化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》是長鑫存儲技術有限公司於2017年12月29日申請的專利，該專利申請號：2017114806515，專利公布號：CN109986456A，專利公布日：2019年7月9日，發明人是：蔡長益。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》提供化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法，化學機械研磨方法包括如下步驟：1）提供形成有介質層的基底，介質層上形成有金屬層；2）將基底進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於介質層表面的部分金屬層，第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給；3）對基底進行第二次化學機械研磨，使殘留於介質層表面的金屬層完全去除，第二次化學機械研磨過程中，研磨液以第二流速供給，第二流速大於第一流速。《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》即可以控制研磨時間、節約生產成本，又研磨後得到金屬插塞頂部不會存在凹陷，使得金屬插塞具有較低的阻值。

2021年8月16日，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。

（概述圖為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法
• 公布號：CN109986456A
• 公布日：2019年7月9日
• 申請號：2017114806515
• 申請日：2017年12月29日
• 申請人：長鑫存儲技術有限公司
• 地址：安徽省合肥市經濟技術開發區翠微路6號海恆大廈630室
• 發明人：蔡長益
• Int.Cl.：B24B37/005(2012.01)I、B24B37/34(2012.01)I、B24B57/02(2006.01)I、B24B1/00(2006.01)I、H01L21/304(2006.01)I
• 專利代理機構：上海光華專利事務所
• 代理人：餘明偉
• 類別：發明專利

專利背景

截至2017年12月，在半導體工藝中，化學機械研磨工藝（CMP）是一項非常重要的工序。以金屬鎢化學機械研磨工藝（WCMP）為例，在鎢連線填充孔（CT）的製備工藝中，一般是在氧化層內形成深井式深槽，然後再於所述深井式深槽內填充金屬鎢，在填充的過程中，氧化層的表面也會一同被沉積上金屬鎢；這時，需要通過金屬鎢化學機械研磨工藝將位於氧化層表面的金屬鎢去除，而只保留深井式深槽內的金屬鎢作為金屬連線。在對如圖1中所示的包括介質層10及填滿所述介質層10內的通孔並覆蓋所述介質層10表面的鎢層11的待研磨結構進行化學機械研磨的工藝中，如圖2所示，在研磨結束之後會存在嚴重的凹陷（Recess）現象，即得到的所述鎢插塞12的頂部會形成有凹陷13存在，並且，由於在研磨過程中研磨液太少，形成刮傷缺陷的機率也大大增加；所述鎢插塞12頂部所述凹陷13的存在會使得鎢插塞12的阻值大大增加，甚至使得鎢插塞12的頂部會有氧化鎢缺陷的產生，從而顯著影響器件的性能。

發明內容

專利目的

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的目的在於提供一種化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法，用於解決2017年12月以前的技術中由於化學機械研磨工藝中研磨液流速恆定不變存在，若研磨液流速過低容易在得到的金屬插塞頂部形成凹陷及刮傷缺陷而導致使得鎢插塞的阻值大大增加，從而影響器件的性能的問題。

技術方案

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》提供一種化學機械研磨方法，所述化學機械研磨方法包括如下步驟：1）提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層；2）將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以具有第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，3）對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟步驟3）後，所述介質層表面的所述金屬層去除，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於第一次化學機械研磨的研磨速率。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度60％—99％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70％—90％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述金屬層包括鎢層。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述金屬層還包括氮化鈦層，所述氮化鈦層位於所述介質層與所述鎢層之間。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述介質層還包括絕緣氧化層，在步驟3）後所述金屬層具有平坦面。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述研磨液中，所述雙氧水的質量百分比介於2％—4％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘；所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種在化學機械研磨系統，所述化學機械研磨系統包括：研磨平台；研磨墊，位於所述研磨平台的上表面；研磨頭，位於所述研磨墊的上方，用於將待研磨器件壓制於所述研磨墊上進行化學機械研磨；研磨液供給系統，用於向所述研磨墊的表面提供研磨液，所述研磨液供給系統包括研磨液供給源、輸液管及噴頭；其中，所述輸液管一端與所述研磨液供給源相連線，另一端與所述噴頭相連線，所述噴頭位於所述研磨墊上方；以及，控制模組，與所述研磨液供給系統相連線，用於調整所述研磨液供給系統向所述研磨墊提供所述研磨液的流速。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述化學機械研磨系統還包括量測模組，所述量測模組與所述控制模組相連線，用於量測化學研磨過程中去除的材料層的厚度，並將量測結果反饋至所述控制模組；所述控制模組依據所述量測模組的量測結果調整所述研磨液的流速。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述化學機械研磨系統還包括研磨調整組件，所述研磨調整組件用於在研磨過程中對所述研磨墊表面的平整度進行調整。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述研磨調整組件包括：機械手臂；以及，研磨調整盤，所述研磨調整盤固定於所述機械手臂的一端，用於在所述機械手臂的帶動下對所述研磨墊表面的平整度進行調整。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種金屬插塞的製備方法，所述金屬插塞的製備方法包括如下步驟：1）提供一基底；2）於所述基底的正面形成介質層；3）於所述介質層內形成填充孔；4）於所述介質層上形成金屬層，所述金屬層填滿所述填充孔並覆蓋所述介質層表面；5）將正面形成有所述介質層及所述金屬層的所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，6）將所述研磨液的供給流速調整至第二流速，於所述第二流速條件下對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟6）後，殘留於所述介質層表面的所述金屬層完全去除，以得到金屬插塞，其中，所述第二流速大於所述第一流速。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟5）中去除的所述金屬層的厚度占步驟4）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70％—90％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟4）中形成的所述金屬層包括鎢層。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟4）包括如下步驟：4-1）於所述填充孔的側壁、底部及所述介質層的表面形成氮化鈦層；4-2）於所述氮化鈦層的表面形成鎢層，所述鎢層填滿所述填充孔並覆蓋位於所述介質層表面的所述氮化鈦層的表面。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述研磨液中，所述雙氧水的質量百分比介於2％—4％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘；所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種化學機械研磨方法，所述方法包括如下步驟：1）提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層；2）將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，3）對所述基底進行第二次化學機械研磨，以去除所述介質層表面的所述金屬層，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一次化學機械研磨的研磨速率介於800埃/分鐘—2000埃/分鐘，所述第二次化學機械研磨的研磨速率介於500埃/分鐘—1600埃/分鐘。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度60％—99％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70％—90％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述金屬層包括鎢層。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述金屬層還包括氮化鈦層，所述氮化鈦層位於所述介質層與所述鎢層之間。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化矽顆粒的質量百分比介於1％—7％，所述雙氧水的質量百分比介於1％—7％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第二流速大於所述第一流速。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種化學機械研磨系統，所述化學機械研磨系統包括：研磨平台；研磨墊，位於所述研磨平台的上表面；研磨頭，位於所述研磨墊的上方，用於將待研磨器件壓制於所述研磨墊上進行化學機械研磨；研磨液供給系統，用於向所述研磨墊的表面提供研磨液，所述研磨液供給系統包括第一研磨液供給源、第二研磨液供給源、第一輸液管、第二輸液管、第一噴頭及第二噴頭；其中，所述第一輸液管一端與所述第一研磨液供給源相連線，另一端與所述第一噴頭相連線，所述第一噴頭位於所述研磨墊上方；所述第二輸液管一端與所述第二研磨液供給源相連線，另一端與所述第二噴頭相連線，所述第二噴頭位於所述研磨墊上方；以及，控制模組，與所述研磨液供給系統相連線，用於調整所述研磨液供給系統向所述研磨墊提供的研磨液種類及研磨液流速。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述化學機械研磨系統還包括量測模組，所述量測模組與所述控制模組相連線，用於量測化學研磨過程中去除的材料層的厚度，並將量測結果反饋至所述控制模組；所述控制模組依據所述量測模組的量測結果調整所述研磨液供給系統向所述研磨墊提供的研磨液種類及研磨液流速。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述化學機械研磨系統還包括研磨調整組件，所述研磨調整組件用於在研磨過程中對所述研磨墊表面的平整度進行調整。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述研磨調整組件包括：機械手臂；以及，研磨調整盤，所述研磨調整盤固定於所述機械手臂的一端，用於在所述機械手臂的帶動下對所述研磨墊表面的平整度進行調整。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種金屬插塞的製備方法，所述金屬插塞的製備方法包括如下步驟：1）提供一基底；2）於所述基底的正面形成介質層；3）於所述介質層內形成填充孔；4）於所述介質層上形成金屬層，所述金屬層填滿所述填充孔並覆蓋所述介質層表面；5）將正面形成有所述介質層及所述金屬層的所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，6）對所述基底進行第二次化學機械研磨，完全去除殘留於所述介質層表面的所述介質層，以得到接觸插塞，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟5）中去除的所述金屬層的厚度占步驟4）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70％—90％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，步驟4）中形成的所述金屬層包括鎢層。作為發明的一種優選方案，步驟4）包括如下步驟：4-1）於所述填充孔的側壁、底部及所述介質層的表面形成氮化鈦層；4-2）於所述氮化鈦層的表面形成鎢層，所述鎢層填滿所述填充孔並覆蓋位於所述介質層表面的所述氮化鈦層的表面。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化矽顆粒的質量百分比介於1％—7％，所述雙氧水的質量百分比介於1％—7％。作為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的一種優選方案，所述第二流速大於所述第一流速。

