專利名稱：：使用厚度測量的自適應(yīng)電解拋光和屏障層及犧牲層的移除的制作方法使用厚度測量的自適應(yīng)電解拋光和屏障層及犧牲層的移除相關(guān)申請的交叉參考本申請要求先前申請的2002年7月22日所申請的標題為METHODFORELECTROPOLISHINGMETALFILMONSUBSTRATE的臨時申請美國系列號No.60/397，941以及2002年8月17日所申請的標題為METHODFORBARRIERANDSACRIFICALLAYERREMOVAL的臨時申請美國系列號No.60/403，996的優(yōu)先權(quán)，這里合并參考其全部內(nèi)容。
背景技術(shù)：
：1.本發(fā)明的領(lǐng)域本申請涉及電解拋光形成在襯底上的金屬膜，更具體地說，本發(fā)明涉及使用金屬膜的厚度測量適當?shù)仉娊鈷伖庑纬稍诎雽w晶片上的金屬膜。本申請還涉及在拋光和等離子蝕刻程期間去除屏障層和犧牲層。2.現(xiàn)有技術(shù)使用多個不同處理步驟將半導體器件制造或形成在半導體晶片上以便于產(chǎn)生晶體管和互連元件。為了形成晶體管和/或互連元件，半導體晶片可經(jīng)歷例如掩模、蝕刻和淀積程序以便于形成半導體器件的期望電子電路。具體地，在波紋(Damascene)處理中，可執(zhí)行多個掩膜和蝕刻步驟以便于在用作半導體晶片上的介電層中形成用作用于互連的溝槽和通路的凹進區(qū)域的圖案。然后可執(zhí)行淀積程序以便于將金屬層淀積在半導體晶片上從而將金屬淀積在溝槽和通路中以及淀積在半導體晶片的非凹進區(qū)域上。為了隔離互連部分(諸如形成圖案的溝槽和通路)，將淀積在半導體晶片的非凹進區(qū)域上的金屬層移除。然而，如果移除了過度或不足量的金屬層的話，那么晶體管和/或互連元件可能出現(xiàn)故障。例如，如果從形成互連部分的溝槽中移除了過度量的金屬的話，那么互連部分可能不會適當?shù)貍鬏旊娦盘枴Ｒ虼?，已將具有低介電常?shù)(低-k介電)介電材料的使用引進作為減小導體互連部分處的信號延遲的方法。然而，由于低-k介電材料具有多孔性微觀結(jié)構(gòu)，與其他介電材料相比較它們還具有低機械完整性和熱傳導性。因此，在傳統(tǒng)波紋處理中，低-k介電材料通常不能經(jīng)受施加于其上的應(yīng)力和壓力。在傳統(tǒng)波紋處理中，在金屬或低-k介電材料上通?？尚纬捎衅琳蠈印Ｓ捎谄琳蠈油ǔＪ怯芍T如TaN、Ta、Ti、TiN等堅硬并且化學惰性材料制成的，因此，除在CMP期間使用更高的墊壓力或使用電解拋光的高電壓以外，難于使用CMP或電解拋光移除所述屏障層。在CMP的情況下，更高的墊壓力可增加表面缺陷密度，或甚至層離低-k電介質(zhì)。在電解拋光的情況下，較高的拋光電壓可移除過度量的金屬，這可增加線路電阻。當使用傳統(tǒng)等離子蝕刻移除屏障層時，必須進行過度蝕刻以便于確保非凹進區(qū)域上的所有屏障層都被移除。然而，當?shù)矸e下一層覆蓋層時過度蝕刻可導致空隙。金屬原子可從所述空隙中擴散出來并且甚至可擴散到器件柵極區(qū)中，這可導致半導體器件出現(xiàn)故障。
發(fā)明內(nèi)容在一個示范性實施例中，形成在半導體晶片上的金屬層被適當?shù)仉娊鈷伖?。一部分金屬層被電解拋光，而金屬層多個部分被獨立地電解拋光。在電解拋光所述部分之前，確定所要電解拋光的金屬層部分的厚度測量。根據(jù)所述厚度測量調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量。在另一個示范性實施例中，形成在半導體晶片上的金屬層被拋光，其中金屬層被形成在屏障層上，所述屏障層形成在具有凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域的介電層上，并且其中金屬層覆蓋介電層的凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域。金屬層被拋光以便于移除覆蓋非凹進區(qū)域的金屬層。凹進區(qū)域的金屬層被拋光到非凹進區(qū)域以下的高度，其中所述高度等于或大于所述屏障層的厚度。8參照結(jié)合附圖所作出的以下說明可更好地理解本發(fā)明，其中用相似的附圖標記表示相似的零件圖l示出了示范性的電解拋光模塊；圖2A示出了形成在半導體晶片上的金屬層的示范性厚度圖；圖2B和2C示出了圖2A中所示的圖的一部分；圖3示出了各種圖方案；圖4示出了與多個示范性電解拋光模塊相連接的示范性控制系統(tǒng)；圖5示出了提供多個子系統(tǒng)與多個示范性電解拋光模塊相連接的示范性控制系統(tǒng)；圖6A到6D示出了示范性波紋處理；圖7A到7D示出了另一個示范性波紋處理；圖8A到8D示出了另一個示范性波紋處理；以及圖9A到9D示出了另一個示范性波紋處理。具體實施例方式以下的描述陳述了多個特定結(jié)構(gòu)、參數(shù)等。