專利名稱：去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的 方法。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體的制造工藝得到了飛速的發(fā)展，在半導(dǎo)體的制 造流程中，涉及金屬互聯(lián)工藝。圖1為金屬互聯(lián)工藝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，如圖1所示，提供 一晶圓，并在該晶圓的襯底101上沉積介質(zhì)層102，采用蝕刻工藝在介質(zhì)層102上形成凹槽 103后，將晶圓放置于物理氣相沉積工藝(PVD)反應(yīng)腔中，采用PVD工藝沉積阻擋層104和 金屬層105，這樣就完成了金屬互聯(lián)工藝。從理論上來講，PVD反應(yīng)腔應(yīng)為密閉的容器，然而，在實(shí)際應(yīng)用中，如果PVD反應(yīng) 腔使用的時(shí)間過長(zhǎng)，PVD反應(yīng)腔的密閉性就會(huì)下降，或者由于操作失誤，也有可能導(dǎo)致PVD 的密閉性下降，基于這些原因，空氣中的污染物顆粒有可能進(jìn)入PVD反應(yīng)腔，并隨著阻擋層 104或金屬層105的沉積而摻雜在阻擋層104或金屬層105中，從而對(duì)阻擋層104或金屬層 105造成污染，最終影響半導(dǎo)體器件的性能。如果阻擋層或金屬層中摻雜有污染物顆粒，則最終形成的半導(dǎo)體器件被視為不合 格產(chǎn)品，因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)完成金屬互聯(lián)工藝后，采用明場(chǎng)掃描方法(BFI)對(duì)阻擋層 和金屬層進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到晶圓的阻擋層或金屬層中摻雜有污染物顆粒后，則將該晶圓 報(bào)廢，可見，一旦晶圓的阻擋層或金屬層摻雜有污染物顆粒，則只能將晶圓報(bào)廢，從而增加 了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方 法，能夠降低半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)成本。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的—種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法，該方法包括以下步驟采用干法蝕刻工藝對(duì)摻雜有污染物顆粒的金屬層和阻擋層進(jìn)行蝕刻，并蝕刻至介 質(zhì)層表面；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝CMP對(duì)部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行研磨去除。在蝕刻至介質(zhì)層表面之后、采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨之前，采用去離子水DIW沖 洗介質(zhì)層表面。在采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨之后，采用DIW沖洗介質(zhì)層表面。當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)，介質(zhì)層的厚度減小量為200A至400A。當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨盤與研磨頭的相對(duì)角速度小于73/67。當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨頭的第二區(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥?壓力之比大于1. 42，且研磨頭的第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫?. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。
一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法，該方法包括以下步驟采用干法蝕刻工藝對(duì)頂部抗反射涂層DARC、摻雜有污染物顆粒的金屬層和阻擋層 進(jìn)行蝕刻，并蝕刻至介質(zhì)層表面；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝CMP對(duì)部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行研磨去除。在蝕刻至介質(zhì)層表面后、采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨之前，采用去離子水DIW沖洗 介質(zhì)層表面。在采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨之后，采用DIW沖洗介質(zhì)層表面。當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)，介質(zhì)層的厚度減小量為200A至400A。，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨盤與研磨頭的相對(duì)角速度小于73/67。當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨頭的第二區(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥?壓力之比大于1. 85，且研磨頭的第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫?. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡?？梢姡诒景l(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中，首先 采用干法蝕刻工藝對(duì)摻雜有污染物顆粒的金屬層和阻擋層進(jìn)行蝕刻，并蝕刻至介質(zhì)層表 面，最后采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)對(duì)部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行研磨去除，這樣，一旦晶圓 的阻擋層或金屬層摻雜有污染物顆粒，可采用本發(fā)明所提供的方法去除阻擋層和金屬層中 的污染物顆粒，無(wú)需將晶圓報(bào)廢，降低了導(dǎo)體器件的生產(chǎn)成本


