化学机械研磨及通孔形成方法技术

一种化学机械研磨及通孔形成方法，所述化学机械研磨的方法，包括：使用第一研磨浆研磨水平方向上同时具有第一研磨介质和第二研磨介质的半导体结构，以减薄第一研磨介质；在第二研磨介质达到塌陷高度时，停止研磨第一研磨介质，转而使用第二研磨浆研磨第二研磨介质至与第一研磨介质齐平；若第一研磨介质的减薄厚度未达到预设要求，则重复上述步骤。所述化学机械研磨的方法使得研磨后的表面比较平整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及。
技术介绍
随着超大规模集成电路ULSI (Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集 成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的关键尺寸 不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的 要求，只能采用多层布线技术，利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度，在各层 布线之间需要用导电通孔进行电连接，而导电通孔之间则通过绝缘层隔离。例如，在申请号 为200710088223的中国专利申请中，首先在半导体衬底上形成第一层间绝缘层，其中在所 述半导体衬底中已形成底层结构。接着蚀刻第一绝缘层的区域，从而形成接触孔，半导体衬 底的接触区域通过该接触孔被暴露。然后在包括接触孔的整个表面上沉积低电阻钨层，从 而形成触点。 随着对于器件尺寸越来越高的要求，导电通孔的孔径也要求越来越小。为了满足 对于孔径的需求，目前通常采用高深宽比的通孔工艺，例如采用深层反应离子蚀刻(DRIE， De印Reactive Ion Etch)来形成孔径较小的通孔，当前的深层反应离子蚀刻系统已经足 以蚀刻深宽比超过50的深槽硅结构。在例如申请号为00119596. 4的中国专利申请中还能 发现更多与深层反应离子蚀刻相关的信息。 而另一些通孔工艺中，为了满足通孔小孔径要求的同时减小工艺成本，对通孔的 截面形状进行了改进，例如申请号为200610118864的中国专利申请中，将通孔的截面形状 设计成上宽下窄的漏斗状，实现更小的曝光尺寸，同步縮小通孔开口和底部的尺寸，从而縮 小通孔孔径。 然而，有时为了满足更小孔径的要求，可能需要对已填充完金属的通孔进行研磨， 直到研磨达到的通孔孔径达到要求。此时，研磨就面临着需同时研磨金属层和用于隔离通 孔的绝缘层的问题，而由于目前的研磨工艺通常只采用一种研磨浆，因而可能无法达到研 磨减薄金属层和/或绝缘层的厚度要求，或即使达到研磨减薄金属层和/或绝缘层的厚度 要求，研磨后的金属层和绝缘层也粗糙不平，影响后续工艺实施。
技术实现思路
本专利技术提供一种，解决现有工艺中研磨后粗糙不 平，影响后续工艺实施的问题。 为解决上述问题，本专利技术提供一种化学机械研磨的方法，包括 使用第一研磨浆研磨水平方向上同时具有第一研磨介质和第二研磨介质的半导 体结构，以减薄第一研磨介质； 在第二研磨介质达到塌陷高度时，停止研磨第一研磨介质，转而使用第二研磨浆 研磨第二研磨介质至与第一研磨介质齐平； 若第一研磨介质的减薄厚度未达到预设要求，则重复上述步骤。 本专利技术还提供一种通孔形成方法，包括填充通孔以及填充通孔后的化学机械研磨，其中，所述化学机械研磨包括 使用第一研磨浆研磨具有通孔填充介质以及通孔间的绝缘介质的半导体结构，以 减薄所述绝缘介质； 在通孔填充介质达到塌陷高度时，停止研磨绝缘介质，转而使用第二研磨浆研磨 通孔填充介质至与绝缘介质齐平； 若绝缘介质的减薄厚度未达到预设要求，则重复上述步骤。 与现有技术相比，上述所公开的具有以下优点通 过交替研磨依次去除所需研磨的两种研磨介质，并且在研磨过程中实行分阶段研磨，保证 当一种研磨介质被研磨减薄时，剩余的研磨介质不会因高度过高而塌陷，从而也保证了在 每一阶段研磨后，研磨介质表面仍比较平整。附图说明 图1是本专利技术化学机械研磨的方法的一种实施方式图； 图2A至2D是本专利技术化学机械研磨的方法的一种实施例图。