然而，應(yīng)該明白的是，所述描述不應(yīng)被認為是本發(fā)明保護范圍的限制，而只是作為示范性實施例而提供的。I.自適應(yīng)電解拋光如先前所述的，在半導體晶片上形成晶體管和互連元件期間，金屬被淀積在所述半導體晶片上并從其上移除。更具體地說，使用諸如化學氣相淀積(CVD)、物理氣相淀積(PVD)、原子層淀積(ALD)、電鍍、化學鍍等淀積工藝在所述半導體晶片上形成一層金屬(即，金屬層)。然后使用諸如化學機械拋光(CMP)電解拋光等蝕刻或拋光工藝移除所述金屬層參照圖l，在一個示范性實施例中，可使用電解拋光模塊100移除/拋光形成在半導體晶片102上的金屬層。在該示范性實施例中，晶片102由晶片夾112支撐，所述晶片夾112使得晶片102關(guān)于角0轉(zhuǎn)動并且使得晶片102橫向平移，諸如圖l中x方向所示的。當晶片102由晶片夾112使之轉(zhuǎn)動并且平移時，通過噴嘴108和/或噴嘴110將電解液施加到形成在晶片102上的金屬層中。如圖l中所示的，噴嘴108可被構(gòu)造成用于比噴嘴110供應(yīng)更細的電解液流。因此，噴嘴108可用于比噴嘴110更精細的拋光。例如，噴嘴110可用于初始粗拋光，其中從晶片102的表面拋光掉初始金屬層量，而噴嘴108可用于隨后的精細拋光，其中與初始粗拋光相比較，對金屬層進行更均勻的拋光。在該示范性實施例中，端點檢測器106可用于測量晶片102表面上的金屬層的厚度。在圖1中，端點檢測器106、噴嘴108、噴嘴110被示為彼此相鄰地布置在噴嘴板104上。然而，應(yīng)該理解的是，端點檢測器106、噴嘴108、噴嘴110可以各種結(jié)構(gòu)被布置并以各種方式被安裝。另外，應(yīng)該理解的是，任何數(shù)量的噴嘴(包括一個噴嘴)都可用于電解拋光晶片102上的金屬層。而且,應(yīng)該理解的是，取代或輔助使用晶片夾112使得晶片102平移，端點檢測器106、噴嘴108和/或噴嘴110可平移。對于示范性電解拋光工藝和系統(tǒng)的更詳細的描述，見1999年7月2日所申請的標題為METHODSANDAPPARATUSFORELECTROPOLISHINGMETALINTERCONNECTIONSONSEMICONDUCTORDEVICES的美國專利No.6，394,152Bl;標題為METHODSANDAPPARATUSFORHOLDINGANDPOSITIONINGSEMICONDUCTORWORKPIECESDURINGELECTROPOLISHINGAND/ORELECTROPLATINGOFTHEWORKPIECES的美國專利No.6，248,222Bl;以及2002年4月14日所中請的標題為METHODSANDAPPARATUSFORELECTROPOLISHINGAND/ORELECTROPLATING的美國臨時專利申請系列號No.60/372，566，在這里合并參考以上所述專利申請的全部內(nèi)容。對于示范性端點檢測器的更詳細的描述，見2000年5月12曰所申請的標題為METHODSANDAPPARATUSFOREND-POINTDETECTION的美國專利申請No.6447688，在這里合并參考所述專利申請的全部內(nèi)容。在本實施例中，通常使用包括諸如液體流動速率、電流或電壓調(diào)定點、中心-邊緣距離、初始轉(zhuǎn)動速度、拋光持續(xù)時間、中心拋光轉(zhuǎn)動速度、噴嘴類型、電流或電壓表、用于恒定電流的體積比表、重復(fù)設(shè)定等各種處理參數(shù)的方法處理晶片。由于使用相同淀積程序所處理的晶片將通常具有相似的金屬層厚度外形，因此可使用相似的拋光方法對所述晶片進行初始拋光。然而，如上所述的，在對形成在晶片上的金屬層進行拋光時，金屬層的拋光過多和過少都可導致半導體器件出現(xiàn)故障。因此，在該示范性實施例中，晶片上的金屬層的厚度用于自適應(yīng)地電解拋光金屬層。更具體地，在電解拋光形成在晶片上的金屬層的一部分之前，確定待電解拋光的部分的厚度，并且根據(jù)所確定的厚度調(diào)節(jié)被拋光部分的量。例如，控制系統(tǒng)114可與晶片夾112和噴嘴108及噴嘴110相連接。根據(jù)晶片夾112的位置，控制系統(tǒng)114可確定待電解拋光的晶片102上的金屬層部分的位置。控制系統(tǒng)114確定待電解拋光的金屬層部分的厚度，并且調(diào)節(jié)由噴嘴108和/或噴嘴110電解拋光的部分的量。在一個示范性實施例中，在電解拋光模塊100中處理晶片102之前，襯底厚度度量工具116用于測量和圖示晶片102上的金屬層的厚度。參照圖2A，度量工具116(圖l)可提供晶片102上各個位置202處的厚度測量。應(yīng)該注意的是，可使用各種坐標系統(tǒng)圖示這些位置202。例如，如圖2A中所示的，可使用簡單的x和y坐標軸?