化学机械研磨的方法和金属互连层的形成方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械研磨的方法，包括：提供晶片，所述晶片表面具有金属层；减少去离子水喷雾与所述晶片表面发生的反应；对所述晶片表面进行研磨，以去除所述金属层的多余部分。相应的，本发明专利技术还提供一种金属互连层的形成方法。所述化学机械研磨方法和金属互连层的形成方法，在对晶片表面进行研磨之前，由于采取了减少去离子水喷雾与所述晶片表面发生的反应的步骤，从而能够避免去离子水沾染在晶片表面的金属层上，防止因去离子水与金属层反应而生成氧化物，因此，基本上可以消除ＣＭＰ工艺之后晶片表面的凹坑或斑点等缺陷，保证集成电路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种化学机械研磨的方法和金属互连 层的形成方法。
技术介绍
随着对超大规模集成电路高集成度和高性能的需求逐渐增加，半导体技术向着 65nm甚至更小特征尺寸的技术节点发展，而芯片的运算速度明显受到金属导线所造成的电 阻电容延迟(Resistance Capacitance Delay Time,RC Delay Time)的影响。因此在目前 的半导体制造技术中，采用具有更低电阻率的铜金属互连，来代替传统的铝金属互连，以改 善RC延迟的现象。由于铜具有低电阻率的特性，以铜为互连线的器件可承受更密集的电路排列，降 低生产成本，更可提升芯片的运算速度。此外，铜还具有优良的抗电迁移能力，使器件的寿 命更长及稳定性更佳等优点。在先进的半导体制造工艺中，铜金属互连层采用双镶嵌工艺制作，例如，专利号为 200610116880.4的中国专利技术专利公开了一种双镶嵌结构的形成方法，包括提供一表面至 少具有一导电区域的晶片；在所述晶片上形成一刻蚀停止层；在所述晶片上形成一层间介 电层；利用光刻胶对所述层间介电层进行通孔的图形化处理及刻蚀处理，形成通孔；在所 述通孔内填充光刻胶牺牲层；进行加热处理；去除所述光刻胶牺牲层；利用光刻胶对所述 层间介电层进行沟槽的图形化处理，并刻蚀形成沟槽，且所述沟槽下方至少有一个所述通 孔；在所述沟槽和所述通孔中填充导电材料；对所述导电材料进行研磨处理，形成双镶嵌 结构。上述金属互连层的形成方法中，对沟槽和通孔中填充的导电材料进行研磨处理通 常采用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺，以将晶片表面磨平，去 除沟槽和通孔外多余的导电材料(例如铜金属)。然而问题在于，在实际的生产过程中，上述化学机械研磨工艺之后，在晶片表面常 会出现凹坑或斑点等缺陷，如图1所示，晶片1表面上这些凹坑或斑点缺陷2将可能引起金 属互连层短路等一系列问题，从而影响集成电路的可靠性。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是如何消除或减少化学机械研磨工艺之后的晶片表面的缺陷。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，包括提供晶片，所述晶片表面具有金属层；减少去离子水喷雾与所述晶片表面发生的反应；对所述晶片表面进行研磨，以去除所述金属层的多余部分。可选的，所述减少去离子水喷雾与晶片表面发生的反应，具体包括将所述晶片置入CMP设备的准备平台内；将去离子水喷雾设为关闭状态；吸附所述晶片背面并将晶片转移至研磨平台。可选的，所述减少去离子水喷雾与晶片表面发生的反应，具体包括将所述晶片置入CMP设备的准备平台内；采用掺有抗反应剂的去离子水对所述晶片背面进行喷雾处理；吸附所述晶片背面并将晶片转移至研磨平台。所述喷雾处理采用较小的压力。所述减少去离子水喷雾与晶片表面发生的反应，具体包括将所述晶片置入CMP设备的准备平台内；采用去离子水对所述晶片背面进行减小压力的喷雾处理；吸附所述晶片背面并将晶片转移至研磨平台。所述抗反应剂包括铜缓蚀剂。相应的，还提供一种金属互连层的形成方法，包括以下步骤提供晶片，所述晶片表面内具有介质层和所述介质层中的开口，在所述开口内填充金属层，所述金属层将晶片表面覆盖，对所述晶片表面进行化学机械研磨，以去除所述开口外的金属层；其中，所述化学机械研磨之前，还包括减少去离子水喷雾与所述晶片表面发生的反应。