|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем, включающий размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины, отличающийся тем, что перед первой стадией подают суспензию с расходом от 80 до 130 мл/мин при скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин в течение от 4 до 6 с, первую стадию химико-механической полировки проводят при расходе суспензии от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин, давлении от 27 до 33 кПа, а вторую стадию химико-механической полировки проводят при расходе деионизованной воды от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 15 до 25 с.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем, включающий размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины, отличающийся тем, что перед первой стадией подают суспензию с расходом от 80 до 130 мл/мин при скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин в течение от 4 до 6 с, первую стадию химико-механической полировки проводят при расходе суспензии от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин, давлении от 27 до 33 кПа, а вторую стадию химико-механической полировки проводят при расходе деионизованной воды от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 15 до 25 с.
Евразийское 025790 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201401108
(22) Дата подачи заявки 2014.09.23
(51) Int. Cl. H01L 21/304 (2006.01)
(54)
СПОСОБ ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН СО СФОРМИРОВАННЫМИ СТРУКТУРАМИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
(43) 2016.03.31
(96) 2014/EA/0074 (BY) 2014.09.23
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИНТЕГРАЛ"-УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА "ИНТЕГРАЛ" (BY)
(72) Изобретатель:
Турцевич Аркадий Степанович, Солодуха Виталий Александрович, Роговой Владимир Иванович, Наливайко Олег Юрьевич, Трусов Владимир Леонидович (BY)
(74) Представитель:
Гаранович Г.А. (BY)
(56) US-A-5786275 SU-A1-1727178 US-B2-6924227 RU-C1-2173914 RU-C2-2295798 WO-A2-2011053560
(57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (ИМС) и может найти применение при химико-механической полировке кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем для формирования металлической разводки. Сущность изобретения заключается в том, что в способе химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем, включающем размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины, перед первой стадией подают суспензию с расходом от 80 до 130 мл/мин при скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин в течение от 4 до 6 с, первую стадию химико-механической полировки проводят при расходе суспензии от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин, давлении от 27 до 33 кПа, а вторую стадию химико-механической полировки проводят при расходе деионизованной воды от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 15 до 25 с.
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (ИМС).
Изобретение может найти применение при химико-механической полировке кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем для формирования металлической разводки.
Известен способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем [1], включающий размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей первой полировальной суспензии на основе абразивного материала, перекиси водорода и воды для удаления вольфрама с поверхности межуровневого диэлектрика и оставлением части вольфрама в окнах, вторую стадию химико-механической полировки с подачей второй полировальной суспензии на основе абразивного материала и щелочи для удаления части межуровневого диэлектрика и достижения планар-ной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика.
К недостаткам данного способа можно отнести низкую селективность удаления вольфрама относительно межуровневого диэлектрика на первой стадии химико-механической полировки, равную 20 единицам, из-за чего происходит снижение толщины межуровневого диэлектрика на величину от 100 до 300 нм. Учитывая, что на второй стадии химико-механической полировки происходит целенаправленное удаление от 50 до 300 нм межуровневого диэлектрика, суммарное снижение толщины межуровневого диэлектрика составляет от 150 до 600 нм. Снижение толщины межуровневого диэлектрика приводит к увеличению паразитных емкостей между уровнями металлической разводки, закороткам металлической разводки на нижележащие активные и пассивные элементы и/или нижний уровень металлической разводки. При снижении толщины межуровневого диэлектрика соответственно на величину от 150 до 600 нм снижается и толщина вольфрама, что приводит к увеличению поверхностного сопротивления пленок вольфрама. Кроме того, неравномерность скорости полировки по поверхности пластины приводит к не-планарности поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика до 350 нм в зависимости от расположения вскрытых окон на поверхности пластины (скорость полировки и соответственно непла-нарность выше обычно в центральной области пластины). Непланарность поверхности вольфрама приводит к увеличению сопротивления, обрывам и закороткам металлической разводки. Указанные недостатки приводят к снижению выхода годных структур металлической разводки и в конечном итоге к снижению выхода годных ИМС.