；蛘撸墒褂脧较蛏渚€和與晶片1O2的轉(zhuǎn)動角相對應(yīng)的角0。然后在電解拋光金屬層部分之前控制系統(tǒng)114(圖1)可使用晶片102上的金屬層的厚度圖示而獲得金屬層部分的厚度。如圖2A中所示的，晶片102上的金屬層的厚度圖示可包括間隙，是指不知道金屬層厚度的位置。更具體地，如圖2A中所示的，晶片102的轉(zhuǎn)動和平移導致由噴嘴108(圖l)和/或噴嘴110(圖l)供給的電解液以螺旋路徑204的形式流動。也如圖2A中所示的，電解液流可被供給到位置206中，位置206處金屬層厚度為未知的。因此，在本示范性實施例中，來自于金屬層厚度為已知的兩個或多個位置202的厚度測量ii用于確定位置206中的金屬層厚度。例如，如圖2B中所示的，才艮據(jù)位置202A、202B、202C和202D處的金屬層厚度確定位置206處的金屬層厚度。應(yīng)該注意的是，根據(jù)圖2A中所使用的x和y坐標系統(tǒng)，位置206對應(yīng)于位置(x,y),而位置202A、202B、202C和202D分別對應(yīng)于位置(Xj,yj+1)、(xi+1,yj+1)、(xi+1，、和(A,yj)。圖2C示出了透視圖中金屬層厚度上的變化。在本示例中，假定位置206處的金屬層厚度由以下公式表示T=Ax+By+Cxy+D(1)另外，假定由以下公式表示(Xi，yj)處的厚度Ti，j、(Xi，yj+1)處的厚度Ti，jw、(xi+1，")處的厚度TW,j以及(xi+1,yj+1)處的厚度Tj+i，j+i:Ti，尸Axi+Byj+Cxiyj+D(2)Ti，j+1=AXi+Byj+1+Cxiyj+1+D(3)Ti+1，j=Axi+1+Byj+Cxj+1yj+D(4)Ti+1，j+1=Axi+1+Byj+1+C(5)然后通過以以下方式求解等式(2)-(5)可獲得A、B、C和D的數(shù)值C=(Ti，j國Ti，j+廣T叫+Ti+1，j+1)/[(Xi-xi+1)*(y廠yj+1)B=(Ti，rTi，j+1)/(yryj+1)-x,*DA=(Ti，rTi+1,j)/(x「xi+1)畫y,DD=Ti，rXi*B-y,[()/(y廠yj+1)應(yīng)該理解的是其金屬層厚度為已知的任何數(shù)量的位置202都可用于確定位置206處的金屬層厚度。例如，對于壁上述更為精確的內(nèi)插法來說，可通過以下公式假定出位置206處的金屬層厚度T=Ax2+By2+Cxy+Dx+Ey+F(6)可使用最接近于位置206的6個位置通過內(nèi)插法計算出(x,y)處的厚度T,并且可通過以與上述使用四個位置求解恒量A、B、C和D時相同的方式求解6個等式獲得恒量A、B、C、D、E和F。再參照圖l，在本示范性實施例中，可使用端點檢測器106獲得晶片102上的金屬層的厚度測量。更具體地說，可以與使用噴嘴108和/或噴嘴110對晶片102電解拋光時相同的方式使得晶片102在端點檢測器106附近轉(zhuǎn)動和平移。這樣，可沿與使用噴嘴108和/或噴嘴110對晶片102電解拋光時所遵循的相同路徑204(圖2)獲得晶片102上的金屬層的厚度測量。例如，當端點檢測器106為光學傳感器時，當晶片102轉(zhuǎn)動和平移時可記錄端點檢測器106附近的晶片102的表面反射系數(shù)。然后可使用以下公式計算一個位置處的金屬層的厚度(諸如位置206(圖2)):T(x，y)=P(T)*R(x，y)(7)其中R(x，y)是由端點檢測器106測量的位置206(圖2)處的金屬膜的反射系數(shù)，而P(T)是反射系數(shù)與厚度的轉(zhuǎn)換因數(shù)，其中它本身為厚度的函數(shù)?？墒褂靡阎哂胁煌穸鹊囊唤M金屬層確定P(T)，然后使已知厚度與金屬層的反射系數(shù)相互關(guān)聯(lián)。然后可使用所確定的轉(zhuǎn)換因數(shù)P(T)確定與具有未知厚度的金屬層的反射系數(shù)相對應(yīng)的厚度。或者，可將已知厚度和相對應(yīng)的反射系數(shù)儲存在諸如控制系統(tǒng)114中的電腦中的查閱表中。例如，查閱表可包括如下儲存在電腦存儲器中的厚度矩陣Li1\，A,3……Td，mT2,1T2,2T2,3……T2,mT3,1T3,2T3,3......T3,mIn,11n，2且n,3......直n,m其中厚度矩陣中的每個厚度都具有相對應(yīng)的反射系數(shù)。在使用端點檢測器106測量位置206(圖2)處的反射系數(shù)之后，控制系統(tǒng)可諸如使用轉(zhuǎn)換因數(shù)P(T)或查閱表確定厚度T(x,y)。然后可使用厚度測量對金屬層進行電解拋光?？芍貜?fù)該程序直到由端點檢測器106記錄的反射系數(shù)處在預(yù)定范圍內(nèi)。應(yīng)該注意的是，反射系數(shù)的預(yù)定范圍可取決于各種因素，諸如金屬圖案厚度、過度拋光范圍等。