用于改善铜线短路的制程工艺制造技术

本发明专利技术属于铜金属线制程领域，具体涉及用于改善铜线短路的制程工艺，采用研磨液对第一氧化层进行第一次化学机械研磨，所述研磨液包括研磨粒子，所述研磨粒子具有胶体态，所述研磨粒子在所述研磨液中的磨料固态含量介于0.17～0.5％体积百分比；在第一次化学机械研磨后，以清洗液清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面；进行第一次金属沉积，沉积第一金属层于所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面上，通过改变研磨液特性，变更清洁液种类来改善氧化层刮伤缺陷，以利金属层的平坦沉积。在更具体的实施例中，后续的钨金属化学机械研磨与铜金属化学机械研磨采用研磨液也能进一步修补前程的刮伤缺陷，有效改善铜金属线短路情况。

Process Technology for Improving Short Circuit of Copper Wire

【技术实现步骤摘要】
用于改善铜线短路的制程工艺
本专利技术属于铜金属线制程领域，具体涉及用于改善铜线短路的制程工艺。
技术介绍
铜金属线制程是内存中常见的后段导线制程，长久以来在内存制造中扮演着不可或缺的角色，但是随着集成电路微影技术的发展，铜金属导线之间的宽度也越来越窄，刮伤缺陷所导致铜金属线短路的情况愈发严重，故须针对短路的情况做出改善，以避免局部或全面性的短路问题。如图1及图2所示，现有的铜金属线制程中在各材料层形成后包括个别的氧化层化学机械研磨、钨金属化学机械研磨以及铜金属化学研磨。在铜金属线制程中常见的短路原因主要有：一、在例如氧化硅的氧化层化学机械研磨制程时会有微小刮伤凹槽，如图1所示第一缺陷11，该缺陷即使在钨金属化学机械研磨之后在氧化层表面仍会有钨金属残留在内，此缺陷在后段铜金属制程时会导致铜金属短路；主要原因在于现行的氧化物化学机械研磨所使用的研磨液其研磨粒子为气相硅(FumedSilica)，氧化层形状较易造成刮伤缺陷；二、在钨化学机械研磨制程时，会有微小刮伤形成，如图2所示第二缺陷12，该缺陷在铜金属化学机械研磨之后表面会有铜金属残留在内，此缺陷会导致铜金属短路。降低缺陷数量的方法在中国专利CN100515671C涉及，其是在第一研磨站中研磨第一铜层与第二次化学机械研磨站中研磨一扩散阻障层之后，一第三研磨站中的一关键步骤为一第一氧化物研磨浆料与一第一去离子水冲洗的应用，以及其后的一第二氧化物研磨浆料与一第二去离子水冲洗。现有技术的制程无法减少刮伤的形成也无法修复刮伤，使其对后续的加工工艺产生影响。
技术实现思路
本专利技术提供用于改善铜线短路的制程工艺，其能减小制程工艺中的刮伤度，有效改善铜金属短路情况。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为，一种用于改善铜线短路的制程工艺，包括，采用研磨液对第一氧化层进行第一次化学机械研磨，所述研磨液包括研磨粒子，所述研磨粒子具有胶体态，所述研磨粒子在所述研磨液中的磨料固态含量介于0.17～0.5％体积百分比；在第一次化学机械研磨后，以清洗液清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面；及，进行第一次金属沉积，沉积第一金属层于所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面上。作为本专利技术改进的技术方案，所述研磨粒子的材料包含二氧化铈。作为本专利技术改进的技术方案，所述研磨液的酸碱值不大于5。作为本专利技术改进的技术方案，在清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面的步骤中同时侵蚀所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面的厚度在10～50埃。作为本专利技术改进的技术方案，所述清洗液包含质量百分比不超过1％的氢氧化四甲基氨。作为本专利技术改进的技术方案，所述清洗液中氢氧化四甲基氨的质量百分比介于0.01～0.1％。作为本专利技术改进的技术方案，所述第一次化学机械研磨工序中，所述第一氧化层的磨除厚度量介于320～380埃。作为本专利技术改进的技术方案，所述第一氧化层的材料包含氧化硅。作为本专利技术改进的技术方案，所述制程工艺还包括：在所述清洁工序后及所述第一次金属沉积工序前，形成多个栓塞孔于所述第一氧化层中；其中，在所述第一次金属沉积工序中，所述第一金属层更填入所述栓塞孔中；在所述第一次金属沉积工序后，对所述第一金属层进行第二次化学机械研磨，以移除在所述第一氧化层上的所述第一金属层，使填入所述栓塞孔中的所述第一金属层形成为多个个别的金属栓塞并显露出所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面。作为本专利技术改进的技术方案，所述第二次化学机械研磨工序中，更进一步移除所述第一氧化层，由所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面至所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面的磨除厚度量介于570～630埃。作为本专利技术改进的技术方案，所述第二次化学机械研磨工序采用所述研磨液。作为本专利技术改进的技术方案，所述第一金属层的材料包含钨。作为本专利技术改进的技术方案，所述制程工艺还包括：在所述第二次化学机械研磨工序后，沉积第二氧化层于所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面上；图案化刻蚀所述第二氧化层，以形成线路凹槽，所述线路凹槽中显露所述金属栓塞的端面；进行第二次金属沉积，沉积第二金属层于所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面上，所述第二金属层填入所述线路凹槽中；对所述第二金属层进行第三次化学机械研磨，以移除在所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面上的所述第二金属层，使填入所述线路凹槽中的所述第二金属层形成为多个个别的金属线路。作为本专利技术改进的技术方案，所述第二金属层的材料包含铜。作为本专利技术改进的技术方案，所述第三次化学机械研磨工序采用所述研磨液。一种用于改善铜线短路的制程工艺，所述制程工艺包括，采用研磨液对第一氧化层进行第一次化学机械研磨，所述研磨液包括研磨粒子；在第一次化学机械研磨后，以清洗液清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面；进行第一次金属沉积，沉积第一金属层于所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面上；在所述第二次化学机械研磨工序后，沉积第二氧化层于所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面上；图案化刻蚀所述第二氧化层，以形成线路凹槽，所述线路凹槽中显露所述金属栓塞的端面；进行第二次金属沉积，沉积第二金属层于所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面上，所述第二金属层填入所述线路凹槽中；以及，对所述第二金属层进行第三次化学机械研磨，以移除在所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面上的所述第二金属层，使填入所述线路凹槽中的所述第二金属层形成为多个个别的金属线路。作为本专利技术改进的技术方案，所述第二金属层的材料包含铜。作为本专利技术改进的技术方案，所述第一氧化层的材料包含氧化硅。作为本专利技术改进的技术方案，在清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面的步骤中同时侵蚀所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面的厚度在10～50埃。作为本专利技术改进的技术方案，所述清洗液包含质量百分比不超过1％的氢氧化四甲基氨。有益效果本申请采用两种方式实现避免铜金属线短路，一种是减小刮伤的产生，具体的是通过改变研磨粒子特性、变更清洗液种类来改善氧化层刮伤缺陷；二是在后续工序中减少刮伤对其影响，具体的是增加氧化层移除量实现修补刮伤缺陷：在钨金属化学机械研磨与铜金属化学机械研磨中增加氧化层去除量实现修补前程的刮伤缺陷。综上，本申请在不改变现有铜金属线制程的工艺路线前提下，有效提高了铜金属线的制程率，且其适用现有铜金属线制程工艺流程，实现在最小成本下实现提高铜金属线的制程率。附图说明图1：现有技术铜金属线制程产生第一缺陷的前序工艺流程图。图2：现有技术铜金属线制程产生第二缺陷的前序工艺流程图。图3：本申请中铜金属线制程的前序工艺流程图。图4：本申请中铜金属线制程的后序工艺流程图。图5：本申请中所用研磨液包含二氧化铈胶体的SEM图。图6：现有技术所用研磨液包含气相二氧化硅SEM图。图7：现有技术中清洁工序与本申请中清洁工序的对比图。图8：现有技术中钨金属化学机械研磨与本申请中钨金属化学机械研磨的对比图。图9：现有技术中铜金属化学机械研磨与本申请中铜金属化学机械研磨的对比图。图中：CMP1、第一次化学机械研磨；CMP2、第二次化学机械研磨；CMP3、第三次化学机械研磨；1第一氧化层；3、第一金属层；4、线路隔离层；5、第二金属层；6、清洗液；7、清洗液；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，包括，采用研磨液对第一氧化层进行第一次化学机械研磨，所述研磨液包括研磨粒子，所述研磨粒子具有胶体态，所述研磨粒子在所述研磨液中的磨料固态含量介于0.17～0.5％体积百分比；在第一次化学机械研磨后，以清洗液清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面；及，进行第一次金属沉积，沉积第一金属层于所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面上。

