使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，特别涉及一种用于制造半导体元件的化学机械研磨方法。首先，使用第一研磨平台与第一研磨浆移除第一内连线材料层的第一部分，然后使用第二研磨平台与第二研磨浆移除第一内连线材料层的第二部分，接着使用第二研磨平台与第三研磨浆移除第二内连线材料层的第一部分，以及使用第三研磨平台与第四研磨浆移除第二内连线材料层的第二部分。本发明专利技术所述使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法可以提高半导体元件的产出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种半导体元件制程，且特别有关于一种用在半导体元件制程中的化学机械研磨法。
技术介绍
半导体集成电路工业已经经历高度成长。由于在集成电路材料与设计上技术的进步，不同时代集成电路之间的尺寸不断地缩小、电路也愈趋复杂。随着集成电路中内连线层数目的增加，传统平坦化技术已经无法符合金属层的平坦度的要求。上述平坦化技术例如是光致抗蚀剂牺牲层回蚀刻法(sacrificial-resist etchback)、高温热流法(thermal flow)、以及旋转涂布氧化硅(spin-on glass)。化学机械研磨法因为结合了化学反应与机械研磨的特点，所以经常被用于选择性地移除不平坦表面突出的部分。通常，化学机械研磨系统可能具有二至三个研磨平台，而且每一个研磨平台用于个别的化学机械研磨制程。其中，晶圆置于一旋转载具上，旋转载具会将晶圆依序移动至不同的研磨平台上以进行一系列的化学机械研磨制程。通常，在化学机械研磨制程中会使用含有研磨料的研磨浆以利研磨步骤的进行。在一个例子中，铜内连线层制程内的化学机械研磨制程通常有三个步骤在第一研磨平台研磨铜、在第二研磨平台研磨氮化钽、以及在第三研磨平台以一较软的研磨垫进行慢速抛光的步骤。然而，由于晶圆在第三研磨平台研磨的时间过长，这样会造成制程上的一个瓶颈，而增加制造成本。因此，业界急需一种能提高产出的改良的化学机械研磨系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的之一就是提供一种能提高产出的半导体元件制程。本专利技术的另一目的就是提供一种用在半导体元件制程中的化学机械研磨法。为达上述目的，本专利技术提供一种。首先，使用第一研磨平台与第一研磨浆移除第一内连线材料层的第一部分，然后使用第二研磨平台与第二研磨浆移除第一内连线材料层的第二部分，接着使用第二研磨平台与第三研磨浆移除第二内连线材料层的第一部分，以及使用第三研磨平台与第四研磨浆移除第二内连线材料层的第二部分。本专利技术所述的，该第一内连线材料层包括一导电层。本专利技术所述的，该第一内连线材料层包括一铜层。本专利技术所述的，该第二内连线材料层包括一阻障层。本专利技术所述的，该第二内连线材料层包括一钽层。本专利技术所述的，该第二内连线材料层的第一部分的厚度大体上介于10埃至300埃之间。本专利技术所述的，该第二研磨浆与该第三研磨浆是相同的。本专利技术所述的，该第二研磨浆与该第三研磨浆是不同的。本专利技术所述的，该第二研磨浆包括二氧化硅。本专利技术所述的，该第三研磨浆包括氧化铝或二氧化硅。本专利技术所述的，该第三研磨浆与该第四研磨浆是不同的。本专利技术所述的，该第三研磨浆与该第四研磨浆是相同的。本专利技术所述的，该第四研磨浆包括二氧化硅。本专利技术另提供一种使用多重研磨平台的化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法。首先，使用第一研磨平台与第一研磨浆移除一铜层的第一部分，然后使用第二研磨平台与第二研磨浆移除该铜层的第二部分。接着使用该第二研磨平台与第三研磨浆移除一钽层的第一部分，其中该第二研磨浆与该第三研磨浆是相同，其中该第一部分的厚度大体上介于10埃至300埃之间。以及使用第三研磨平台与第四研磨浆移除该钽层的第二部分。本专利技术亦提供一种具有内连线材料的半导体元件，该半导体元件的内连线结构是使用化学机械研磨法形成，其中该内连线材料包括一铜层，其中该铜层的第一部分是使用第一研磨平台与第一研磨浆加以移除，其中该铜层的第二部分是使用第二研磨平台与第二研磨浆移除加以移除；以及一钽阻障层，其中该钽阻障层是与该铜层接触，其中该钽阻障层的第一部分是使用该第二研磨平台与第三研磨浆加以移除，其中该钽阻障层的第二部分是使用第三研磨平台与第四研磨浆加以移除。本专利技术所述可以提高半导体元件的产出。附图说明图1a是绘示根据本专利技术一较佳实施例的化学机械研磨系统的示意图；图1b是绘示根据本专利技术一较佳实施例的使用化学机械研磨方法形成一半导体元件半成品的方块流程图；图2至图8是绘示根据本专利技术一较佳实施例的半导体元件半成品的制程剖面图。具体实施例方式为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下本专利技术提供各种不同形式的实施例以及组合。为了简化的目的，在说明书中会重复使用符号。而且，在一些较佳实施例中，不同层或不同步骤之间，也许有直接的顺序关系；但是在另一些较佳实施例中，有些不同层或不同步骤之间并无直接的顺序关系。