通常A圖案厚度越小，反射系數(shù)的預(yù)定越低。另外，預(yù)定反射系數(shù)可基于圖案厚度改變?？苫谘谀５膱D案厚度計算或由具有最小金屬凹槽的一個拋光晶片測量預(yù)定反射系數(shù)。對于計算預(yù)定反射系數(shù)的更詳細的描述，見2000年5月12日所申請的標題為METHODSANDAPPARATUSFOREND-POINTDETECTION的美國專利No.6，447，668，在這里合并參考所述專利申請的全部內(nèi)容。應(yīng)該明白的是，端點檢測器106可為各種類型的傳感器。例如，端點檢測器106可為渦流傳感器。因此，端點檢測器106用于測量渦流而不是用于測量反射系數(shù)，并且基于所測量的渦流而不是基于所測量的反射系數(shù)確定金屬層的恒速。雖然使用端點檢測器106所獲得的厚度測量可遵循與當金屬層被電解拋光時所遵循的路徑相同的路徑，但是間隙可仍存在于厚度測量(值)中。例如，為了增強生產(chǎn)量可間隔地而表示連續(xù)地進行厚度測量，當間隙存在于厚度測量中時，上述內(nèi)插程序可用于獲得其厚度測量未知的位置中的厚度測量。另外，在本示范性實施例中，柵極-柵極成像可用于圖示和定位晶片上的任何位置。更具體地說，晶片的表面可被映入到象點間隔中，其中每個象點間隔都對應(yīng)于可使用端點檢測器106(圖1)測量的領(lǐng)域。圖3示出了各種示范性象點間隔。端點檢測器106(圖l)可測量從晶片的中心到邊緣或從邊緣到中心的給定位置(x,y)或象點(最好具有2.5mmx2.5mm的尺寸)的反射系數(shù)。端點檢測器106(圖l)每次可從一個象點處移動并且為每個象點記錄反射系數(shù)數(shù)據(jù)直到所有象點都被記錄，諸如直到為200mm晶片記錄了ll，494個象點(即，tcR2/(2.5)2)。在本示范性實施例中，在對晶片進行電解拋光之前，使用從襯底厚度度量工具中所獲得的初始厚度測量，執(zhí)行最初的粗電解拋光。在完成了最初粗電解拋光之后，例如使用端點檢測器獲得了金屬層的中間厚度測量。然后使用中間厚度測量再次對金屬層進行電解拋光。當金屬層的厚度處于閾值厚度(諸如約1000A)以下時可完成最初粗電解拋光。然而，應(yīng)該明白的是，在沒有中間厚度測量的情況下可基于初始厚度測量對金屬層進行電解拋光?；蛘撸跊]有初始厚度測量的情況下可基于例如使用端點檢測器獲得的厚度測量，對金屬層進行電解拋光。如上所述的，在本示范性實施例中，基于該部分的厚度測量調(diào)節(jié)電解拋光的金屬層部分的量?？赏ㄟ^改變供給到施加于該部分的電解液流上的電流和/或電壓調(diào)節(jié)電解拋光的金屬層的部分。例如，可基于厚度如下確定所供給的拋光電流I=kT(x，y)(7)其中k是有關(guān)于拋光速率的因數(shù)。除改變供給到電解液流上的電流和/或電壓以外，應(yīng)該明白的是，可基于該部分的厚度測量調(diào)節(jié)施加到關(guān)閉閥的電解液流的時間量(例如，拋光持續(xù)時間)。而且，可基于該部分的厚度測量調(diào)節(jié)電流、電壓和拋光持續(xù)時間的任何組合。因此，參照圖l，在本示范性實施例中，控制系統(tǒng)114確定所要電解拋光的金屬層的部分的厚度測量，然后基于所確定的厚度測量調(diào)節(jié)拋光的部分的量。如上所述的，控制系統(tǒng)114可調(diào)節(jié)供給到由噴嘴108和/或噴嘴110供給的電解液流上的電流和/或電壓。控制系統(tǒng)114也可通過控制晶片夾112的轉(zhuǎn)動和/或平移速率調(diào)節(jié)拋光持續(xù)時間。在本示范性實施例中，從當控制系統(tǒng)114確定出進行調(diào)節(jié)的時間和當執(zhí)行調(diào)節(jié)時的延遲量(即，At)用作當控制系統(tǒng)確定將在對所述部分進行電解拋光之前對金屬層控制系統(tǒng)114的部分作出調(diào)節(jié)時之前的偏移時間。例如，當將要為金屬層的一部分調(diào)節(jié)供給到由噴嘴108供給到電解液流上的電流時，控制系統(tǒng)114預(yù)先通過至少噴嘴108的偏移時間(即，At)確定所要供給的到達待電解拋光部分的電流。現(xiàn)在參照圖4，控制系統(tǒng)114可與多個電解拋光才莫塊100(例如，處理腔室1(PC1)、PC2和PC3)連接。如圖4中所示的，控制系統(tǒng)114對每個電解拋光模塊100執(zhí)行程序控制。例如，控制系統(tǒng)114對每個電解拋光模塊100執(zhí)行拋光處理、記錄厚度測量(例如，反射系數(shù)數(shù)據(jù))、處理厚度測量并更新金屬膜厚度剖面、調(diào)節(jié)電解拋光(例如，調(diào)節(jié)供給到由噴嘴供給到電解液流上的電流或電壓)，以及為待電解拋光的每個晶片重復(fù)拋光處理?？