[发明专利]用于受限区域平坦化的设备和方法

说明书

背景技术

半导体器件(如集成电路、存储单元等)的制造中，执行一系 列制造操作以在该半导体晶片上形成特征。这些半导体晶片包括具 有形成在硅基片上多层结构形式的集成电路器件。在基片层，形成 具有扩散区的晶体管器件。在后续的层中，将互连金属线图案化并 且电连接到该晶体管器件，以形成所需的集成电路器件。并且，图 案化的导电层由介电材料与其他导电层绝缘。

在导电互连制造过程中，在晶片上沉积金属层。所沉积的金属 将比较大的区域(如沟槽区域)更快地填充该晶片上较小的特征(如 亚微米特征)中间的区域。因为这些较小的特征跨越相对较大的晶 片区域，应当认识到这些较大的晶片区域具有增大的地势 (topography)。这些增大地势区域需要连同这些减小地势区域的平 坦化而平坦化。同时发生的晶片的增大和减小地势区域的平坦化提 出挑战。例如，为了实现晶片这些增大地势区域的平坦化，可能需 要延长的过抛光时间。然而，晶片这些减小地势区域暴露于延长的 过抛光时间会导致这些减小地势区域过多的材料去除，例如，会不 希望地暴露和/或损坏沉积的金属下面的阻挡层。

发明内容

在一个实施方式中，公开一种用于半导体晶片的受限区域平坦 化的临近头。该临近头包括限定为保持电解液的室。阴极设置在该 室内并暴露于该电解液。阳离子交换隔膜设在该室的下部开口上， 从而该阳离子交换隔膜的顶部表面直接暴露于保持在该室内的电 解液。该临近头还包括流体供应通道，限定为驱除流体到邻近该阳 离子交换隔膜下部表面的位置。另外，真空通道限定为在邻近该阳 离子交换隔膜下部表面的位置提供吸力，从而使从该流体供应通道 驱除的流体流过该阳离子交换隔膜的下部表面。

在另一实施方式中，公开一种用于半导体晶片的受限区域平坦 化的方法。该方法包括操作，用于将临近头设在半导体晶片顶部表 面上方并且邻近该表面，从而该临近头的阳离子交换隔膜面对该半 导体晶片的顶部表面。该方法还包括操作，用于将电解液设在该阳 离子交换隔膜的顶部表面和阴极之间。该方法进一步包括在该阳离 子交换隔膜底部表面和该半导体晶片的顶部表面之间流动去离子 水。然后，将偏置电压施加在该半导体晶片的顶部表面和该阴极之 间，从而从该半导体晶片的顶部表面释放的阳离子受到影响而穿过 该去离子水、该阳离子交换隔膜和该电解液到达该阴极。

在另一实施方式中，公开一种用于半导体晶片的受限区域平坦 化的临近头。该临近头包括室，限定为保持电解液。阴极设在该室 内并暴露于该电解液。阳离子交换隔膜设在该室的下部开口上并且 直接暴露于保持在该室内的电解液。该临近头进一步包括流体供应 通道，限定为驱除流体到邻近该阳离子交换隔膜下部表面的位置。 以及，真空通道限定为在邻近该阳离子交换隔膜下部表面的位置提 供吸力，从而使从该流体供应通道驱除的流体流过该阳离子交换隔 膜的下部表面。另外，电流测量装置，连接以测量流过该阳离子交 换隔膜的电流。该测得的电流使得能够检测平坦化终点。

在另一实施方式中，公开一种检测受限区域平坦化工艺中平坦 化终点的方法。该方法包括操作，用于将临近头设在半导体晶片顶 部表面上方并且邻近该表面，从而该临近头的阳离子交换隔膜面对 该半导体晶片的顶部表面。该方法还包括操作，用于将电解液设在 该阳离子交换隔膜的顶部表面和阴极之间。该方法进一步包括在该 阳离子交换隔膜底部表面和该半导体晶片的顶部表面之间流动去 离子水。然后，将偏置电压施加在该半导体晶片的顶部表面和该阴 极之间，从而从该半导体晶片的顶部表面释放的阳离子受到影响而 穿过该去离子水、该阳离子交换隔膜和该电解液到达该阴极。该方 法进一步包括操作，用于监测通过该阳离子交换隔膜的电流量以检 测平坦化工艺的终点。该平坦化工艺的终点发生在观察到监测电流 量稳定的时候。

在另一实施方式中，公开一种用于半导体晶片的受限区域平坦 化的临近头。该临近头包括室，限定为保持电解液。阴极设在该室 内并暴露于该电解液。阳离子交换隔膜设在该室的下部开口上，从 而该阳离子交换隔膜的顶部表面直接暴露于保持在该室内的电解 液。该临近头还包括流体供应通道，限定为驱除流体到邻近该阳离 子交换隔膜下部表面的位置。使从该流体供应通道驱除的流体流过 该阳离子交换隔膜的下部表面。

本发明的这些和其他特征将在下面结合附图、作为本发明示例 说明的具体描述中变得更加明显。

附图说明