圖1為金屬互聯(lián)工藝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法的實(shí)施例 的流程圖。圖3為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中步驟201 的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖4為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中步驟202 的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖5為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中步驟203 的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖6為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中步驟204 的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖7為研磨頭的底面分區(qū)示意圖。圖8為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中步驟205 的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖9為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法中步驟206 的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖2為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法的實(shí)施例的流程圖，如圖2所示，該方法包括以下步驟步驟201，圖3為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法 中步驟201的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖3所示，采用BFI檢測(cè)出阻擋層104或金屬層105 中摻雜有污染物顆粒的晶圓。BFI為現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)，圖3、4、5、6、7、8、9中的標(biāo)示如圖1的說明，在此不予贅述。步驟202，圖4為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法 中步驟202的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖4所示，采用千法蝕刻工藝對(duì)金屬層105和阻擋層 104進(jìn)行蝕刻，并蝕刻至介質(zhì)層102表面。在本步驟中，采用干法蝕刻工藝將所沉積的金屬層105和阻擋層104蝕刻掉，同時(shí) 也將阻擋層104或金屬層105中摻雜的污染物顆粒蝕刻掉。在現(xiàn)有技術(shù)中，可根據(jù)阻擋層104或金屬層105的不同材料而采用不同的蝕刻氣 體，具體工藝參數(shù)也可根據(jù)實(shí)際的工藝環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，因此，在本步驟中，對(duì)干法蝕刻的蝕 刻氣體和具體工藝參數(shù)沒有限定，可采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行選擇和設(shè)置，只要能夠?qū)⒔饘賹?05 和阻擋層104蝕刻至介質(zhì)層表面即可。步驟203，圖5為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法 中步驟203的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖5所示，采用去離子水(DIW)沖洗介質(zhì)層102表面。在步驟203中，當(dāng)干法蝕刻結(jié)束后，采用DIW將蝕刻氣體與阻擋層104和金屬層 105的反應(yīng)生成物沖洗掉，有利于后續(xù)步驟的進(jìn)行。步驟204，圖6為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法 中步驟204的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖6所示，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝(CMP)對(duì)部分厚度 的介質(zhì)層102進(jìn)行研磨去除。在實(shí)際應(yīng)用中，阻擋層104中所摻雜的污染物顆粒有可能位于阻擋層與介質(zhì)層的 交界處，因此，在本步驟中還需要采用CMP工藝對(duì)介質(zhì)層102進(jìn)行研磨。為了使經(jīng)研磨的 介質(zhì)層102依然滿足工藝的要求，根據(jù)實(shí)際工藝的要求，對(duì)介質(zhì)層102的研磨量必須小于 400A,也就是說，若在預(yù)先所沉積的介質(zhì)層102的厚度的基礎(chǔ)上減小400A以上的厚度，則經(jīng) 研磨的介質(zhì)層102無(wú)法滿足工藝的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，一般我們將介質(zhì)層102的厚度減 小量控制在200A至400A的范圍內(nèi)。為了將介質(zhì)層102的研磨量控制在200A至400A的范圍內(nèi)，下面提供一組CMP的較 佳工藝參數(shù)研磨盤與研磨頭的相對(duì)角速度小于73/67，即研磨盤的角速度/研磨頭的角速 度小于73/67，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)對(duì)晶圓進(jìn)行研磨時(shí)，首先將晶圓置于研磨墊和研磨頭之間， 且研磨墊位于研磨盤的上方并與研磨盤接觸，然后使研磨盤和研磨頭按照相反的方向發(fā)生 旋轉(zhuǎn)，研磨盤會(huì)帶動(dòng)研磨墊發(fā)生旋轉(zhuǎn)，且研磨頭也會(huì)帶動(dòng)晶圓發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此，可通過對(duì)研 磨盤與研磨頭的相對(duì)角速度的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)研磨速率的控制。另外，為了提高經(jīng)研磨的介質(zhì)層的平坦度，針對(duì)研磨頭中各個(gè)研磨區(qū)對(duì)研磨面施 加的壓力進(jìn)行了限定。圖7為研磨頭的底面分區(qū)示意圖，如圖7所示，研磨頭的底面被分為 三個(gè)區(qū)域第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)進(jìn)行CMP時(shí)，可分別針對(duì)三個(gè) 區(qū)域?qū)ρ心ッ嫠┘拥膲毫M(jìn)行控制，以提高研磨面的平坦度。在本發(fā)明中，第二區(qū)域與第 三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫χ却笥?. 42，第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫?. 2帕斯卡至 2. 6帕斯卡，另外，第一區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫]有具體的限定，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)?shù)诙^(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫Υ_定后，根據(jù)研磨頭區(qū)域設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)算法來設(shè)定第一區(qū) 域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫Φ纳舷拗?，研磨頭區(qū)域設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)算法為現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，在此不 詳述。