改善效果

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的化學機械研磨方法中，通過設定研磨前期研磨液的流速小於研磨後期研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位於介質層上的金屬層，在研磨後期只需要去除極少部分殘留的金屬層即可，又研磨後期研磨液流速比較大，對金屬層的去除比較慢，且研磨液去除金屬層的速率與去除介質層的速率大致相同，即可以控制研磨時間、節約生產成本，又可以避免在研磨後得到金屬插塞頂部凹陷的形成，使得金屬插塞具有較低的阻值，確保結構的性能。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的化學機械研磨方法中，通過設定研磨前期第一研磨液的流速小於研磨後期第二研磨液的流速，在研磨前期第一研磨液的流速小可以快速去除大部分位於介質層上的金屬層，在研磨後期只需要去除極少部分殘留的金屬層即可，又研磨後期第二研磨液流速比較大，對金屬層的去除比較慢，且第二研磨液去除金屬層的速率與去除介質層的速率大致相同，即可以控制研磨時間、節約生產成本，又可以避免在研磨後得到金屬插塞頂部凹陷的形成，使得金屬插塞具有較低的阻值，確保結構的性能。

附圖說明

圖1顯示為2017年12月以前已有技術中的待研磨結構的局部截面結構示意圖。

圖2顯示為2017年12月以前已有技術中的化學機械研磨工藝後得到的金屬插塞頂部形成有凹陷的局部截面結構示意圖。

圖3顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例一中提供的化學機械研磨方法的流程圖。

圖4顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例一中提供的化學機械研磨方法的步驟1）中提供的結構的局部截面結構示意圖。

圖5顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例一中提供的化學機械研磨方法的步驟2）後得到結構的局部截面結構示意圖。

圖6顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例一中提供的化學機械研磨方法的步驟3）後得到結構的局部截面結構示意圖。

圖7顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例二中提供的在化學機械研磨系統的結構示意圖。

圖8顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例三中提供的金屬插塞的製備方法的流程圖。

圖9至圖15顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例三中提供的金屬插塞的製備方法各步驟對應結構的截面結構示意圖。

圖16顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例四中提供的化學機械研磨方法的流程圖。

圖17顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例四中提供的化學機械研磨方法的步驟1）中提供的結構的局部截面結構示意圖。

圖18顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例四中提供的化學機械研磨方法的步驟2）後得到結構的局部截面結構示意圖。

圖19顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例四中提供的化學機械研磨方法的步驟3）後得到結構的局部截面結構示意圖。

圖20顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例五中提供的在化學機械研磨系統的結構示意圖。

圖21顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例六中提供的金屬插塞的製備方法的流程圖。

圖22至圖28顯示為《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》實施例六中提供的金屬插塞的製備方法各步驟對應結構的截面結構示意圖。

組件標號說明：10.介質層、11.鎢層、12.鎢插塞、13.凹陷、20.基底、21.介質層、211.填充孔、22.金屬層、221.鎢層、2211.第一步化學機械研磨中去除的鎢層、2212.第一步化學機械研磨後介質層表面殘留的鎢層、222.氮化鈦層、23.金屬插塞、31.研磨平台、32.研磨墊、33.研磨頭、34.研磨液供給系統、341.研磨液供給源、3411.第一研磨液供給源、3412.第二研磨液供給源、342.輸液管、3421.第一輸液管、3422.第二輸液管、343.噴頭、3431.第一噴頭、3432.第二噴頭、35.控制模組、36.量測模組、37.研磨調整組件、371.機械手臂、372.研磨調整盤、d1.第一步化學機械研磨過程中去除的金屬層的厚度、d2.覆蓋於介質層表面的金屬層的厚度。

技術領域

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》屬於半導體製造技術領域，特別是涉及一種化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法。

權利要求

1.一種化學機械研磨方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟：1） 提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層，所述金屬層包括鎢層；2） 將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水，所述雙氧水的質量百分比介於2%~4%；及，3） 對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟3）後，所述介質層表面的所述金屬層去除，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得第二次化學機械研磨的研磨速率小於第一次化學機械研磨的研磨速率。

2.根據權利要求1所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度60%—99%。

3.根據權利要求2所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70%—90%。

4.根據權利要求1所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述金屬層還包括氮化鈦層，所述氮化鈦層位於所述介質層與所述鎢層之間。

5.根據權利要求1所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述介質層還包括絕緣氧化層，在步驟3）後所述金屬層具有平坦頂面。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘；所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。

7.一種化學機械研磨系統，其特徵在於，所述化學機械研磨系統包括：研磨平台；研磨墊，位於所述研磨平台的上表面；研磨頭，位於所述研磨墊的上方，用於將待研磨器件壓制於所述研磨墊上進行化學機械研磨；研磨液供給系統，用於向所述研磨墊的表面提供研磨液，所述研磨液供給系統包括研磨液供給源、輸液管及噴頭；其中，所述輸液管一端與所述研磨液供給源相連線，另一端與所述噴頭相連線，所述噴頭位於所述研磨墊上方，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水，所述雙氧水的質量百分比介於2%—4%；以及，控制模組，與所述研磨液供給系統相連線，用於調整所述研磨液供給系統向所述研磨墊提供所述研磨液的流速，在研磨前期階段以第一流速向所述研磨墊的表面提供第一研磨液，並在研磨後期階段以第二流速提供第二研磨液，所述第二流速大於所述第一流速。

8.根據權利要求7所述的化學機械研磨系統，其特徵在於，所述化學機械研磨系統還包括量測模組，所述量測模組與所述控制模組相連線，用於量測化學研磨過程中去除的材料層的厚度，並將量測結果反饋至所述控制模組；所述控制模組依據所述量測模組的量測結果調整所述研磨液的流速。

9.根據權利要求7所述的化學機械研磨系統，其特徵在於，所述化學機械研磨系統還包括研磨調整組件，所述研磨調整組件用於在研磨過程中對所述研磨墊表面的平整度進行調整。

10.根據權利要求9所述的化學機械研磨系統，其特徵在於，所述研磨調整組件包括：機械手臂；以及，研磨調整盤，所述研磨調整盤固定於所述機械手臂的一端，用於在所述機械手臂的帶動下對所述研磨墊表面的平整度進行調整。