刂葡到y(tǒng)114還執(zhí)行各種輔助任務(wù)，諸如圖形用戶界面、晶片處理、警告信息等。然而，控制系統(tǒng)114需要的處理和計算載荷可減少任務(wù)(諸如讀出、電輸出和機械運動)的響應(yīng)時間。增加控制系統(tǒng)114所需處理的載荷數(shù)量可減少每種載荷的完成時間。因此，在本示范性實施例中，控制系統(tǒng)114包括多個分布式子系統(tǒng)，其中任務(wù)定向功能被卸載給各個子系統(tǒng)，諸如運動服務(wù)器塊控制器。更具體地，參照圖5，一個子系統(tǒng)502用于一個電解拋光模塊100(例如，PC1、PC2和PC3)。圖5中所示的分布子系統(tǒng)減小了可與圖4中所示的中心系統(tǒng)相關(guān)的時滯。在圖5中所示的示范性實施例中，基于PC的控制系統(tǒng)114接收數(shù)據(jù)并使用器件間輸送媒介504(諸如RS-485、DeviceNet等)將數(shù)據(jù)輸送給每個子系統(tǒng)502。例如，每個子系統(tǒng)502為每個電解拋光模塊100執(zhí)行相同的任務(wù)組。如圖5中所示的，一個子系統(tǒng)502用于操作所述夾、馬達驅(qū)動、噴嘴和端點檢測器，并且用于為PC1處理用于數(shù)字IO和模擬IO的數(shù)據(jù)。同時，其他子系統(tǒng)502可用于它們的相應(yīng)的電解拋光^t塊100。例如，另一個子系統(tǒng)502可用于操作所述夾、馬達驅(qū)動、噴嘴和端點檢測器，并且用于為PC2處理用于數(shù)字IO和模擬IO的數(shù)據(jù)。在分布式布置下，每個子系統(tǒng)500可在機械和電力性能(即，記錄轉(zhuǎn)動角和具有殘余金屬層的晶片位置兩者，并且基于在4毫秒內(nèi)或更佳地為給定位置記錄的反射系數(shù)控制噴嘴功能)中發(fā)揮更好和更精細的控制。在每個子系統(tǒng)502具有增強處理能力的情況下，本示范性實施例可基于反射系數(shù)數(shù)據(jù)加入或外推其他數(shù)值或表以便于實現(xiàn)拋光的更精細控制。而且，作為用于子系統(tǒng)502的晶片電解拋光要求的分配處理，控制系統(tǒng)114和子系統(tǒng)502可具有更可用的處理能力以操作或執(zhí)行其他任務(wù)。具體地，在不減小速度或所述工具結(jié)構(gòu)的實用性的前提下，可將輔助工具和/或應(yīng)用加入到拋光程序中。例如，可添力口串聯(lián)(inline)度量工具以便于在將晶片裝載到電解拋光模塊之前測量每個晶片的形狀。串聯(lián)度量工具可為子系統(tǒng)502和控制系統(tǒng)114測量晶片上的金屬層的厚度以便于確定所需電流輸出從而獲得更平坦均勻的金屬表面。然后子系統(tǒng)502或控制系統(tǒng)114可產(chǎn)生具有數(shù)據(jù)的新表，諸如距離對比使用者限定調(diào)定點的電流速率時間。II.移除屏障層和犧牲層圖6A到6D示出了可用于在半導體器件中形成互連的示范性波紋處理。具體地，參照圖6A,半導體器件可包括具有凹進區(qū)域606和非凹進區(qū)域610的介電材料608，其中凹進區(qū)域606可為諸如寬溝槽、大矩形結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。可通過任何傳統(tǒng)淀積方法(諸如CVD、PVD、ALD等)將屏障層604淀積在介電材料608上，以使得屏障層604覆蓋凹進區(qū)域606和非凹進區(qū)域610兩者。對于介電材料和屏障層的更詳細的描述，見2003年3月14日所申請的標題為METHODSFORINTEGRATINGCOPPERWITHULTRA-LOWKDIELECTRICS的美國專利申請No.l0/380，848;2002年3月27日所申請的標題為ELECTROPOLISHINGMETALLAYERSONWAFERSHAVINGTRENCHESORVIASWITHDUMMYSTRUCTURES的美國專利申請系列號No.10/108，614，所述專利申請要求2001年4月24日所申請的早期申請的美國臨時申請系列號No.60/286，273的優(yōu)先權(quán)。在這里合并參考以上所述專利申請的全部內(nèi)容。在本示范性程序中，參照圖6B，可通過任何傳統(tǒng)方法(諸如PVD"CVD、ALD、電鍍、化學鍍層等)將金屬層612淀積在屏障層604上。接下來，參照圖6C，使用CMP、電解拋光等對金屬層612進行深拋光，以便于從非凹進區(qū)域610處移除金屬層612，同時使得金屬層612留在凹進區(qū)域606中。金屬層612可包括各種導電材料，諸如銅、鋁、鎳、鉻、鋅、鎘、銀、金、銠、鈀、鉑、錫、鉛、鐵、銦、超導體材料等。