[发明专利]抛光系统及其使用方法

说明书

                       发明领域

本发明涉及一种抛光系统以及抛光一种基板的方法，特别是抛光一种包括第一金属层与第二层的多层基板的方法。

                       发明背景

集成电路是由在一块基板(诸如硅晶片)中或其上所形成的数百万个活性装置所制得。将该活性装置化学且物理性连接于一个基板上，并通过使用多层连接层互连，从而形成功能电路。有代表性的多层互连包括第一金属层、中间介电层以及有时存在第三与后续的金属层。采用中间层介电体，诸如掺杂的与未掺杂的二氧化硅(SiO₂)和/或低k介电体来电隔绝不同金属层。

使用金属通路获得不同互连层之间的电连接。例如，美国专利5,741,626描述一种制备介电TaN层的方法。此外，美国专利4,789,648描述一种在绝缘薄膜上制备多层金属化层与金属化通路的方法。以相同方式，使用金属接点形成互连层与在阱中形成的装置间的电连接。这些金属通路与接点可充各种金属与合金，例如钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铝铜(Al-Cu)、铝硅(Al-Si)、铜(Cu)、钨(W)与其组合物(下文称为＂通路金属＂)。

该通路金属通常使用一种粘结层(即一种障膜)，诸如钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、钨(W)或氮化钨(WN)障膜，将该通路金属粘接于该SiO₂基板上。该接点层处，该障膜作为扩散障壁，避免该通路金属与SiO₂反应。

在一种半导体制造方法中，金属通路和/或接点通过由敷层金属淀积作用，然后进行化学-机械抛光(CMP)步骤所形成。在其有代表性的方法中，蚀刻通路孔，穿过中间层介电体(ILD)至互联线路或是半导体基板。接着，在该ILD上形成障膜，并通入该经蚀刻通路孔内。然后，将一种通路金属敷层淀积在该障膜上以及该通路孔内。继续淀积作用，直到该通路孔填满该敷层淀积金属为止。最后，以化学机械抛光作用(CMP)去除过量金属，形成金属通路。用于制造和/或CMP通路的方法揭示于美国专利4671851、4910155与4944836。

有代表性的金属CMP系统包含一种磨料，诸如悬浮于一种氧化水性介质中的氧化硅或氧化铝。例如，美国专利5244534揭示了一种系统，包含氧化铝、过氧化氢与氢氧化钾或氢氧化铵，其适于去除钨以及去除少许下层绝缘层。美国专利5209816揭示了一种适于抛光铝的系统，其包括过氯酸、过氧化氢与一种于水性介质中的固态磨料。美国专利5340370揭示了一种钨抛光系统，其包括铁氰化钾、醋酸钾、醋酸与氧化硅。美国专利5391258与美国专利5476606揭示了用于抛光一种金属与氧化硅复合物的系统，其包括一种水性介质、磨料粒子与一种控制氧化硅去除速率的阴离子。美国专利5,770,095揭示抛光系统，其包括一种氧化剂、一种化学试剂与一种选自胺基醋酸与酰胺基硫酸的蚀刻剂。用于CMP中的其它抛光系统描述于美国专利4956313、5137544、5157876、5354490与5527423。

钛、氮化钛以及类似金属(诸如钨)的障膜通常具有化学活性。因此，此种障膜与通路金属化学性质相似。所以，可以使用单一系统，以相同速率有效地抛光Ti/TiN障膜二者。然而，Ta与TaN障膜和Ti、TiN等障膜大大不同。与Ti与TiN相比，Ta与TaN化学性质较为惰性。因此，前述系统抛光钽层时的效果明显低于抛光钛层(例如，钽去除速率明显低于该钛去除速率)。虽然由于金属与障膜金属去除速率较高而惯常以一种单一系统去除这些金属，但是使用常规抛光系统联合抛光通路金属与钽以及类似材料会造成不良效果，诸如氧化物腐蚀与通路金属凹洼。

因此，仍然需要一种系统和/或抛光包括第一金属层与第二层的基板的方法，其抛光方式能使平坦化效率、均匀度与去除速率达到最大，而且使不良效果，诸如表面瑕疵与下层形态的损坏达到最小。本发明提出此种系统与方法。由本发明在本文中所作的描述将会明白本发明的这些与其它特征以及优点。

                       发明概述