專利名稱：化學(xué)機(jī)械拋光液、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于半導(dǎo)體器件的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的系統(tǒng)、方法和液(slurry)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工業(yè)中，通常使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)從半導(dǎo)體襯底表面上方拋光和移除金屬或者其他材料，該半導(dǎo)體襯底上制造有半導(dǎo)體器件。通常，通過以下方式在半導(dǎo)體器件上形成導(dǎo)電互連圖案在襯底表面上設(shè)置的絕緣材料中形成一系列諸如通孔和溝槽的開口，然后，在該襯底表面上方形成導(dǎo)電層，并且填充該開口。鑲嵌技術(shù)包括從表面上方移除導(dǎo)電材料，從而使得導(dǎo)電材料只留在開口中，進(jìn)而形成諸如各種插頭(plug)和導(dǎo)線的用作互連圖案和通孔的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。CMP還廣泛用于平坦化淺溝槽隔離區(qū)域。
當(dāng)進(jìn)行拋光以便從襯底表面上方移除金屬材料時(shí)，確保沒有金屬殘留物留在表面上方是非常重要的，這是因?yàn)椋饘贇埩粑飼?huì)在本應(yīng)隔離的導(dǎo)電部件之間造成橋接，最終導(dǎo)致短路。確保消除凹狀扭曲研磨(dishing)同樣非常重要。凹狀扭曲研磨包括在導(dǎo)電部件的頂表面中形成凹形表面，并且會(huì)在后續(xù)處理中造成構(gòu)形問題(topography problem)。一種防止諸如上述缺陷出現(xiàn)的方式為，在拋光期間保證金屬移除速率相同和一致，并且不會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低。在拋光期間，金屬移除速率取決于多個(gè)因素，包括但不限于，拋光液的化學(xué)成分、由拋光液的化學(xué)成分產(chǎn)生的氧化作用的總量、以及由液中的磨料產(chǎn)生的機(jī)械磨損的程度。目前的拋光技術(shù)共同存在的缺點(diǎn)包括金屬移除速率不一致，并且拋光率無法隨著時(shí)間的推移而保持不變。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光CMP液，包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，磨料顆粒的顆粒尺寸具有多峰式分布。其中，顆粒尺寸的多峰式分布包括直徑為大約0. 08微米的顆粒尺寸的局部極大值和直徑為大約0. 06微米的顆粒尺寸的局部極大值。其中，CMP液是金屬液，并且多峰式分布包括顆粒尺寸的雙峰式分布，顆粒尺寸的雙峰式分布包括直徑處于大約0. 075微米至0. 085微米范圍內(nèi)的顆粒尺寸的第一模式以及直徑處于大約0. 055微米至0. 065微米范圍內(nèi)的顆粒尺寸的第二模式。其中，多峰式分布包括顆粒的雙峰式分布，顆粒尺寸的雙峰式分布包括第一顆粒的第一數(shù)量和第二顆粒的第二數(shù)量，第一數(shù)量位于顆粒尺寸的第一范圍內(nèi)并且是顆粒尺寸的最普遍范圍，第二數(shù)量位于顆粒尺寸的第二范圍內(nèi)并且包括第一數(shù)量的大約60%。其中，通過雙峰式分布曲線描述顆粒尺寸的多峰式分布，雙峰式分布曲線包括處于第一局部極大值的第一顆粒的第一數(shù)量和處于第二局部極大值的第二顆粒的第二數(shù)量，其中，第二局部極大值的高度為第一局部極大值的高度的至少60%。其中，CMP液是金屬拋光液，并且進(jìn)一步包括表面活性劑、氧化劑、金屬緩蝕劑以及增強(qiáng)劑。其中，表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚及其衍生物的至少一種，氧化劑包括過氧化氫，金屬緩蝕劑包括苯并三唑及其衍生物的至少一種，增強(qiáng)劑包括氨基乙酸及相關(guān)氨基酸的至少一種。其中，磨料顆粒包括膠體氧化硅和氣相二氧化硅的一種。其中，CMP液包括與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的拋光液。