11.一種金屬插塞的製備方法，其特徵在於，所述金屬插塞的製備方法包括如下步驟：提供一基底；於所述基底的正面形成介質層；於所述介質層內形成填充孔；於所述介質層上形成金屬層，所述金屬層填滿所述填充孔並覆蓋所述介質層表面，所述金屬層包括鎢層；5） 將正面形成有所述介質層及所述金屬層的所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層表面具有殘留的所述金屬層，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水，所述雙氧水的質量百分比介於2%—4%；及，6） 對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟6）後，殘留於所述介質層表面的所述金屬層完全去除，以得到接觸插塞，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。

12.根據權利要求11所述的金屬插塞的製備方法，其特徵在於，步驟5）中去除的所述金屬層的厚度占步驟4）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70%—90%。

13.根據權利要求11所述的金屬插塞的製備方法，其特徵在於，步驟4）包括如下步驟：4-1）於所述填充孔的側壁、底部及所述介質層的表面形成氮化鈦層；4-2）於所述氮化鈦層的表面形成鎢層，所述鎢層填滿所述填充孔並覆蓋位於所述介質層表面的所述氮化鈦層的表面。

14.根據權利要求11至13中任一項所述的金屬插塞的製備方法，其特徵在於，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘；所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。

15.一種化學機械研磨方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟：1） 提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層，所述金屬層包括鎢層；2） 將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，3） 對所述基底進行第二次化學機械研磨，以去除於所述介質層表面的所述金屬層，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率；所述第一研磨液及所述第二研磨液中，二氧化矽顆粒的質量百分比介於1%—7%，雙氧水的質量百分比介於1%—7%。

16.根據權利要求15所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述第一次化學機械研磨的研磨速率介於800埃/分鐘—2000埃/分鐘，所述第二次化學機械研磨的研磨速率介於500埃/分鐘—1600埃/分鐘。

17.根據權利要求15所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度60%—99%。

18.根據權利要求17所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，步驟2）中去除的所述金屬層的厚度占步驟1）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70%—90%。

19.根據權利要求18所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述金屬層還包括氮化鈦層，所述氮化鈦層位於所述介質層與所述鎢層之間。

20.根據權利要求15所述的化學機械研磨方法，其特徵在於，所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水。

21.一種化學機械研磨系統，其特徵在於，所述化學機械研磨系統包括：研磨平台；研磨墊，位於所述研磨平台的上表面；研磨頭，位於所述研磨墊的上方，用於將待研磨器件壓制於所述研磨墊上進行化學機械研磨；研磨液供給系統，用於向所述研磨墊的表面提供研磨液，所述研磨液供給系統包括第一研磨液供給源、第二研磨液供給源、第一輸液管、第二輸液管、第一噴頭及第二噴頭；其中，所述第一輸液管一端與所述第一研磨液供給源相連線，另一端與所述第一噴頭相連線，所述第一噴頭位於所述研磨墊上方；所述第二輸液管一端與所述第二研磨液供給源相連線，另一端與所述第二噴頭相連線，所述第二噴頭位於所述研磨墊上方，第一研磨液和第二研磨液相同；以及，控制模組，與所述研磨液供給系統相連線，用於調整所述研磨液供給系統向所述研磨墊提供的研磨液種類及研磨液流速，在研磨前期階段以第一流速向所述研磨墊的表面提供第一研磨液，並在研磨後期階段以第二流速提供第二研磨液，所述第二流速大於所述第一流速；所述第一研磨液及所述第二研磨液中，二氧化矽顆粒的質量百分比介於1%—7%，雙氧水的質量百分比介於1%—7%。

22.根據權利要求21所述的化學機械研磨系統，其特徵在於，所述化學機械研磨系統還包括量測模組，所述量測模組與所述控制模組相連線，用於量測化學研磨過程中去除的材料層的厚度，並將量測結果反饋至所述控制模組；所述控制模組依據所述量測模組的量測結果調整所述研磨液供給系統向所述研磨墊提供的研磨液種類及研磨液流速。

23.根據權利要求21所述的化學機械研磨系統，其特徵在於，所述化學機械研磨系統還包括研磨調整組件，所述研磨調整組件用於在研磨過程中對所述研磨墊表面的平整度進行調整。

24.根據權利要求23所述的化學機械研磨系統，其特徵在於，所述研磨調整組件包括：機械手臂；以及，研磨調整盤，所述研磨調整盤固定於所述機械手臂的一端，用於在所述機械手臂的帶動下對所述研磨墊表面的平整度進行調整。

25.一種金屬插塞的製備方法，其特徵在於，所述金屬插塞的製備方法包括如下步驟：1） 提供一基底；2） 於所述基底的正面形成介質層；3） 於所述介質層內形成填充孔；4） 於所述介質層上形成金屬層，所述金屬層填滿所述填充孔並覆蓋所述介質層表面，形成的所述金屬層包括鎢層；5） 將正面形成有所述介質層及所述金屬層的所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，6） 對所述基底進行第二次化學機械研磨，完全去除殘留於所述介質層表面的所述金屬層，以得到接觸插塞，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率，所述第二流速大於所述第一流速；所述第一研磨液及所述第二研磨液均包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水，且所述第一研磨液及所述第二研磨液中，所述二氧化矽顆粒的質量百分比介於1%—7%，所述雙氧水的質量百分比介於1%—7%。

26.根據權利要求25所述的金屬插塞的製備方法，其特徵在於，步驟5）中去除的所述金屬層的厚度占步驟4）中覆蓋於所述介質層表面的所述金屬層的厚度70%—90%。

27.根據權利要求26所述的金屬插塞的製備方法，其特徵在於，步驟4）包括如下步驟：4-1）於所述填充孔的側壁、底部及所述介質層的表面形成氮化鈦層；4-2）於所述氮化鈦層的表面形成鎢層，所述鎢層填滿所述填充孔並覆蓋位於所述介質層表面的所述氮化鈦層的表面。

實施方式

• 實施例一

請參閱圖3，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》提供一種化學機械研磨方法，所述化學機械研磨方法包括如下步驟：1）提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層；2）將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，3）對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟3）後，所述介質層表面的所述金屬層去除，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。在步驟1）中，請參閱圖3中的S1步驟及圖4，提供形成有介質層21的基底20，所述介質層21上形成有金屬層22。作為示例，所述基底20可以為任意一種基底，譬如矽基底、藍寶石基底或氮化鎵基底等等。所述基底20內形成有需要電學引出的功能器件，譬如MOS器件等等。作為示例，所述介質層21的材料可以包括氧化矽（SiOx）或氮化矽（SiN）等等。作為示例，所述介質層21還包括絕緣氧化層。作為示例，所述金屬層22可以僅包括鎢層221，所述鎢層221可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝等形成。作為示例，所述金屬層22還可以如圖4包括鎢（W）層221及氮化鈦（TiN）層222；其中，所述氮化鈦層222位於所述填充孔的側壁及底部，並由所述填充孔延伸至所述介質層21的表面，且覆蓋所述介質層21的表面；所述鎢層221位於所述氮化鈦層222的上表面，所述鎢層221填滿所述填充孔並覆蓋位於所述介質層21表面的所述氮化鈦層222的表面。當然，在其他示例中，所述金屬層22還可包括其他任意可以形成導電的金屬插塞的金屬層，譬如銅層、錫層、鈦層、鎳層、銀層或金層中的至少一種。在步驟2）中，請參閱圖3中的S2步驟及圖5，將所述基底20正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層21表面的部分所述金屬層22，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層21表面具有殘留的所述金屬層22。需要說明的是，化學機械研磨過程中是將待研磨器件固定於一研磨頭上，所述研磨頭將所述待研磨器件壓置於位於一研磨平台上表面的研磨墊，研磨液供給系統在向所述研磨墊上噴射研磨液的同時，所述研磨平台帶動所述研磨墊旋轉，所述研磨頭帶動所述待研磨器件做與所述研磨墊旋轉方向相反的旋轉，以對所述待研磨器件進行研磨。作為示例，該步驟中使用的所述研磨液可以為任意一種可以對基底20進行研磨的研磨液，譬如，包含氧化矽（SiOx）顆粒的研磨或包含二氧化鈰（CeO₂）顆粒的研磨液；優選地，所述研磨液選自於包含二氧化鈰顆粒的研磨液；更為優選地，該實施例中，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水（H₂O₂）。所述研磨液中各組分的比例可以根據實際需要進行設定。優選地，該實施例中，所述雙氧水的質量百分比介於2％—4％。所述表面活性劑包括陽離子型表面活性劑。

