专利名称：去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的 方法。
背景技术：
随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展，在半导体的制 造流程中，涉及金属互联工艺。图1为金属互联工艺结构的剖面示意图，如图1所示，提供 一晶圆，并在该晶圆的衬底101上沉积介质层102，采用蚀刻工艺在介质层102上形成凹槽 103后，将晶圆放置于物理气相沉积工艺(PVD)反应腔中，采用PVD工艺沉积阻挡层104和 金属层105，这样就完成了金属互联工艺。从理论上来讲，PVD反应腔应为密闭的容器，然而，在实际应用中，如果PVD反应 腔使用的时间过长，PVD反应腔的密闭性就会下降，或者由于操作失误，也有可能导致PVD 的密闭性下降，基于这些原因，空气中的污染物颗粒有可能进入PVD反应腔，并随着阻挡层 104或金属层105的沉积而掺杂在阻挡层104或金属层105中，从而对阻挡层104或金属层 105造成污染，最终影响半导体器件的性能。如果阻挡层或金属层中掺杂有污染物颗粒，则最终形成的半导体器件被视为不合 格产品，因此，在现有技术中，当完成金属互联工艺后，采用明场扫描方法(BFI)对阻挡层 和金属层进行检测，当检测到晶圆的阻挡层或金属层中掺杂有污染物颗粒后，则将该晶圆 报废，可见，一旦晶圆的阻挡层或金属层掺杂有污染物颗粒，则只能将晶圆报废，从而增加 了半导体器件的生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方 法，能够降低半导体器件的生产成本。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的—种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法，该方法包括以下步骤采用干法蚀刻工艺对掺杂有污染物颗粒的金属层和阻挡层进行蚀刻，并蚀刻至介 质层表面；采用化学机械研磨工艺CMP对部分厚度的介质层进行研磨去除。在蚀刻至介质层表面之后、采用CMP对介质层进行研磨之前，采用去离子水DIW冲 洗介质层表面。在采用CMP对介质层进行研磨之后，采用DIW冲洗介质层表面。当采用CMP对介质层进行研磨时，介质层的厚度减小量为200A至400A。当采用CMP对介质层进行研磨时研磨盘与研磨头的相对角速度小于73/67。当采用CMP对介质层进行研磨时研磨头的第二区域与第三区域对研磨面施加的 压力之比大于1. 42，且研磨头的第三区域对研磨面施加的压力为2. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。
一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法，该方法包括以下步骤采用干法蚀刻工艺对顶部抗反射涂层DARC、掺杂有污染物颗粒的金属层和阻挡层 进行蚀刻，并蚀刻至介质层表面；采用化学机械研磨工艺CMP对部分厚度的介质层进行研磨去除。在蚀刻至介质层表面后、采用CMP对介质层进行研磨之前，采用去离子水DIW冲洗 介质层表面。在采用CMP对介质层进行研磨之后，采用DIW冲洗介质层表面。当采用CMP对介质层进行研磨时，介质层的厚度减小量为200A至400A。，当采用CMP对介质层进行研磨时研磨盘与研磨头的相对角速度小于73/67。当采用CMP对介质层进行研磨时研磨头的第二区域与第三区域对研磨面施加的 压力之比大于1. 85，且研磨头的第三区域对研磨面施加的压力为2. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。可见，在本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中，首先 采用干法蚀刻工艺对掺杂有污染物颗粒的金属层和阻挡层进行蚀刻，并蚀刻至介质层表 面，最后采用化学机械研磨工艺(CMP)对部分厚度的介质层进行研磨去除，这样，一旦晶圆 的阻挡层或金属层掺杂有污染物颗粒，可采用本发明所提供的方法去除阻挡层和金属层中 的污染物颗粒，无需将晶圆报废，降低了导体器件的生产成本
图1为金属互联工艺结构的剖面示意图。图2为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法的实施例 的流程图。图3为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中步骤201 的工艺结构剖面示意图。图4为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中步骤202 的工艺结构剖面示意图。图5为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中步骤203 的工艺结构剖面示意图。图6为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中步骤204 的工艺结构剖面示意图。