以化学、机械和/或电解方法从微电子衬底上除去材料的方法和装置制造方法及图纸

一种以化学、机械和／或电解方法从微电子衬底上除去材料的方法和装置。用于除去材料的抛光介质包括液体载体、设置在液体载体中的电解质和设置在液体载体中的研磨剂，研磨剂占抛光液的重量的大约１％。抛光介质可进一步包括螯合剂。电流可经由抛光液体有选择地施加到微电子衬底上，施加到微电子衬底上的向下力可基于以电解方法施加到微电子衬底上的电流的水平来选择。微电子衬底可在相同的抛光垫上经历电解和非电解处理，或者可在被单个衬底载体支撑的同时被从一个抛光垫移动到另一个抛光垫。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及以化学、机械和/或电解方法从微电子衬底上除去材料的方法和装置。
技术介绍
微电子衬底和衬底组件典型地包括具有诸如存储单元之类连接到导线的特征(feature)的半导体材料。导线可通过首先在半导体材料中形成沟道或其它凹陷，然后在沟道中覆盖导电材料(诸如金属)来形成。导电材料接着被有选择地除去以留下从半导体材料中的一个特征延伸到另一个特征的导线。用于形成微电子特征(例如电容器)的一种技术是在微电子衬底内的隔离容器中设置该特征。一种典型处理包括在衬底材料(例如硼磷硅酸盐玻璃或BPSG)中形成孔，首先用阻挡层涂敷微电子衬底(包括孔壁)，然后用导电层涂敷，再接着用一般不导电的材料，诸如光致抗蚀剂材料过度填充孔。位于孔外部的多余的光致抗蚀剂材料、导电层材料和阻挡层材料接着用化学-机械平面化或抛光(CMP)被除去。电容器然后被设置在孔中的光致抗蚀剂材料内，并利用覆盖着的通孔和线的网络连接到微电子衬底的其它特征。前述用于形成电容器的容器技术的一个缺点在于，在CMP过程中，从导电层除去的导电材料的小的微粒会嵌入孔中的光致抗蚀剂材料中。嵌入的导电材料会引起随后在孔中形成的电容器的短路和/或其它缺陷，引起电容器失效。另外的缺点是，在CMP处理中通常需要高的向下力以除去孔外部的导电材料。高的向下力可引起一个孔附近的导电材料涂到相邻的孔中的导电材料中，这反过来会引起相邻的容器被相互短路。
技术实现思路
本专利技术针对一种用于以化学、机械和/或电解方法从微电子衬底上除去材料的方法和装置。根据本专利技术的一个方面的抛光介质包括具有液体载体的抛光液体和设置在液体载体中的电解质。所述电解质可在电极和微电子衬底之间传送电流，以便通过电解方法从微电子衬底上除去导电材料。所述抛光液体可进一步包括设置在液体载体中的研磨剂(诸如胶状研磨剂)，所述研磨剂的重量形成抛光液体的重量的大约1％。抛光液中的电解质的存在可使在减小的向下力水平下除去电解材料。在本专利技术的另一个方面中，研磨剂的重量可形成抛光液体的大约0.5％，并且可包括硅胶和/或胶体氧化铝。所述抛光液体可进一步包括螯合剂，诸如氢氧化铵和/或氯化铵。根据本专利技术的一个方面的方法包括使微电子衬底与抛光垫的抛光表面接合，并将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近，其中抛光液体包括电解质并且重量占研磨剂微粒的大约1％。所述方法可进一步包括通过抛光液体将可变电流从至少一个与微电子衬底间隔开的电极传递到微电子衬底，并使抛光垫和微电子衬底中的至少一个相对于另一个移动，以便从微电子衬底除去材料。根据本专利技术另一个方面的方法包括使微电子衬底与抛光垫的抛光表面接触，在微电子衬底和抛光垫的抛光表面之间设置电解液，并向微电子衬底和抛光垫中的至少一个施加力。所述方法可进一步包括通过至少一个与微电子衬底间隔开的电极和微电子衬底的导电材料之间的电解液传递电流，并至少部分根据力和电流中的一个的水平来选择力和电流中的另一个的水平。接着，至少一部分导电材料可通过使微电子衬底和抛光垫中的至少一个相对于另一个移动来从微电子衬底上被除去。在本专利技术的另一个方面中，材料的第一部分可通过在至少一个电极和微电子衬底之间传递电流来从微电子衬底上被除去，材料的第二部分可从微电子衬底除去而不需要通过导电材料传递电流。在该方法的一个特别的方面中，微电子衬底可用相同的载体承载，以进行电解和非电解处理。在该方法的另一个特别方面中，微电子衬底可与用于电解处理的一个抛光垫和用于非电解处理的另一个抛光垫相接触。