一种贯穿型沟槽的化学机械抛光垫的制作方法

本技术涉及半导体制造，具体涉及一种贯穿型沟槽的化学机械抛光垫。

背景技术：

1、cmp(chemical mechanical planarization)中的耗材分为多种，有研磨垫、研磨盘和研磨液等，如图1所示。研磨垫是种多层橡胶材质且底部有粘性用来粘贴在研磨平台上的常用耗材，其表面是polyurethne(聚氨酯)纤维，如图2所示，是常规使用的研磨垫，表面由多个同心圆的沟槽组成，用来存储及分布研磨化学液。金刚石研磨盘的作用在于对研磨垫表面聚氨酯进行调整而保持粗糙度，到了研磨垫和金刚石研磨盘的寿命末期，研磨垫会变得越来越平且边缘磨损严重，从而达不到正常的研磨速率，对产品也开始造成nu(uniformity)及defect(缺陷)上的影响。

2、研磨垫边缘磨平问题在业界普遍存在，研磨头及研磨垫调整盘对于研磨垫表面的下压力和机械旋转会对研磨垫表面造成损耗，而研磨垫的边缘由于边界效应会损耗更大，如图3、图4所示，研磨垫使用末期中间和边缘沟槽深度不同，一般情况来讲边缘通常会容易沟槽磨平，使得边缘沟槽的深度低于中间沟槽的深度，影响研磨垫的使用寿命，以及存在晶圆边缘磨不动的现象，产品良率较低；另外，此种沟槽磨平现象也会影响研磨液在研磨垫整体表面分布的均匀性，影响稳定研磨速率；此外，由于研磨盘的高速旋转及离心力的作用，大部分研磨液会被甩出去，研磨液的消耗在cmp业界也是相当大的一项支出；另外，在研磨垫使用末期，研磨垫中间或者边缘沟槽会产生一部分副产物，从而对晶圆造成一定程度上的产品缺陷。

3、如图5所示，研磨垫沟槽里一般存在着研磨液及研磨后的残留颗粒，通常来讲，我们要保持研磨液尽量久的待在沟槽里，而尽快的驱除残留颗粒，如此才能提高研磨速率及减少产品缺陷。

4、如图6所示为现有技术研磨垫俯视图，所述研磨垫为表面由多条同心圆沟槽组成，两两沟槽之间周向凸起表面为聚氨酯纤维，用以接触并研磨晶圆表面。

5、因此，需要设计一种研磨垫，可以尽量在研磨末期也能使得研磨垫沟槽深度保持均匀，从而解决边缘磨平问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种贯穿型沟槽的化学机械抛光垫，用以解决现有技术中存在的至少一个上述问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种贯穿型沟槽的化学机械抛光垫，包括研磨垫和设置在研磨垫表面的多个周向凸起，相邻的周向凸起之间为沟槽，所述周向凸起上设有用于连通相邻沟槽的连通道；所述研磨垫上设有呈同心圆分布的多个研磨区，同一研磨区内的连通道的高度相同，相邻的研磨区内的连通道的高度不同。

4、相比现有技术的研磨液只能淀积并流通于沟槽之内，或者说只能靠研磨垫快速旋转时的离心力作用向周围扩散，并且由研磨垫调整器来做研磨液的铺平均匀的现状；本技术方案中，由于周向凸起上设有用于连通相邻沟槽的连通道，也即是，每个沟槽与相邻的沟槽之间贯穿相通，其作用在于研磨液除了在本沟槽内流通，还能流通到相邻的沟槽内；结合沟槽之间连通道可设计为不同高低相结合，也即是，研磨垫上设有呈同心圆分布的多个研磨区，同一研磨区内的连通道的高度相同，相邻的研磨区内的连通道的高度不同，不同研磨区的连通道有高低之分，且相邻的周向凸起上可设置位置不同连通道，连通道的数量及方向也可以设置不同，其能达到的效果在于使得研磨液更长久的存留于沟槽内，能根据不同工艺或者产品的要求，使用不同设计类型的研磨垫，在使用上可以灵活运用，适用于不同种类的工艺；从而能增加研磨垫的使用寿命，减少晶圆边缘磨不动的现象，提高产品良率；同时也可以均匀分布研磨液在研磨垫整体表面，用以稳定研磨速率。尽量在研磨末期达到研磨垫沟槽深度均匀的作用，从而解决边缘磨平问题。

5、进一步的，多个研磨区分别为中心研磨区、中间研磨区和外侧研磨区，所述中心研磨区、中间研磨区和外侧研磨区从研磨垫的中间依次向外部呈同心圆分布；所述连通道的高度从研磨垫的中间向外侧递减；或者，所述连通道的高度从研磨垫的中间向外侧递增；或者，中间研磨区的高度低于中心研磨区的高度和外侧研磨区的高度；或者，中间研磨区的高度高于中心研磨区的高度和外侧研磨区的高度。