图7为研磨头的底面分区示意图。图8为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中步骤205 的工艺结构剖面示意图。图9为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法中步骤206 的工艺结构剖面示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。图2为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法的实施例的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤步骤201，图3为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法 中步骤201的工艺结构剖面示意图，如图3所示，采用BFI检测出阻挡层104或金属层105 中掺杂有污染物颗粒的晶圆。BFI为现有检测技术，图3、4、5、6、7、8、9中的标示如图1的说明，在此不予赘述。步骤202，图4为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法 中步骤202的工艺结构剖面示意图，如图4所示，采用千法蚀刻工艺对金属层105和阻挡层 104进行蚀刻，并蚀刻至介质层102表面。在本步骤中，采用干法蚀刻工艺将所沉积的金属层105和阻挡层104蚀刻掉，同时 也将阻挡层104或金属层105中掺杂的污染物颗粒蚀刻掉。在现有技术中，可根据阻挡层104或金属层105的不同材料而采用不同的蚀刻气 体，具体工艺参数也可根据实际的工艺环境进行设置，因此，在本步骤中，对干法蚀刻的蚀 刻气体和具体工艺参数没有限定，可采用现有技术进行选择和设置，只要能够将金属层105 和阻挡层104蚀刻至介质层表面即可。步骤203，图5为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法 中步骤203的工艺结构剖面示意图，如图5所示，采用去离子水(DIW)冲洗介质层102表面。在步骤203中，当干法蚀刻结束后，采用DIW将蚀刻气体与阻挡层104和金属层 105的反应生成物冲洗掉，有利于后续步骤的进行。步骤204，图6为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法 中步骤204的工艺结构剖面示意图，如图6所示，采用化学机械研磨工艺(CMP)对部分厚度 的介质层102进行研磨去除。在实际应用中，阻挡层104中所掺杂的污染物颗粒有可能位于阻挡层与介质层的 交界处，因此，在本步骤中还需要采用CMP工艺对介质层102进行研磨。为了使经研磨的 介质层102依然满足工艺的要求，根据实际工艺的要求，对介质层102的研磨量必须小于 400A,也就是说，若在预先所沉积的介质层102的厚度的基础上减小400A以上的厚度，则经 研磨的介质层102无法满足工艺的要求。在实际应用中，一般我们将介质层102的厚度减 小量控制在200A至400A的范围内。为了将介质层102的研磨量控制在200A至400A的范围内，下面提供一组CMP的较 佳工艺参数研磨盘与研磨头的相对角速度小于73/67，即研磨盘的角速度/研磨头的角速 度小于73/67，在实际应用中，当对晶圆进行研磨时，首先将晶圆置于研磨垫和研磨头之间， 且研磨垫位于研磨盘的上方并与研磨盘接触，然后使研磨盘和研磨头按照相反的方向发生 旋转，研磨盘会带动研磨垫发生旋转，且研磨头也会带动晶圆发生旋转，因此，可通过对研 磨盘与研磨头的相对角速度的控制来实现对研磨速率的控制。另外，为了提高经研磨的介质层的平坦度，针对研磨头中各个研磨区对研磨面施 加的压力进行了限定。图7为研磨头的底面分区示意图，如图7所示，研磨头的底面被分为 三个区域第一区域、第二区域和第三区域，在实际应用中，当进行CMP时，可分别针对三个 区域对研磨面所施加的压力进行控制，以提高研磨面的平坦度。在本发明中，第二区域与第 三区域对研磨面施加的压力之比大于1. 42，第三区域对研磨面施加的压力为2. 2帕斯卡至 2. 6帕斯卡，另外，第一区域对研磨面施加的压力没有具体的限定，在实际应用中，当第二区域与第三区域对研磨面施加的压力确定后，根据研磨头区域设定的标准算法来设定第一区 域对研磨面施加的压力的上限值，研磨头区域设定的标准算法为现有技术的内容，在此不 详述。步骤205，图8为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法 中步骤205的工艺结构剖面示意图，如图8所示，采用DIW冲洗经CMP后的介质层表面。步骤206，图9为本发明所提供的一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法 中步骤206的工艺结构剖面示意图，如图9所示，采用PVD在介质层表面沉积阻挡层104和 金属层105。