[发明专利]半导体装置的平坦化方法及化学机械研磨浆料组合物

说明书

本发明实施例描述一种金属表面化学机械研磨技术。在金属化学机械研磨浆料中包含一种络合剂或胶束。在化学机械研磨浆料中包含与氧化剂键结的络合剂，以在组合体的核心形成与氧化剂分子的络合物，例如超分子组合体，且前述氧化剂分子被络合剂分子包围。形成的络合物具有增大的尺寸。

技术领域

本发明实施例关于半导体技术，且特别关于一种化学机械研磨浆料和化学机械研磨方法。

背景技术

晶体管是用于集成电路的构件。晶体管通常包含半导体基底，在半导体基底上方或之内的通道层，在通道层上方的栅极氧化物层和栅极堆叠，以及在至少一个半导体基底的表面上或表面中的源极和漏极扩散区域。对晶体管的栅极堆叠以及源极和漏极扩散区域进行电接触。在晶体管的上方，在不同的平面上形成铜、铝、钨或钴的多个金属线层作为布线，用于晶体管之间的信号传输。多个金属线层所在的平面由金属间介电层隔开。不同平面上的金属线通过金属内连线结构连接，前述金属内连线结构通过各自的金属间介电层所形成。金属内连线结构通常可以由钨(W)或钴(Co)形成。

在形成金属内连线结构时，进行化学机械研磨(chemical mechanicalpolishing，CMP)制程以移除金属间介电层顶部上的额外的金属膜。金属CMP制程利用CMP浆料，其包含机械研磨成分、氧化剂(oxidant或oxidizer)和可选的化学金属蚀刻成分。额外的金属膜被氧化剂氧化，使得氧化的金属膜可以通过机械研磨及/或化学蚀刻移除。因此，金属CMP浆料包含一种或多种氧化剂以促进金属氧化。

发明内容

本发明实施例提供了一种半导体装置的平坦化方法，包括：接收基板，基板包括装置、第一金属层于装置上、介电层于第一金属层上，介电层具有暴露第一金属层的开孔(aperture)、以及第二金属层，第二金属层包括于介电层上的第一部分和于第一金属层上且穿过开孔的第二部分，第一部分包括上部和比上部接近装置的下部；使用包括第一氧化剂的第一化学机械研磨浆料，研磨第一部分的上部；以及使用包括氧化剂组合体(oxidizerassembly)的第二化学机械研磨浆料，研磨第一部分的下部，氧化剂组合体由氧化剂与络合剂(complex agent)键结且具有比第一氧化剂更大的尺寸。

本发明实施例提供了一种半导体装置的平坦化方法，包括：接收基板，基板包括装置、于装置上的第一金属材料的第一金属层、于第一金属层上的介电层、以及于介电层上的第二金属材料的第二金属层，第二金属层位于穿过介电层的开孔中且抵接(abut)开孔下的第一金属层；对第二金属层的表面施加第一化学机械研磨浆料，第一化学机械研磨浆料包括氧化剂组合体，氧化剂组合体包括氧化剂与通过非共价力键结到氧化剂的络合剂，氧化剂具有足以氧化第二金属材料的氧化电位；以及以第一化学机械研磨浆料研磨第二金属层。

本发明实施例提供了一种化学机械研磨浆料组合物，包括：多个研磨粒(abrasiveparticles)；以及多个氧化剂组合体，每个氧化剂组合体都包括氧化剂和通过非共价力键结到氧化剂的络合剂。

附图说明

以下将配合所附图式详述本揭露之各面向。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本揭露的特征。

图1A-1D是根据本发明实施例绘示出示例的化学机械研磨制程，以研磨示例的晶片的剖面图。

图2A-2C是根据本发明实施例绘示出示例的化学机械研磨制程，以研磨另一示例的晶片的剖面图。

【符号说明】

100～半导体晶片；

110～内连线结构；

110E～多余的金属层；

110E1～(多余的金属层的)第一部分；

110E2～(多余的金属层的)第二部分；