此外，本發(fā)明提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光CMP的方法，包括提供CMP裝置；在01^裝置中設(shè)置半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底包括形成在半導(dǎo)體襯底的襯底表面上方的材料；將拋光液引入CMP裝置，并且覆蓋襯底表面，拋光液包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，磨料顆粒的顆粒尺寸具有多峰式分布；以及使用拋光液在CMP裝置中拋光襯底表面。、
其中，材料包括進(jìn)一步填充形成在襯底表面上的開口的金屬，拋光包括從襯底表面上方但是不從開口移除金屬。其中，顆粒尺寸的多峰式分布包括顆粒尺寸的雙峰式分布，顆粒尺寸的雙峰式分布包括直徑處于大約0. 08+/-0. 01微米的顆粒尺寸分布以及直徑處于大約0. 06+/-0. 01微米的顆粒尺寸分布，兩種顆粒尺寸分布為雙峰式分布中出現(xiàn)最為頻繁的顆粒尺寸分布。其中，通過雙峰式分布曲線描述顆粒尺寸的多峰式分布，顆粒尺寸的雙峰式分布曲線包括大約0. 08微米的顆粒尺寸的局部極大值以及大約0. 06微米的顆粒尺寸的局部極大值。其中，顆粒尺寸的多峰式分布包括顆粒的雙峰式分布，顆粒的雙峰式分布包括第一顆粒的第一數(shù)量和第二顆粒的第二數(shù)量，第一數(shù)量位于顆粒尺寸的第一范圍內(nèi)，第二數(shù)量位于顆粒尺寸的第二范圍內(nèi)，并且第二數(shù)量包括第一數(shù)量的至少大約60%。其中，拋光液是金屬拋光液，并且進(jìn)一步包括表面活性劑、氧化劑、金屬緩蝕劑以及增強(qiáng)劑。其中，表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚及其衍生物的至少一種，氧化劑包括過氧化氫，金屬緩蝕劑包括苯并三唑及其衍生物的至少一種，增強(qiáng)劑包括氨基乙酸及相關(guān)氨基酸的至少一種，并且磨料包括膠體氧化娃和氣相二氧化娃的一種。此外，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光CMP的系統(tǒng)，包括CMP裝置，包括拋光墊和平臺(tái)，拋光墊中具有凹槽，平臺(tái)用于容納位于其上的半導(dǎo)體晶圓并且與拋光墊相對(duì)；以及拋光液，設(shè)置在拋光墊上，拋光液包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，磨料顆粒的顆粒尺寸具有雙峰式分布。其中，顆粒尺寸的雙峰式分布包括在雙峰式分布中的兩種最普遍的顆粒的數(shù)量，包括直徑處于大約0. 05微米至0. 07微米范圍內(nèi)的顆粒的第一數(shù)量以及直徑處于大約0. 07微米到0. 09微米范圍內(nèi)的顆粒的第二數(shù)量。其中，拋光液與金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，通過雙峰式分布曲線描述顆粒尺寸的多峰式分布，雙峰式分布曲線包括大約0. 08微米的顆粒尺寸的第一局部極大值以及大約0. 06微米的顆粒尺寸的第二局部極大值，并且第一局部極大值表示第一顆粒的第一數(shù)量，第二局部極大值表示第二顆粒的第二數(shù)量，其中，第二數(shù)量包括第一數(shù)量的至少大約60%。其中，拋光液包括金屬拋光液，并且進(jìn)一步包括表面活性劑、氧化劑、金屬緩蝕劑以及增強(qiáng)劑，并且其中，CMP裝置進(jìn)一步包括用于將平臺(tái)向拋光墊推動(dòng)的裝置。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，可以通過以下詳細(xì)描述最好地理解本公開。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，附圖中的各種不同部件沒有按比例繪制。相反，為了使論述清晰，可以任意增加或減小各種部件的數(shù)量和尺寸。在整個(gè)說明書和附圖中，相似的標(biāo)號(hào)表示相似的部件。圖I是示出了示例性液的磨料顆粒的示例性雙峰式(bimodal)分布的曲線圖；圖2是示出了包括雙峰式分布的磨料顆粒的示例性拋光液的部分的平面圖；圖3A-圖3C是示出了示例性拋光操作和系統(tǒng)的橫截面圖。圖3A示出了進(jìn)行拋光的半導(dǎo)體襯底。圖3B和圖3C是示出了圖3A的部分的展開圖。圖3B示出了示例性拋光操 作期間的磨料顆粒，圖3C示出了當(dāng)在拋光操作期間施加了壓力時(shí)的磨料顆粒；以及圖4用曲線圖的方式示出了包括由所公開的液的示例性實(shí)施例產(chǎn)生的研磨速率的比較的移除速率。