金屬層612還可包括各種導電材料中任何材料的合金，或超導體材料的合成物。金屬層612最好包括銅及其合金?，F(xiàn)在，參照圖6D，在將金屬層612從非凹進區(qū)域610處移除之后，可通過任何傳統(tǒng)方法(諸如濕法蝕刻、干式化學蝕刻、等離子干法蝕刻等)將屏障層604從非凹進區(qū)域610處移除。為了完全移除非凹進區(qū)域610上的屏障層604，需要進行過度蝕刻。然而，如圖6D中所示的，過度蝕刻可產(chǎn)生凹口614。當在本示范性程序中淀積接下來的覆蓋層(諸如SiN等)時，該凹口614可變成孔隙，所述孔隙可導致金屬滲漏。滲出的金屬可通過介電材料608擴散并且降至器件柵極區(qū)，導致半導體器件出現(xiàn)故障。如圖7A-7D中所示的，使用電解拋光的過度拋光和等離子蝕刻的組合可用于解決這個問題。在本示范性程序中，參照圖7A，使用電解拋光、濕法蝕刻等對凹進區(qū)域606中的金屬層612過度拋光，從而在屏障層604的頂部與凹進區(qū)域606中的金屬層612的表面之間存在A微米的高度，其中高度A等于或大于屏障層604的厚度。應(yīng)該明白的是，電解拋光可具有更好的控制，因此與濕法蝕刻方法相比較在試圖對凹進區(qū)域606中的金屬層612過度拋光時產(chǎn)生更少的處理問題。對于電解拋光的描述，見1999年7月2日所申請的標題為METHODSANDAPPARATUSFORELECTROPOLISHINGMETALINTERCONNECTIONSONSEMICONDUCTORDEVICES的美國專利No.6，395，152,這里合并參考所述專利申請的全部內(nèi)容。接下來，參照圖7B，將諸如CF4/02、SF6/02等添加劑加入到蝕刻氣體Ta、C和F中，從而在屏障層604和凹進區(qū)域606中的金屬層612上形成殘余物702。如圖7C中所示的，當將屏障層604蝕刻掉以后，殘余物702的存在可防止介電材料608與凹進區(qū)域606中的金屬層612之間的屏障層604被過度蝕刻。下表，即，表l提供了可在等離子干法蝕刻程序中用于移除屏障層604的參數(shù)的示范性范圍表l<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>這些參數(shù)導致TaN和TiN的移除速率、兩個可行屏障層604材料接近于SK)2的移除速率、可行介電材料608的材料。可以在移除屏障層604期間減小對于下部介電材料608的蝕刻或損傷這樣一種方式選擇該選項。然而，應(yīng)該注意的是，通過改變參數(shù)也可獲得其他選項?，F(xiàn)在參照圖7D，使用等離子蝕刻工藝、或干式化學清潔或任何其他傳統(tǒng)工藝可移除大約為Ad的凹進區(qū)域606和非凹進區(qū)域610的一部分。應(yīng)將屏障層604的蝕刻速率設(shè)定得等于或低于介電材料608的蝕刻速率，從而確保屏障層604的高度等于或高于介電材料608。因此，當?shù)矸e接下來的頂層時將不會形成空隙。在圖8A-8D中，示出了另一個示范性程序。除在晶片經(jīng)歷形成諸如606的凹進區(qū)域的蝕刻和淀積程序之前將硬掩模層802淀積在介電材料608上之外，圖8A-8D中所示的示范性程序在許多方面與圖7A-7D中所示的示范性程序都相似。如所示的，硬掩模層802可避免屏障層移除程序期間硬掩模層802下面的介電材料608的蝕刻，從而避免電介質(zhì)的性能退化，尤其是低-k電介質(zhì)。凹進h應(yīng)小于屏障層604的厚度與硬掩模層802的厚度的總和。在圖9A-9D中，示出了另一個示范性程序。與圖8A-8D相似，除了除硬掩模層802外還將犧牲層902淀積在硬掩模層802上之外，圖9A-9D中所示的示范性程序在許多方面與圖8A-8D中所示的示范性程序都相似。雖然硬掩模層802具有比屏障層604更低的移除速率，但是在該示范性程序中，使用具有等于或大于屏障層604的移除速率的犧牲層902。在圖8A-8D和圖9A-9D中，可從SiN、SiC、Si02、SiON、金剛石膜等中選擇硬掩模層802?？蓮腟iN、Si02、SiON等中選擇犧牲層902。盡管已描述了示范性實施例，但是在不脫離本發(fā)明的精神和/或保護范圍的前提下可作出各種修正。因此，不應(yīng)認為本發(fā)明局限于附圖中和以上描述中所示的具體形式。權(quán)利要求1.一種自適應(yīng)電解拋光形成在半導體晶片上的金屬層的方法，所述方法包括電解拋光金屬層的一部分，其中金屬層的多個部分被獨立地電解拋光；在電解拋光所述部分之前，確定所要電解拋光的金屬層部分的厚度測量；根據(jù)所述厚度測量調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量。2.權(quán)利要求l的方法，其中電解拋光金屬層的一部分包括通過金屬層該部分附近的噴嘴將電解液流供給到金屬層的該部分。3.