一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法技术

本发明专利技术提出一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，涉及化学机械抛光技术领域。该方法主要通过调整抛光液流量后，在压力1.68psi

【技术实现步骤摘要】
一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，具体而言，涉及一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法。

技术介绍

[0002]在集成电路技术发展进程中，芯片所占面积持续缩小，特征尺寸相应减小，因此，为减少互连延迟，减小线路长度，集成电路多采用多层金属互连结构，以符合需求。同时，由于在多层金属互连结构中，每一层的平坦度的好坏均会对下一层产生影响，因此，对平坦化的要求日渐提高，传统的回蚀和玻璃回流已无法满足平坦化的需求。
[0003]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是实现局部或全局平坦化唯一的方法，其不仅具有实现局部或全局平坦化的优点，还具有表面形成更少的缺陷和可用于不同材料平坦化的优势。
[0004]对于铜阻挡层CMP，铜与介质的去除速率共同决定了图形片表面的平坦化效果。在集成电路制程中，产品不同时，不同互连层的铜和介质厚度不同，缘于此，在CMP过程中，铜与介质的去除速率需要相应发生变化，方可实现图形片表面的高平坦化。通常，通过改变抛光液的成分达到改变铜与介质去除速率，但是，集成电路设计的多样性随产品需求增加，以改变抛光液成分的方式较难达到集成电路大规模制作的精度要求。
[0005]基于以上，提出一种新的控制方法达到预期的精度要求具有重大意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，该方法通过调整抛光液的流量，以控制多层铜互连阻挡层CMP中铜和介质的去除速率，并且在该制作工艺中，无需根据产品需求改变抛光液的组成成分或成分含量，即可提高图形片平坦化效率，适用性更强。
[0007]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。
[0008]一方面，本专利技术提出一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，主要包括以下步骤：
[0009]调整抛光液流量后，在压力1.68psi
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5.00psi、抛头转速104rpm
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110rpm、抛盘转速110rpm
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116rpm以及研磨时间55s
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65s的条件下进行抛光。
[0010]本专利技术实施例的一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法至少具有以下有益效果：
[0011]本专利技术提出一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，该方法主要通过调整抛光液流量后，在压力1.68psi
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5.00psi、抛头转速104rpm
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110rpm、抛盘转速110rpm
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116rpm以及研磨时间30s
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90s的条件下进行抛光，优化获得最适抛光液流量后，进行抛光，制得产品。以抛光液流量控制多层铜互连阻挡层CMP中铜、介质的去除速率，进而达到控制制作工艺的精度，可有效简化制作流程的繁琐程度，并且，该方法适合多数集成电路多层金属CMP制作
工艺，适用性较强，由此可见，该方法的使用价值和实用价值较高，适合产品的规模化生产制作。
具体实施方式
[0012]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。
[0013]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。
[0014]本专利技术提出一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，主要包括以下步骤：
[0015]调整抛光液流量后，在工作压力1.68psi
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5.00psi、抛头转速104rpm
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110rpm、抛盘转速110rpm
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116rpm以及研磨时间55s
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65s的条件下进行抛光。
[0016]具体地，多层铜互连阻挡层CMP工艺流程主要包括粗抛、精抛和阻挡层抛光。其中，粗抛过程通常使用对铜具有较高去除速率的抛光液，达到快速去除大量铜的预期效果；然后进行精抛，并在精抛过程中采用对铜去除效率较快，对阻挡层去除速率较慢的抛光液；最后对阻挡层进行抛光，并采用对阻挡层材料和介质去除效率较高，对铜去除效率较低的抛光液。由此可见，当集成电路产品的剖面结构设计的不相同时，所需达到的多层布线厚度(ETHK/DTHK)不同，蝶形坑和蚀坑深度也不同，因此铜和介质的速率则需要频繁改变抛光液的成分或成分含量，以此适应产品的多样。
[0017]因此，本专利技术中，可通过在不同抛光阶段调整抛光液的流量达到控制铜和介质去除效率的效果，从而降低铜互连阻挡层CMP过程中的缺陷，进而使得产品的精度达到预期要求，符合生产工艺标准和使用标准。
[0018]本专利技术中，流量指在化学机械抛光时，抛光液流到抛光垫的速度。
[0019]在此需要指出的是，介质的去除速度由CMP中的机械作用决定，即为，随着流量的增大，抛光液与材料间的接触面积增大，物质间的质量传递增强，因此，介质的去除速率随流量的增加而增加。
[0020]而铜的去除速率主要由CMP中的化学作用决定，因此，当抛光液的流量增大时，其在抛光垫上的流动性相应增大，材料反应界面的温度相应降低，并且根据Arrhenius方程可知，化学反应速率常数随温度的变化发生变化，因此，当温度降低时(抛光液流量增大导致的反应界面温度降低)，铜的去除速率降低。
[0021]由此可见，通过改变流量的大小能够控制CMP过程中介质以及铜的去除效率，可有效控制多层布线密线条处铜厚度(ETHK)、多层布线疏线条处铜厚度(DTHK)、蚀坑(Ero)以及碟形坑(Dish)坑度的变化。
[0022]缘于上述原因，本专利技术通过调整多层铜互连阻挡层CMP中抛光液的流量，在其他工艺条件相同的情况下，达到优化工艺的效果。具体地，本专利技术中，在压力1.68psi
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5.00psi、抛头转速53rpm
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153rpm、抛盘转速55rpm
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160rpm以及抛光时间30s
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90s的条件下，逐步调整抛光液流量，从而简化工艺，缩减需根据产品持续调整抛光液组分成分和/或含量的繁琐步骤，降低工作人员的工作量。
[0023]本专利技术中，将抛光液加入抛光机中，然后在上述条件下进行抛光，优化出粗抛、精抛以及阻挡层抛光阶段的最适抛光液流量，并在该抛光液流量以及上述工艺条件下制备集成电路产品，得到精度以及质量较佳的产品。
[0024]本专利技术中，抛光液的流量调整范围为50mL/min
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450mL/min，在该范围内进行优化得到最适流量。当抛光液流量太低时，去除速率的决定因素为机械摩擦作用，因此，在抛光过程中极易产生划伤等情况，产品质量受到较为严重的影响。而当抛光液的流量较高时，其对材料的化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：调整抛光液流量后，在压力1.68psi
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5.00psi、抛头转速53rpm
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153rpm、抛盘转速55rpm
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160rpm以及抛光时间30s
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90s的条件下进行抛光。2.根据权利要求1所述的一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，其特征在于，抛光液的流量调整范围为50mL/min
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450mL/min。3.根据权利要求1或2所述的一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，其特征在于，压力自抛头边缘至中心等距离依次设置为5.00psi、4.84psi、1.99psi、1.92psi、1.82psi以及1.68psi。4.根据权利要求1所述的一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，其特征在于，在抛头转速为107rpm、抛盘转速为113rpm以及抛光时间为60s的条件下进行抛光。5.根据权利要求1所述的一种用于多层铜互连CMP的工艺控制方法，其特征在于，抛光液按质量百分比计由以下组分组成：硅溶胶3％
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20％、螯合剂0.02％
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2％、杀菌剂0.03％
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2％、活性剂0.0001％
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【专利技术属性】
技术研发人员：李强，康劲，刘玉岭，贾会静，杨云点，刘启旭，罗翀，
申请(专利权)人：康劲，
类型：发明
国别省市：