具體實(shí)施例方式本公開提供了一種在半導(dǎo)體制造工業(yè)中，優(yōu)選地用于金屬材料或者其他材料的化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液。除了銅和鋁，液還可以用于拋光其他材料，比如二氧化硅、鎢、或者碳納米管。拋光液包括化學(xué)溶液和磨料。拋光液可以用于各種金屬、金屬合金以及其他導(dǎo)電和半導(dǎo)體材料的化學(xué)機(jī)械拋光，在一些實(shí)施例中，這些拋光液可以稱為金屬拋光液。拋光液與被拋光的金屬或者其他材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且可以包括表面活性劑、氧化劑、金屬緩蝕齊U、增強(qiáng)劑、以及其他用在拋光液中的適當(dāng)材料。拋光液包含磨料顆粒，在一些實(shí)施例中，磨料顆粒以雙峰式分布或者多峰式分布的形式出現(xiàn)。在組成磨料的顆粒中，可以普遍存在兩種不同的顆粒尺寸，或者，在組成磨料的顆粒中，可以普遍存在兩種不同的顆粒尺寸范圍。研磨顆粒可以具有雙峰式分布，其中，存在兩種主要數(shù)量的顆粒，一個(gè)數(shù)量代表了顆粒尺寸的第一范圍，另一個(gè)數(shù)量代表了顆粒尺寸的第二范圍。本公開還提供了一種通過使用磨料進(jìn)行拋光，用于從半導(dǎo)體襯底表面上方移除金屬或者其他導(dǎo)電材料或者不導(dǎo)電材料的方法。還提供了一種系統(tǒng)，包括CMP拋光工具、在其表面上方形成有金屬或者其他導(dǎo)電材料的半導(dǎo)體晶圓、以及上述拋光液。所提供的拋光液用于拋光各種金屬、合金或者其他導(dǎo)電材料、或者介電材料(比如二氧化硅)的CMP操作。根據(jù)一些實(shí)施例，在使用拋光液移除金屬的CMP操作期間，將金屬從半導(dǎo)體襯底的表面上方移除。優(yōu)選地，金屬可以形成在電介質(zhì)或者絕緣層上方，在該電介質(zhì)或者絕緣層中包含有開口。該開口可以是接觸件、通孔、溝槽和其他開口的形式。根據(jù)鑲嵌處理技術(shù)，拋光操作可以用于從表面上方移除金屬材料，從而使得金屬材料只留在開口中，進(jìn)而形成諸如各種插頭和導(dǎo)線的用作互連圖案、接觸件和通孔的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。金屬可以是任何用于半導(dǎo)體制造的金屬，包括但不限于，銅、鋁、鑰、鎢、鉭、以及其他適當(dāng)?shù)慕饘俨牧虾徒饘俸辖稹伖庖喊ɑ瘜W(xué)溶液和磨料。拋光液可以是金屬拋光液，該金屬拋光液與用于移除的金屬材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但是該拋光液還可包括氧化劑或者其他降低金屬拋光速率的組分。根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例，拋光液可以包括表面活性劑(surfactants)、氧化劑、金屬緩蝕劑、增強(qiáng)劑、以及磨料。表面活性劑可以由烷基酚乙氧基化物及其衍生物形成，氧化劑可以是過氧化物或者其他適當(dāng)材料，金屬緩蝕劑可以是苯并三唑或者其衍生物，增強(qiáng)劑可以是氨基乙酸或者相關(guān)氨基酸。應(yīng)該理解，前面的實(shí)例只是示例性的，可以在其他示例性實(shí)施例中使用其他表面活性劑、氧化劑、金屬緩蝕劑以及增強(qiáng)劑，并且，在拋光液中還可以包括其他成分。根據(jù)示例性實(shí)施例，磨料是可以由二氧化硅(包括氣相二氧化硅(fumed silica)或者膠體氧化娃(colloidal silica))形成的顆粒。在諸如用于拋光/移除銅的液的其他示例性實(shí)施例中，磨料顆粒可以由Al2O3或者其他適當(dāng)材料形成。本公開的一個(gè)方面是，拋光液中的磨料的特征為顆粒尺寸的雙峰式分布。拋光液中的磨料的特征還可以是，普遍存在著兩種不同尺寸的顆粒或者存在著顆粒尺寸的最普遍的兩種不同范圍。