Известен способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем [2], включающий размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки для удаления части слоя вольфрама с поверхности межуровневого диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки для полного удаления слоя вольфрама и достижения планарной поверхности. В данном способе первую стадию химико-механической полировки проводят в "жестких" условиях, а вторую в "мягких" условиях. "Мягкие" условия второй стадии обеспечиваются уменьшением скорости полировки на 70 и более процентов путем уменьшения скорости вращения полировальника, или подачей суспензии с частицами размером не более 50 процентов от размера частиц суспензии на первой стадии, или увеличением рН суспензии, или увеличением количества добавки диспер-га-тора в суспензии. Использование "мягких" условий на второй стадии полировки позволяет снизить непланарность поверхности вольфрама по отношению к поверхности межуровневого диэлектрика, что снижает количество обрывов и закороток металлической разводки. Использование "мягких" условий приводит также к пониженному уходу толщины межуровневого диэлектрика.
Данный способ также имеет недостатки. Использование "жестких" условий с высокой скоростью вращения полировальника на первой стадии полировки приводит к неравномерности скорости полировки вольфрама в зависимости от расположения вскрытых окон на поверхности пластины (скорость полировки обычно выше в центральной области пластины) и соответственно к неравномерной остаточной толщине пленки вольфрама перед второй стадией полировки. Селективность на второй стадии химико-механической полировки в "мягких" условиях составляет от 40 до 50 единиц, однако из-за неравномерной остаточной толщины пленки вольфрама часть поверхности пластины подвергается избыточному удалению, в результате чего происходит снижение толщины межуровневого диэлектрика на величину от 50 до 200 нм. В областях избыточного удаления непланарность поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика достигает 200 нм. Снижение толщины межуровневого диэлектрика приводит к увеличению паразитных емкостей между уровнями металлической разводки, закороткам металлической разводки на нижележащие активные и пассивные элементы и/или нижний уровень металлической разводки. Непланарность поверхности вольфрама приводит к увеличению сопротивления, обрывам и зако-роткам металлической разводки. Указанные недостатки приводят к снижению выхода годных структур металлической разводки и в конечном итоге к снижению выхода годных ИМС.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем [3], вклю
чающий размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки с подачей деи-онизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины.
Однако и данный способ не лишен недостатков. В "стандартных" условиях полировки, используемых в способе, скорость вращения полировальника должна быть выше 20 об/мин (минимальная скорость вращения, рекомендуемая производителем оборудования). При такой скорости вращения полировальника селективность составляет от 60 до 70 единиц и не обеспечивается достаточная равномерность скорости полировки вольфрама в зависимости от расположения вскрытых окон на поверхности пластины, часть поверхности пластины подвергается избыточному удалению, в результате чего происходит снижение толщины межуровневого диэлектрика на величину до 150 нм. В областях избыточного удаления не-планарность поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика достигает 120 нм. Снижение толщины межуровневого диэлектрика приводит к увеличению паразитных емкостей между уровнями металлической разводки, закороткам металлической разводки на нижележащие активные и пассивные элементы и/или нижний уровень металлической разводки. Непланарность поверхности вольфрама приводит к увеличению сопротивления, обрывам и закороткам металлической разводки. Указанные недостатки приводят к снижению выхода годных структур металлической разводки и в конечном итоге к снижению выхода годных ИМС.
В основу изобретения положена задача повышения процента выхода годных структур с металлической разводкой за счет увеличения селективности и снижения непланарности поверхности вольфрама.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем, включающем размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины, перед первой стадией подают суспензию с расходом от 80 до 130 мл/мин при скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин в течение от 4 до 6 с, первую стадию химико-механической полировки проводят при расходе суспензии от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин, давлении от 27 до 33 кПа, а вторую стадию химико-механической полировки проводят при расходе деионизованной воды от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 15 до 25 с.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что перед первой стадией подают суспензию с расходом от 80 до 130 мл/мин при скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин в течение от 4 до 6 с, первую стадию химико-механической полировки проводят при расходе суспензии от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин, давлении от 27 до 33 кПа, а вторую стадию химико-механической полировки проводят при расходе деионизованной воды от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 15 до 25 с.
