專利名稱：確定終點的方法以及半導(dǎo)體圓片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種在化學(xué)機械拋光半導(dǎo)體圓片期間確定終點(endpoint)的方法，更具體地說，本發(fā)明涉及根據(jù)具有附加層的半導(dǎo)體圓片確定終點的方法。本發(fā)明還一般地涉及用于進(jìn)行化學(xué)機械拋光處理的半導(dǎo)體圓片，更具體地說，本發(fā)明涉及具有附加層、根據(jù)其確定終點的半導(dǎo)體圓片。
背景技術(shù)：
化學(xué)機械拋光或平面化(“CMP”)處理例如用于生產(chǎn)微電子器件，以在半導(dǎo)體圓片上形成平坦表面。


圖1示出傳統(tǒng)拋光設(shè)備10的原理圖。該拋光設(shè)備包括其上具有拋光墊14的拋光壓板。圓片承載部件18承載圓片16。驅(qū)動組件20承載拋光壓板12。
在根據(jù)圖1所示的傳統(tǒng)拋光設(shè)備10的拋光過程中，將圓片16放置在拋光墊14上，并將拋光膏劑施加到該拋光墊14上。由于圓片承載部件18和/或驅(qū)動組件20的旋轉(zhuǎn)運動和/或平移運動，圓片16與拋光墊14互相相對運動。因為圓片16的表面在拋光墊14的表面上運動，所以拋光墊14和拋光膏劑去除圓片16上的材料。
最重要的是，利用化學(xué)機械拋光實現(xiàn)的拋光層的厚度要在某個范圍內(nèi)。此外，圓片表面必須均勻、平坦。正確的厚度非常重要，因為在操作過程中它們影響圓片的功能特性。在采用光刻技術(shù)在圓片上成型圖形時，例如要求平坦表面。只有在用于進(jìn)行光刻處理的光緊密聚焦在某個范圍內(nèi)時，才可以正確成型這種圖形。然而，只有對于平坦表面才可能可靠聚焦。
已經(jīng)建議了幾種用于正確確定拋光過程的“終點”的技術(shù)。例如，已經(jīng)建議，在特定層已經(jīng)被去除時，利用圓片表面的光外貌(optical apperrance)的變化。此外，還建議利用功能特性的變化表示終點。然而，所有這些技術(shù)普遍存在問題。例如，難以監(jiān)測光外貌，因為例如利用掃描操作只能獲得圓片外貌的平均值；該平均值不能滿足所有情況，特別是在圓片表面的結(jié)構(gòu)變得越來越小時。此外，還可能發(fā)生，盡管已經(jīng)去除了一層，但是光外貌根本不發(fā)生變化的情況。類似問題還涉及到摩擦確定終點的過程。
US 6,057,602公開了另一種終點控制(endpointing)方法。它建議在要求的終點厚度上沉積附加層，此后，定位待拋光的材料。附加層具有極低的拋光率，因此在達(dá)到附加層時，“自動”停止拋光。然而，這種方法的缺點是，不可能使例如因為外形而為非平面結(jié)構(gòu)的附加層充分平面化。這樣在對圓片應(yīng)用光刻法時就產(chǎn)生了上述問題。
如上所述，CMP處理中采用的傳統(tǒng)終點控制方法檢測從剛被去除的材料到通過拋光露出的材料的過渡。因此，在例如在層間介質(zhì)(ILD)氧化物拋光過程中不存在材料過渡時，不能應(yīng)用該傳統(tǒng)方法。本發(fā)明試圖解決上述問題并提供一種可以可靠終點控制并精確拋光的方法和半導(dǎo)體圓片。
附圖的簡要說明圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)拋光機的部分原理剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的圓片的部分原理剖視圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一種圓片的部分原理剖視圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明，在化學(xué)機械拋光半導(dǎo)體圓片100、200期間確定終點的方法包括步驟在待拋光的第一層(例如，層106、206)上，沉積第二層(例如，層108、層208)，第一層的物理特性不同于第二層的物理特性；利用化學(xué)機械拋光拋光第二層；在進(jìn)行化學(xué)機械拋光期間(即，在拋光到第一層時)，檢測物理特性的變化；以及根據(jù)檢測到的變化，確定終點。
根據(jù)本發(fā)明還提供了一種可以用于化學(xué)機械拋光處理的半導(dǎo)體圓片，該半導(dǎo)體圓片包括基底、成型在基底上的器件特征圖形(feature)、在基底上要拋光的第一層以及沉積在第一層上的第二層，第一層的物理特性不同于第二層的物理特性，而且化學(xué)機械拋光期間物理特性的變化(在第二層與第一層之間的過渡(transition))表示終點。