【技术特征摘要】
1.一种用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，包括，采用研磨液对第一氧化层进行第一次化学机械研磨，所述研磨液包括研磨粒子，所述研磨粒子具有胶体态，所述研磨粒子在所述研磨液中的磨料固态含量介于0.17～0.5％体积百分比；在第一次化学机械研磨后，以清洗液清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面；及，进行第一次金属沉积，沉积第一金属层于所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面上。2.根据权利要求1所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述研磨粒子的材料包含二氧化铈。3.根据权利要求2所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述研磨液的酸碱值不大于5。4.根据权利要求1所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，在清洁所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面的步骤中同时侵蚀所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面的厚度在10～50埃。5.根据权利要求4所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述清洗液包含质量百分比不超过1％的氢氧化四甲基氨。6.根据权利要求5所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述清洗液中氢氧化四甲基氨的质量百分比介于0.01～0.1％。7.根据权利要求1所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述第一次化学机械研磨工序中，所述第一氧化层的磨除厚度量介于320～380埃。8.根据权利要求1所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述第一氧化层的材料包含氧化硅。9.根据权利要求1至8任一项所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述制程工艺还包括：在所述清洁工序后及所述第一次金属沉积工序前，形成多个栓塞孔于所述第一氧化层中；其中，在所述第一次金属沉积工序中，所述第一金属层更填入所述栓塞孔中；在所述第一次金属沉积工序后，对所述第一金属层进行第二次化学机械研磨，以移除在所述第一氧化层上的所述第一金属层，使填入所述栓塞孔中的所述第一金属层形成为多个个别的金属栓塞并显露出所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面。10.根据权利要求9所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述第二次化学机械研磨工序中，更进一步移除所述第一氧化层，由所述第一氧化层的第一次化学机械研磨后表面至所述第一氧化层的第二次化学机械研磨后表面的磨除厚度量介于570～630埃。11.根据权利要求10所述的用于改善铜线短路的制程工艺，其特征在于，所述第二次化学机械研磨工序采用所述研磨液。12.根据权利要求9所述的用于改善铜线...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡长益，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34