Использование идентичной или сходной совокупности отличительных признаков для решения поставленной задачи не обнаружено.
В предлагаемом изобретении в отличие от прототипа первая стадия химико-механической полировки проводится не в "стандартных", а в "мягких" условиях при низкой скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин. При таких скоростях вращения из-за низких значений центробежных сил в начальном периоде первой стадии полировки в течение 15-25 с наблюдается неравномерное распределение суспензии по поверхности полировальника, что приводит к неравномерности скорости полировки и неполному удалению вольфрама с пластины. Поэтому для равномерного распределения суспензии по поверхности полировальника перед первой стадией полировки проводится подача суспензии при "стандартных" (повышенных по отношению к "мягким") оборотах.
Первая стадия химико-механической полировки при скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин и скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин позволяет увеличить селективность до значений от 85 до 124 единиц, снизить скорость полировки в центральной области пластины,
получить равномерное распределение скорости полировки независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины и избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика.
На второй стадии химико-механической полировки происходит полное удаление остатков пленки вольфрама разбавленной суспензией, образующейся на полировальнике при подаче на него деионизо-ванной воды. Разбавление суспензии деионизованной водой и ступенчатое снижение давления от величины на первой стадии до 0 кПа приводит к снижению скорости полировки, снижению ухода толщины межуровневого диэлектрика и снижению непланарности поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика. Увеличение скорости вращения полировальника на второй стадии полировки до значений "стандартного" режима приводит к увеличению центробежных сил и сбрасыванию с полировальника остатков суспензии вместе с деионизованной водой.
При подаче суспензии расходом менее 80 мл/мин, при скорости вращения полировальника менее 40 об/мин в течение менее 4 с, при режимах первой стадии химико-механической полировки: расходе суспензии менее 80 мл/мин, скорости вращения полировальника менее 8 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной менее 24 об/мин, давлении менее 27 кПа, при режимах второй стадии химико-механической полировки: расходе суспензии менее 80 мл/мин, скорости вращения полировальника менее 40 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной менее 24 об/мин, ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение менее 15 с наблюдается неравномерное распределение суспензии по поверхности полировальника, неравномерная скорость полировки вольфрама по пластине, что приводит к неполному удалению вольфрама с поверхности межуровневого диэлектрика на части пластины и снижению выхода годных структур металлической разводки и в конечном итоге к снижению выхода годных ИМС.
При подаче суспензии расходом более 130 мл/мин, при скорости вращения полировальника более 60 об/мин в течение более 6 с, при режимах первой стадии химико-механической полировки: расходе суспензии более 130 мл/мин, скорости вращения полировальника более 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной более 56 об/мин, давлении более 33 кПа наблюдается снижение селективности до значений ниже 85 единиц, неравномерная скорость полировки вольфрама по пластине, на части пластины (в центральной области) происходит избыточное удаление с уходом толщины межуровневого диэлектрика. В областях избыточного удаления непланар-ность поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика достигает 110 нм, что приводит к снижению выхода годных структур металлической разводки и в конечном итоге к снижению выхода годных ИМС.
Сущность изобретения поясняется фигурой, где схематично представлен вид в разрезе пластины, изготовляемой по заявляемому способу. В первом межуровневом диэлектрике 1 вскрыты окна под металлическую разводку 2 и контактные окна 3 к активным 4 и пассивным элементам. Во вскрытые окна 2 и 3 и на поверхность межуровневого диэлектрика 1 конформно осажден слой вольфрама 5. В процессе химико-механической полировки слой вольфрама удален для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика. Непланарность поверхности вольфрама 6 по отношению к поверхности диэлектрика 7 контролировалась на шинах металлической разводки 8 размером 600 мкм.