根據(jù)本發(fā)明，在沒有傳統(tǒng)方法確定終點時采用的材料過渡時，也可以實現(xiàn)精確終點控制。由于在必須拋光的層上沉積了“保護(hù)”層(sacrificial layer)，所以可以選擇終點位于待拋光層上的任意位置。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體圓片100的部分原理剖視圖。圓片100包括基底102和成型在基底102上的幾層。基底102上的層是例如代表器件特征圖形的金屬層104。已經(jīng)利用光刻法和等離子蝕刻法，在金屬層104上成型了圖形。在基底102和金屬層104上沉積作為絕緣層的氧化物層106。氧化物層106因為非均勻金屬層104而具有非平面表面。例如，假定氧化物層106上的頂層108包括多晶硅。位于氧化物層106內(nèi)的虛線110表示在拋光處理之后要求保留的氧化物層厚度。
在沉積了最好為高密度等離子氧化物(HDPO)的氧化物層106后，氧化物表面具有如圖2所示的外形外貌。
為了平面化該氧化物，通?？梢?而且不采用層108)使氧化物層106較厚，此后，利用化學(xué)機械拋光處理去除氧化物層106。這樣，因為氧化物層的厚度，而使拋光過程有足夠時間去除非平面結(jié)構(gòu)。然而，特別是，因為在金屬層104上面要求保留氧化物厚度，所以利用這種方法，不能發(fā)現(xiàn)正確的拋光終點。
因此，本發(fā)明建議沉積較薄的氧化物層106。在該較薄氧化物層106上沉積頂層108。頂層108與氧化物層106具有不同的物理特性，因此在化學(xué)機械拋光拋光頂層108期間，可以檢測到到氧化物層106的過渡。
如果保留厚度剛好位于氧化物層106表面的下面，則剛好在檢測到物理特性(例如諸如反射率或折射率的光學(xué)特性或摩擦特性)的變化時，停止拋光過程。
如果要求厚度110位于氧化物層106的表面下方較多，則在檢測到物理特性的變化后，在特定時間間隔期滿時，停止化學(xué)機械拋光過程。
其優(yōu)點尤其在于，在拋光層108期間確定該時間間隔的長度，從而考慮到例如拋光器件的變化。
在這種情況下，頂層108最好與氧化物層106具有同樣的拋光率，首先是因為在拋光處理期間可以精確確定用于終點控制的時間間隔，其次是因為在同時拋光邊緣區(qū)域內(nèi)的兩種材料時，不同的拋光率可能產(chǎn)生新外形。
然而，在特殊情況下，例如，如果將拋光率本身作為根據(jù)其確定終點的物理特性，則可以采取對頂層108選擇的材料與對氧化物層106選擇的材料具有不同的拋光率。
然而，在所有情況下，在拋光后，圓片余下基底102、器件特征圖形104以及具有剩余高度110的氧化物層106。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一種圓片200的部分原理剖視圖。圖3所示的圓片200的下層類似于圖2所示的圓片100的下層。因此，設(shè)置了基底202、器件特征圖形204以及具有非平面表面的氧化物層206。在氧化物層106上成型較薄第二層208。在層208上沉積包括另一種材料的另一層212。氧化物層106的要求厚度類似于圖2，并利用虛線210表示它。
還是從氧化物層206已經(jīng)沉積在基底202和金屬層204上的情況下開始，將解釋拋光到要求厚度210的方法。首先，將具有特定物理特性的層208(例如氮化硅)沉積到氧化物層206上。在該氮化硅層208上進(jìn)一步沉積層212作為頂層。例如，該頂層可以是多晶硅層或另一個氧化物層。然后，利用化學(xué)機械拋光處理整個圓片200。頂層212與層208具有不同的物理特性。例如，如果將由氧化物構(gòu)成的頂層212和由氮化硅構(gòu)成的層208組合在一起，則存在涉及摩擦特性的差別。一旦去除頂層212直到拋光到拋光層208，可以檢測到物理特性的變化?，F(xiàn)在，根據(jù)層208與要求厚度210之間的距離，在剛檢測到變化(即，基本上是同時)后，或者在特定(即，預(yù)定)時間間隔后，停止拋光過程。有利的是，在拋光上層期間，確定該時間間隔。因此，可以完全去除頂層212和層208，并提供包括層202、204和206、具有要求厚度210的圓片。
因此，所提供的方法和半導(dǎo)體圓片可以生產(chǎn)在表面質(zhì)量和層厚度方面非常精確的器件。特別是因為可以在原處沉積各層從而在所安排的傳統(tǒng)制造方法中可以沉積“保護(hù)”層，所以，制造過程可靠，而且成本效率高。
盡管根據(jù)特定結(jié)構(gòu)、器件和方法對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，根據(jù)在此描述的內(nèi)容，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員明白，本發(fā)明不僅僅局限于這些例子，而且本發(fā)明的完整范圍由所附權(quán)利要求正確確定。
權(quán)利要求
