[發(fā)明專利]進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910165983.3
• 申請(qǐng)日: 2009-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN101659034A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勝男;林煥哲;陳世昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): B24B37/04
• 分類號(hào): B24B37/04;H01L21/304;C09G1/02;C09K3/14
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 姜 燕;陳 晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造，特別涉及在半導(dǎo)體制造中所使用的化學(xué) 機(jī)械研磨工藝。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷過快速的成長(zhǎng)。IC材料和設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn) 步使得IC的生產(chǎn)世代不停地推新，每個(gè)世代都較前個(gè)世代有更小的元件尺 寸及更復(fù)雜的電路。此微縮化的工藝通常能增加生產(chǎn)效能并提供較低的相關(guān) 成本。這樣的微縮化也產(chǎn)生相對(duì)較高的功率消耗(power?dissipation)值，其可 使用低功率消耗的裝置，例如互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置來適應(yīng)。 CMOS裝置一般是由柵極氧化物及多晶硅柵極電極所形成。因此，隨著元件 尺寸不斷的縮小，已期望使用高介電常數(shù)柵極介電質(zhì)及金屬柵極電極取代柵 極氧化物及多晶硅柵極電極，以增進(jìn)元件的效能。一個(gè)已經(jīng)被使用的方法是 稱為柵極最后(gate?last)工藝或柵極置換(gate?replacement)工藝。在柵極最后 工藝中，先形成虛置多晶柵極，且然后可進(jìn)行一般的CMOS制造流程，直到 沉積層間介電質(zhì)(interlayer?dielectric；ILD)。一般會(huì)在層間介電層上進(jìn)行化學(xué) 機(jī)械研磨，以露出虛置多晶柵極。然后可移除虛置多晶柵極，并以適合的金 屬柵極取代。然而，已發(fā)現(xiàn)一般的化學(xué)機(jī)械研磨工藝會(huì)有控制柵極高度的問 題，并可能會(huì)對(duì)下方的層膜造成缺陷。此會(huì)導(dǎo)致不佳的裝置效能以及較低的 晶片良率(wafer?yield)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研 磨的方法，包括：加工一半導(dǎo)體基板，以于該基板上形成一虛置柵極結(jié)構(gòu)， 于該虛置柵極結(jié)構(gòu)上形成一硬掩模，以及于該硬掩模上形成一層間介電層； 以一第一研磨漿進(jìn)行一第一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以修飾該層間介電層其非平 坦的起伏表面；以一第二研磨漿進(jìn)行一第二化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以移除該硬 掩模；以及以一第三研磨漿進(jìn)行一第三化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以移除一界面層， 該界面層在該半導(dǎo)體工藝中形成于該虛置柵極及該硬掩模之間。

本發(fā)明也提供一種在一半導(dǎo)體基板上進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的方法，該半導(dǎo) 體基板具有形成于其上的一虛置柵極、形成于該虛置柵極上的一硬掩模、以 及形成于該硬掩模上的一接觸蝕刻停止層及一層間介電層，該方法包括：以 一第一研磨漿進(jìn)行一第一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以平坦化該層間介電層；以一 第二研磨漿進(jìn)行一第二化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以移除該接觸蝕刻停止層及該硬 掩模；以及以一第三研磨漿進(jìn)行一第三化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以移除一界面層， 該界面層在半導(dǎo)體工藝中形成于該虛置柵極及該硬掩模之間。

本發(fā)明還提供一種進(jìn)行多平臺(tái)(multi-platen)化學(xué)機(jī)械研磨的方法，包括： 加工一半導(dǎo)體基板，以于該基板上形成一虛置柵極、于該虛置柵極上形成一 硬掩模、并于包括該硬掩模的該基板上形成一接觸蝕刻停止層及一層間介電 層；進(jìn)行一第一化學(xué)機(jī)械研磨工藝以平坦化該層間介電層，該第一化學(xué)機(jī)械 研磨工藝使用一第一平臺(tái)及一第一研磨漿；進(jìn)行一第二化學(xué)機(jī)械研磨工藝以 移除該蝕刻停止層及該硬掩模，該第二化學(xué)機(jī)械研磨工藝使用一第二平臺(tái)及 一第二研磨漿，該第二研磨漿具有大于約20的選擇比；以及進(jìn)行一第三化 學(xué)機(jī)械研磨工藝以移除一界面層，該界面層在該半導(dǎo)體工藝中形成于該虛置 柵極及該硬掩模之間，該第三化學(xué)機(jī)械研磨工藝使用一第三平臺(tái)及一第三研 磨漿，該第三研磨漿具有大于約3的選擇比。

本發(fā)明所述的方法提供了在柵極最后工藝中進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝的 方法，其簡(jiǎn)單且具經(jīng)濟(jì)效益。因此能夠在柵極最后工藝中精確的控制柵極高 度，而不會(huì)過研磨并減少柵極的高度。也降低了在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中損壞 下方層膜的風(fēng)險(xiǎn)。因此，裝置的效能會(huì)變得更可預(yù)測(cè)且穩(wěn)定。此外，可減少 了生產(chǎn)成本，并可提高晶片產(chǎn)能。

附圖說明

圖1為一實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨旋轉(zhuǎn)式研磨系統(tǒng)的俯視圖。

圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明各種概念的方法流程圖。

圖3A至圖3E為根據(jù)一實(shí)施例的方法中的半導(dǎo)體裝置的工藝剖面圖。

上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下：