一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法技术

本发明专利技术提出了一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，涉及化学机械抛光领域。一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，包括如下步骤：将抛光液加入抛光机中，在抛光头转速为55

【技术实现步骤摘要】
一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，具体而言，涉及一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路集成度发展到GLSI(Great
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Large
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Scale
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Integratedcircuit)，芯片所占面积持续缩小，特征尺寸不断减小；为了减少互连延迟、减小线路长度，先进技术节点集成电路采用多层金属互连结构；且晶圆片表面的平坦化要求越来越严格。化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)可以同时实现局部及全局平坦化，在集成电路制造过程中起着至关重要的作用。
[0003]在化学机械抛光中，还存在蝶形坑和蚀坑两个难题，蝶形坑是凹槽处铜线条的中心和两边介质的高度差，蚀坑是细线条凹陷处介质的中心和两边介质的高度差。蝶形坑会导致布线槽内铜线条的损失，加大电阻和电迁移现象，降低期间的可靠性和有效性，还会影响表面平坦化；而蚀坑会导致介质损失，降低信号传输速率，影响器件性能。
[0004]在先进集成电路制程中，不同产品、不同互连层的铜和介质厚度不同，故在CMP过程中需要不同的铜与介质速率来实现晶圆表面的高平坦化。通常是通过使用不同配方的抛光液进行抛光来实现。显然，随着集成电路产品设计的多种多样，通过配方来调整铜与介质速率愈发困难，精度难以保证，极难符合不同产品的电参数的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，此方法具有能够通过调整铜阻挡层CMP铜和介质速率选择比来使得晶圆表面的高平坦化的优点。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]本申请实施例提供一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，包括如下步骤：将抛光液加入抛光机中，在抛光头转速为55
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115r/min、抛光盘转速为66
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125r/min条件下对晶圆进行抛光。
[0008]相对于现有技术，本专利技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0009]本专利技术在该条件下进行抛光，可以控制晶圆表层各种材料去除速率，有效对晶圆表面平坦化处理，使得晶圆表层抛光效果良好，提高产品的成品率和质量。根据该CMP过程中铜和介质去除机理不同，介质主要通过磨料的机械作用去除；铜是氧化、螯合的化学作用与磨料的机械作用去除，较慢的一环决定去除速率。在目前商用抛光液CMP过程中，介质去除速率根据公认的泊松方程：
[0010]MRR＝K*P*V
[0011]其中，MRR是材料去除速率，单位为米/分钟；P是压力，单位为牛/立方米；V是抛光垫和硅片的相对转速，单位是米/分钟；Kp是泊松系数，单位是立方米/牛。
[0012]可以看出与转速呈现线性关系。而同时，对于铜，通常螯合剂和氧化剂(如双氧水)都过量，CMP速率也主要由机械作用决定，与铜去除公式主要为k不同；但都是随着转速的提高线性增长，因而铜和介质速率选择比保持不变。而在本专利的抛光液中，由于不含有氧化剂，化学作用特别是氧化作用为较慢的一环，其决定CMP速率。转速的提高增加了摩擦生热，也就是抛光垫CMP处的温度，根据Arrhenius方程：
[0013][0014]A和R分别是固定系数和气体常数，U和T分别代表活化能和温度。物质发生化学反应需要向环境中吸收能量，使原来的化学键断裂。因此随着温度升高降低，铜CMP速率升高。而去除速率并不遵循泊松方程线性增长。因此，在这种抛光液CMP过程中随着转速的变化，铜和介质的速率变化趋势不同，从而实现了通过改变抛光液的不同转速，得到不同铜与介质速率，以及铜和介质的选择比。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1为本专利技术实验例1的晶圆片抛光后测试结果；
[0017]图2为本专利技术实验例1的铜和介质的转速的测试结果；
[0018]图3为本专利技术实验例2的其他产品的晶圆片抛光后测试结果。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本专利技术。
[0021]本专利技术提供一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，包括如下步骤：
[0022]将抛光液加入抛光机中，在抛光头转速为55
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115r/min、抛光盘转速为66
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125r/min条件下对晶圆进行抛光。在该条件下进行抛光，可以控制晶圆表层各种材料去除速率，有效对晶圆表面平坦化处理，使得晶圆表层抛光效果良好，提高产品的成品率和质量。根据该CMP过程中铜和介质去除机理不同，介质主要通过磨料的机械作用去除；铜是氧化、螯合的化学作用与磨料的机械作用去除，较慢的一环决定去除速率。在目前商用抛光液CMP过程中，介质去除速率根据公认的泊松方程：
[0023]MRR＝K*P*V
[0024]其中，MRR是材料去除速率，单位为米/分钟；P是压力，单位为牛/立方米；V是抛光
垫和硅片的相对转速，单位是米/分钟；Kp是泊松系数，单位是立方米/牛。
[0025]可以看出与转速呈现线性关系。而同时，对于铜，通常螯合剂和氧化剂(如双氧水)都过量，CMP速率也主要由机械作用决定，与铜去除公式主要为k不同；但都是随着转速的提高线性增长，因而铜和介质速率选择比保持不变。而在本专利的抛光液中，由于不含有氧化剂，化学作用特别是氧化作用为较慢的一环，其决定CMP速率。转速的提高增加了摩擦生热，也就是抛光垫CMP处的温度，根据Arrhenius方程：
[0026][0027]A和R分别是固定系数和气体常数，U和T分别代表活化能和温度。物质发生化学反应需要向环境中吸收能量，使原来的化学键断裂。因此随着温度升高降低，铜CMP速率升高。而去除速率并不遵循泊松方程线性增长。因此，在这种抛光液CMP过程中随着转速的变化，铜和介质的速率变化趋势不同，从而实现了通过改变抛光液的不同转速，得到不同铜与介质速率，以及铜和介质的选择比。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，上述抛光的工作压力为1.5
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5psi、抛光液流量为200
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300m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，其特征在于，包括如下步骤：将抛光液加入抛光机中，在抛光头转速为55
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115r/min、抛光盘转速为66
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125r/min条件下对晶圆进行抛光。2.根据权利要求1所述的一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，其特征在于，所述抛光的工作压力为1.5
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5psi、抛光液流量为200
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300ml/min。3.根据权利要求2所述的一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，其特征在于，所述抛光液流量为250ml/min。4.根据权利要求2所述的一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，其特征在于，所述晶圆表面从圆心到边缘等比例划分为Z1
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Z5区域，，其中，Z1区域的工作压力为1.4
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1.8psi，所Z2区域的工作压力为1.7
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2.1psi，Z3区域的工作压力为1.6
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2.0psi，Z4区域的工作压力为1.8
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2.2psi，Z5区域的工作压力为4.5
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5psi。5.根据权利要求1所述的一种在GLSI制备中用转速调整铜和介质速率选择比的方法，其特征在于，所述抛光液按质量百分比计，包括如下原料：硅溶胶4.5
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10％、...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾会静，康劲，王辰伟，姚宇，盛元慧，刘启旭，罗翀，
申请(专利权)人：康劲，
类型：发明
国别省市：