作為示例，在該步驟中，所述研磨液的流速相對比較慢，優選地，該實施例中，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘，即所述第一次化學機械研磨過程中，所述研磨液自研磨系統向所述研磨墊噴射的所述研磨液的流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘。在所述第一次化學機械研磨過程中，所述研磨液的流速比較慢會使得所述研磨墊表面的研磨液比較少，所述研磨液越少，在研磨的過程中研磨墊上的研磨液的溫度越高（可以大於35℃，甚至達到50℃以上）；又由於所述研磨液中含有雙氧水，當研磨液溫度越高時，待研磨器件（即該實施例中所述的基底20上的所述金屬層22）與所述研磨液的化學反應越強烈，從而使得研磨速率較快。以所述金屬層為鎢層作為示例，在研磨過程中，在熱效應的作用下，鎢層會與所述研磨液中的雙氧水反應生成氧化鎢而被去除，並且，所述研磨液的流速越慢，研磨過程中的溫度越高，該反應速度越快，即去除所述金屬層22的速率越快。 作為示例，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度可以根據實際需要進行設定，由於在該步驟中的所述研磨液的第一流速較小，使得該步驟的研磨速率比較快，為了減少總的研磨時間，提高研磨效率，節約成本，在該步驟中去除的所述金屬層22的厚度可以明顯大於後續步驟中研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度；優選地，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的60％—99％；更優選地，該實施例中，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的70％—90％。在步驟3）中，請參閱圖3中的S3步驟及圖6，對所述基底20進行第二次化學機械研磨，在步驟3）後，所述介質層21表面的所述金屬層22去除，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。

作為示例，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨在同一研磨設備上進行，更為具體的，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨為一連續的研磨過程，只需在所述第一次化學機械研磨之後調整所述研磨液的流速即可進行所述第二次化學機械研磨。該實施例中，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的研磨液與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨中使用的研磨液的成分完全相同。

作為示例，在所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘的前提下，所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。由於該步驟所述的第二次化學機械研磨中研磨液的流速明顯高於步驟2）所述的第一次化學機械研磨中研磨液的流速，該研磨過程中，研磨液的溫度（低於40℃，甚至低於30℃）會明顯低於所述第一次化學機械研磨中研磨液的溫度，在所述研磨液溫度較低的情況下，所述研磨液與所述金屬層22之間的化學反應變得非常緩慢，甚至二者不會發生明顯的化學反應，此時，僅依靠機械研磨的作用去除所述金屬層22。雖然該步驟的所述第二次化學機械研磨過程中去除所述金屬層22的速率比較慢，但由於在步驟2）所述的第一次化學機械研磨過程中已經去除了絕大部分的所述金屬層22，該步驟中需要去除的所述金屬層22僅占需要去除的所述金屬層22的厚度10％—30％，所以整個研磨過程中的耗時也是非常短，可以確保具有較高的研磨效率。

需要說明的是，在步驟3）後在所述填充孔內的所述金屬層22分離為具有平坦頂面的栓塞型態，在步驟3）所述的第二次化學機械研磨過程中，在去除殘留於所述介質層21表面的所述金屬層22之後，可能還會繼續研磨去除部分所述介質層21及部分位於所述介質層21內的所述填充孔中的所述金屬層22，但由於在所述第二次化學機械研磨過程中所述研磨液的溫度比較低，所述研磨液幾乎不會與所述金屬層22發生反應，所述研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率相差無幾，幾乎相同，因此，在所述第二次化學機械研磨之後得到的金屬插塞23的結構如圖6所示，所述金屬插塞23的頂部為一平面，不會出現如2017年12月前已有技術中圖2中所示的凹陷13。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的化學機械研磨方法中，通過設定第一次化學機械研磨過程中研磨液的流速小於第二次化學機械研磨過程中研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位於所述介質層21上的所述金屬層22，在研磨後期只需要去除極少部分殘留的所述金屬層22即可，又研磨後期研磨液流速比較大，對所述金屬層22的去除比較慢，且所述研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率大致相同，即可以控制研磨時間、節約生產成本，又可以避免在研磨後得到所述金屬插塞23頂部凹陷的形成，使得金屬插塞23具有較低的阻值，確保結構的性能。

• 實施例二

請參閱圖7，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種在化學機械研磨系統，所述化學機械研磨系統包括：研磨平台31；研磨墊32，所述研磨墊32位於所述研磨平台31的上表面；研磨頭33，所述研磨頭33位於所述研磨墊32的上方，用於將待研磨器件（如實施例一中所述的基底20）壓制於所述研磨墊32上進行化學機械研磨；研磨液供給系統34，所述研磨供給系統34用於向所述研磨墊32的表面提供研磨液，所述研磨液供給系統34包括研磨液供給源341、輸液管342及噴頭343；其中，所述輸液管342一端與所述研磨液供給源341相連線，另一端與所述噴頭343相連線，所述噴頭343位於所述研磨墊32上方；以及，控制模組35，所述控制模組35與所述研磨液供給系統34相連線，用於調整所述研磨液供給系統34向所述研磨墊32提供所述研磨液的流速。

具體的，所述化學機械研磨系統用於執行如實施例一中所述化學機械研磨方法，所述控制模組35與所述研磨液供給源341相連線，用於在研磨初期階段（如實施例一中所述第一次化學機械研磨過程）控制所述研磨液供給系統34以第一流速向所述研磨墊32的表面提供所述研磨液，並在研磨後期階段（實施例一中所述的第二次化學機械研磨過程）控制所述研磨液供給系統34以第二流速向所述研磨墊32的表面提供所述研磨液。更為具體的，所述控制模組35可以通過所述研磨液供給源341供給所述研磨液的速率以控制所述研磨液的流速。

作為示例，所述化學機械研磨系統還包括量測模組36，所述量測模組36與所述控制模組35相連線，用於量測化學研磨過程中去除的材料層（如實施例一中所述的金屬層22）的厚度，並將量測結果反饋至所述控制模組35；所述控制模組35依據所述量測模組36的量測結果調整所述研磨液的流速。具體的，如實施例一中的方案所示，在化學機械研磨過程中，當所述量測模組36量測到去除的所述金屬層22的厚度達到覆蓋於所述介質層21表面的厚度的70％—90％時，所述量測模組36向所述控制模組35反饋量測結果信號，所述控制模組35控制所述研磨液供給系統34由第一流速調整為第二流速向所述研磨墊32的表面提供所述研磨液。

作為示例，所述化學機械研磨系統34還包括研磨調整組件37，所述研磨調整組件37用於在研磨過程中對所述研磨墊32表面的平整度進行調整。作為示例，所述研磨調整組件37包括：機械手臂371；以及，研磨調整盤372，所述研磨調整盤372固定於所述機械手臂371的一端，用於在所述機械手臂371的帶動下對所述研磨墊32表面的平整度進行調整。

