去除一铜/低k质介电质双镶嵌构造上经曝露之铜表面上富碳颗粒之方法

摘要

一种去除一铜/低k值介电质双镶嵌构造上经曝露之铜表面上富碳颗粒之方法。一阻障层及一阻障层化学机械研磨终止层系形成于此双镶嵌构造之铜金属层与低k值介电层之间。当铜金属层之化学机械研磨步骤及阻障层之化学机械研磨步骤完成之后，使用一硷性水溶液，在晶片施压压力约0.5至3psi下，进行一化学缓冲研磨步骤(chemical buffing polishing process)，以除去吸附在经曝露之铜表面上的富碳颗粒。此富碳颗粒之产生系由于铜金属层之碟化现象(dishing phenomenon)使得含有至少90%之碳元素之低k值介电质于此二化学机械研磨步骤期间曝露出来，并且被研磨，导致许多富碳颗粒产生。最后，进行一化学机械研磨后清洗步骤，以除去残留在经曝露之铜金属表面之杂质。

主权项

1.一种去除一铜/低k値介电质双镶嵌构造上经曝露之铜表面上富碳颗粒之方法,其至少包括:提供一半导体基底,其中包含复数个元件之一次构造系形成于该基底中,而一金属层系形成于该基底上;形成一低k値介电层于该基底上;形成一终止层于该低k値介电层上;图案蚀刻该终止层及该低k値介电层,以形成供做内连线用之复数个介层洞;图案蚀刻该终止层及该低k値介电层,以形成供做导线用之复数个渠沟;形成一均覆的毯覆式层于经图案蚀刻的该终止层及该低k値介电层上,以供做一阻障层;形成一铜金属层于该阻障层上,以填满该介层洞及该渠沟;进行一第一化学机械研磨步骤,以将该铜金属层平坦化至该阻障层;进行一第二化学机械研磨步骤,以移除该阻障层至该终止层,并藉此形成该铜/低k値介电质双镶嵌构造;使用一硷性水溶液进行一化学缓冲研磨步骤,以移除填充于该架沟及该介层洞中之该铜金属层之经曝露的铜表面上吸附的富碳颗粒;及进行一化学机械研磨后清洗步骤。2.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之低k値介电层系由旋涂式高分子(spin-on polymer)低k値材质形成。3.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之低k値介电层系由旋涂式高分子(spin-on polymer)低k値材质形成,该旋涂式高分子材质系选自下列各物:芳香族碳氢化合物、silk及flare.4.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之终止层系由氮化矽(Si3N4)形成。5.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之终止层系由碳化矽(silicon carbide)形成。6.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之阻障层系由Ta金属形成。7.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之阻障层系由TaN形成。8.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之铜金属层系以一化学气相沈积方法形成。9.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之铜金属层系以一物理气相沈积方法形成。10.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之铜金属层系以一电镀方法形成。11.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之化学缓冲研磨步骤系使用硷金属硷性水溶液(alkaline basic solution)进行。12.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之化学缓冲研磨步骤系使用pH値约为8至12之硷性水溶液进行。13.如申请专利范围第12项之方法,其中上述之化学缓冲研磨步骤系使用pH値约为10之硷性水溶液进行。14.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之化学缓冲研磨步骤系以大约0.5至3psi之晶片施压压力进行。15.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之化学机械研磨后清洗步骤系使用一硷性水溶液进行。16.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之化学机械研磨后清洗步骤系使用包含一有机胺化合物及一四级胺的氢氧化物之一硷性水溶液进行。17.一种去除一铜/低k値介电质双镶嵌构造上经曝露之铜表面上富碳颗粒之方法,其至少包括:提供一半导体基底,其中包含复数个元件之一次构造系形成于该基底中,而一金属层系形成于该基底上;形成一低k値介电层于该基底上;形成一终止层于该低k値介电层上;图案蚀刻该终止层及该低k値介电层,以形成供做内连线用之复数个介层洞;图案蚀刻该终止层及该低k値介电层,以形成供做导线用之复数个渠沟;形成一均覆的毯覆式层于经图案蚀刻的该终止层及该低k値介电层上,以供做一阻障层;形成一铜金属层于该阻障层上,以填满该介层洞及该渠沟;进行一第一化学机械研磨步骤,以将该铜金属层平坦至该阻障层;进行一第二化学机械研磨步骤,以移除该阻障层至该终止层,并藉此形成该铜/低k値介电质双镶嵌构造;使用一硷金属硷性水溶液,在晶片施压压力约0.5至3psi下,进行一化学缓冲研磨步骤,以移除填充于该渠沟及该介层洞中之该铜金属层之经曝露的铜表面上吸附的富碳颗粒;及使用包含一有机胺化合物及一四级胺之氢氧化物的硷性水溶液进行一化学机械研磨后清洗步骤。18.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之低k値介电层系由旋涂式高分子(spin-on polymer)低k値材质形成。19.如申请专利范围第18项之方法,其中上述之低k値介电层系由旋涂式高分子(spin-on polymer)低k値材质形成,该旋涂式高分子材质系选自下列各物:芳香族碳氢化合物、silk及flare.20.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之终止层系由氮化矽(Si3N4)形成。21.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之终止层系由碳化矽(silicon carbide)形成。22.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之阻障层系由Ta金属形成。23.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之阻障层系由TaN形成。24.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之铜金属层系以一化学气相沈积方法形成。25.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之铜金属层系以一物理气相沈积方法形成。26.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之铜金属层系以一电镀方法形成。27.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之硷金属硷性水溶液(alkaline basic solution)之pH値约为8至12。28.如申请专利范围第27项之方法,其中上述之硷金属硷性水溶液(alkaline basic solution)之pH値约为10。图式简单说明:第一A图系一一般的铜/低k値介电质双镶嵌构造之截面示意图;第一B图系第一A图之铜/低k値介电质双镶嵌构造经过一铜化学机械研磨步骤及一阻障层化学机械研磨步骤之后之截面示意图,其中经曝露的铜表面发生碟化现象;及第二图系本发明之具体实施例之方法的步骤流程图。