使用〇3/DIW溶液清洗平坦化的MG层包括通 过-CH2+303-CO2+302+3H20的反应从CMP浆去除有机残留物，有机残留物包括官能团-CH2。 [0061] 在一些实施例中，通过连接至CMP系统的抛光单元的03/DIW生成器产生03/DIW溶 液。在一些实施例中，清洗平坦化MG层包括使用磨光垫和抛光单元中的03/DIW溶液磨光 半导体结构的表面。抛光单元包括连接至〇3/DIW生成器以向磨光垫提供03/DIW溶液的管 道。
[0062] 在一些实施例中，03/DIW生成器连接至CMP系统的清洗单元以供给03/DIW溶液。
[0063] 在一些实施例中，清洗单元包括连接至03/DIW生成器的水槽。在一些实施例中， 清洗平坦化的MG层包括在进一步连接至兆声波生成器的水槽中清洗半导体结构的表面， 其中，兆声波生成器配置成向包含在水槽中的〇3/DIW溶液提供振荡。
[0064] 在一些实施例中，清洗单元包括连接至03/DIW生成器的喷嘴。在一些实施例中， 清洗平坦化的MG层包括使用进一步连接至兆声波生成器的喷嘴清洗半导体结构的表面， 其中，兆声波生成器配置成向〇3/DIW溶液提供振荡以形成要从喷嘴喷射向半导体结构的表 面的03/DIW雾。
[0065] 在一些实施例中，清洗单元包括配置成刷洗半导体结构的表面的刷子以及连接至 〇3/DIW生成器的喷嘴。在一些实施例中，清洗平坦化的MG层包括使用刷子和从喷嘴喷射的 〇3/DIW溶液刷洗半导体结构的表面。
[0066] 在一些实施例中，清洗平坦化的MG层包括使用磨光垫和抛光单元中的03/DIW溶 液磨光半导体结构的表面；以及在连接至兆声波生成器的水槽中清洗半导体结构的表面， 其中，兆声波生成器配置成向包含在水槽中的〇3/DIW溶液提供振荡。抛光单元包括管道， 管道连接至配置成向磨光垫供给o3/diw溶液的o3/diw生成器。水槽连接至配置成向水槽 供给o3/diw溶液的o3/diw生成器。
[0067] 在一些实施例中，清洗平坦化的MG层包括使用磨光垫和抛光单元中的03/DIW溶 液磨光半导体结构的表面、以及使用连接至兆声波生成器的喷嘴清洗半导体结构的表面， 其中，兆声波生成器配置成向o3/diw溶液提供振荡以形成要从喷嘴喷射向半导体结构的表 面的o3/diw雾。抛光单元包括连接至配置成向磨光垫供给o3/diw溶液的o3/diw生成器的 管道。喷嘴连接至o3/diw生成器。
[0068] 在一些实施例中，清洗平坦化的MG层包括使用磨光垫和抛光单元中的03/DIW溶 液磨光半导体结构的表面；以及使用刷子和从喷嘴喷射的o3/diw溶液刷洗半导体结构的表 面。喷嘴连接至〇3/diw生成器。抛光单元包括连接至配置成向磨光垫供给o3/diw溶液的 o3/diw生成器的管道。
[0069] 在一些实施例中，03/DIW溶液的pH值介于约4至约9的范围内。溶解在03/DIW 溶液中的〇3的浓度介于约5ppm至约70ppm的范围内。
[0070] 在一些实施例中，制造半导体器件的方法还包括干燥清洗的半导体结构；在ILD 区和MG层上方沉积蚀刻停止层（ESL);以及形成穿过ESL和ILD区的接触孔。
[0071] 本发明还提供了一种化学机械抛光（CMP)系统。CMP系统包括配置成产生包括溶 解在去离子水〇)IW)中的臭氧气体（03)的03/0頂溶液的03/DIW生成器；包括用于平坦化 和磨光半导体器件的表面的组件的抛光单元；以及连接至〇3/DIW生成器且配置成使用03/ DIW溶液清洗半导体结构的平坦化的表面的清洗单元。抛光单元包括连接至03/DIW生成器 以提供用于磨光的〇3/DIW溶液的管道。
[0072] 在一些实施例中，清洗单元包括连接至03/DIW生成器且配置成向半导体结构供给 〇3/DIW溶液的喷嘴。清洗单元包括配置成当喷嘴向半导体结构喷射03/DIW溶液时刷洗半 导体结构的表面的刷子。喷嘴连接至兆声波生成器，该兆声波生成器配置成向由〇3/diw生 成器提供的〇3/diw溶液提供振荡，从而形成将从喷嘴喷射向半导体结构的o3/diw雾。
[0073] 在一些实施例中，清洗单元包括连接至兆声波生成器和03/DIW生成器的水槽。兆 声波生成器配置成向包含在水槽中的o3/diw溶液提提供振荡。
[0074] 本发明还公开了一种半导体器件，该半导体器件包括多个层间电介质（ILD)区； 配置成填充两个相邻的ILD区之间的沟槽的金属栅极（MG)层；形成在MG层上的氧化物层； 以及沉积在氧化物层上的蚀刻停止层（ESL)。MG层和ILD区具有共平面的顶面。使用包括 溶解在去离子水（DIW)中的臭氧气体（03)的03/0頂溶液清洗共平面的顶面。通过使用0 3/ DIW溶液氧化MG层中的金属来形成氧化物层。
[0075] 上面论述了若干实施例的部件，使得本领域的普通技术人员可以更好地理解本发 明的各个方面。本领域的普通技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设 计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结 构。本领域的普通技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本发明的精神和范围，并 且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、更换以及改变。