• 實施例三

請參閱圖8至圖15，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種金屬插塞的製備方法，所述金屬插塞的製備方法包括如下步驟：1）提供一基底；2）於所述基底的正面形成介質層；3）於所述介質層內形成填充孔；4）於所述介質層上形成金屬層，所述金屬層填滿所述填充孔並覆蓋所述介質層表面；5）將正面形成有所述介質層及所述金屬層的所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，6）對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟6）後，殘留於所述介質層表面的所述金屬層完全去除，以得到金屬插塞，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。在步驟1）中，請參閱圖8中的S1步驟及圖9，提供一基底20。作為示例，所述基底20可以為任意一種基底，譬如矽基底、藍寶石基底或氮化鎵基底等等。所述基底20內形成有需要電學引出的功能器件，譬如MOS器件等等。在步驟2）中，請參閱圖8中的S2步驟及圖10，於所述基底20的正面形成介質層21。作為示例，所述介質層21的材料可以包括氧化矽（SiOx）或氮化矽（SiN）等等。具體的，可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝於所述基底20的正面形成所述介質層21。在步驟3）中，請參閱圖8中的S3步驟及圖11，於所述介質層21內形成填充孔211。作為示例，可以採用光刻及刻蝕工藝於所述介質層21內形成所述填充孔211。於所述介質層21內形成的所述填充孔211的數量可以根據實際需要進行設定，優選地，該實施中，所述填充孔211的數量可以為多個。在步驟4）中，請參閱圖8中的S4步驟及圖12至圖13，於所述介質層21上形成金屬層22，所述金屬層22填滿所述填充孔211並覆蓋所述介質層21表面。在一示例中，於所述介質層21上形成金屬層22包括如下步驟：4-1）於所述填充孔211的側壁、底部及所述介質層21的表面形成氮化鈦層222，如圖12所示，具體的，可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝形成所述氮化鈦層222；4-2）於所述氮化鈦層222的表面形成鎢層221，所述鎢層221填滿所述填充孔211並覆蓋位於所述介質層21表面的所述氮化鈦層222的表面，如圖13所示，具體的，可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝形成所述鎢層221。在另一示例中，形成的所述金屬層22包括鎢層222，具體方法為還可以直接於所述填充孔211內及所述介質層21的表面形成鎢層222作為所述金屬層22。在步驟5）中，請參閱圖8中S5步驟及圖14，將正面形成有所述介質層21及所述金屬層22的所述基底20正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層21表面的部分所述金屬層22，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層21表面具有殘留的所述金屬層22。需要說明的是，化學機械研磨過程中是將待研磨器件固定於一研磨頭上，所述研磨頭將所述待研磨器件壓置於位於一研磨平台上表面的研磨墊，研磨液供給系統在向所述研磨墊上噴射研磨液的同時，所述研磨平台帶動所述研磨墊旋轉，所述研磨頭帶動所述待研磨器件做與所述研磨墊旋轉方向相反的旋轉，以對所述待研磨器件進行研磨。作為示例，該步驟中使用的所述研磨液可以為任意一種可以對基底20進行研磨的研磨液，譬如，包含氧化矽（SiOx）顆粒的研磨或包含二氧化鈰（CeO₂）顆粒的研磨液；優選地，所述研磨液選自於包含二氧化鈰顆粒的研磨液；更為優選地，該實施例中，所述研磨液包含二氧化鈰顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水（H₂O₂）。所述研磨液中各組分的比例可以根據實際需要進行設定。優選地，該實施例中，所述雙氧水的質量百分比介於2％—4％。所述表面活性劑包括陽離子型表面活性劑。作為示例，在該步驟中，所述研磨液的流速相對比較慢，優選地，該實施例中，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘，即所述第一次化學機械研磨過程中，所述研磨液自研磨系統向所述研磨墊噴射的所述研磨液的流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘。在所述第一次化學機械研磨過程中，所述研磨液的流速比較慢會使得所述研磨墊表面的研磨液比較少，所述研磨液越少，在研磨的過程中研磨墊上的研磨液的溫度越高（可以大於35℃，甚至達到50℃以上）；又由於所述研磨液中含有雙氧水，當研磨液溫度越高時，待研磨器件（即該實施例中所述的基底20上的所述金屬層22）與所述研磨液的化學反應越強烈，從而使得研磨速率較快。以所述金屬層為鎢層作為示例，在研磨過程中，在熱效應的作用下，鎢層會與所述研磨液中的雙氧水反應生成氧化鎢而被去除，並且，所述研磨液的流速越慢，研磨過程中的溫度越高，該反應速度越快，即去除所述金屬層的速率越快。

作為示例，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度可以根據實際需要進行設定，由於在該步驟中的所述研磨液的第一流速較小，使得該步驟的研磨速率比較快，為了減少總的研磨時間，提高研磨效率，節約成本，在該步驟中去除的所述金屬層22的厚度可以明顯大於後續步驟中研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度；優選地，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的60％—99％，更優選地，該實施例中，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的70％—90％。在步驟6）中，請參閱圖8中的S6步驟及圖15，對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟6）後，殘留於所述介質層21表面的所述金屬層22完全去除，以得到金屬插塞23，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。作為示例，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨在同一研磨設備上進行，更為具體的，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨為一連續的研磨過程，只需在所述第一次化學機械研磨之後調整所述研磨液的流速即可進行所述第二次化學機械研磨。該實施例中，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的研磨液與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨中使用的研磨液的成分完全相同。作為示例，在所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘的前提下，所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。由於該步驟所述的第二次化學機械研磨中研磨液的流速明顯高於步驟5）所述的第一次化學機械研磨中研磨液的流速，該研磨過程中，研磨液的溫度（低於40℃，甚至低於30℃）會明顯低於所述第一次化學機械研磨中研磨液的溫度，在所述研磨液溫度較低的情況下，所述研磨液與所述金屬層22之間的化學反應變得非常緩慢，甚至二者不會發生明顯的化學反應，此時，僅依靠機械研磨的作用去除所述金屬層22。雖然該步驟的所述第二次化學機械研磨過程中去除所述金屬層22的速率比較慢，但由於在步驟5）所述的第一次化學機械研磨過程中已經去除了絕大部分的所述金屬層22，該步驟中需要去除的所述金屬層22僅占需要去除的所述金屬層22的厚度10％—30％，所以整個研磨過程中的耗時也是非常短，可以確保具有較高的研磨效率。需要說明的是，在步驟6）所述的第二次化學機械研磨過程中，在去除殘留於所述介質層21表面的所述金屬層22之後，可能還會繼續研磨去除部分所述介質層21及部分位於所述介質層21內的所述填充孔中的所述金屬層22，但由於在所述第二次化學機械研磨過程中所述研磨液的溫度比較低，所述研磨液幾乎不會與所述金屬層22發生反應，所述研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率相差無幾，幾乎相同，因此，在所述第二次化學機械研磨之後得到的金屬插塞23的結構如圖15所示，所述金屬插塞23的頂部為一平面，不會出現如2017年12月前已有技術中圖2中所示的凹陷13。《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的金屬插塞的製備方法中，通過設定第一次化學機械研磨過程中研磨液的流速小於第二次化學機械研磨過程中研磨液的流速，在研磨前期研磨液的流速小可以快速去除大部分位於所述介質層21上的所述金屬層22，在研磨後期只需要去除極少部分殘留的所述金屬層22即可，又研磨後期研磨液流速比較大，對所述金屬層22的去除比較慢，且所述研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率大致相同，即可以控制研磨時間、節約生產成本，又可以避免在研磨後得到所述金屬插塞23頂部凹陷的形成，使得金屬插塞23具有較低的阻值，確保結構的性能。

