半导体器件的ＣＭＰ方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件的化学机械抛光（ＣＭＰ）方法。根据该方法，在其中限定有边缘区域的半导体衬底上形成金属层。在金属层上形成钝化层。蚀刻形成在边缘区域中的钝化层以暴露金属层。通过蚀刻除去暴露的金属层。通过实施ＣＭＰ工艺抛光金属层，从而形成金属线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件，更具体地涉及化学机械抛光(CMP )方法， 其可以除去残留在晶片的边缘区域上的残留物。
技术介绍
CMP方法是其中同时进行通过浆料的化学反应和通过抛光垫的机械 处理的抛光工艺。与常用于表面平坦化的回流工艺、回蚀刻工艺等相比， 该CMP方法的有利之处在于可以进行整体抛光和还可以在低温下进行。具体地，提出CMP方法作为抛光工艺，但最近也用作用于在自对准 接触工艺中形成隔离膜的绝缘膜蚀刻工艺以及用作用于形成位线接触 塞和存储节点接触塞的多晶硅层蚀刻工艺。因此，由于发现新用途，在 MP方法的应用领域持续拓展。下面描述用于CMP方法中的装置(以下称为CMP装置)。CMP装 置主要包括在其上形成有抛光垫的台板，在抛光晶片时用于将浆料供应 到抛光垫的浆料供应器，用于将晶片支撑在包括抛光垫的台板上的抛光 头，和用于再生抛光垫的面的抛光垫调节器。然而，由于抛光垫的磨损 特征以及基于在台板和垫之间组合的晶片抛光速度差异，常规的CMP方法可能导致在晶片内的抛光不规则性。这种抛光不规则性在晶片的中心 和边缘是严重的。图l是说明实施常规的CMP工艺时发生的问题的器件照片。使用镶嵌工艺形成半导体器件的金属线时，在半导体衬底上形成鵠 膜，并且利用CMP工艺形成金属线。此时，因为垫压力在接近晶片边缘处(即，距离边缘约IO咖)不恒定，其中在晶片的边缘处抛光垫和晶片之间的接触不充分，鴒膜在晶片的边缘保持不规则。如果在该状态下实 施具有大的膜应力的氧化物膜或氮化物膜的沉积或蚀刻的后续工艺或 后续热工艺，则可能由于不规则地保持的鴒而导致发生工艺异常，例如隆起(lifting)、颗粒残留物和拱起。
技术实现思路
本专利技术涉及半导体器件的CMP方法，其中在半导体衬底上顺序地层 叠金属层和钝化层，在旋转半导体衬底时使用喷嘴喷雾蚀刻剂来除去半 导体衬底的边缘区域中的钝化层，利用回蚀刻工艺除去在边缘区域中形 成的金属层，这样可以防止在后续抛光工艺中由于边缘区域的不规则抛 光所导致的工艺异常。根据本专利技术的一个实施方案的半导体器件的CMP方法包括在其中 限定有边缘区域的半导体衬底上形成金属层，在金属层上形成钝化层， 蚀刻形成在边缘区域中的钝化层，由此暴露金属层，通过蚀刻除去暴露 的金属层，和通过实施CMP工艺抛光金属层，由此形成金属线。金属层的形成可以包括在其上形成有绝缘膜的半导体衬底上形成 硬掩模图案，通过使用硬掩模图案实施蚀刻工艺来形成镶嵌 (damascene)图案，除去硬掩模图案，和在包括镶嵌图案的整个表面 上形成金属层。在形成金属层之前，可以在包括镶嵌图案的整个表面上另外形成扩 散防止层。金属层可以由钨、TiSix、 TiN、 Cu或Al形成。扩散防止层 可以由Ti/TiN或WN形成。半导体衬底的边缘区域限定为1 ~ 10mm。钝化层和金属层的蚀刻选择性可以在5:1到10:1的范围内。钝化 层可以由旋涂玻璃(S0G)形成。可以利用有机类型或无机类型和硅酸 盐/酯、硅氧烷、倍半硅氧烷或全氢化硅氮烷结构形成SOG膜。在形成钝化层之后可以另外实施烘焙过程和固化过程。烘焙过程可 以在100 250C的温度下在氨(N2)气氛中进行。固化过程可以在350 ~450C的温度下在N2气氛中进行。可以利用通过利用喷雾嘴在边缘区域喷雾蚀刻剂并旋转半导体衬 底的蚀刻工艺来实施钝化层的蚀刻。喷嘴可以将SOG溶剂喷雾到边缘区域。可以利用使用SF6的蚀刻工艺实施金属层的除去。CMP工艺可以通过在pH 2 ~ 8下粒度为50 ~ 150nm的球形Al力3或干 的气相法(dry f函d) Si02来实施。附图说明图l是说明实施常规的CMP工艺时发生的问题的器件照片；和图2~8是说明根据本专利技术的一个实施方案的半导体器件的CMP方 法的截面图。具体实施方式现在将参考附图说明根据本专利技术的具体的实施方案。然而，本专利技术不局限于公开的实施方案，而是可以以各种的方式实 施。提供实施方案以完成本专利技术的公开并使得本领域技术人员理解本发 明的范围。本专利技术由权利要求限定。图2~8是说明根据本专利技术的一个实施方案的半导体器件的CMP方 法的截面图。