[发明专利]半导体器件的制作方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：提供衬底，所述衬底上形成有介质层；所述介质层和所述衬底中形成开口，金属层填充所述开口且覆盖所述介质层的上表面；研磨所述金属层高于所述介质层的部分，研磨垫接触所述金属层进行研磨，所述研磨垫的表面设置有硬质微粒子，所述硬质微粒子的粒径范围为国际筛网规格的目数6000～10000。本发明研磨工艺中研磨垫采用粒径尺寸更小的硬质微粒子对金属层进行研磨，实现超厚金属层(例如铜金属层)的研磨。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种半导体器件的制作方法。

背景技术

三维(3D)封装技术可以满足消费者对电子产品更小、更便捷、更高可靠性不断增长的需求，而在众多3D封装技术中，开口(TSV)被认为是 3D封装的核心。在TSV制作的过程中，需要使用电镀的方法将TSV通孔中填充铜作为内连线结构。制作工艺中，铜除了填充开口外，还覆盖衬底 (例如硅衬底)上方的膜层表面，通过化学机械研磨(CMP)方法研磨铜以去除衬底上方的膜层表面的铜以及平坦化晶圆表面。

位于衬底上方的膜层表面的铜的厚度通常控制在10μm以内；但对于一些应用场合，位于衬底上方的膜层表面的铜的厚度可能在几十μm级别，对于这种超厚铜(Cu)研磨，目前采用传统的Cu工艺研磨，速率低，研磨时间超长，例如通过多次研磨，研磨时间达到几十分钟，而且研磨一致性差，工艺难控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件的制作方法，本发明CMP工艺中研磨垫采用粒径尺寸更小的硬质微粒子对金属层进行研磨，实现超厚金属层(例如铜金属层)的研磨。

本发明提供一种半导体器件的制作方法，包括：

提供衬底，所述衬底上形成有介质层；所述介质层和所述衬底中形成开口，金属层填充所述开口且覆盖所述介质层的上表面；

研磨所述金属层高于所述介质层的部分，研磨垫接触所述金属层进行研磨，所述研磨垫的表面设置有硬质微粒子，所述硬质微粒子的粒径范围为国际筛网规格的目数6000～10000。

进一步的，所述硬质微粒子包括钻石颗粒。

进一步的，所述金属层的材质包括Cu，所述研磨工艺中加入去离子水、 Cu研磨液和Cu保护液进行研磨。

进一步的，所述Cu研磨液为酸性，包括：水性介质、研磨粒子、氧化剂、酸类及有机添加剂；相对于所述Cu研磨液的全部重量而言，所述研磨粒子、所述氧化剂、所述酸类及所述有机添加剂的含量分别为1-30wt％； 1-10wt％；0.001-5wt％；0.001-1wt％，余量为所述水性介质。

进一步的，所述研磨粒子为胶粒状二氧化硅粒子或胶粒状氧化铝粒子，所述氧化剂为至少一种含过氧基的物质，所述酸类为至少一种有机酸或无机酸或二者混合，所述有机添加剂为季铵盐。

进一步的，所述酸类中的有机酸选自苯并三唑、柠檬酸、柠檬酸盐及乙二胺四乙酸中的至少一种成分。

进一步的，所述酸类中的无机酸选自硫酸、硝酸、盐酸及磷酸中的至少一种成分。

进一步的，所述Cu保护液包括：苯并三氮唑、乙醇和肥皂液的混合溶液。

进一步的，所述Cu研磨液的流量范围：100ml/min～300ml/min；所述研磨垫转速范围为：20rpm～30rpm。

进一步的，所述开口的侧壁和底面还形成有阻挡层，所述金属层覆盖所述阻挡层并填充所述开口。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：