附图说明图1A-1E示意地示出了根据本专利技术的一个实施例的用于在微电子衬底中形成特征的过程；图2A-2E示意地示出了根据本专利技术的另一个实施例的用于在微电子衬底中形成导电特征的过程；图3是执行根据本专利技术的实施例的处理的部分示意图；图4是根据本专利技术的实施例的在图3中示出的装置的一部分的部分示意立体图；图5是根据本专利技术另一个实施例的用于处理微电子衬底的装置的部分示意侧视图；图6示意地示出了根据本专利技术的另一个实施例的电解处理微电子衬底的波形。具体实施例方式用于解决前述的与容器处理相关的缺点的一个途径(由本申请的受让人开发)是用硬材料代替用于填充容器的传统的软材料。例如，传统的光致抗蚀剂材料可用磷硅酸盐玻璃(PSG)或旋压玻璃(SOG)代替，并可被设置在铂线(platinum-lined)容器中。根据这种方法的材料和处理的进一步的细节在美国专利申请10/230,628中公开，先前通过引用被合并在此。以使用铂线、PSG被填充容器为代表的一个问题是，需要相对高的CMP向下力以除去容器外的铂，这会引起铂涂到相邻容器之间的区域中，即使铂没有嵌入PSG中。另一个问题是现存的抛光液体倾向于不均匀地除去铂和PSG。这样的抛光液体包括与胶状浆体颗粒结合的氢氧化四甲基铵(TMAH)，例如可从Phoenix，Arizona的Rodell公司得到的Klebasol产品。在一些情况下，这些抛光液体可留下高的PSG点，引起不均匀的外形，从而不适合于支持容器中的微电子器，并且不能提供用于随后的结构的适当平面基础。以下的公开内容描述了用于克服上述潜在的缺点的方法和装置。本专利技术的特定实施例的许多特定的细节在以下的描述和图1A-6中说明，以提供对这些实施例的详细的理解。然而，本领域的技术人员将会理解，本专利技术可具有另外的实施方式，并且，本专利技术可在没有如下所述的若干细节的条件下被实施。图1A是用于进行根据本专利技术的实施例的处理而被定位的微电子衬底110的局部示意图。在本实施例的一个方面中，微电子衬底110可包括衬底材料111。该衬底材料111可包括硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、原硅酸四乙酯(TEOS)、非掺杂的二氧化硅或其它适当的材料。在这些例子中的任一个中，一个或多个孔112(在图1A中示出了两个)可利用传统的技术，如图案蚀刻，形成在衬底材料111的衬底材料平面113中。在一个实施例中，孔112可用于形成容器器件(诸如电容器)，在另一个实施例中，孔112可包括用于形成线或通孔的沟道或孔。在一个实施例中，孔112具有相对高的纵横比(即，深度-宽度比)。例如，在一个特殊实施例中，孔112可具有大约4∶1或以上的纵横比，在另一个实施例中，孔112可具有另一纵横比。在这些实施例中的任一个中，底层114(例如钽或氧化钽层)被设置在衬底材料平面113上且在孔112的壁的附近。底层114可利用传统技术，如物理汽相沉积(PVD)或化学汽相沉积(CVD)方法而被设置在微电子衬底110上。在该实施例的一个方面中，底层114可形成阻挡层，在另外的实施例中，底层114可执行其它的功能，例如促进随后沉积的材料粘接到孔112壁上。然后，导电材料层115可设置在底层114上。在一个实施例中，导电材料115可包括铂，在另外的实施例中，导电材料115可包括其它导电成份，例如铜，或难熔金属，如钽、钨和/或它们的氮化物。铂尤其适合于具有高的纵横比的孔112，例如大约4∶1的纵横比。然后填充材料117可设置在导电材料115上。填充材料117可包括平面下部分118(在孔112中设置在衬底平面113之下)和第一外部部分119，第一外部部分119离开衬底材料平面113向外部延伸到孔112外部。第一外部部分119可设置在由位于孔11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从微电子衬底除去材料的抛光介质，包括抛光液体，所述抛光液体包括：液体载体；电解质，其设置在液体载体中，被构造用于在电极和微电子衬底之间传送电流，以便通过电解方法从微电子衬底上除去导电材料；和设置在液体载体中的 研磨剂成分，所述研磨剂成分的重量形成抛光液体的重量的大约１％。

【技术特征摘要】