• 實施例四

請參閱圖16，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種化學機械研磨方法，所述化學機械研磨方法包括如下步驟：1）提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層；2）將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，3）對所述基底進行第二次化學機械研磨，以去除所述介質層表面的所述金屬層，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率，在步驟3）後在所述填充孔內的所述金屬層分離為具有平坦頂面的栓塞型態。 在步驟1）中，請參閱圖16中的S1步驟及圖17，提供形成有介質層21的基底20，所述介質層上形成有金屬層。作為示例，所述基底20可以為任意一種基底，譬如矽基底、藍寶石基底或氮化鎵基底等等。所述基底20內形成有需要電學引出的功能器件，譬如MOS器件等等。作為示例，所述介質層21的材料可以包括氧化矽（SiOx）或氮化矽（SiN）等等。作為示例，所述介質層21還包括絕緣氧化層。作為示例，所述金屬層22可以僅包括鎢層221，所述鎢層221可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝等形成。作為示例，所述金屬層22還可以如圖17包括鎢（W）層221及氮化鈦（TiN）層222；其中，所述氮化鈦層222位於所述填充孔的側壁及底部，並由所述填充孔延伸至所述介質層21的表面，且覆蓋所述介質層21的表面；所述鎢層221位於所述氮化鈦層222的上表面，所述鎢層221填滿所述填充孔並覆蓋位於所述介質層21表面的所述氮化鈦層222的表面。當然，在其他示例中，所述金屬層22還可包括其他任意可以形成導電的金屬插塞的金屬層，譬如銅層、錫層、鈦層、鎳層、銀層或金層中的至少一種。在步驟2）中，請參閱圖16中的S2步驟及圖18，將所述基底20正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層21表面的部分所述金屬層22，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層21表面具有殘留的所述金屬層22。需要說明的是，化學機械研磨過程中是將所基底20正面朝下固定於一研磨頭上，所述研磨頭將所述基底20壓置於位於一研磨平台上表面的研磨墊，研磨液供給系統在向所述研磨墊上噴射研磨液的同時，所述研磨平台帶動所述研磨墊旋轉，所述研磨頭帶動所述基底20做與所述研磨墊旋轉方向相反的旋轉，以對所述基底20上的所述金屬層22進行研磨。作為示例，所述第一次化學機械研磨的過程中，所述第一研磨液以所述第一流速供給時，所述第一次化學機械研磨對所述金屬層22的研磨速率介於800埃/分鐘—2000埃/分鐘。作為示例，該步驟中使用的所述第一研磨液可以為任意一種可以對基底20進行研磨的研磨液，譬如，包含氧化矽（SiOx）顆粒的研磨或包含二氧化鈰（CeO₂）顆粒的研磨液；優選地，所述第一研磨液選自於包含二氧化矽顆粒的研磨液；更為優選地，該實施例中，所述第一研磨液包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水（H₂O₂）。所述第一研磨液中各組分的比例可以根據實際需要進行設定。優選地，該實施例中，所述二氧化矽顆粒的質量百分比介於1％—7％，所述雙氧水的質量百分比介於1％—7％。所述表面活性劑包括陽離子型表面活性劑。作為示例，在該步驟中，所述第一研磨液的流速相對比較慢，優選地，該實施例中，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘，即所述第一次化學機械研磨過程中，所述第一研磨液自研磨系統向所述研磨墊噴射的所述第一研磨液的流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘。在所述第一次化學機械研磨過程中，所述第一研磨液的流速比較慢會使得所述研磨墊表面的所述第一研磨液比較少，所述第一研磨液越少，在研磨的過程中研磨墊上的所述第一研磨液的溫度越高（可以大於35℃，甚至達到50℃以上）；又由於所述第一研磨液中含有雙氧水，當所述第一研磨液溫度越高時，待研磨器件（即該實施例中所述的基底20上的所述金屬層22）與所述第一研磨液的化學反應越強烈，從而使得研磨速率較快。以所述金屬層為鎢層作為示例，在研磨過程中，在熱效應的作用下，鎢層會與所述第一研磨液中的雙氧水反應生成氧化鎢而被去除，並且，所述第一研磨液的流速越慢，研磨過程中的溫度越高，該反應速度越快，即去除所述金屬層22的速率越快。作為示例，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度可以根據實際需要進行設定，由於在該步驟中的所述第一研磨液的第一流速較小，使得該步驟的研磨速率比較快，為了減少總的研磨時間，提高研磨效率，節約成本，在該步驟中去除的所述金屬層22的厚度可以明顯大於後續步驟中研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度；優選地，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的60％—99％；更優選地，該實施例中，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的70％—90％。在步驟3）中，請參閱圖16中的S3步驟及圖19，對所述基底20進行第二次化學機械研磨，以去除所述介質層21表面的所述金屬層22，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。作為示例，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨在同一研磨設備上進行，更為具體的，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨為一連續的研磨過程，只需在所述第一次化學機械研磨的時候使用第一輸液管及第一噴頭噴射所述第一研磨液，在所述第一次化學機械研磨之後改用第二輸液管及第二噴頭向所述研磨墊噴灑所述第二研磨液即可進行所述第二次化學機械研磨。

作為示例，該步驟中使用的所述第二研磨液可以為任意一種可以對基底20進行研磨的研磨液，譬如，包含氧化矽（SiOx）顆粒的研磨或包含二氧化鈰（CeO₂）顆粒的研磨液；優選地，所述第二研磨液選自於包含二氧化矽顆粒的研磨液；更為優選地，該實施例中，所述第二研磨液包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水（H₂O₂）。所述第二研磨液中各組分的比例可以根據實際需要進行設定。優選地，該實施例中，所述二氧化矽顆粒的質量百分比介於1％—7％，所述雙氧水的質量百分比介於1％—7％。所述表面活性劑包括陽離子型表面活性劑。需要說明的是，該實施例中，在相同的流速及研磨壓力等研磨條件下，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的所述第二研磨液與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨中使用的所述第一研磨液具有不同的研磨速率；優選地，該實施例中，在相同的流速及研磨壓力等研磨條件下，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的所述第二研磨液的研磨速率小於步驟2）中所述的第一次化學機械研磨中使用的所述第一研磨液的研磨速率。需要進一步說明的是，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的所述第二研磨液與步驟2）中所述的第一次化學機械研磨中使用的所述第一研磨液可以如上所述的相同，也可以為不盡相同，具體可以為所述第二研磨液中包含的研磨顆粒與所述第一研磨液中包含的研磨顆粒不同，譬如，若所述第一研磨液中包括二氧化矽顆粒，則所述第二研磨液中包括二氧化鈰顆粒，若所述第一研磨液中包括二氧化鈰顆粒，則所述第二研磨液中包括二氧化矽顆粒，也可以為所述第二研磨液包含的組分物質與所述第一研磨液包含的組分物質相同，但所述第二研磨液中各組分物質的含量與所述第一研磨液中各組分物質的含量不同。 作為示例，所述第二流速大於所述第一流速，具體的，在所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘的前提下，所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。由於該步驟所述的第二次化學機械研磨中的所述第二研磨液的流速明顯高於步驟2）所述的第一次化學機械研磨中所述第一研磨液的流速，該研磨過程中，所述第二研磨液的溫度（低於40℃，甚至低於30℃）會明顯低於所述第一次化學機械研磨中所述第一研磨液的溫度，在所述第二研磨液溫度較低的情況下，所述第二研磨液與所述金屬層22之間的化學反應變得非常緩慢，甚至二者不會發生明顯的化學反應，此時，僅依靠機械研磨的作用去除所述金屬層22。雖然該步驟的所述第二次化學機械研磨過程中去除所述金屬層22的速率比較慢，但由於在步驟2）所述的第一次化學機械研磨過程中已經去除了絕大部分的所述金屬層22，該步驟中需要去除的所述金屬層22僅占需要去除的所述金屬層22的厚度10％—30％，所以整個研磨過程中的耗時也是非常短，可以確保具有較高的研磨效率。

需要說明的是，在步驟3）所述的第二次化學機械研磨過程中，在去除殘留於所述介質層21表面的所述金屬層22之後，可能還會繼續研磨去除部分所述介質層21及部分位於所述介質層21內的所述填充孔中的所述金屬層22，但由於在所述第二次化學機械研磨過程中所述第二研磨液的溫度比較低，所述第二研磨液幾乎不會與所述金屬層22發生反應，所述第二研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率相差無幾，幾乎相同，因此，在所述第二次化學機械研磨之後得到的金屬插塞23的結構如圖19所示，所述金屬插塞23的頂部為一平面，不會出現如2017年12月前已有技術中圖2中所示的凹陷13。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的化學機械研磨方法中，通過設定所述第一化學機械研磨過程中所述第一研磨液的流速小於所述第二次化學機械研磨過程中所述第二研磨液的流速，同時，可以設定所述第一化學機械研磨過程中所述第一研磨液的研磨速率大於所述第二次化學機械研磨過程中所述第二研磨液的研磨速率，在研磨前期所述第一研磨液的流速小可以快速去除大部分位於所述介質層21上的所述金屬層22，在研磨後期只需要去除極少部分殘留的所述金屬層22即可，又研磨後期所述第二研磨液流速比較大，對所述金屬層22的去除比較慢，且所述第二研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率大致相同，即可以控制研磨時間、節約生產成本，又可以避免在研磨後得到金屬插塞頂部凹陷的形成，使得金屬插塞具有較低的阻值，確保結構的性能。

