化學機械拋光的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，具體地，涉及一種化學機械拋光的方法。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的發展、器件尺寸的縮小，對半導體器件各層(例如柵極金屬層、金屬互連層)表面的平坦程度要求越來越高。其中，化學機械研磨(CMP)是半導體制造過程中被普遍使用的一種平坦化方法，此外，化學機械拋光還可以用于去除沉積在晶片表面的薄膜。化學機械拋光的原理包括化學與機械效應的組合，在待研磨的材料層表面，因為發生化學反應而生成特定層，接著以機械方式將此特定層移除。
[0003]然而，對于不同的材料，化學機械拋光采用的工藝參數(例如壓力、研磨轉速等)以及研磨漿料均不一樣，而且拋光效果也不一樣。特別是隨著半導體技術的發展，在應用到貴金屬的半導體器件中，當需要對貴金屬層進行拋光時，由于貴金屬的硬度高、穩定性好、不容易氧化等特點使得對貴金屬進行化學機械拋光非常困難。
[0004]因此，需要提出一種化學機械拋光的方法，以解決現有技術中存在的問題。
【發明內容】
[0005]在
【發明內容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發明的
【發明內容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0006]本發明提供一種化學機械拋光的方法。所述方法包括:提供半導體襯底，所述半導體襯底上形成有待拋光的金屬層；以及使用研磨漿料對所述金屬層執行化學機械拋光，其中所述研磨衆料包括研磨顆粒和氧化劑，施加的壓力大于1psi,且研磨轉速大于150rpm。
[0007]優選地，所述壓力為10psi_l5psi。
[0008]優選地，所述研磨旋速為150rpm-500rpm。
[0009]優選地，所述研磨顆粒的莫氏硬度為5?8。
[0010]優選地,所述研磨顆粒為Al203、Ce02、Zr02、Ti02、Ge02中的一種或多種。
[0011]優選地,所述研磨顆粒的質量百分比為1%_15%。
[0012]優選地，所述研磨顆粒的平均顆粒尺寸為100nm-300nm。
[0013]優選地，所述氧化劑為溴酸鹽、亞溴酸鹽、次溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽、碘酸鹽、次碘酸鹽、高碘酸鹽中的一種或多種。
[0014]優選地，所述氧化劑的質量百分比為1%_15%。
[0015]優選地，所述金屬層的材料為貴金屬。
[0016]優選地,所述金屬層的材料包括Pt、Os、Ir、Ru、Rh以及Pd中的一種或多種。
[0017]根據本發明的化學機械拋光方法，合理選擇壓力大小、研磨轉速，并通過研磨顆粒與氧化劑相結合，能夠獲得好的拋光表面質量的同時獲得高的拋光速率。
[0018]以下結合附圖，詳細說明本發明的優點和特征。
【附圖說明】
[0019]本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，
[0020]圖1是根據本發明一個實施例的化學機械拋光的方法的流程圖；
[0021]圖2A-圖2B是采用圖1中示出的流程圖來制作半導體器件過程中各步驟獲得的器件的剖視圖；以及
[0022]圖3是采用非固結研磨料拋光墊對待拋光的金屬層進行拋光時的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]接下來，將結合附圖更加完整地描述本發明，附圖中示出了本發明的實施例。但是，本發明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發明的范圍完全地傳遞給本領域技術人員。在附圖中，為了清楚，層和區的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。
[0024]應當明白，當元件或層被稱為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其他元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。
[0025]根據本發明的一個方面，提供一種化學機械拋光的方法。該方法包括:
[0026]執行步驟SllO:提供半導體襯底，該半導體襯底上形成有待拋光的金屬層。
[0027]如圖2A所示，提供半導體襯底210。該半導體襯底210可以是硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)中的至少一種。半導體襯底210中可以形成有用于隔離有源區的淺溝槽隔離(STI)等，淺溝槽隔離可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟摻雜玻璃和/或其它現有的低介電材料形成。當然，半導體襯底210中還可以形成有摻雜阱(未示出)等等。為了圖示簡潔，在這里僅用于方框來表示。半導體襯底210上可以形成有器件(未示出)，例如晶體管等。這些器件會導致隨后形成的待拋光的金屬層的表面更加不平坦。
[0028]半導體襯底210上形成有待拋光的金屬層220’。該金屬層220’可以包括但不限于通過物理氣相沉積、化學氣相沉積、電鍍等其他合適方式形成的柵極金屬層或金屬互連層。待拋光的金屬層220’的材料可以為任何合適的金屬材料，作為示例，在根據本發明的一個實施例中，待拋光的金屬層220’的材料可以為貴金屬。優選地，待拋光的金屬層210’的材料可以包括Pt、Os、Ir、Ru、Rh以及Pd中的一種或多種。Pt、Os、Ir、Ru、Rh、Pd等金屬具有低的電阻，能夠提高半導體器件的性能。而且Pt、Os、Ir、Ru、Rh、Pd等金屬的電阻溫度系數較低，電阻穩定性好，因而能夠提高半導體器件性能的穩定性。
[0029]執行步驟S120:使用研磨漿料對金屬層執行化學機械拋光，其中研磨漿料包括研磨顆粒和氧化劑，施加的壓力大于1psi,且研磨轉速大于150rpm。
[0030]如圖2B所示，使用研磨漿料對待拋光的金屬層220’執行化學機械拋光，以形成拋光后的金屬層220。其中拋光后的金屬層220具有好的表面拋光質量。化學機械拋光可以在固結研磨料拋光墊上進行，此時，研磨漿料被固定于拋光墊上。化學機械拋光也可以在非固結研磨料拋光墊上進行，此時，研磨漿料可以呈顆粒狀態并懸浮于液體載劑中。下面以在非固結研磨料拋光墊上進行的化學機械拋光為例對待拋光的金屬層220’的化學機械拋光進行詳細說明。
[0031]如圖3所示，化學機械拋光裝置300包括拋光墊310、研磨頭320、研磨漿料傳輸裝置330以及研磨頭整理裝置340。使用時，將上面具有待拋光的金屬層220’(參見圖2A)的半導體襯底210放置在研磨頭320的下方，并使待拋光的金屬層220’(參見圖2A)與拋光墊310接觸。研磨漿料傳輸裝置330設置在拋光墊310的上方，用于將研磨漿料噴灑到拋光墊310的表面上。研磨墊整理器340包括整理臂341和設置在整理壁341 —端的整理盤342，其中整理臂341可以帶動整理盤342在研磨墊310上移動，以使整理盤342對整個研磨墊310的表面進行修整動作。此外，研磨墊310的表面上還設置有溝槽311，溝槽311不但可以使得研磨漿料在研磨墊310上均勻分布，并且在研磨過程中還可以收集研磨漿料產生的微粒或由外界落在研磨墊310上的微粒。
[0032]化學機械拋光是化學腐蝕與機械磨削相結合的拋光方法。在拋光過程中，化學腐蝕和機械磨削相互作用。一方面，研磨漿料(包括研磨顆粒和氧化劑)中的研磨顆粒與待拋光的金屬層220’相互摩擦產生熱量，提供固相化學反應產生的熱量條件，研磨漿料中的氧化劑與待拋光的金屬層220’發生化學反應，將硬度高、化學性質穩定的物質轉化為結構松軟易去除的過渡軟質層。另一方面，由于待拋光的金屬層220