化学机械抛光的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种化学机械抛光的方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的发展、器件尺寸的缩小，对半导体器件各层(例如栅极金属层、金属互连层)表面的平坦程度要求越来越高。其中，化学机械研磨(CMP)是半导体制造过程中被普遍使用的一种平坦化方法，此外，化学机械抛光还可以用于去除沉积在晶片表面的薄膜。化学机械抛光的原理包括化学与机械效应的组合，在待研磨的材料层表面，因为发生化学反应而生成特定层，接着以机械方式将此特定层移除。
[0003]然而，对于不同的材料，化学机械抛光采用的工艺参数(例如压力、研磨转速等)以及研磨浆料均不一样，而且抛光效果也不一样。特别是随着半导体技术的发展，在应用到贵金属的半导体器件中，当需要对贵金属层进行抛光时，由于贵金属的硬度高、稳定性好、不容易氧化等特点使得对贵金属进行化学机械抛光非常困难。
[0004]因此，需要提出一种化学机械抛光的方法，以解决现有技术中存在的问题。
【发明内容】
[0005]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]本发明提供一种化学机械抛光的方法。所述方法包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有待抛光的金属层；以及使用研磨浆料对所述金属层执行化学机械抛光，其中所述研磨衆料包括研磨颗粒和氧化剂，施加的压力大于1psi,且研磨转速大于150rpm。
[0007]优选地，所述压力为10psi_l5psi。
[0008]优选地，所述研磨旋速为150rpm-500rpm。
[0009]优选地，所述研磨颗粒的莫氏硬度为5?8。
[0010]优选地,所述研磨颗粒为Al203、Ce02、Zr02、Ti02、Ge02中的一种或多种。
[0011]优选地,所述研磨颗粒的质量百分比为1%_15%。
[0012]优选地，所述研磨颗粒的平均颗粒尺寸为100nm-300nm。
[0013]优选地，所述氧化剂为溴酸盐、亚溴酸盐、次溴酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐、碘酸盐、次碘酸盐、高碘酸盐中的一种或多种。
[0014]优选地，所述氧化剂的质量百分比为1%_15%。
[0015]优选地，所述金属层的材料为贵金属。
[0016]优选地,所述金属层的材料包括Pt、Os、Ir、Ru、Rh以及Pd中的一种或多种。
[0017]根据本发明的化学机械抛光方法，合理选择压力大小、研磨转速，并通过研磨颗粒与氧化剂相结合，能够获得好的抛光表面质量的同时获得高的抛光速率。
[0018]以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
【附图说明】
[0019]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
[0020]图1是根据本发明一个实施例的化学机械抛光的方法的流程图；
[0021]图2A-图2B是采用图1中示出的流程图来制作半导体器件过程中各步骤获得的器件的剖视图；以及
[0022]图3是采用非固结研磨料抛光垫对待抛光的金属层进行抛光时的示意图。
【具体实施方式】
[0023]接下来，将结合附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0024]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其他元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。
[0025]根据本发明的一个方面，提供一种化学机械抛光的方法。该方法包括:
[0026]执行步骤SllO:提供半导体衬底，该半导体衬底上形成有待抛光的金属层。
[0027]如图2A所示，提供半导体衬底210。该半导体衬底210可以是硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SS0I)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)中的至少一种。半导体衬底210中可以形成有用于隔离有源区的浅沟槽隔离(STI)等，浅沟槽隔离可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟掺杂玻璃和/或其它现有的低介电材料形成。当然，半导体衬底210中还可以形成有掺杂阱(未示出)等等。为了图示简洁，在这里仅用于方框来表示。半导体衬底210上可以形成有器件(未示出)，例如晶体管等。这些器件会导致随后形成的待抛光的金属层的表面更加不平坦。
[0028]半导体衬底210上形成有待抛光的金属层220’。该金属层220’可以包括但不限于通过物理气相沉积、化学气相沉积、电镀等其他合适方式形成的栅极金属层或金属互连层。待抛光的金属层220’的材料可以为任何合适的金属材料，作为示例，在根据本发明的一个实施例中，待抛光的金属层220’的材料可以为贵金属。优选地，待抛光的金属层210’的材料可以包括Pt、Os、Ir、Ru、Rh以及Pd中的一种或多种。Pt、Os、Ir、Ru、Rh、Pd等金属具有低的电阻，能够提高半导体器件的性能。而且Pt、Os、Ir、Ru、Rh、Pd等金属的电阻温度系数较低，电阻稳定性好，因而能够提高半导体器件性能的稳定性。
[0029]执行步骤S120:使用研磨浆料对金属层执行化学机械抛光，其中研磨浆料包括研磨颗粒和氧化剂，施加的压力大于1psi,且研磨转速大于150rpm。
[0030]如图2B所示，使用研磨浆料对待抛光的金属层220’执行化学机械抛光，以形成抛光后的金属层220。其中抛光后的金属层220具有好的表面抛光质量。化学机械抛光可以在固结研磨料抛光垫上进行，此时，研磨浆料被固定于抛光垫上。化学机械抛光也可以在非固结研磨料抛光垫上进行，此时，研磨浆料可以呈颗粒状态并悬浮于液体载剂中。下面以在非固结研磨料抛光垫上进行的化学机械抛光为例对待抛光的金属层220’的化学机械抛光进行详细说明。
[0031]如图3所示，化学机械抛光装置300包括抛光垫310、研磨头320、研磨浆料传输装置330以及研磨头整理装置340。使用时，将上面具有待抛光的金属层220’(参见图2A)的半导体衬底210放置在研磨头320的下方，并使待抛光的金属层220’(参见图2A)与抛光垫310接触。研磨浆料传输装置330设置在抛光垫310的上方，用于将研磨浆料喷洒到抛光垫310的表面上。研磨垫整理器340包括整理臂341和设置在整理壁341 —端的整理盘342，其中整理臂341可以带动整理盘342在研磨垫310上移动，以使整理盘342对整个研磨垫310的表面进行修整动作。此外，研磨垫310的表面上还设置有沟槽311，沟槽311不但可以使得研磨浆料在研磨垫310上均匀分布，并且在研磨过程中还可以收集研磨浆料产生的微粒或由外界落在研磨垫310上的微粒。
[0032]化学机械抛光是化学腐蚀与机械磨削相结合的抛光方法。在抛光过程中，化学腐蚀和机械磨削相互作用。一方面，研磨浆料(包括研磨颗粒和氧化剂)中的研磨颗粒与待抛光的金属层220’相互摩擦产生热量，提供固相化学反应产生的热量条件，研磨浆料中的氧化剂与待抛光的金属层220’发生化学反应，将硬度高、化学性质稳定的物质转化为结构松软易去除的过渡软质层。另一方面，由于待抛光的金属层220