專利名稱：半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝方法，尤其是一種半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介 質(zhì)層膜厚均一性的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體后道(Back-End-Of-Line，BE0L)制程中，一般需要多層金屬布線，上下 金屬層之間由介質(zhì)層隔開并通過通孔連接。具體制作過程通常為如圖1 圖3所示，在刻 蝕金屬連線層1之后，在金屬連線層1上淀積介質(zhì)層2，如圖2所示，然后經(jīng)過CMP (Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機械拋光)平坦化，如圖3所示，再在介質(zhì)層上刻蝕通孔，然后 是通孔金屬(如鎢)的填充及其化學(xué)機械拋光，之后再淀積后一道金屬連線層。如圖2所 示，介質(zhì)層2淀積工藝會保持下層金屬連線刻蝕形成的圖形間的高低差(Step-height)，這 個高低差必須通過化學(xué)機械拋光工藝消除，否則會對后續(xù)的光刻，刻蝕，和金屬淀積等工藝 造成難以克服的困難?；瘜W(xué)機械拋光工藝涉及的耗材和工藝參數(shù)很多，其中耗材包括研磨 墊(pad)，研磨頭(head)，研磨墊修正盤(conditioning disk)，研磨液(slurry)等。這些 耗材各有不同的使用壽命及更換周期。其工藝參數(shù)，如研磨液流量，壓力等，有時也會偏離 設(shè)計值?；瘜W(xué)機械拋光工藝的工藝控制及穩(wěn)定性在很大程度上受到這些耗材和工藝參數(shù)變 化的限制而難以提高。另外，由于化學(xué)機械拋光自身特性的限制，很難使硅片面內(nèi)不同區(qū)域 的研磨速率保持一致，因此即使在耗材和工藝參數(shù)完全一樣的情況下，也很難保證硅片面 內(nèi)的膜厚均一性。就現(xiàn)有技術(shù)來說，化學(xué)機械拋光之后硅片面內(nèi)以及不同硅片之間膜的厚 變化有時會達到實際需要膜厚的三分之一或更大。從而對先進半導(dǎo)體制程的開發(fā)和量產(chǎn)品 良率的提高造成障礙。且隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小和設(shè)計規(guī)格的收緊，這種障礙作用越 來越嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層 膜厚均一性的方法，能夠克服化學(xué)機械拋光自身特性的限制，改善了介質(zhì)層化學(xué)機械拋光 后硅片面內(nèi)和硅片之間的膜厚均一性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性 的方法的技術(shù)方案是，在制作金屬連線之后，淀積第一介質(zhì)層，然后在所述第一介質(zhì)層上淀 積一層阻擋層，再在所述阻擋層上淀積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的最低處要高于所述 阻擋層的最高處，之后進行化學(xué)機械拋光，所述阻擋層在后面進行的化學(xué)機械拋光中對所 述第二介質(zhì)層具有高選擇比，使得化學(xué)機械拋光后的表面停留在所述阻擋層的最高處。本發(fā)明通過在金屬層間介質(zhì)間增加淀積一層在化學(xué)機械拋光過程中對層間介質(zhì) 層具有高選擇比的阻擋層，使化學(xué)機械拋光在研磨介質(zhì)層的時候能夠停在該阻擋層上，以 有效消除因耗材和工藝參數(shù)的變化引起的化學(xué)機械拋光工藝波動。同時由于化學(xué)機械拋光 研磨停在阻擋層上，殘膜厚度的面內(nèi)均一性主要取決于化學(xué)機械拋光阻擋層下面的層間介質(zhì)層淀積時的面內(nèi)均一性，從而在一定程度上了克服化學(xué)機械拋光自身特性的限制，改善 了介質(zhì)層化學(xué)機械拋光后硅片面內(nèi)和硅片之間的膜厚均一性。增加淀積的阻擋層同時可給 層間介質(zhì)層化學(xué)機械拋光的終點檢測提供方便，提高化學(xué)機械拋光工藝的穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1 圖3為現(xiàn)有的半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法的 示意圖；圖4 圖8為本發(fā)明半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法的 示意中附圖標記為，1.金屬連線層；2.介質(zhì)層；3.第一介質(zhì)層；4.隔離層；5.第二介質(zhì)層。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法，在 如圖4所示的制作金屬連線1之后，淀積第一介質(zhì)層3，如圖5所示，然后在所述第一介質(zhì)層 3上淀積一層阻擋層4，如圖6所示，再在所述阻擋層4上淀積第二介質(zhì)層5，如圖7所示，所 述第二介質(zhì)層5的最低處要高于所述阻擋層4的最高處，之后進行化學(xué)機械拋光，所述阻擋 層4在后面進行的化學(xué)機械拋光中對所述第二介質(zhì)層5具有高選擇比，使得化學(xué)機械拋光 后的表面停留在所述阻擋層4的最高處。所述第一介質(zhì)層3為純的SiO2，或者是摻雜P、B、F中一種或幾種雜質(zhì)元素的SiO2, 其淀積工藝可以是PE-CVD (等離子體增強化學(xué)氣相淀積),AP-CVD (常壓化學(xué)氣相淀積)或 者LP-CVD (低壓化學(xué)氣相淀積)厚度范圍為100 10000 A。