• 實施例五

請參閱圖20，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種在化學機械研磨系統，所述化學機械研磨系統包括：研磨平台31；研磨墊32，所述研磨墊32位於所述研磨平台31的上表面；研磨頭33，所述研磨頭33位於所述研磨墊32的上方，用於將待研磨器件（如實施例四中所述的基底20）壓制於所述研磨墊32上進行化學機械研磨；研磨液供給系統34，所述研磨液供給系統34用於向所述研磨墊的表面提供第一研磨液及第二研磨液，所述研磨液供給系統34包括第一研磨液供給源3411、第二研磨液供給源3412、第一輸液管3421、第二輸液管3422、第一噴頭3431及第二噴頭3432；其中，所述第一輸液管3421一端與所述第一研磨液供給源3411相連線，另一端與所述第一噴頭3431相連線，所述第一噴頭3431位於所述研磨墊32上方；所述第二輸液管3422一端與所述第二研磨液供給源3412相連線，另一端與所述第二噴頭3432相連線，所述第二噴頭3432位於所述研磨墊32上方；以及，控制模組35，所述控制模組35與所述研磨液供給系統34相連線，用於調整所述研磨液供給系統34向所述研磨墊32提供的研磨液種類及研磨液流速。作為示例，該實施例中所述的化學機械研磨系統用於執行如實施例四中所述的化學機械研磨方法，所述控制模組35與所述第一研磨液供給源3411及所述第二研磨液供給源3412相連線，用於在研磨初期階段（如實施例四中所述的第一次化學機械研磨過程）控制所述第一研磨供給源3411經由所述第一輸液管3421及所述第一噴頭3431以第一流速向所述研磨墊32的表面提供所述第一研磨液，並在研磨後期階段（如實施例四中所述的第二次化學機械研磨過程）控制所述第二供液源3412經由所述第二輸液管3422及所述第二噴頭3432以第二流速向所述研磨墊32的表面提供所述第二研磨液。作為示例，所述化學機械研磨系統還包括量測模組36，所述量測模組36與所述控制模組35相連線，用於量測化學研磨過程中去除的材料層（如實施例四中所述的金屬層22）的厚度，並將量測結果反饋至所述控制模組35；所述控制模組35依據所述量測模組36的量測結果調整所述研磨液供給系統34向所述研磨墊32提供的研磨液種類及研磨液流速。具體的，如實施例四中的方案所示，在化學機械研磨過程中，從化學機械研磨開始，所述第一研磨供給源3411經由所述第一輸液管3421及所述第一噴頭3431以第一流速向所述研磨墊32的表面提供所述第一研磨液；當所述量測模組36量測到去除的所述金屬層22的厚度達到覆蓋於所述介質層21表面的厚度的70％—90％時，所述量測模組36向所述控制模組35反饋量測結果信號，所述控制模組35控制所述第二供液源3412經由所述第二輸液管3422及所述第二噴頭3432以第二流速向所述研磨墊32的表面提供所述第二研磨液。作為示例，所述化學機械研磨系統34還包括研磨調整組件37，所述研磨調整組件37用於在研磨過程中對所述研磨墊32表面的平整度進行調整。作為示例，所述研磨調整組件37包括：機械手臂371；以及，研磨調整盤372，所述研磨調整盤372固定於所述機械手臂371的一端，用於在所述機械手臂371的帶動下對所述研磨墊32表面的平整度進行調整。

• 實施例六

請參閱圖21，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》還提供一種金屬栓塞的製備方法，所述金屬插塞的製備方法包括如下步驟：1）提供一基底；2）於所述基底的正面形成介質層；3）於所述介質層內形成填充孔；4）於所述介質層上形成金屬層，所述金屬層填滿所述填充孔並覆蓋所述介質層表面；5）將正面形成有所述介質層及所述金屬層的所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，6）對所述基底進行第二次化學機械研磨，完全去除殘留於所述介質層表面的所述介質層，以得到接觸插塞，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。在步驟1）中，請參閱圖21中的S1步驟及圖22，提供一基底20。作為示例，所述基底20可以為任意一種基底，譬如矽基底、藍寶石基底或氮化鎵基底等等。所述基底20內形成有需要電學引出的功能器件，譬如MOS器件等等。在步驟2）中，請參閱圖21中的S2步驟及圖23，於所述基底20的正面形成介質層21。作為示例，所述介質層21的材料可以包括氧化矽（SiOx）或氮化矽（SiN）等等。具體的，可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝於所述基底20的正面形成所述介質層21。在步驟3）中，請參閱圖21中的S3步驟及圖24，於所述介質層21內形成填充孔211。作為示例，可以採用光刻及刻蝕工藝於所述介質層21內形成所述填充孔211。於所述介質層21內形成的所述填充孔211的數量可以根據實際需要進行設定，優選地，該實施中，所述填充孔211的數量可以為多個。在步驟4）中，請參閱圖21中的S4步驟及圖25至圖26，於所述介質層21上形成金屬層22，所述金屬層22填滿所述填充孔211並覆蓋所述介質層21表面。在一示例中，於所述介質層21上形成金屬層22包括如下步驟：4-1）於所述填充孔211的側壁、底部及所述介質層21的表面形成氮化鈦層222，如圖25所示，具體的，可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝形成所述氮化鈦層222；4-2）於所述氮化鈦層222的表面形成鎢層221，所述鎢層221填滿所述填充孔211並覆蓋位於所述介質層21表面的所述氮化鈦層222的表面，如圖26所示，具體的，可以採用物理氣相沉積工藝或化學氣相沉積工藝形成所述鎢層221。在另一示例中，形成的所述金屬層22包括鎢層222，具體方法為還可以直接於所述填充孔211內及所述介質層21的表面形成鎢層222作為所述金屬層22。在步驟5）中，請參閱圖21中的S5步驟及圖27，將正面形成有所述介質層21及所述金屬層22的所述基底20正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層21表面的部分所述金屬層22，其中，所述第一次化學機械研磨過程中，使用第一研磨液以第一流速供給，在步驟5）後，所述介質層21表面具有殘留的所述金屬層22。