US 2002-8-29 10/230,4631.一种用于从微电子衬底除去材料的抛光介质，包括抛光液体，所述抛光液体包括液体载体；电解质，其设置在液体载体中，被构造用于在电极和微电子衬底之间传送电流，以便通过电解方法从微电子衬底上除去导电材料；和设置在液体载体中的研磨剂成分，所述研磨剂成分的重量形成抛光液体的重量的大约1％。2.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述研磨剂成分包括胶体研磨剂，其重量形成抛光液体的重量的大约0.5％。3.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述研磨剂成分包括胶体氧化硅研磨剂和胶体氧化铝研磨剂中的至少一个。4.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，其进一步包括具有抛光表面的抛光垫，其中所述液体载体、电解质和研磨剂成分设置在抛光表面附近。5.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，进一步包括设置在液体载体中的螯合剂。6.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，进一步包括设置在液体载体中的螯合剂，其中所述螯合剂包括氨和氯化物中的至少一个。7.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述液体载体包括去离子水。8.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述抛光液体是酸性的。9.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述抛光液体是碱性的。10.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述电解质包括磷酸铵。11.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，所述电解质包括硫酸铵。12.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，进一步包括设置在液体载体中的螯合剂，其中所述螯合剂包括氢氧化铵。13.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，进一步包括设置在液体载体中的螯合剂，其中所述螯合剂包括氯化铵。14.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，进一步包括设置在液体载体中的螯合剂，其中所述螯合剂被选择以与铂离子结合。15.根据权利要求1所述的抛光介质，其特征在于，进一步包括设置在液体载体中的螯合剂，其中所述螯合剂被选择以与铜离子结合。16.一种用于从微电子衬底除去材料的抛光介质，包括抛光液体，所述抛光液体包括液体载体；电解质，其设置在液体载体中，被构造用于在电极和微电子衬底之间传送电流，以便通过电解方法从微电子衬底上除去导电材料；设置在液体载体中的螯合剂，所述螯合剂被构造以与导电材料的离子相结合；和研磨剂成分，所述研磨剂成分设置在液体载体中，其重量形成抛光液体的重量的大约1％。17.根据权利要求16所述的抛光介质，其特征在于，其进一步包括具有抛光表面的抛光垫，其中所述液体载体、电解质、螯合剂和研磨剂成分设置在抛光表面附近。18.根据权利要求16所述的抛光介质，其特征在于，所述研磨剂成分的重量形成抛光液体的重量的大约0.5％。19.根据权利要求16所述的抛光介质，其特征在于，所述研磨剂成分包括胶体氧化硅研磨剂和胶体氧化铝研磨剂中的至少一个。20.根据权利要求16所述的抛光介质，其特征在于，所述螯合剂包括氨和氯化物中的至少一个。21.根据权利要求16所述的抛光介质，其特征在于，所述螯合剂被选择以与铂离子结合。22.根据权利要求16所述的抛光介质，其特征在于，所述螯合剂被选择以与铜离子结合。23.一种用于从微电子衬底除去材料的方法，包括使微电子衬底与抛光垫的抛光表面接合；将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近，其中抛光液体包括电解质和研磨剂成分，并且抛光液体具有重量占大约1％的研磨剂成分；通过抛光液体将可变电流从至少一个与微电子衬底间隔开的电极传递到微电子衬底；和使抛光垫和微电子衬底中的至少一个相对于另一个移动，以便从微电子衬底除去材料。24.根据权利要求23所述的方法，其中，设置抛光液体包括设置具有重量为大约0.1％到大约0.5％的胶状颗粒的抛光液体。25.根据权利要求23所述的方法，其中，设置抛光液体包括设置具有螯合剂的抛光液体，所述螯合剂包括氨和氯化物中的至少一个。26.