將所述有機(jī)酸添加到所述基本CMP漿料中，以使所述金屬材料層的拋光速率與所述絕緣層的拋光速率的比率為0.5或以上和3或以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中以這樣的量將所述有機(jī)酸添加到所述基本CMP漿料中，以使所述金屬材料層的拋光速率與所述絕緣層的拋光速率的比率為0.5或以上和3或以下，以及所述金屬材料層的拋光速率與所述阻擋層的拋光速率的比率為2或以下。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中在拋光之后進(jìn)行所述清洗，而不在所述拋光和所述清洗之間用水漂洗所述拋光面。
全文摘要
在半導(dǎo)體晶片上提供包含金屬離子的基本CMP漿料的同時(shí)，使半導(dǎo)體晶片經(jīng)受拋光處理，以至少部分地除去金屬材料層，其中半導(dǎo)體晶片在半導(dǎo)體襯底上包括下層和金屬材料層，下層包括在其中具有至少一個(gè)凹部的絕緣層，金屬材料層形成在下層的頂表面上并填充凹部。然后，將螯合金屬離子的有機(jī)酸添加到基本CMP漿料，并使用添加了有機(jī)酸的CMP漿料進(jìn)行拋光，直到絕緣層的表面被露出。
文檔編號B24B7/00GK1652297SQ20051000756
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月5日
發(fā)明者重田厚, 井田和彥, 松井嘉孝 申請人:株式會社東芝