權(quán)利要求2的方法，其中使用晶片夾使得晶片被保持、轉(zhuǎn)動并且平移，同時在金屬層附近使得噴嘴保持固定。4.權(quán)利要求2的方法，其中使用晶片夾使得晶片被保持并且轉(zhuǎn)動，同時在金屬層附近使得噴嘴平移。5.權(quán)利要求2的方法，其中調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量包括調(diào)節(jié)供給到電解液流上的拋光電流或電壓。6.權(quán)利要求2的方法，其中調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量包括調(diào)節(jié)所述部分的拋光持續(xù)時間。7.權(quán)利要求l的方法，其中確定厚度測量包括使用厚度度量工具獲得所確定的金屬層的厚度測量的圖示。8.權(quán)利要求7的方法，其中確定厚度測量還包括使用端點檢測器測量金屬層的厚度測量；以及其中調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量包括在使用通過使用厚度度量工具獲得所確定的金屬層的厚度測量的圖示的初始拋光期間，調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量；以及在使用端點檢測器所測量的厚度測量的隨后拋光期間調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量。9.權(quán)利要求7的方法，還包括根據(jù)圖示上具有厚度測量的多個金屬層部分的多個厚度測量，通過內(nèi)插法計算出圖示上不具有厚度測量的金屬層部分的厚度測量。10.權(quán)利要求l的方法，其中確定厚度測量包括使用金屬層附近的端點檢測器測量金屬層的厚度測量。11.權(quán)利要求10的方法，其中使用晶片夾使得晶片被保持、轉(zhuǎn)動并且平移，同時在金屬層附近使得端點檢測器保持固定。12.權(quán)利要求10的方法，其中使用多個象點間隔圖示厚度測量，其中象點位置與可使用端點檢測器測量的領(lǐng)域相對應(yīng)。13.權(quán)利要求10的方法，還包括根據(jù)晶片上的圖案的金屬密度確定拋光所述部分的端點。14.權(quán)利要求10的方法，其中端點檢測器為光學傳感器。15.權(quán)利要求10的方法，其中端點檢測器為渦流傳感器。16.—種用于自適應(yīng)電解拋光形成在半導體晶片上的金屬層的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被構(gòu)造成用于分別地電解拋光金屬層多個部分的電解拋光模塊；控制系統(tǒng)，被構(gòu)造成用于在電解拋光金屬層的一部分之前，確定所要電解拋光的金屬層部分的厚度測量；以及根據(jù)所述厚度測量調(diào)節(jié)所要電解拋光的部分的量。17.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中電解拋光模塊包括被構(gòu)造成用于將電解液流供給到金屬層的部分的噴嘴。18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，還包括晶片夾，被構(gòu)造成用于保持、轉(zhuǎn)動并且平移晶片，同時使噴嘴在金屬層附近保持固定。19.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中噴嘴被構(gòu)造成可平移，并且還包括晶片夾，被構(gòu)造成用于保持和轉(zhuǎn)動晶片。20.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)被構(gòu)造成用于調(diào)節(jié)供給到電解液流上的拋光電流或電壓或調(diào)節(jié)所述部分的拋光持續(xù)時間。21.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)被構(gòu)造成用于將所述調(diào)節(jié)量確定為在電解拋光該部分之前偏移時間的電解拋光的部分量。22.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，還包括厚度度量工具，其中控制系統(tǒng)從厚度度量工具中獲得金屬層的厚度測量的圖示。23.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中電解拋光模塊包括被構(gòu)造成用于測量金屬層的厚度的端點檢測器。24.權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中電解拋光模塊還包括晶片夾，被構(gòu)造成用于保持、轉(zhuǎn)動并且平移晶片，同時使端點檢測器在金屬層附近保持固定。