具体实施例方式根据本专利技术的一种实施例，通过交替研磨依次去除 所需研磨的两种研磨介质，并且在研磨过程中实行分阶段研磨，保证当一种研磨介质被研 磨减薄时，剩余的研磨介质不会因高度过高而塌陷，从而也保证了在每一阶段研磨后，研磨 介质表面仍比较平整。 参照图1所示，本专利技术化学机械研磨的方法的一种实施方式包括 步骤sl，使用第一研磨浆研磨水平方向上同时具有第一研磨介质和第二研磨介质的半导体结构，以减薄第一研磨介质； 步骤s2，判断第一研磨介质的减薄厚度是否达到预设要求，若是，则执行步骤s3 ; 若否，则执行步骤s5; 步骤s3，使用第二研磨桨研磨第二研磨介质至与第一研磨介质齐平； 步骤s4，停止研磨； 步骤s5，判断第二研磨介质的塌陷高度是否达到，若是，则执行步骤s6 ;若否，则返回步骤Sl ; 步骤s6，使用第二研磨浆研磨第二研磨介质至与第一研磨介质齐平，并返回步骤 sl。 由于目前的化学机械研磨工艺中，在整个研磨过程中通常只采用一种研磨浆。因 而，当需要研磨的半导体层为两种材料组成时，由于研磨浆对各种材料的研磨速率不同，对 所述半导体层研磨之后，其中一种材料的减薄厚度可能达不到要求，或即使达到减薄厚度 要求，其中一种材料也粗糙不平。 本实施方式中，通过对水平方向上同时具有两种材料层(第一研磨介质和第二研 磨介质)的半导体结构进行交替研磨，以分别减薄第一研磨介质和第二研磨介质。 考虑到当对某一研磨介质减薄掉一定厚度之后，剩余的研磨介质若过高可能会引 起剩余研磨介质向被研磨掉的区域塌陷，并且，持续对某一研磨介质进行研磨，势必增大另 一研磨介质的不平整度，因而在交替研磨过程中实行分段研磨，以使得交替研磨中各研磨 介质被研磨后仍能保持平整。 如上文所述，在研磨第一研磨介质进行减薄时，当第二研磨介质相对于第一研磨 介质的高度达到第二研磨介质的塌陷高度时，则停止第一研磨介质的研磨而转换为研磨第 二研磨介质，直至所述第二研磨介质被减薄至与第一研磨介质齐平。在完成对第二研磨介 质的研磨之后，再次进行第一研磨介质的研磨。 另外，在交替研磨的过程中也考虑减薄的厚度要求，若对第一研磨介质研磨时，在 第二研磨介质达到塌陷高度前，第一研磨介质的减薄厚度已满足要求，则可停止第一研磨 介质的研磨而转为研磨第二研磨介质，直至所述第二研磨介质被减薄至与第一研磨介质齐 平。 若在第二研磨介质达到塌陷高度时，第一研磨介质的减薄厚度还未满足减薄要 求，则按上述所说，转换为对第二研磨介质的研磨，并在将第二研磨介质被减薄至与第一研 磨介质齐平之后，再次转换为对第一研磨介质的研磨。此过程往复循环，直到第一研磨介质 的减薄厚度满足减薄要求，则在第二研磨介质被减薄至与第一研磨介质齐平之后，结束整 个研磨过程。 下面以一个小孔径通孔工艺中的化学机械研磨过程为例来进行详细说明。 图2A所示为已填充金属钨的通孔结构的简易示图，所述通孔结构包括衬底10， 衬底10上的绝缘氧 化层20以及绝缘氧化层20的通孔中填充的金属钨层30，所述金属钨 层30覆盖所述绝缘氧化层20。所述绝缘氧化层20作为通孔间的绝缘介质层以隔离各个通 孔。 参照图2B所示，首先使用研磨金属钨的研磨浆进行研磨以去除绝缘氧化层20 表面覆盖的金属钨。所述研磨浆可以采用对金属钨和绝缘氧化层的研磨速率选择比大于 30 : 1的研磨浆，例如SSW2000。由于所述研磨浆对绝缘氧化层20的研磨速率很低，因而 在金属钨层30被减薄的时候，绝缘氧化层20几乎不会被减薄。因而，研磨金属钨层30至 金属钨层30与绝缘氧化层20齐平的过程中，无需对研磨过程作过多监控。 结合图1和图2C所示，当研磨去除绝缘氧化层20上覆盖的金属钨后，转而使用对 绝缘氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨的方法，其特征在于，包括：使用第一研磨浆研磨水平方向上同时具有第一研磨介质和第二研磨介质的半导体结构，以减薄第一研磨介质；在第二研磨介质达到塌陷高度时，停止研磨第一研磨介质，转而使用第二研磨浆研磨第二研磨介质至与第一研磨介质齐平；若第一研磨介质的减薄厚度未达到预设要求，则重复上述步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋莉，邵颖，黎铭琦，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]