【主权项】
1. 一种制造半导体器件的方法，所述方法包括： 提供包括形成为填充两个相邻的层间电介质（ILD)区之间的沟槽的金属栅极（MG)层 的半导体结构，所述MG层形成在所述ILD区上； 使用CMP系统实施化学机械抛光（CMP)工艺以平坦化所述MG层和所述ILD区；以及 使用包括溶解在去离子水（DIW)中的臭氧气体（O3)的03/0頂溶液清洗平坦化的所述MG层。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 在清洗平坦化的所述MG层的同时，在所述MG层上形成金属氧化物层。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述0 3/DIW溶液清洗平坦化的所述MG层包 括通过_CH2+303-CO2+302+3H20的反应从CMP浆中去除有机残留物，所述有机残留物包括 官能团-CH2。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过连接至所述CMP系统的抛光单元的0 3/DIW 生成器生成所述〇3/DIW溶液，并且其中，清洗平坦化的所述MG层包括使用磨光垫和所述抛 光单元中的所述o3/diw溶液来磨光所述半导体结构的表面，所述抛光单元包括连接至所述 o3/diw生成器以向所述磨光垫供给所述o3/diw溶液的管道。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，0 3/DIW生成器连接至所述CMP系统的清洗单元 以供给所述〇3/diw溶液。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述清洗单元包括连接至所述0 3/DIW生成器的 水槽，并且其中，清洗平坦化的所述MG层包括在进一步连接至兆声波生成器的所述水槽中 清洗所述半导体结构的表面，所述兆声波生成器配置成向包含在所述水槽中的所述〇3/DIW 溶液提供振荡。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述清洗单元包括连接至所述0 3/DIW生成器的 喷嘴，并且其中，清洗平坦化的所述MG层包括使用进一步连接至兆声波生成器的所述喷嘴 清洗所述半导体结构的表面，所述兆声波生成器配置成向所述〇3/DIW溶液提供振荡以形成 将从所述喷嘴喷射至所述半导体结构的表面的〇3/DIW雾。
8. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述清洗单元包括： 刷子，配置成刷洗所述半导体结构的表面；以及 喷嘴，连接至所述〇3/DIW生成器， 其中，清洗平坦化的所述MG层包括使用所述刷子和从所述喷嘴喷射的所述03/DIW溶 液刷洗所述半导体结构的表面。
9. 一种化学机械抛光（CMP)系统，所述CMP系统包括： 〇3/DIW生成器，配置成产生包括溶解在去离子水（DIW)中的臭氧气体（O3)的03/1)頂溶 液； 抛光单元，包括用于平坦化和磨光半导体结构的表面的组件，所述抛光单元包括管道， 所述管道连接至所述o3/diw生成器以提供用于磨光的所述o3/diw溶液；以及 清洗单元，连接至所述o3/diw生成器并且配置成使用所述o3/diw溶液清洗所述半导体 结构的平坦化的所述表面。
10. -种半导体器件，包括： 多个层间电介质（ILD)区； 金属栅极（MG)层，配置成填充两个相邻的ILD区之间的沟槽； 氧化物层，形成在所述MG层上；以及 蚀刻停止层（ESL)，沉积在所述氧化物层上， 其中，所述MG层和所述ILD区具有共平面的顶面， 其中，使用包括溶解在去离子水（DIW)中的臭氧气体（O3)的03/0頂溶液清洗所述共平 面的顶面，以及 其中，通过使用所述〇3/DIW溶液氧化所述MG层中的金属形成所述氧化物层。
【专利摘要】本发明提供了一种制造半导体器件的方法。该方法包括：提供半导体结构，该半导体结构包括形成为填充两个相邻的层间电介质(ILD)区之间的沟槽的金属栅极(MG)层；使用CMP系统实施化学机械抛光(CMP)工艺以平坦化MG层和ILD区；以及使用包括溶解在去离子水(DIW)中的臭氧气体(O3)的O3/DIW溶液清洗平坦化的MG层。MG层形成在ILD区上。本发明涉及用于化学机械抛光和清洗的系统和方法。
【IPC分类】H01L21-02, H01L21-67
【公开号】CN104733287
【申请号】CN201410794995
【发明人】孙旭昌, 刘启人, 庄英良, 吴历杰, 陈亮光, 颜名良
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月18日
【公告号】US20150179432