普遍存在兩種顆粒尺寸或者兩種顆粒尺寸范圍，意味著盡管相對(duì)數(shù)量可能會(huì)變化，但是兩種顆粒尺寸或者兩種顆粒尺寸范圍中每一種都比任何其他顆粒尺寸或者顆粒尺寸范圍的數(shù)量多得多。在示例性實(shí)施例中，最普遍的顆粒尺寸或者范圍中的每個(gè)的數(shù)量都可以比任何其他顆粒尺寸或者顆粒尺寸范圍大了至少60 %,但是這僅僅是示例性的。在一個(gè)示例性實(shí)施例中,最普遍的顆粒尺寸或者范圍中的每個(gè)的數(shù)量都可以比任何其他顆粒尺寸或者顆粒尺寸范圍大了至 少40%。根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例，組成磨料的顆粒尺寸的分布實(shí)際上可以是雙峰的。一般而言，在金屬拋光液中，存在兩種數(shù)量占優(yōu)勢的不同磨料顆粒尺寸，或者兩種不同磨料顆粒尺寸范圍。圖I是示出了液中的顆粒尺寸的示例性雙峰式分布的曲線圖。顆粒尺寸以直徑給出。分布曲線I示出了點(diǎn)3和5處的局部極大值。局部極大點(diǎn)3處的顆粒尺寸在直徑上可以是大約0. 063微米，局部極大點(diǎn)5處的顆粒尺寸在直徑上可以是大約0. 08微米。這只是示例性的，在其他示例性實(shí)施例中，上述兩種普遍存在的顆粒尺寸可以改變。局部極大點(diǎn)3、5都表示出示例性雙峰式分布曲線I上的模式，從而表示出峰值顆粒尺寸和相關(guān)范圍。局部極大點(diǎn)3可以表示大約0. 06微米的峰值顆粒尺寸，而具有直徑范圍處于0. 05微米至大約0. 07微米的直徑的顆粒的第一數(shù)量，局部極大點(diǎn)5可以表示出大約0. 08微米的峰值顆粒尺寸，以及具有直徑范圍處于0. 05微米至大約0. 10微米的直徑的顆粒的第二數(shù)量。根據(jù)各個(gè)其他示例性實(shí)施例，顆粒的雙峰式分布可以包括其他位置上的局部極大值，即，雙峰式分布曲線I中的拐點(diǎn)。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，諸如與局部極大值相關(guān)的兩種最普遍的顆粒尺寸可以是大約0. 05微米和大約0. 075微米，根據(jù)另一示例性實(shí)施例，與局部極大值相關(guān)的兩種最普遍的顆粒尺寸可以是大約0. 05微米和大約0. 10微米，根據(jù)又一示例性實(shí)施例，與局部極大值相關(guān)的兩種最普遍的顆粒尺寸可以是大約0. 06微米和大約0. 08微米。在另一實(shí)施例中，與局部極大值相關(guān)的兩種最普遍的顆粒尺寸可以是大約0. 075微米和大約0. I微米。在其他示例性實(shí)施例中，可以不存在顆粒尺寸的連續(xù)分布，而只存在限定數(shù)量的不連續(xù)顆粒尺寸。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，磨料可以完全由兩種顆粒尺寸組成。在另一實(shí)施例中，兩種最普遍的顆粒尺寸可以占所有磨料顆粒的75 %，在又一實(shí)施例中，兩種最普遍的顆粒尺寸可以占所有磨料顆粒的90%。在示例性實(shí)施例中，兩種最普遍的顆粒尺寸的相對(duì)數(shù)量將產(chǎn)生變化。在圖I中，當(dāng)在不例性雙峰式分布中的點(diǎn)3和5處具有局部極大值的兩個(gè)模式存在交疊時(shí)，由局部極大點(diǎn)3代表的顆粒的數(shù)量可以是由局部極大點(diǎn)5代表的顆粒的數(shù)量的大約60%。在示出性實(shí)施例中，局部極大點(diǎn)3的高度為局部極大點(diǎn)5的高度的大約60%。應(yīng)該理解，分布曲線I只是在一個(gè)示例性實(shí)施例中示出了顆粒分布的一種方式。在其他示例性實(shí)施例中，磨料顆粒的分布將通過其他曲線描述，兩種最普遍的顆粒尺寸之間的比例可以是I : 1、2 I、3 : 1、4 : I或者各種其他比例。拋光液的一個(gè)方面是，除了化學(xué)溶液，磨料包括普遍存在的兩種不同尺寸的磨料顆粒或者兩種不同范圍的磨料顆粒尺寸。在一些示例性實(shí)施例中，可以通過連續(xù)的顆粒尺寸分布曲線上的雙峰式分布示出組成磨料的顆粒尺寸的分布，而在其他示例性實(shí)施例中，存在兩種或者更多種不連續(xù)的顆粒尺寸。公開的磨料并不限于任何兩種特定的顆粒尺寸或者任何兩種顆粒尺寸的范圍，并且不限于兩種普遍存在的顆粒的數(shù)量之間的任何特定比例，或者顆粒尺寸的分布。