所述阻擋層4是SiON或者SiN，其淀積工藝可以是PE-CVD，AP-CVD, LP-CVD,厚度 范圍為10 3000 A。所述第二介質(zhì)層5為純的SiO2,或者是摻雜P、B、F中一種或幾種雜質(zhì)元素的SiO2, 其淀積工藝可以是PE-CVD，AP-CVD或者LP-CVD，厚度范圍為100 10000 k。所述化學(xué)機械拋光的控制為固定時間控制，或者為終點檢測控制。根據(jù)硅片表面或化學(xué)機械拋光工藝過程中的光學(xué)，機械，溫度變化，特定元素或化 合物檢測的終點檢測方法。在化學(xué)機械拋光工藝中，當(dāng)從一種膜質(zhì)的薄膜研磨到另外一種膜質(zhì)的薄膜的時 候，硅片表面的光學(xué)、機械(摩擦)性能、溫度、研磨產(chǎn)生物所包含的元素及化合物都會發(fā)生 改變，而這些改變都能夠被特定的檢測儀器探測到。當(dāng)檢測儀器探測到這些變化后，會把這 些信息反饋給研磨系統(tǒng)，使系統(tǒng)自動停止研磨，從而停留在下層的薄膜層上，這就是終點檢 測方法。目前在淺槽隔離化學(xué)機械研磨工藝中(STI化學(xué)機械拋光)，化學(xué)機械拋光是從二 氧化硅層研磨到氮化硅層，當(dāng)研磨到氮化硅層之后，系統(tǒng)利用激光探測到硅片表面的光學(xué) 變化，從而自動停止研磨，使研磨過程能停留在氮化硅層之上。在本發(fā)明中，阻擋層和介質(zhì)層的膜質(zhì)也是不一樣的。當(dāng)化學(xué)機械拋光從介質(zhì)層研 磨到阻擋層之后，系統(tǒng)能夠檢測到前面所說的各種物理化學(xué)特性的變化(取決于終點檢測
4的方式)，從而停止研磨，停止在阻擋層之上。本發(fā)明增加淀積的阻擋層同時可給層間介質(zhì)層化學(xué)機械拋光的終點檢測提供方 便，提高化學(xué)機械拋光工藝的穩(wěn)定性。綜上所述，本發(fā)明使化學(xué)機械拋光在研磨介質(zhì)層的時候能夠停在該阻擋層上，以 有效消除因耗材和工藝參數(shù)的變化引起的化學(xué)機械拋光工藝波動，同時在一定程度上了克 服化學(xué)機械拋光自身特性的限制，改善了介質(zhì)層化學(xué)機械拋光后硅片面內(nèi)和硅片之間的膜
厚均一性。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法，其特征在于，在制作金屬連線之后，淀積第一介質(zhì)層，然后在所述第一介質(zhì)層上淀積一層阻擋層，再在所述阻擋層上淀積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的最低處要高于所述阻擋層的最高處，之后進行化學(xué)機械拋光，所述阻擋層在后面進行的化學(xué)機械拋光中對所述第二介質(zhì)層具有高選擇比，使得化學(xué)機械拋光后的表面停留在所述阻擋層的最高處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法， 其特征在于，所述第一介質(zhì)層為純的SiO2,或者是摻雜P、B、F中一種或幾種雜質(zhì)元素的 SiO2,其淀積工藝是PE-CVD、AP-CVD或者LP-CVD，厚度范圍為100 10000 k。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法， 其特征在于，所述阻擋層是SiON或者SiN，其淀積工藝是PE-CVD，AP-CVD或者LP-CVD，厚度 范圍為10 3000 A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法， 其特征在于，所述第二介質(zhì)層為純的SiO2,或者是摻雜P、B、F中一種或幾種雜質(zhì)元素的 SiO2,其淀積工藝是PE-CVD，AP-CVD或者LP-CVD，厚度范圍為100 10000 A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法， 其特征在于，所述化學(xué)機械拋光的控制為固定時間控制，或者為終點檢測控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法， 其特征在于，根據(jù)硅片表面或化學(xué)機械拋光工藝過程中的光學(xué)，機械，溫度變化，特定元素 或化合物檢測的終點檢測方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體金屬連線制作工藝中改善介質(zhì)層膜厚均一性的方法，在制作金屬連線之后，淀積第一介質(zhì)層，然后在所述第一介質(zhì)層上淀積一層阻擋層，再在所述阻擋層上淀積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層的最低處要高于所述阻擋層的最高處，之后進行化學(xué)機械拋光，所述阻擋層在后面進行的化學(xué)機械拋光中對所述第二介質(zhì)層具有高選擇比，使得化學(xué)機械拋光后的表面停留在所述阻擋層的最高處。本發(fā)明使化學(xué)機械拋光在研磨介質(zhì)層的時候能夠停在該阻擋層上，以有效消除因耗材和工藝參數(shù)的變化引起的化學(xué)機械拋光工藝波動，同時在一定程度上了克服化學(xué)機械拋光自身特性的限制，改善了介質(zhì)層化學(xué)機械拋光后硅片面內(nèi)和硅片之間的膜厚均一性。
文檔編號H01L21/768GK101937867SQ200910057519
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者方精訓(xùn), 程曉華, 鄧鐳 申請人:上海華虹Nec電子有限公司