6、具体应用时，当连通道的高度从研磨垫的中间向外侧递减，图7为中间到外连通道由高到低的结合，连通道高度可分为中心研磨区连通道的高度为25～30mils，中间研磨区连通道的高度为20～25mils，外侧研磨区连通道的高度为15～20mils，此方案为内部连通道高，能有效阻碍研磨液流通到外圈沟槽，而越往外通道高度越低，也就是研磨液流通越快，这样有助于需要外部研磨速率低的工艺要求，晶圆缺陷重磨改进等。

7、当连通道的高度从研磨垫的中间向外侧递增，图8为中间到外连通道由低到高的结合，连通道高度可分为外侧研磨区连通道的高度为25～30mils，中间研磨区连通道的高度为20～25mils，中心研磨区连通道的高度为15～20mils，此方案为内部连通道低，能使得研磨液快速流通到外圈沟槽，而越往外通道高度越高，也就是研磨液流通越慢，此方案有助于需要内部研磨速率低边缘研磨速率高的工艺要求，晶圆边缘缺陷重磨改进，边缘研磨垫沟槽容易磨平的现象，也能提高一定的研磨垫使用寿命。

8、当中间研磨区的高度低于中心研磨区的高度和外侧研磨区的高度；或者，中间研磨区的高度高于中心研磨区的高度和外侧研磨区的高度，图9为内和外高中间低的结合，连通道的高度可分为中间研磨区连通道的高度为20～25mils，外侧研磨区连通道的高度和中心研磨区连通道的高度均为25～30mils，此方案为两边通道高而中间低，能有效保留一定的研磨液流通于研磨垫两边沟槽，这样有助于需要晶圆两边研磨速率高，中间低的工艺要求，反之亦然。

9、进一步的，为了简化结构设计，所述中间研磨区的高度低于中心研磨区的高度和外侧研磨区的高度时，或者，所述中间研磨区的高度高于中心研磨的高度和外侧研磨区的高度时，所述中心研磨区的高度与外侧研磨区的高度相等。

10、进一步的，为了达到更好的沟槽连通效果，每个周向凸起上均周向均匀设有多个连通道。

11、进一步的，为了使得研磨液更均匀的流通到相邻的沟槽，多个周向凸起上的连通道呈向外延伸的直线型周向均匀分布。

12、进一步的，多个周向凸起上的连通道呈向外延伸的逆时针螺旋型周向均匀分布。有助于研磨液更能均匀分布于研磨垫表面，所述螺旋型方向符合研磨垫的逆时针旋转方向，而使得研磨垫沟槽间研磨液更能顺畅流通的下一个沟槽。

13、进一步的，相邻周向凸起之间的多个连通道交错分布。有助于研磨液更能持续长久的分布于研磨垫沟槽，很大程度上节省了一定的研磨液，防止其由于离心力被甩出研磨垫表面。

14、进一步的，为了提供具体的连通道结构，所述连通道为成型在周向凸起上的凹槽或通孔，所述凹槽或通孔的两端与相邻的沟槽连通。

15、进一步的，为了根据需要增加沟槽设置，同一研磨区内设有多个沟槽。

16、进一步的，为了达到更好的研磨效果，多个周向凸起呈同心圆分布在研磨垫上，所述周向凸起为环形凸起。

17、本实用新型的有益效果为：相比现有技术的研磨液只能淀积并流通于沟槽之内，或者说只能靠研磨垫快速旋转时的离心力作用向周围扩散，并且由研磨垫调整器来做研磨液的铺平均匀的现状；本技术方案中，由于周向凸起上设有用于连通相邻沟槽的连通道，也即是，每个沟槽与相邻的沟槽之间贯穿相通，其作用在于研磨液除了在本沟槽内流通，还能流通到相邻的沟槽内；结合沟槽之间连通道可设计为不同高低相结合，也即是，研磨垫上设有呈同心圆分布的多个研磨区，同一研磨区内的连通道的高度相同，相邻的研磨区内的连通道的高度不同，不同研磨区的连通道有高低之分，且相邻的周向凸起上可设置位置不同连通道，连通道的数量及方向也可以设置不同，其能达到的效果在于使得研磨液更长久的存留于沟槽内，能根据不同工艺或者产品的要求，使用不同设计类型的研磨垫，在使用上可以灵活运用，适用于不同种类的工艺；从而能增加研磨垫的使用寿命，减少晶圆边缘磨不动的现象，提高产品良率；同时也可以均匀分布研磨液在研磨垫整体表面，用以稳定研磨速率。尽量在研磨末期达到研磨垫沟槽深度均匀的作用，从而解决边缘磨平问题。