另外，當(dāng)兩種最普遍的顆粒尺寸或者特定尺寸范圍比任何其他顆粒尺寸或者顆粒尺寸的范圍更普遍時(shí),最普遍的顆粒尺寸或者顆粒尺寸范圍比其他顆粒尺寸或者顆粒尺寸范圍更普遍的程度還可以變化。在其他示例性實(shí)施例中，磨料顆粒的特征可以是顆粒尺寸的多峰式分布，即，可以存在三種或者更多種模式。在一些實(shí)施例中，拋光液中的磨料可以包括普遍存在的三種或、者更多種不同尺寸顆粒，或者最普遍的顆粒尺寸的三種或者更多種不同范圍。圖2是示出了包括磨料顆粒的拋光液的示例性實(shí)施例的平面圖。拋光液11包括化學(xué)溶液和多個(gè)磨料顆粒，可以看出，拋光液包括各種尺寸的顆粒，但是普遍存在的是較大顆粒13和較小顆粒15。盡管所有較大顆粒13都可能不具有精確相同的尺寸，并且盡管所有較小顆粒15都可能不具有精確相同的尺寸，但是，每種顆粒都表示出類似尺寸的顆粒(即，顆粒尺寸的范圍)的數(shù)量，比如可以處于在圖2中所示出的一個(gè)示例性實(shí)施例中的雙峰式分布。這里所示出的僅僅是示例性的，其他示例性實(shí)施例將包括不同的顆粒尺寸分布，另外的其他示例性實(shí)施例可以不包括顆粒尺寸的分布，而只會(huì)包括具有兩種或者更多種不同尺寸的顆粒。還公開了在拋光操作中使用拋光液的方法和裝置。圖3A示出了包括拋光墊21和平臺(tái)23的CMP裝置的一部分。平臺(tái)23容納(receive)半導(dǎo)體襯底25。在示出性實(shí)施例中，可以確定平臺(tái)23的尺寸，從而容納一個(gè)或者多個(gè)半導(dǎo)體襯底，并且該襯底可以是各種尺寸的半導(dǎo)體襯底。系統(tǒng)包括提供由箭頭27所示出的作用力的裝置，該作用力將拋光墊21和平臺(tái)23相向推動(dòng)。半導(dǎo)體襯底25包括襯底表面29，該襯底表面接觸拋光墊表面31。根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例，拋光墊21包括拋光表面31，還包括凹槽33。圖3B是示出了圖3A的部分37的展開圖。在拋光墊21和半導(dǎo)體襯底25之間，特別在拋光表面31和襯底表面29之間引入拋光液11。拋光液11包括磨料，特別是普遍存在的較大磨料顆粒13和較小磨料顆粒15。隨著拋光的進(jìn)行，即，拋光墊21和半導(dǎo)體襯底或者襯底25彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)，可以如圖3A所示施加作用力，從而最初生成圖3B中所示出的布置方式。施加附加作用力，從而生成圖3C中所示出的布置方式。拋光墊21可以由聚亞安酯或者其他適當(dāng)變形材料形成，在圖3C中所示出的拋光操作期間，磨料顆粒(即，較大顆粒13和較小顆粒15)可以變?yōu)橹辽倥R時(shí)嵌入到拋光墊21的拋光表面31中。優(yōu)選地，拋光墊21可以由彈性材料形成，該彈性材料可以是彈性變形，從而不會(huì)永久變形。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，磨料顆粒的較大顆粒13和較小顆粒15可以僅部分地變?yōu)榭s進(jìn)拋光墊21的拋光表面31內(nèi)。
所公開的普遍存在有兩種顆粒尺寸的拋光液使得進(jìn)行拋光的金屬或者其他材料的研磨速率基本不變。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了所公開的帶有雙峰式顆粒分布的拋光液的一個(gè)示例性實(shí)施例，當(dāng)在CMP操作期間移除金屬時(shí)，使得金屬研磨速率基本不變。圖4是示出了具有雙峰式分布的示例性金屬拋光液的移除速率與具有一種顆粒尺寸的液相比較，以及與不具有磨料顆粒的液相比較的示例性曲線圖。該曲線圖針對(duì)銅的拋光操作，但只是示例性的，當(dāng)拋光其他材料或者使用其他顆粒尺寸組合時(shí)，通過所公開的具有磨料的雙峰式顆粒尺寸分布的液，也能夠得到所示出的銅的相對(duì)一致的移除速率。曲線圖示出了移除量與拋光時(shí)間的函數(shù)，并且包括線51、線53、和線55，該線51使用所公開的金屬拋光液示出了拋光操作，該線53代表了具有一種顆粒尺寸的液，該線55代表了不具有磨料顆粒的液。相比于線53和55，線51是相對(duì)較直的線表示具有相對(duì)一致的移除速率，而線53和55尾部向下，這說明移除速率逐漸減小。該曲線圖理解為僅僅是示出性的，在其他示例性實(shí)施例中，可以根據(jù)被拋光的金屬材料和增強(qiáng)或者抑制拋光的可以形成液的化學(xué)溶液的部分的各種組分而得到其他拋光速率。