根据权利要求23所述的方法，其中，从微电子衬底除去材料包括从微电子衬底除去铂，所述方法还包括将螯合剂与铂离子结合。27.根据权利要求23所述的方法，其中，从微电子衬底除去材料包括从微电子衬底除去铜，所述方法还包括将螯合剂与铜离子结合。28.根据权利要求23所述的方法，其中，从微电子衬底除去材料包括从微电子衬底除去钽、氮化钽、钨或氮化钨。29.根据权利要求23所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置酸性抛光液体。30.根据权利要求23所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置碱性抛光液体。31.根据权利要求23所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括磷酸铵的电解质。32.根据权利要求23所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括硫酸铵的电解质。33.根据权利要求23所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括氢氧化铵的螯合剂。34.根据权利要求23所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括氯化铵的螯合剂。35.根据权利要求23所述的方法，其中，设置抛光液体包括将抛光液体设置在微电子衬底的沟道中的导电材料附近。36.一种用于从微电子衬底除去材料的方法，包括使微电子衬底与抛光垫的抛光表面接合；将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近，其中抛光液体包括电解质、螯合剂和稀释胶状浆体，所述抛光液体具有重量占大约1％的胶状颗粒；通过抛光液体将可变电流从至少一个与微电子衬底间隔开的电极传递到微电子衬底；和使抛光垫和微电子衬底中的至少一个相对于另一个移动，以便从微电子衬底除去材料。37.根据权利要求36所述的方法，其中，设置抛光液体包括设置具有重量为大约0.1％到大约0.5％的胶状颗粒的抛光液体。38.根据权利要求36所述的方法，其中，设置抛光液体包括设置具有螯合剂的抛光液体，所述螯合剂包括氨和氯化物中的至少一个。39.根据权利要求36所述的方法，其中，从微电子衬底除去材料包括从微电子衬底除去铂，所述方法还包括将螯合剂与铂离子结合。40.根据权利要求36所述的方法，其中，从微电子衬底除去材料包括从微电子衬底除去铜，所述方法还包括将螯合剂与铜离子结合。41.根据权利要求36所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置酸性抛光液体。42.根据权利要求36所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置碱性抛光液体。43.根据权利要求36所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括磷酸铵的电解质。44.根据权利要求36所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括硫酸铵的电解质。45.根据权利要求36所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括氢氧化铵的螯合剂。46.根据权利要求36所述的方法，其中，将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近包括设置包括氯化铵的螯合剂。47.一种用于从微电子衬底除去材料的方法，包括使微电子衬底与抛光垫的抛光表面接合，所述微电子衬底具有带有孔的介电材料、设置在孔中的第一材料的第一层和设置在第一层上的孔中的第二材料的第二层；将抛光液体设置在抛光表面和微电子衬底附近，其中抛光液体包括电解质、螯合剂和稀释胶状浆体；通过抛光液体将电流从与微电子衬底间隔开的第一电极到与第一电极和微电子衬底间隔开的第二电极传递到微电子衬底；和使抛光垫和微电子衬底中的至少一个相对于另一个移动，以便从微电子衬底除...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃恩集李，斯科特G米克尔，
申请(专利权)人：微米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]