В качестве примера реализации заявленного способа была изготовлена партия кремниевых пластин КДБ-12 диаметром 200 мм, на которых были выполнены технологические операции
формирование активных и пассивных элементов на пластинах;
формирование первого межуровневого диэлектрика - химическое осаждение оксида кремния из газовой фазы, содержащей тетраэтоксисилан и озон при субатмосферном давлении (SACVD SiO2) толщиной (0,6±0,1) мкм, плазмохимическое осаждение оксида кремния из газовой фазы, содержащей тетраэтоксисилан (ПХ SiO2 ТЭОС) толщиной (1,4±0,1) мкм на установке Precision-5000, химико-механическая планаризация оксида кремния на установке Auriga EC до толщины (1,4±0,2) мкм, измерение толщины межуровневого диэлектрика на измерителе OptiProbe 2690;
фотолитография со вскрытием окон под металлическую разводку размером от 0,6 до 600 мкм и глубиной (0,55+0,05) мкм в первом межуровневом диэлектрике;
фотолитография со вскрытием контактных окон размером 0,35 мкм и более в первом межуровневом диэлектрике к активным и пассивным элементам;
конформное осаждение адгезионного слоя титана Ti толщиной 20 нм и нитрида титана TiN толщиной 50 нм на установке Endura-5500PVD и первого слоя вольфрама W толщиной (0,8+0,08) мкм на установке Precision-5000 во вскрытые окна и на поверхность межуровневого диэлектрика;
подача суспензии с расходом 300 мл/мин при скорости вращения полировальника 25 об/мин в течение 5 с (выполнялось для пластины, изготовляемой по способу прототипа);
первая стадия химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика в "стандартных" условиях при расходе суспензии 100 мл/мин, скорости вращения полировальника 25 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной 75 об/мин, давлении 24,1 кПа (выполнялось для пластины, изготовляемой по способу прототипа);
вторая стадия химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины в "стандартных" условиях при расходе воды 250 мл/мин, скорости вращения полировальника 25 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной 75 об/мин, давлении 24,1 кПа в течение 30 с (выполнялось для пластины, изготовляемой по способу прототипа);
подача суспензии с расходом от 75 до 135 мл/мин при скорости вращения полировальника от 35 до 65 об/мин в течение от 3 до 7 с;
первая стадия химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика при расходе суспензии от 75 до 135 мл/мин, скорости вращения полировальника от 7 до 15 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 20 до 60 об/мин, давлении от 26 до 34 кПа;
вторая стадия химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины при расходе деиони-зованной воды от 75 до 135 мл/мин, скорости вращения полировальника от 35 до 65 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 20 до 60 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 10 до 30 с. Все вышеописанные стадии химико-механической полировки проводились на установке Auriga EC с носителями пластин с жестким металлическим подложко-держателем с защитной пленкой DF-200, использовалась суспензия Cabot SS W2000 с добавкой в качестве окислителя перекиси водорода Н2О2 в количестве (4,0+0,4)%, двухслойный полировальный круг IC 1000-А4 K1-GR/SUBA-IV. Кроме пластин из изготовленной партии, на других носителях помещались контрольная пластина с межуровневым диэлектриком толщиной (1,4+0,1) мкм и контрольная пластина с вольфрамом толщиной (1,2+0,1) мкм для измерения скоростей их полировки и расчета селективности;
измерение остаточной толщины первого межуровневого диэлектрика на измерителе OptiProbe 2690, расчет ухода толщины первого межуровневого диэлектрика;
контроль непланарности поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика на базовой длине 600 мкм на профилометре KLA-Tencor HPR200;
формирование второго межуровневого диэлектрика - химическое осаждение оксида кремния из газовой фазы, содержащей тетраэтоксисилан и озон при субатмосферном давлении (SACVD SiO2) толщиной (0,6+0,1) мкм, плазмохимическое осаждение оксида кремния из газовой фазы, содержащей тетра-этоксисилан (ПХ SiO2 ТЭОС) толщиной (1,4+0,1) мкм на установке Precision-5000, химико-механическая планаризация оксида кремния на установке Auriga EC до толщины (1,0+0,2) мкм;