通过使用镶嵌工艺的金属线形成方法作为例子说明本专利技术的实施 方案。参考图2，通过蚀刻其中形成有绝缘膜的半导体衬底IO形成用于形 成金属线的镶嵌图案11。可以通过在半导体衬底IO上形成硬掩模图案 (未显示)然后利用硬掩模图案作为掩模实施蚀刻工艺，来形成镶嵌图 案ll。硬掩模图案可以由氮化硅或氧化硅形成。然后除去硬掩模图案。在这种情况下，半导体衬底10的边缘区域X限定为l~10mm。通过考虑晶片上棵片(die)的布置、工艺设备的结构等因素来限定边缘区 域X。参考图3,在包括镶嵌图案的整个表面上顺序地层叠扩散防止层12 和金属层13。扩散防止层12可以由Ti/TiN或WN形成。可以利用CVD 或物理气相沉积(PVD)方法形成扩散防止层12。可以由鴒(W)形成金属 层13。或者，可以由TiSix、 TiN、 Cu或Al等形成金属层13。金属层 13可以形成为1000 ~ 5000埃的厚度。可以形成金属层13以完全填隙 (gap fill)镶嵌图案。参考图4,在包括金属层13的整个表面上形成钝化层14。钝化层 14和金属层13的蚀刻选择性可以为5: 1 ~ 10: 1。钝化层14可以形成为 1000 ~ 5000埃的厚度。可以由旋涂玻璃(SOG)形成钝化层14。可以利用 有机类型或无机类型和硅酸盐/酯、硅氧烷、倍半硅氧烷或全氢化硅氮 烷结构形成SOG膜。为了改善钝化层14的膜质量(即，除去钝化层14内的水分和溶剂 组分，和改善密度)，可以另外进行烘焙过程和固化过程。烘焙过程可 以在100 250X:的温度下在N2气氛中进行。固化过程可以在350 ~ 450 r的温度下在N2气氛中进行。参考图5，蚀刻并除去形成在边缘区域X中的钝化层14。可以实施 蚀刻工艺，使得配置为在旋转半导体衬底10时喷雾蚀刻剂的喷嘴15位 于半导体衬底10的边缘区域X上方。此时，喷嘴15适于通过喷雾S0G 溶剂除去形成在边缘区域X中的钝化层14。参考图6，蚀刻并除去在半导体衬底10的边缘区域X中暴露的金属 层13和扩散防止层12。可以利用SFe实施蚀刻工艺。参考图7，通过实施CMP工艺形成金属线13，使得暴露半导体衬底 10。 CMP工艺可以通过在pH 2 ~ 8下粒度为50 ~ 150nm的球形Al力3或干 的气相法Si02来实施。参考图8,在包括金属线13的整个表面上形成层间绝缘膜16。层 间绝缘膜16可以由氧化物膜例如BPSG、 PSG、 FSG、 PE-TEOS、 PE-SiH4、 HDP USG、 HDP PSG或APL形成。层间绝缘膜16可以形成为2000 ~ 6000埃的厚度。根据本专利技术的一个实施方案，在半导体衬底上顺序地层叠金属层和钝域中的钝化层，利用回蚀刻工艺除去形成在边缘区域中的金属层。因此， 可以防止在后续抛光工艺中由于边缘区域的不规则抛光引起的工艺异常 例如隆起、颗粒残留物和拱起。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备半导体器件的方法，所述方法包括：　在其中限定有边缘区域的半导体衬底上形成金属层；　在所述金属层上形成钝化层；　蚀刻形成在所述边缘区域中的钝化层以暴露所述金属层；　除去所述暴露的金属层；和　通过实施化学机械抛光（ＣＭＰ）工艺抛光所述金属层以形成金属线。

【技术特征摘要】
KR 2007-6-28 10-2007-00644861.一种制备半导体器件的方法，所述方法包括在其中限定有边缘区域的半导体衬底上形成金属层；在所述金属层上形成钝化层；蚀刻形成在所述边缘区域中的钝化层以暴露所述金属层；除去所述暴露的金属层；和通过实施化学机械抛光(CMP)工艺抛光所述金属层以形成金属线。2. 权利要求1的方法，其中所述金属层的形成包括在其上形成有绝缘膜的所述半导体衬底上形成硬掩模图案； 蚀刻所述硬掩模图案以形成镶嵌图案；和除去所述硬掩模图案，其中在除去所述硬掩模图案之后在包括所述 镶嵌图案的所得表面上形成所述金属层。3. 权利要求2的方法，还包括在形成所述金属层之前在所得表面上形成 扩散防止层。4. 权利要求1的方法，其中所述金属层包含鴒、TiSix、 TiN、 Cu或Al、 或其组合。5. 权利要求3的方法，其中所述扩散防止层包含Ti/TiN或WN，或其组 合。6. 权利要求1的方法，其中所述半导体衬底的边缘区域限定为l-10mm。7. 权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兑京，赵直镐，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]