在一個(gè)方面中，提供了一種CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)液。該液包括具有磨料顆粒的化 學(xué)溶液，磨料顆粒的特征為具有顆粒尺寸的多峰式分布。還提供了一種化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法。該方法包括提供CMP裝置；在CMP裝置中設(shè)置半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底包括形成在半導(dǎo)體襯底的襯底表面上方的材料。將液引A CMP裝置，并且將液覆蓋襯底表面，液包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，磨料顆粒的特征為顆粒尺寸的多峰式分布；以及使用液在CMP裝置中拋光襯底表面。還提供了一種用于對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的系統(tǒng)，包括CMP裝置，包括拋光墊和平臺(tái)，拋光墊中具有凹槽，平臺(tái)用于容納位于平臺(tái)上的半導(dǎo)體晶圓并且面對(duì)拋光墊；以及液，設(shè)置在研磨墊上，液包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，磨料顆粒的特征為具有顆粒尺寸的雙峰式分布。上述僅僅是本公開的舉例說明和原理。因此，將可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出各種布置方式，然而，并不在本文中詳細(xì)地描述或者示出這些布置方式，這些布置方式體現(xiàn)了本公開的原理，并且包含在本公開的精神和范圍。例如，所公開的拋光液還可以用于拋光用在半導(dǎo)體器件的制造中的其他材料。另外，本文所描述的所有實(shí)例和附帶條件的語言僅僅主要特別意在教導(dǎo)目的，并且有助于理解本公開的原理和發(fā)明人為了促進(jìn)本領(lǐng)域發(fā)展所貢獻(xiàn)的構(gòu)思，并且將被解釋為沒有限制為特別描述的實(shí)例和條件。而且，本文中對(duì)原理、方面、和實(shí)施例、及其特定實(shí)例的所有描述都意在包含其結(jié)構(gòu)上和功能上的等效物。另外，可以預(yù)期，這些等效物包括現(xiàn)有已知的等效物和未來發(fā)展出的等效物，即，不管結(jié)構(gòu)如何，實(shí)施相同功能的發(fā)展處的任何元件。示例性實(shí)施例的這種描述意在結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，該附圖被認(rèn)為是整個(gè)所撰寫出的描述的一部分。在該描述中，空間相對(duì)位置的術(shù)語，例如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在...之上”、“在...之下”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”等及其派生詞(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應(yīng)該被解釋為指的是之后所描述的或者在描述之后的附圖中所示出的定向。為了描述方便，附圖任意定向，并且不需要在特定方向上解釋或者操作裝置。除非另有說明，與附件、連接等等(比如“連接的”和“不連接的”)有關(guān)的條款，指的是結(jié)構(gòu)直接地或者通過中間結(jié)構(gòu)不直接地相互固定或者附接的關(guān)系，以及可移動(dòng)或者剛性附件或者關(guān)系。盡管根據(jù)示例性實(shí)施例對(duì)本公開進(jìn)行了描述，但并不限于此。相反，附加的權(quán)利要 求應(yīng)該廣義地進(jìn)行解釋，從而包括其他變形和實(shí)施例，這些變形和實(shí)施例可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員得到，而不會(huì)超出等效物的區(qū)域和范圍。