[发明专利]用于化学机械抛光的抛光垫及应用其的化学机械抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于化学机械抛光的抛光垫及应用其的化学机械抛光 方法，具体而言，涉及一种包含腐蚀抑制剂的抛光垫及应用其的化学机械抛 光方法。

现有技术

次半微米及更小尺寸的半导体装置的可靠生产是超大规模集成电路 (VLSI)及极大规模集成电路(ULSI)的下一代关键技术之一。然而，当 电路技术发展到极限时，VLSI及ULSI技术中内导线的收缩尺寸依赖于对加 工能力的额外要求。可靠的内导线结构对于VLSI及ULSI的成功，以及对 于持续努力增加个别基材及晶片的电路密度与质量都是重要的。

多层内导线在基材表面通过连续的材料沉积及材料移除技术形成，以构 成其特征。当不同的材料层连续沉积及移除时，基材最上方表面的横向面可 能变得不平坦，且在后续工艺之前需将表面平坦化。平坦化或抛光为一种工 艺，其将材料自基材表面移除以形成大体说来更平滑的表面。平坦化在于移 除过多的沉积材料、移除不想要的表面形貌以及表面缺陷，以提供平坦的表 面，这对之后的光刻或其它的半导体工艺是有帮助的，其中，表面缺陷例如 是表面的粗糙不平、材料的凝聚成团、晶格的破坏、刮痕以及受污染的材料 或是堆栈层。

化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是一种用以平坦化基材的常用 技术。在常规的化学机械抛光技术中，将基材承座或抛光头架设在承载组件 上，且在化学机械抛光设备里将基材承座或抛光头定位，使之与抛光对象相 互接触。承载组件提供可控制的压力到基材上，使基材相对于抛光垫有可控 制的压力。抛光垫通过外部的驱动力相对于基材移动。因此，当散布抛光组 合物而同时造成化学活性及机械活性时，化学机械抛光设备在基材与抛光对 象之间产生抛光或摩擦动作。

参照图1，其图示了由常规工艺所产生的碟型效应(dishing effect)的结 果的截面图。然而，沉积在基材10表面上用以填满形成其定义特征的材料 经常导致不规则的表面。抛光此表面上多余的材料(其称为覆盖层)可能导 致一些残余物的滞留，残余物来自定义特征15的金属移除不足。过度抛光 工艺用以去除上述残余物，则可能导致另一个定义特征25被移除过多的金 属。过多的金属移除会形成形貌缺陷，例如凹穴或洼口，如图1中的特征25 上的碟型30。

不希望在基材表面上存在碟型特征及残余物的滞留，因为碟型和残余物 可能不利地影响基材后续的工艺。例如，碟型导致不平坦的表面，因而降低 后续光刻步骤印刷高解析线路的能力，且不利地影响基材后续的表面形貌。 基材后续的表面形貌影响装置的结构与成品率。碟型也因降低装置的传导性 并增加装置的电阻而不利地影响装置的性能，导致装置的不稳定性及装置的 成品率降低。残余物可能导致后续材料的不平坦抛光，其例如是沉积在传导 材料与基材表面之间的阻挡层的材料(未示出)。不平坦抛光也会增加装置 的缺陷形成及降低基材的成品率。

因此在由基材移除材料的平坦化过程中，需要有一种使对基材的破坏降 到最低的成分及方法。

发明内容

本发明涉及一种通过使用包含腐蚀抑制剂的抛光垫对两相邻结构进行 化学机械抛光的方法，此方法可改善碟型效应并降低制造成本。

根据本发明的一个方面，提供一种用于化学机械抛光的抛光垫。该抛光 垫包含基底层及腐蚀抑制剂，其与该基底层结合。

根据本发明的另一方面，提供一种对半导体装置的两相邻结构进行化学 机械抛光的方法。该化学机械抛光方法包括：(a)提供一种半导体装置，其 包含在其表面内形成的凹穴、在该表面上形成的第一材料层、以及填满该凹 穴并在第一材料层上形成的第二材料层；以及(b)以抛光垫及基本上不含 抑制剂的抛光浆料基本上抛光第一及第二材料层，其中该抛光垫包含第二材 料层的腐蚀抑制剂。

从以下对优选的但非限制性的实施方式的详细描述，本发明将变得更加 明晰。参照附图进行以下说明。

附图说明

图1是图示由常规工艺所产生的碟型效应的截面图；

图2A是图示根据本发明的优选实施方式的抛光垫的示意图；

图2B为图2A沿着线段2B-2B’的截面图；

图3为图示根据本发明的另一优选实施方式的抛光垫的示意图。

图4A-4E为图示利用图2A的抛光垫形成金属栓(metal plug)的截面图。