所述开口包括沟槽、通孔或双镶嵌开口中的一种或至少两种的组合。可选的，所述减少去离子水喷雾与晶片表面发生的反应，具体包括将所述晶片置入CMP设备的准备平台内；将去离子水喷雾设为关闭状态；吸附所述晶片背面并将晶片转移至研磨平台。可选的，所述减少去离子水喷雾与晶片表面发生的反应，具体包括将所述晶片置入CMP设备的准备平台内；采用掺有抗反应剂的去离子水对所述晶片背面进行喷雾处理；吸附所述晶片背面并将晶片转移至研磨平台。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点所述化学机械研磨方法和金属互连层的形成方法，在对晶片表面进行研磨之前， 由于采取了减少去离子水喷雾与所述晶片表面发生的反应的步骤，所述晶片被置入CMP设 备的准备平台后，将去离子水喷雾设为关闭状态，或者，采用掺有抗反应剂的去离子水对所 述晶片表面进行喷雾处理，从而能够避免去离子水沾染在晶片表面的金属层上，防止因去 离子水与金属层反应而生成氧化物，因此，基本上可以消除CMP工艺之后晶片表面的凹坑 或斑点等缺陷，保证集成电路的可靠性。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中 相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示 出本专利技术的主旨。图1为实际生产过程中晶片表面缺陷的示意图2为本专利技术实施例中化学机械研磨设备的示意图3为本专利技术实施例中化学机械研磨的方法的流程图4-图6为本专利技术实施例中化学机械研磨方法的示意图7为本专利技术实施例中金属互连层的形成方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的 情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应 限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。需要声明的是，本文所述晶片的“表面”如果没有特别说明均指晶片的正面，即用 于进行沉积、CMP、刻蚀等半导体加工工艺以形成集成电路器件的表面，而晶片的“背面”是 指与上述“表面”的相背的面。通常，晶片的表面经过精细的抛光加工，而背面没有经过抛 光，但是12英寸晶片的表面和背面具经过抛光。正如
技术介绍
中所述的那样，在先进集成电路制造过程中，形成金属互连层采用 双镶嵌工艺，其中，采用化学机械研磨对沟槽和通孔组成的双镶嵌结构内填充的金属进行 研磨处理，以将晶片表面磨平，去除沟槽和通孔外多余的金属。然而问题在于，在实际的生产过程中，化学机械研磨工艺后，在晶片表面常会出现 凹坑或斑点等缺陷，这些凹坑或斑点缺陷将可能引起金属互连层短路等一系列问题，从而 影响集成电路的可靠性。业内技术人员一直以来都受到上述问题的困扰，专利技术人为解决该问题进行了深入 研究，终于发现CMP工艺中的去离子水喷雾是引发晶片表面缺陷的本质原因。以下详细说 明问题的来源。图2为一种化学机械研磨设备的示意图，如图所示，在CMP机台10中包括四个处 理平台11、12、13和14，其中第一处理平台11为准备平台，用于放置将要进行CMP工艺的晶 片100，而第二处理平台12、第三处理平台13和第四处理平台14分别用于进行CMP工艺的 三步平坦化阶段。而实际的多晶片连续生产过程中，晶片100需要在各个处理平台之间转 移，以便依次进行三步平坦化阶段。在转移过程中晶片100的背面被机械臂15的真空吸盘 吸附而固定，然后进入处理平台开始研磨。通常，为保证吸附的稳固性，当晶片100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：提供晶片，所述晶片表面具有金属层；减少去离子水喷雾与所述晶片表面发生的反应；对所述晶片表面进行研磨，以去除所述金属层的多余部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张斐尧，李强，彭凌剑，闫大鹏，
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]