[发明专利]适于高精度平面化的化学机械抛光方法

说明书

本发明涉及一种形成半导体装置的方法，且尤其是涉及一种通过在覆盖在硅基片上的绝缘膜内形成的槽内形成的互连进行抛光金属层的化学机械抛光方法，它适于获得高精度平面。

由于先进的半导体装置进一步缩小的需求增加，形成尽管可能精细的互连的重要性也提高了。为了形成精细的互连，作为互连图型的精细的槽在如层间绝缘体的绝缘膜内形成、用以在绝缘膜的整个表面连续沉积如铝层的金属层以使在对金属层进行化学机械抛光之前将形成在绝缘膜内的精细槽充满金属层，进行化学机械抛光只在精细的槽内留下金属层，从而将存留在精细槽内的金属层用作金属连接。

在日本laid-open专利公布No.6-313164中，揭示了一种常规的化学机械抛光方法，它用以抛光覆盖在具有精细槽的绝缘膜的金属层以在绝缘膜中的精细的槽内形成精细金属互连。图1A是显示常规化学机械抛光方法包含的连续操作中的第一步中覆盖于硅基片上具有精细槽的表面金属层的间层绝缘体的金属层的一段剖视图。图1B是显示常规的化学机械抛光方法包含的连续的操作中的第二步中覆盖于硅基片上的具有精细槽的表面的层间绝缘体的金属层一段剖视图。

参照图1A，通过硅的热氧化方法或化学气相沉积法在硅基片21上形成约1微米厚的层间绝缘体22。随后在层间绝缘体22的表面形成用作互连图形的槽23。通过喷镀方法在具有槽23的层间绝缘体22的整个表面上沉积金属层24，以使槽23完全被金属层24充填且金属层24覆盖层间绝缘体22的表面。

参照图1B，金属层24的表面经受化学机械抛光，其中通过使用按如下制备的抛光物完成这种化学机械抛光方法，用纯净水稀释胶态硅石浆以形成含水的硅石浆，然后将这种含水硅石浆加入由过氧化氢及过硫酸钠或过硫酸钾组成的抛光促进剂，从而制备出用于化学机械抛光的抛光物。也使用一个非编织的纤维抛光垫板作为抛光垫板。对金属层24进行抛光以只有槽23内保留金属层，从而在槽23内形成互连层26,26a和26b。

上述的化学机械抛光方法的优点是高效率且没有产生如刮伤的表面损伤，但缺点在于金属层24的过抛光，在互连层26的具有高密度的区域如半导体芯片的中心区域形成过抛光部分25，而互连层26a和26b的具有低密度的周围区域没有过抛光部分25。

换句话说，上述的常规化学机械抛光方法对于具有高密度的互连26的高密度区域的抛光速率或抛光效率要高于具有低密度的互连层26a和26b的低密度区域的抛光速率或抛光效率，由于这一原因在互连层26的高密度的高密度区域易于出现过抛光，从而具有高密度的互连层26的高密度区域上槽23内的互连层26的上部分也易于过抛光，导致在具有高密度的互连层26的高密度区域形成过抛光部分25。因此，在高密度区域上形成的互连层26比在低密度区域上形成的互连层26a和26b要薄。也就是说，上述常规的化学机械抛光方法由于在半导体芯片上的互连层的密度的变化，引起了在槽内的互连层的厚度的变化。另外，如果金属层的抛光速率和抛光效率的变化取决于互连层的密度的变化，这表示即使在半导体芯片上的互连层的间距保持恒定，金属层的抛光速率和抛光效率主要取决于互连层的宽度的变化。也就是说，互连层的厚度的变化取决于互连层的宽度的变化。假如在半导体芯片上的互连层的宽度发生变化，于是在半导体芯片上的互连层的厚度也发生变化。

在上述情况下，需要研制没有上述缺点的对金属层进行抛光的新的方法，在基片上的绝缘膜内形成的槽内形成互连。

因此，本发明的一个目的在于提供一种用以在基片上的绝缘膜内形成的槽内形成互连的对金属进行抛光的新的化学机械抛光方法，它没有上述的问题。

本发明的又一个目的在于提供一种用以在基片上的绝缘膜内形成的精细槽内形成精细的互连的抛光金属层的新的化学机械抛光方法，以便即使在基片具有较大的互连密度变化时，仍可获得高精度的平面。

本发明的又一个目的在于提供一种用以在基片上的绝缘膜内形成的精细槽内形成精细的互连的抛光金属层的新的化学机械抛光方法，以便即使在基片具有较大的互连间距变化时，仍可获得高精度平面。

本发明的又一个目的在于提供一种用以在基片上的绝缘膜内形成的精细槽内形成精细的互连的抛光金属层的新的化学机械抛光方法，以便即使在基片具有较大的互连宽度变化时，乃可获得高精度平面。

本发明的另一个目的在于提供一种用以在基片上的绝缘膜内形成的精细槽内形成精细的互连的抛光金属层的新的化学机械抛光方法，它提供的绝缘膜没有任何刮伤。