当步骤205结束后，原先所沉积的阻挡层和金属层中的污染物颗粒已被基本去 除，因此，在本步骤中，采用PVD工艺重新在介质层上沉积新的阻挡层和金属层。至此，本流程结束，可进入后续的工艺流程。需要说明的是，上述步骤201至206是针对第一金属层而言的，然而，对其他金属 层来说，在其他金属层的表面还涂覆有顶部抗反射涂层(DARC)，因此，在步骤202中，还对 其他金属层的DARC进行蚀刻，相应地，在步骤206中，采用PVD工艺在介质层表面重新沉积 阻挡层、金属层，并在金属层表面涂覆DARC，而且由于第一金属层下方只有一层介质层，而 对其他金属层来说，在其他金属层的下方还有多层介质层和多层金属层，因此，当对其他金 属层下方的介质层进行CMP时，针对研磨头三个区域对研磨面所施加的压力的设置与上述 步骤204中相关的设置略有差异，具体为第二区域与第三区域对研磨面施加的压力之比 大于1. 85，第三区域对研磨面施加的压力为2. 2-2. 6帕斯卡，另外，第一区域对研磨面施加 的压力没有具体的限定，在实际应用中，当第二区域与第三区域对研磨面施加的压力确定 后，根据研磨头区域设定的标准算法来设定第一区域对研磨面施加的压力的上限值。还需要说明的是，在实际应用中，相邻的两个介质层之间为半导体器件的有源区， 因此，为了避免对有源区造成损害，要求不仅不能将介质层完全去除，而且介质层的厚度减 小量必须控制在200A至400A的范围内。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法，该方法包括以下步骤采用干法蚀刻工艺对掺杂有污染物颗粒的金属层和阻挡层进行蚀刻，并蚀刻至介质层表面；采用化学机械研磨工艺CMP对部分厚度的介质层进行研磨去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在蚀刻至介质层表面之后、采用CMP对介 质层进行研磨之前，采用去离子水DIW冲洗介质层表面。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在采用CMP对介质层进行研磨之后， 采用DIW冲洗介质层表面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采用CMP对介质层进行研磨时，介质层 的厚度减小量为200A至400A。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当采用CMP对介质层进行研磨时研磨盘 与研磨头的相对角速度小于73/67。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当采用CMP对介质层进行研磨时研磨头 的第二区域与第三区域对研磨面施加的压力之比大于1. 42，且研磨头的第三区域对研磨面 施加的压力为2. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。
7.—种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法，该方法包括以下步骤采用干法蚀刻工艺对顶部抗反射涂层DARC、掺杂有污染物颗粒的金属层和阻挡层进行 蚀刻，并蚀刻至介质层表面；采用化学机械研磨工艺CMP对部分厚度的介质层进行研磨去除。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在蚀刻至介质层表面后、采用CMP对介质 层进行研磨之前，采用去离子水DIW冲洗介质层表面。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在采用CMP对介质层进行研磨之后， 采用DIW冲洗介质层表面。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当采用CMP对介质层进行研磨时，介质层 的厚度减小量为200A至400A。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当采用CMP对介质层进行研磨时研磨 盘与研磨头的相对角速度小于73/67。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当采用CMP对介质层进行研磨时研磨 头的第二区域与第三区域对研磨面施加的压力之比大于1. 85，且研磨头的第三区域对研磨 面施加的压力为2. 2帕斯卡至2. 6帕斯卡。
全文摘要
本发明公开了一种去除阻挡层和金属层中污染物颗粒的方法，该方法包括采用干法蚀刻工艺对掺杂有污染物颗粒的金属层和阻挡层进行蚀刻，并蚀刻至介质层表面；采用化学机械研磨工艺CMP对部分厚度的介质层进行研磨去除。采用该方法能够降低半导体器件的生产成本。
文档编号H01L21/768GK101996882SQ20091005666
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者彭澎, 潘继岗 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司