需要說明的是，化學機械研磨過程中是將所基底20正面朝下固定於一研磨頭上，所述研磨頭將所述基底20壓置於位於一研磨平台上表面的研磨墊，研磨液供給系統在向所述研磨墊上噴射研磨液的同時，所述研磨平台帶動所述研磨墊旋轉，所述研磨頭帶動所述基底20做與所述研磨墊旋轉方向相反的旋轉，以對所述基底20上的所述金屬層22進行研磨。作為示例，所述第一次化學機械研磨的過程中，所述第一研磨液以所述第一流速供給時，所述第一次化學機械研磨對所述金屬層22的研磨速率介於800埃/分鐘—2000埃/分鐘。作為示例，該步驟中使用的所述第一研磨液可以為任意一種可以對基底20進行研磨的研磨液，譬如，包含氧化矽（SiOx）顆粒的研磨或包含二氧化鈰（CeO₂）顆粒的研磨液；優選地，所述第一研磨液選自於包含二氧化矽顆粒的研磨液；更為優選地，該實施例中，所述第一研磨液包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水（H₂O₂）。所述第一研磨液中各組分的比例可以根據實際需要進行設定。優選地，該實施例中，所述二氧化矽顆粒的質量百分比介於1％—7％，所述雙氧水的質量百分比介於1％—7％。所述表面活性劑包括陽離子型表面活性劑。作為示例，在該步驟中，所述第一研磨液的流速相對比較慢，優選地，該實施例中，所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘，即所述第一次化學機械研磨過程中，所述第一研磨液自研磨系統向所述研磨墊噴射的所述第一研磨液的流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘。在所述第一次化學機械研磨過程中，所述第一研磨液的流速比較慢會使得所述研磨墊表面的所述第一研磨液比較少，所述第一研磨液越少，在研磨的過程中研磨墊上的所述第一研磨液的溫度越高（可以大於35℃，甚至達到50℃以上）；又由於所述第一研磨液中含有雙氧水，當所述第一研磨液溫度越高時，待研磨器件（即該實施例中所述的基底20上的所述金屬層22）與所述第一研磨液的化學反應越強烈，從而使得研磨速率較快。以所述金屬層為鎢層作為示例，在研磨過程中，在熱效應的作用下，鎢層會與所述第一研磨液中的雙氧水反應生成氧化鎢而被去除，並且，所述第一研磨液的流速越慢，研磨過程中的溫度越高，該反應速度越快，即去除所述金屬層22的速率越快。作為示例，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度可以根據實際需要進行設定，由於在該步驟中的所述第一研磨液的第一流速較小，使得該步驟的研磨速率比較快，為了減少總的研磨時間，提高研磨效率，節約成本，在該步驟中去除的所述金屬層22的厚度可以明顯大於後續步驟中研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度；優選地，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的60％—99％；更優選地，該實施例中，所述第一次化學機械研磨過程中去除的所述金屬層22的厚度d1占覆蓋於所述介質層21表面的所述金屬層22厚度d2的70％—90％。在步驟6）中，請參閱圖21中的S6步驟及圖28，對所述基底20進行第二次化學機械研磨，完全去除殘留於所述介質層21表面的所述介質層22，以得到接觸插塞23，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，使用第二研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得所述第二次化學機械研磨的研磨速率小於所述第一次化學機械研磨的研磨速率。作為示例，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨在同一研磨設備上進行，更為具體的，該步驟中的所述第二次化學機械研磨與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨為一連續的研磨過程，只需在所述第一次化學機械研磨的時候使用第一輸液管及第一噴頭噴射所述第一研磨液，在所述第一次化學機械研磨之後改用第二輸液管及第二噴頭向所述研磨墊噴灑所述第二研磨液即可進行所述第二次化學機械研磨。作為示例，該步驟中使用的所述第二研磨液可以為任意一種可以對基底20進行研磨的研磨液，譬如，包含氧化矽（SiOx）顆粒的研磨或包含二氧化鈰（CeO₂）顆粒的研磨液；優選地，所述第二研磨液選自於包含二氧化矽顆粒的研磨液；更為優選地，該實施例中，所述第二研磨液包含二氧化矽顆粒、去離子水、表面活性劑及雙氧水（H₂O₂）。所述第二研磨液中各組分的比例可以根據實際需要進行設定。優選地，該實施例中，所述雙氧水的質量百分比介於2％—4％。所述表面活性劑包括陽離子型表面活性劑。需要說明的是，該實施例中，在相同的流速及研磨壓力等研磨條件下，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的所述第二研磨液與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨中使用的所述第一研磨液具有不同的研磨速率；優選地，該實施例中，在相同的流速及研磨壓力等研磨條件下，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的所述第二研磨液的研磨速率小於步驟5）中所述的第一次化學機械研磨中使用的所述第一研磨液的研磨速率。需要進一步說明的是，該步驟中所述第二次化學機械研磨中使用的所述第二研磨液與步驟5）中所述的第一次化學機械研磨中使用的所述第一研磨液可以相同，也可以為不盡相同，具體可以為所述第二研磨液中包含的研磨顆粒與所述第一研磨液中包含的研磨顆粒不同，譬如，若所述第一研磨液中包括二氧化矽顆粒，則所述第二研磨液中包括二氧化鈰顆粒，若所述第一研磨液中包括二氧化鈰顆粒，則所述第二研磨液中包括二氧化矽顆粒，也可以為所述第二研磨液包含的組分物質與所述第一研磨液包含的組分物質相同，但所述第二研磨液中各組分物質的含量與所述第一研磨液中各組分物質的含量不同。作為示例，所述第二流速大於所述第一流速，在所述第一流速介於25毫升/分鐘—75毫升/分鐘的前提下，所述第二流速介於100毫升/分鐘—200毫升/分鐘。由於該步驟所述的第二次化學機械研磨中的所述第二研磨液的流速明顯高於步驟5）所述的第一次化學機械研磨中所述第一研磨液的流速，該研磨過程中，所述第二研磨液的溫度（低於40℃，甚至低於30℃）會明顯低於所述第一次化學機械研磨中所述第一研磨液的溫度，在所述第二研磨液溫度較低的情況下，所述第二研磨液與所述金屬層22之間的化學反應變得非常緩慢，甚至二者不會發生明顯的化學反應，此時，僅依靠機械研磨的作用去除所述金屬層22。雖然該步驟的所述第二次化學機械研磨過程中去除所述金屬層22的速率比較慢，但由於在步驟5）所述的第一次化學機械研磨過程中已經去除了絕大部分的所述金屬層22，該步驟中需要去除的所述金屬層22僅占需要去除的所述金屬層22的厚度10％—30％，所以整個研磨過程中的耗時也是非常短，可以確保具有較高的研磨效率。

需要說明的是，在步驟6）所述的第二次化學機械研磨過程中，在去除殘留於所述介質層21表面的所述金屬層22之後，可能還會繼續研磨去除部分所述介質層21及部分位於所述介質層21內的所述填充孔中的所述金屬層22，但由於在所述第二次化學機械研磨過程中所述第二研磨液的溫度比較低，所述第二研磨液幾乎不會與所述金屬層22發生反應，所述第二研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率相差無幾，幾乎相同，因此，在所述第二次化學機械研磨之後得到的金屬插塞23的結構如圖28所示，所述金屬插塞23的頂部為一平面，不會出現如2017年12月前已有技術中圖2中所示的凹陷13。

《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》的化學機械研磨方法中，通過設定所述第一化學機械研磨過程中所述第一研磨液的流速小於所述第二次化學機械研磨過程中所述第二研磨液的流速，同時，可以設定所述第一化學機械研磨過程中所述第一研磨液的研磨速率大於所述第二次化學機械研磨過程中所述第二研磨液的研磨速率，在研磨前期所述第一研磨液的流速小可以快速去除大部分位於所述介質層21上的所述金屬層22，在研磨後期只需要去除極少部分殘留的所述金屬層22即可，又研磨後期所述第二研磨液流速比較大，對所述金屬層22的去除比較慢，且所述第二研磨液去除所述金屬層22的速率與去除所述介質層21的速率大致相同，即可以控制研磨時間、節約生產成本，又可以避免在研磨後得到金屬插塞頂部凹陷的形成，使得金屬插塞具有較低的阻值，確保結構的性能。

綜上所述，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》提供一種化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法，所述化學機械研磨方法包括如下步驟：1）提供形成有介質層的基底，所述介質層上形成有金屬層；2）將所述基底正面朝下置於研磨墊上進行第一次化學機械研磨，以去除覆蓋於所述介質層表面的部分所述金屬層，其中，第一次化學機械研磨過程中，研磨液以第一流速供給，在步驟2）後所述介質層表面具有殘留的所述金屬層；及，3）對所述基底進行第二次化學機械研磨，在步驟3）後，所述介質層表面的所述金屬層去除，其中，所述第二次化學機械研磨過程中，所述研磨液以第二流速供給，所述第二流速大於所述第一流速，使得第二次化學機械研磨的研磨速率小於第一次化學機械研磨的研磨速率。

榮譽表彰

2021年8月16日，《化學機械研磨方法、系統及金屬插塞的製備方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。