图1a是绘示根据本专利技术一较佳实施例的化学机械研磨系统的示意图。如图1a所示，一化学机械研磨系统100，其与美国应用材料有限公司(AMAT)所贩售的AMAT反射/平台(MESA)系统相似。此化学机械研磨系统100是一个包括四个研磨站的系统，其中一个研磨站16用于装载及卸载晶圆；另外三个研磨站分别具有一个用于化学机械研磨操作的研磨平台(研磨平台4、研磨平台8、研磨平台12)及相对应的研磨浆(研磨浆S1、研磨浆S2、研磨浆S3)供给系统。另有一机械手臂102可以在不同研磨平台之间运送基底，此基底例如是半导体晶圆。图1b是绘示根据本专利技术一较佳实施例的使用化学机械研磨方法形成一半导体元件半成品的方块流程图。如图1b所示，此化学机械研磨系统100(见图1a)可以执行方法110，此方法110使用一多重研磨平台的化学机械研磨制程以制造半导体元件半成品。以下将讨论此方法110，并且利用本专利技术的其余图式搭配几个较佳实施例，以说明此方法110制造半导体晶圆的过程。首先，步骤112将一基底载入化学机械研磨系统100内。此基底是一半导体晶圆，且具有沉积于此半导体晶圆上的一导电层(例如，铜)、一介电层、以及一阻障层。上述各层是形成内连线层，或在后续步骤形成其它元件。在步骤114中，使用研磨平台4研磨金属层(例如，铜层)以移除一大量的厚度；其中，使用一研磨浆S1。在步骤116中，使用研磨平台8研磨残留的金属层与一部分的阻障层；其中，使用一研磨浆S2。在另一较佳实施例中，可以使用一种以上的研磨浆，例如一种研磨浆用于研磨残留的金属层；另外一种研磨浆则用于研磨一部分的阻障层。在步骤118中，使用研磨平台12研磨另一部分的阻障层；其中，使用一研磨浆S3。甚者，进行抛光步骤以使曝露的表面达到光滑的程度。此方法110可以在各种半导体元件的制程中使用。例如，可以用于制造存储器元件(包括静态随机存取存储器)、逻辑元件(包括金属氧化物半导体场效应晶体管)、及/或其它元件。此方法110会在后续的说明书中搭配图2至图6，进一步说明整个半导体元件半成品的制程。如图2所示，一半导体元件半成品200包括一基底210。此基底210可以包括一个或多个绝缘层、导电层、及/或半导体层。例如，此基底210可以包括一裸晶圆，此裸晶圆例如是单晶硅、多晶硅、非晶硅、及/或锗；一化合物的半导体层，此化合物的半导体层例如是碳化硅、及/或砷化镓；合金半导体层，此合金半导体层例如是硅锗、镓砷磷、铝铟砷、铝镓砷、及/或镓铟磷。甚者，此基底210可以包括以某一元素为主体的半导体层，此种半导体层例如是以硅为主体的半导体层，可以包括外延硅层。另外，此种半导体层包括半导体于绝缘体上的基底，例如是硅于绝缘体上的基底、或是薄膜晶体管基底。此基底210也可以是多层硅结构或多层化合物的半导体基底。接着，一导电层220沉积于基底210的凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，包括：使用第一研磨平台与第一研磨浆移除第一内连线材料层的第一部分；使用第二研磨平台与第二研磨浆移除该第一内连线材料层的第二部分；使用该第二研磨平台与第三研磨浆移 除第二内连线材料层的第一部分；以及使用第三研磨平台与第四研磨浆移除该第二内连线材料层的第二部分。

【技术特征摘要】
US 2004-10-12 10/964,1451.一种使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，包括使用第一研磨平台与第一研磨浆移除第一内连线材料层的第一部分；使用第二研磨平台与第二研磨浆移除该第一内连线材料层的第二部分；使用该第二研磨平台与第三研磨浆移除第二内连线材料层的第一部分；以及使用第三研磨平台与第四研磨浆移除该第二内连线材料层的第二部分。2.根据权利要求1所述的使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，其特征在于该第一内连线材料层包括一导电层。3.根据权利要求1所述的使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，其特征在于该第一内连线材料层包括一铜层。4.根据权利要求1所述的使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，其特征在于该第二内连线材料层包括一阻障层。5.根据权利要求1所述的使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，其特征在于该第二内连线材料层包括一钽层。6.根据权利要求1所述的使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，其特征在于该第二内连线材料层的第一部分的厚度介于10埃至300埃之间。7.根据权利要求1所述的使用化学机械研磨法制造半导体元件的内连线结构的方法，其特征在于该第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱文智，陈盈和，余振华，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]