[发明专利]研磨垫、研磨机台及研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种研磨垫、研磨机台及研磨方法。 

背景技术

随着CMOS电路线宽的不断缩小，晶体管的一个关键指标：栅氧厚度也要不断缩小。以intel为例90nm时代实际应用的栅氧厚度最低达到了1.2nm，45nm时代更是需要低至1nm以下的栅氧厚度。不过栅氧厚度是不能无限缩小的，因为薄到2nm以下的二氧化硅层不再是理想的绝缘体，会出现明显的隧穿泄漏，而且将随厚度减小指数级上升，1nm以下泄漏就会大到无法接受的程度。所以intel在45nm启用high-k工艺。high-k工艺就是使用高介电常数的物质替代二氧化硅作为栅介电层。intel采用的介电常数为25的二氧化铪作为栅介电层，二氧化铪的介电常数相比二氧化硅的4高了6倍左右，所以同样电压同样电场强度，介电层厚度可以大6倍，这样就大大减小了栅泄漏。 

HKMG就是high-k栅介电层--金属栅极技术，由于使用high-k的晶体管栅电场可以更强，如果继续使用多晶硅栅极，栅极耗尽问题会更麻烦，所以采用金属栅极，可以解决栅极耗尽的问题。目前，金属栅极的材料一般采用金属铝。 

在HKMG集成方案中，金属铝化学机械研磨尤为重要，因为它决定着金属栅极的质量，直接影响器件性能。在现有技术中，金属铝化学机械研磨过程同传统的大马士革铜化学机械研磨过程相似： 

第一步，在硬研磨垫上用铝研磨液高移除速率去除大部分铝，在抓取研磨终点控制晶片内(WIW)厚度均匀度的同时，利用实时轮廓控制(RTPC)系统来控制晶粒内(WID)厚度均匀度； 

第二步，在较软的研磨垫上用高选择比(铝的移除速率与氧化硅移除速率之比)铝研磨液和低移除速率去除剩余的各种功函数金属和High-k材料，并利 用光学终点侦测系统确定研磨时间，并停留在氧化物层(high-K栅介电层)面上； 

第三步，在软研磨垫上采用化学制品擦磨(Buffing)做表面处理。一般的，在第三步中，使用特定化学剂对金属铝表面处理，防止金属铝发生腐蚀。 

然而，采用现有技术的研磨方法，在第三步需要使用价格高的化学试剂，成本较高；并且，采用现有技术的研磨方法得到的金属栅极具有大量的缺陷，影响器件的性能。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种研磨垫、研磨机台及研磨方法，能够避免或减少被研磨膜层的缺陷，从而提高产品的良率，并且有利于降低研磨成本。 

为解决上述技术问题，本发明提供一种研磨垫，所述研磨垫包括底层，所述底层包括一疏水层表面，所述疏水表面的接触角大于等于90°。 

进一步的，在所述研磨垫中，所述疏水表面为一疏水薄膜，所述疏水薄膜位于所述底层上。 

进一步的，在所述研磨垫中，所述疏水薄膜为连接在所述底层上的疏水基团。 

进一步的，在所述研磨垫中，所述底层上具有凸起结构，所述凸起结构形成所述疏水表面。 

进一步的，在所述研磨垫中，所述凸起结构的粒径范围为3μm～30μm。 

根据本发明的另一面，本发明还提供一种研磨机台，包括如上所述的任意一项研磨垫。 

进一步的，在所述研磨机台中，所述研磨机台还包括一吹气装置，所述吹气装置面向所述疏水表面，向所述疏水表面吹扫气体。 

根据本发明的另一面，本发明还提供一种研磨方法，采用如上所述的研磨机台进行研磨。 

进一步的，在所述研磨方法中，所述研磨机台还包括一吹气装置，所述吹气装置面向所述疏水表面，在所述研磨机台进行研磨时，所述吹气装置向所述疏水表面吹扫气体。 

进一步的，在所述研磨方法中，采用所述研磨机台对金属铝进行研磨。 

与现有技术相比，本发明提供的研磨垫、研磨机台及研磨方法具有以下优点： 

本发明提供的研磨垫、研磨机台及研磨方法中，所述研磨垫包括底层，所述底层包括一疏水层表面，所述疏水表面的接触角大于等于90°与现有技术相比，所述疏水表面的表面张力较大，有利于水从所述研磨垫的表面滑落，在研磨过程中，水分很容易地从所述研磨垫的表面去除，避免水分接触金属铝等薄膜材料，从而避免金属铝等薄膜受水分的影响(例如被腐蚀)，提高被研磨薄膜的质量；同时，由于水分很容易即被排出，所以，减少了特定化学试剂的用量，节约研磨成本。 

附图说明

图1为本发明第一实施例中研磨垫的示意图； 

图2为本发明第一实施例中疏水基团的示意图； 

图3为本发明第一实施例中研磨机台的示意图；