[发明专利]一种硅通孔的化学机械抛光方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种硅通孔的化学机械抛光方法及系统。

背景技术

硅通孔（Though Silicon Via,TSV）工艺是将多个芯片垂直整合的技术，通常是在晶圆的硅通孔实现后，使用金属铜对硅通孔进行电镀淀积，而后通过化学机械抛光（CMP）进行平坦化，形成硅通孔金属铜线互连。

由于硅通孔的孔深通常在30um以上，远远大于集成电路中的铜互连线的厚度，在硅通孔工艺中需要电镀更多的铜，也需要在进行平坦化时研磨去除更多的铜。

化学机械抛光是硅通孔进行平坦化的常用方法，如何提高硅通孔中金属铜的去除速率，提高铜CMP的产能是硅通孔工艺中需要解决的重要问题之一。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，提供一种硅通孔的化学机械抛光方法及装置，提高对金属层的去除速率。。

本发明提供了一种硅通孔的化学机械抛光方法，包括：利用加热后的抛光液进行硅通孔的金属层的化学机械抛光。

优选地，抛光液的加热方法为将抛光液传送管路进行水浴加热或电阻丝加热。

优选地，加热后的抛光液的温度范围为25-70℃。

优选地，还包括步骤：采用常温抛光液进行硅通孔的阻挡层和/粘附层的化学机械抛光。

此外，本发明还提供了一种硅通孔的化学机械抛光系统，包括：抛光液供应系统、抛光液加热系统以及化学机械抛光装置，抛光液加热系统将抛光液供应系统提供的抛光液进行加热后输送至化学机械抛光装置。

优选地，所述抛光液加热系统为水浴加热系统，抛光液供应系统的抛光液传送管路设置于水浴加热系统内。

优选地，抛光液传送管路盘整后设置于水浴加热系统内。

优选地，所述抛光液加热系统为电阻丝加热系统，所述电阻丝加热系统缠绕于抛光液供应系统的抛光液传送管路的外壁上。

优选地，所述电阻丝加热系统上还设置有保温层。

优选地，加热后的抛光液的温度范围为25-70℃。

本发明实施例提供的硅通孔的化学机械抛光方法及装置，对化学机械抛光中用到的抛光液进行加热，来提高抛光液对硅通孔的金属层表面的氧化能力，进而提高对金属层的去除速率。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1-3为根据本发明实施例方法形成硅通孔的制造过程的截面结构示意图；

图4为根据本发明实施例的硅通孔的化学机械抛光系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

化学机械抛光是硅通孔进行平坦化的常用方法，如何提高硅通孔中金属铜的去除速率，提高铜CMP的产能是硅通孔工艺中需要解决的重要问题之一。为此，本发明提供了一种硅通孔的化学机械抛光方法，利用加热后的抛光液进行硅通孔的金属层的化学机械抛光。

在化学机械研磨工艺中，抛光液将金属层的表面氧化，而后通过抛光液中的研磨颗粒以及研磨垫的机械磨削作用将金属表面的氧化层去除，暴露出来的金属层接着被抛光液氧化而后被研磨去除，如此反复，实现金属层的研磨去除。本发明通过提高抛光液的温度来提高其对硅通孔的金属层表面的氧化能力，大大加快抛光液对金属层的氧化反应速度，进而提高对金属材料的研磨速度。

为了更好的理解本发明，以下将结合具体的实施例进行详细的描述。

首先，在衬底100中形成通孔400，并淀积阻挡层500以及金属层600，参考图1所示。

通常地，衬底100上形成有器件300，并覆盖有介质层200，通孔400贯穿整个衬底100以及介质层200。

金属层可以为Cu、Al、W等金属材料，阻挡层为防止金属层向衬底中扩散，可以为Ta、Ti等。本实施例中，金属层为Cu，阻挡层为Ti。在其他实施例中，还可以先淀积粘附层或仅淀积粘附层，以增强金属层与衬底的结合能力。

而后，利用加热后的抛光液进行金属层600的化学机械抛光，参考图2所示。