1.一種在化學(xué)機械拋光半導(dǎo)體圓片期間確定終點的方法，該方法包括步驟在待拋光的第一層上，沉積第二層，其中第一層的物理特性不同于第二層的物理特性；拋光第二層；在拋光到第一層時，檢測第二層的表面的物理特性的變化；以及根據(jù)檢測到的變化，確定終點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過拋光去除第二層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基本上在檢測變化的同時確定終點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在檢測到變化后，在預(yù)定時間間隔期滿時確定終點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在檢測到變化后，在預(yù)定時間間隔期滿時確定終點，該時間間隔的長度在拋光期間確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進(jìn)一步包括在沉積第二層后，在第二層上沉積第三層的步驟，第二層的物理特性不同于第三層的物理特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中物理特性是光學(xué)特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中物理特性是摩擦特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一層和第二層具有同樣的拋光率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一層和第二層具有不同的拋光率。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一層包括氧化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第二層包括多晶硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第二層包括氮化硅。
14.一種用于化學(xué)機械拋光處理的半導(dǎo)體圓片，該半導(dǎo)體圓片包括基底；器件特征圖形，成型在基底上；位于基底上待被拋光的第一層；第二層，沉積在第一層上，第一層的物理特性不同于第二層的物理特性，而且化學(xué)機械拋光期間物理特性的變化表示終點
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，該半導(dǎo)體圓片進(jìn)一步包括沉積在第二層上的第三層，第二層的物理特性不同于第三層的物理特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中物理特性是光學(xué)特性。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中物理特性是摩擦特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中第一層與第二層具有同樣的拋光率。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中第一層與第二層具有不同的拋光率。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中第一層包括氧化物。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中第二層包括多晶硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體圓片，其中第二層包括氮化硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在化學(xué)機械拋光半導(dǎo)體圓片(100、200)期間確定終點的方法。該方法包括步驟在待拋光的第一層(106、206)上，沉積第二層(108、208)，第一層(106、206)的物理特性不同于第二層(108、208)的物理特性。此后，利用化學(xué)機械拋光拋光圓片(100、200)。因為各層的物理特性不同，所以可以檢測物理特性的變化，而且可以根據(jù)檢測到的變化，確定終點。此外，還公開了一種用于化學(xué)機械拋光的半導(dǎo)體圓片。
文檔編號B24B37/04GK1479942SQ01820407
公開日2004年3月3日 申請日期2001年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月27日
發(fā)明者大衛(wèi)·哈格特, 沃特·格拉斯郝斯?fàn)? 大衛(wèi) 哈格特, 格拉斯郝斯?fàn)?申請人:摩托羅拉公司