25.權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中電解拋光模塊還包括晶片夾，被構(gòu)造成用于保持和轉(zhuǎn)動晶片、同時使端點檢測器平移。26，權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中端點檢測器為光學傳感器或渦流傳感器。27.權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中端點檢測器被構(gòu)造成根據(jù)晶片上的圖案的金屬密度確定拋光所述部分的端點。28.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中電解拋光模塊包括第一處理腔室；第一子系統(tǒng)，被構(gòu)造成用于控制第一處理腔室；第二處理腔室；以及第二子系統(tǒng)，被構(gòu)造成用于控制第二處理腔室，其中控制系統(tǒng)與第一和第二子系統(tǒng)相連接。29.—種拋光形成在半導體晶片上的金屬層的方法，其中金屬層被形成在屏障層上，所述屏障層形成在具有凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域的介電層上，并且其中金屬層覆蓋介電層的凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域，所述方法包括拋光金屬層以便于移除覆蓋非凹進區(qū)域的金屬層；以及將凹進區(qū)域的金屬層拋光到非凹進區(qū)域以下的高度，其中所述高度等于或大于所述屏障層的厚度。30.權(quán)利要求29所述的方法，其中拋光金屬層包括電解拋光所述金屬層。31.權(quán)利要求30所述的方法，其中電解拋光金屬層包括通過金屬層該部分附近的噴嘴將電解液流供給到金屬層的該部分。32.權(quán)利要求31的方法，還包括使用晶片夾保持、轉(zhuǎn)動并且平移晶片，同時使得噴嘴保持固定。33.權(quán)利要求31的方法，還包括使用晶片夾保持并且轉(zhuǎn)動晶片同時使得噴嘴平移。34.權(quán)利要求29的方法，還包括在拋光金屬層之后，使用等離子蝕刻從非凹進區(qū)域上移除屏障層。35.權(quán)利要求34的方法，其中等離子蝕刻包括使用蝕刻氣體，并且其中添加劑被加入到蝕刻氣體中以在金屬層上和在凹進區(qū)域中的屏障層上形成殘余物。36.權(quán)利要求34的方法，還包括使用等離子蝕刻移除一部分凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域，其中凹進區(qū)域中的屏障層的蝕刻速率等于或高于介電層的蝕刻速率。37.權(quán)利要求29的方法，其中硬掩模層被淀積在介電層與屏障層之間，并且其中高度小于屏障層的厚度與硬掩模層的厚度的總和。38.權(quán)利要求37的方法，其中犧牲層被淀積在硬掩模層與屏障層之間，其中硬掩模層具有低于屏障層的移除速率，并且犧牲層具有等于或大于屏障層的移除速率。39.權(quán)利要求29的方法，其中介電層包括低-k介電材料，并且金屬層包括銅。40.半導體晶片層，包括具有凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域的介電層；淀積在介電層上方的屏障層；以及淀積在屏障層上的金屬層，其中從介電層的非凹進區(qū)域中移除金屬層并將凹進區(qū)域中的金屬層拋光到低于非凹進區(qū)域的高度，其中所述高度等于或大于屏障層的厚度。41.權(quán)利要求40的半導體晶片層，還包括被淀積在介電層與屏障層之間的硬掩模層，其中高度小于屏障層的厚度與硬掩模層的厚度的總和。42.權(quán)利要求41的半導體晶片層，還包括被淀積在硬掩模層與屏障層之間的犧牲層，其中硬掩模層具有低于屏障層的移除速率，并且犧牲層具有等于或大于屏障層的移除速率。43.權(quán)利要求40的半導體晶片層，其中介電層包括低-k介電材料，并且金屬層包括銅。全文摘要形成在半導體晶片上的金屬層被拋光，其中金屬層被形成在屏障層上，所述屏障層形成在具有凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域的介電層上，并且其中金屬層覆蓋介電層的凹進區(qū)域和非凹進區(qū)域。金屬層被拋光以便于移除覆蓋非凹進區(qū)域的金屬層。凹進區(qū)域的金屬層被拋光到非凹進區(qū)域以下的高度，其中所述高度等于或大于所述屏障層的厚度。文檔編號H01L21/302GK101427351SQ03817419公開日2009年5月6日申請日期2003年7月22日優(yōu)先權(quán)日2002年7月22日發(fā)明者于朝智(音譯),佩哈爾·耶海,戴蒙·L·科勒爾,暉王,穆罕莫德·阿法恩申請人:Acm研究公司