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光CMP液，包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，所述磨料顆粒的顆粒尺寸具有多峰式分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP液，其中，所述顆粒尺寸的多峰式分布包括直徑為大約0. 08微米的顆粒尺寸的局部極大值和直徑為大約0. 06微米的顆粒尺寸的局部極大值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP液，其中，所述CMP液是金屬液，并且所述多峰式分布包括顆粒尺寸的雙峰式分布，所述顆粒尺寸的雙峰式分布包括直徑處于大約0. 075微米至0.085微米范圍內(nèi)的顆粒尺寸的第一模式以 及直徑處于大約0. 055微米至0. 065微米范圍內(nèi)的顆粒尺寸的第二模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP液，其中，所述多峰式分布包括顆粒的雙峰式分布，所述顆粒尺寸的雙峰式分布包括第一顆粒的第一數(shù)量和第二顆粒的第二數(shù)量，所述第一數(shù)量位于顆粒尺寸的第一范圍內(nèi)并且是顆粒尺寸的最普遍范圍，所述第二數(shù)量位于顆粒尺寸的第二范圍內(nèi)并且包括所述第一數(shù)量的大約60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP液，其中，通過雙峰式分布曲線描述顆粒尺寸的所述多峰式分布，所述雙峰式分布曲線包括處于第一局部極大值的第一顆粒的第一數(shù)量和處于第二局部極大值的第二顆粒的第二數(shù)量，其中，所述第二局部極大值的高度為所述第一局部極大值的高度的至少60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP液，其中，所述CMP液是金屬拋光液，并且進(jìn)一步包括表面活性劑、氧化劑、金屬緩蝕劑以及增強(qiáng)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的CMP液，其中，所述表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚及其衍生物的至少一種，所述氧化劑包括過氧化氫，所述金屬緩蝕劑包括苯并三唑及其衍生物的至少一種，所述增強(qiáng)劑包括氨基乙酸及相關(guān)氨基酸的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CMP液，其中，所述磨料顆粒包括膠體氧化硅和氣相二氧化硅的一種。
9.一種化學(xué)機(jī)械拋光CMP的方法，包括 提供CMP裝置； 在所述CMP裝置中設(shè)置半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括形成在所述半導(dǎo)體襯底的襯底表面上方的材料； 將拋光液引入所述CMP裝置，并且覆蓋所述襯底表面，所述拋光液包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，所述磨料顆粒的顆粒尺寸具有多峰式分布；以及 使用所述拋光液在所述CMP裝置中拋光所述襯底表面。
10.一種用于對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光CMP的系統(tǒng),包括 CMP裝置，包括拋光墊和平臺(tái)，所述拋光墊中具有凹槽，所述平臺(tái)用于容納位于其上的半導(dǎo)體晶圓并且與所述拋光墊相對(duì)；以及 拋光液，設(shè)置在所述拋光墊上，所述拋光液包括具有磨料顆粒的化學(xué)溶液，所述磨料顆粒的顆粒尺寸具有雙峰式分布。
全文摘要
一種金屬拋光液包括化學(xué)溶液和磨料，該磨料的特征為顆粒尺寸的雙峰式分布或者其他多峰式分布或者普遍存在兩種或者更多種顆粒尺寸或者顆粒尺寸的范圍。還提供了一種用于在CMP拋光操作中使用拋光液的方法和系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L21/321GK102732157SQ20121000377
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者張世杰, 王英郎, 陳科維, 魏國修 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司