步驟205，圖8為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法 中步驟205的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖8所示，采用DIW沖洗經(jīng)CMP后的介質(zhì)層表面。步驟206，圖9為本發(fā)明所提供的一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法 中步驟206的工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖9所示，采用PVD在介質(zhì)層表面沉積阻擋層104和 金屬層105。當(dāng)步驟205結(jié)束后，原先所沉積的阻擋層和金屬層中的污染物顆粒已被基本去 除，因此，在本步驟中，采用PVD工藝重新在介質(zhì)層上沉積新的阻擋層和金屬層。至此，本流程結(jié)束，可進(jìn)入后續(xù)的工藝流程。需要說明的是，上述步驟201至206是針對(duì)第一金屬層而言的，然而，對(duì)其他金屬 層來說，在其他金屬層的表面還涂覆有頂部抗反射涂層(DARC)，因此，在步驟202中，還對(duì) 其他金屬層的DARC進(jìn)行蝕刻，相應(yīng)地，在步驟206中，采用PVD工藝在介質(zhì)層表面重新沉積 阻擋層、金屬層，并在金屬層表面涂覆DARC，而且由于第一金屬層下方只有一層介質(zhì)層，而 對(duì)其他金屬層來說，在其他金屬層的下方還有多層介質(zhì)層和多層金屬層，因此，當(dāng)對(duì)其他金 屬層下方的介質(zhì)層進(jìn)行CMP時(shí)，針對(duì)研磨頭三個(gè)區(qū)域?qū)ρ心ッ嫠┘拥膲毫Φ脑O(shè)置與上述 步驟204中相關(guān)的設(shè)置略有差異，具體為第二區(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫χ?大于1. 85，第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫?. 2-2. 6帕斯卡，另外，第一區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘?的壓力沒有具體的限定，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)?shù)诙^(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫Υ_定 后，根據(jù)研磨頭區(qū)域設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)算法來設(shè)定第一區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫Φ纳舷拗?。還需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，相鄰的兩個(gè)介質(zhì)層之間為半導(dǎo)體器件的有源區(qū)， 因此，為了避免對(duì)有源區(qū)造成損害，要求不僅不能將介質(zhì)層完全去除，而且介質(zhì)層的厚度減 小量必須控制在200A至400A的范圍內(nèi)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法，該方法包括以下步驟采用干法蝕刻工藝對(duì)摻雜有污染物顆粒的金屬層和阻擋層進(jìn)行蝕刻，并蝕刻至介質(zhì)層表面；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝CMP對(duì)部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行研磨去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在蝕刻至介質(zhì)層表面之后、采用CMP對(duì)介 質(zhì)層進(jìn)行研磨之前，采用去離子水DIW沖洗介質(zhì)層表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨之后， 采用DIW沖洗介質(zhì)層表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)，介質(zhì)層 的厚度減小量為200A至400A。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨盤 與研磨頭的相對(duì)角速度小于73/67。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨頭 的第二區(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫χ却笥?. 42，且研磨頭的第三區(qū)域?qū)ρ心ッ?施加的壓力為2. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。
7.—種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法，該方法包括以下步驟采用干法蝕刻工藝對(duì)頂部抗反射涂層DARC、摻雜有污染物顆粒的金屬層和阻擋層進(jìn)行 蝕刻，并蝕刻至介質(zhì)層表面；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝CMP對(duì)部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行研磨去除。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在蝕刻至介質(zhì)層表面后、采用CMP對(duì)介質(zhì) 層進(jìn)行研磨之前，采用去離子水DIW沖洗介質(zhì)層表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨之后， 采用DIW沖洗介質(zhì)層表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)，介質(zhì)層 的厚度減小量為200A至400A。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨 盤與研磨頭的相對(duì)角速度小于73/67。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用CMP對(duì)介質(zhì)層進(jìn)行研磨時(shí)研磨 頭的第二區(qū)域與第三區(qū)域?qū)ρ心ッ媸┘拥膲毫χ却笥?. 85，且研磨頭的第三區(qū)域?qū)ρ心?面施加的壓力為2. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除阻擋層和金屬層中污染物顆粒的方法，該方法包括采用干法蝕刻工藝對(duì)摻雜有污染物顆粒的金屬層和阻擋層進(jìn)行蝕刻，并蝕刻至介質(zhì)層表面；采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝CMP對(duì)部分厚度的介質(zhì)層進(jìn)行研磨去除。采用該方法能夠降低半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101996882SQ20091005666
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者彭澎, 潘繼崗 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司