фотолитография со вскрытием контактных окон размером 0,35 мкм и более во втором межуровне-вом диэлектрике к нижнему (первому) уровню металлической разводки;
конформное осаждение адгезионного слоя титана Ti толщиной 20 нм и нитрида титана TiN толщиной 50 нм на установке Endura-5500PVD и второго слоя вольфрама W толщиной (0,4+0,04) мкм на установке Precision-5000 в контактные окна и на поверхность межуровневого диэлектрика;
химико-механическая полировка второго слоя вольфрама и адгезионного слоя для формирования контактных столбиков из вольфрама при тех же условиях, которые использовались при химико-механической полировке первого слоя;
формирование верхнего (второго) уровня металлической разводки;
контроль качества металлической разводки по проценту выхода годных тестовых структур %ВГ (набор контактных цепочек из 16000 контактов первого уровня металла к активным областям монокристаллического кремния n+- и р+-типа проводимости, поликристаллическому кремнию и второму уровню металла, тестовые элементы на обрыв и закоротки металлической разводки в одном уровне и между уровнями). Годными считались структуры с сопротивлением контактных цепочек к областям n+- и р+-типа проводимости не более 480 кОм, к поликристаллическому кремнию не более 560 кОм, между уровнями металла не более 83 кОм, отсутствием обрывов и закороток металлической разводки.
Результаты анализа характеристик тестовых структур приведены в таблице.
Из таблицы следует, что заявляемый способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить выход годных структур с металлической разводкой в 1,33-1,42 раза, увеличить селективность в 1,3-1,9 раза, снизить непланарность поверхности вольфрама в 1,6-12 раз. Если вышеуказанная последовательность не выполняется, эффект не достигается.
Таким образом, предлагаемый способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем позволяет решить задачу повышения процента выхода годных структур с металлической разводкой за счет увеличения селективности и снижения не-планарности поверхности вольфрама.
Источники информации
1. Патент США № 5244534, МПК H01L 21/00, опубл. 14.09.1993 г.
2. Патент США № 5786275, МПК H01L 21/00, опубл. 28.07.1998 г.
3. Европейский патент № ЕР 0848417 В1, МПК H01L 21/3105, опубл. 08.09.2004 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ химико-механической полировки кремниевых пластин со сформированными структурами интегральных микросхем, включающий размещение на полировальнике пластин со сформированными активными и пассивными элементами, межуровневым диэлектриком со вскрытыми окнами и конформно нанесенным вышележащим слоем вольфрама, первую стадию химико-механической полировки с подачей полировальной суспензии на полировальник в течение времени, которое позволяет избежать избыточного удаления вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика, вторую стадию химико-механической полировки с подачей деионизованной воды вместо полировальной суспензии для достижения планарной поверхности вольфрама по отношению к поверхности диэлектрика независимо от расположения вскрытых окон на поверхности пластины, отличающийся тем, что перед первой стадией подают суспензию с расходом от 80 до 130 мл/мин при скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин в течение от 4 до 6 с, первую стадию химико-механической полировки проводят при расходе суспензии от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 8 до 14 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин, давлении от 27 до 33 кПа, а вторую стадию химико-механической полировки проводят при расходе деионизованной воды от 80 до 130 мл/мин, скорости вращения полировальника от 40 до 60 об/мин, скорости вращения носителя с пластиной от 24 до 56 об/мин при ступенчатом снижении давления от величины на первой стадии до 0 кПа в течение от 15 до 25 с.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025790
- 1 -
(19)
025790
- 1 -
(19)
025790
- 1 -
(19)
025790
- 1 -
(19)
025790
- 4 -
025790
- 6 -
|
