[发明专利]化学机械研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种化学机械研磨方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的飞速发展，集成电路制造工艺也变得越来越复杂和精细，对晶圆（Wafer）表面的平整度要求也越来越严格。而现在广泛应用的半导体制作方法会造成晶圆的表面起伏不平，对图形制作极其不利。为此，需要对晶圆进行平坦化(Planarization)处理，使每一层都具有较高的平整度。

目前，最常见的平坦化工艺为化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)。化学机械研磨是一种复杂的工艺过程，通过晶圆和研磨头之间的相对运动来平坦化晶圆的表面。化学机械研磨进行平坦化处理的效率较高，已成为半导体技术领域一项不可或缺的制作工艺。

与此同时，包括金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）、锇（Os）、铱（Ir）、钌（Ru）、铑（Rh）以及钯（Pd）在内的贵金属，因具有较低的电阻温度系数、很好的稳定性以及难以被氧化的性质，开始被广泛的应用于集成电路制造当中。比如，所述贵金属可以作为晶体管的栅极材料，或者用于制作晶体管之间的互连线路等。

但是，贵金属的化学稳定性给化学机械研磨带来了较大的难度。如何对带有贵金属层的半导体器件进行化学机械研磨正是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种化学机械研磨方法，以优化对带有贵金属层的待研磨晶圆的平坦化效果。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种化学机械研磨方法，包括：

提供待研磨晶圆；

对所述待研磨晶圆上的贵金属层进行预处理，使所述贵金属层转化为合金层；

提供研磨液，并向所述研磨液中加入研磨颗粒和氧化剂；

通过所述研磨液对所述合金层的至少一部分进行化学机械研磨。

可选的，对所述待研磨晶圆上的贵金属层进行预处理，使所述贵金属层转化为合金层的步骤包括：

在所述待研磨晶圆上形成金属层；

在所述金属层上形成所述贵金属层；

对所述金属层以及贵金属层进行热处理以形成所述合金层。

可选的，所述金属层在所述合金层中的质量百分比在3%到20%的范围内。

可选的，所述贵金属层的材料为金，所述金属层的材料为钯、镍、锑、锗或者钴中的一种或多种。

可选的，所述贵金属层的材料为银，所述金属层的材料为钯、铜、锑、钼、钨或者钙中的一种或多种。

可选的，提供研磨液的步骤中，所述研磨颗粒的硬度在莫氏硬度3～6的范围内。

可选的，使所述研磨颗粒在研磨液中的质量百分比在1%～10%的范围内。

可选的，使所述研磨颗粒的平均直径在30～300纳米的范围内。

可选的，使所述研磨颗粒为二氧化硅、氧化铝或者氧化铈中的一种或者多种。

可选的，提供研磨液的步骤中，所述氧化剂包含过氧化氢以及卤酸盐。

可选的，使所述卤酸盐为溴酸盐、亚溴酸盐中的一种或者多种，或者为氯酸盐、亚氯酸盐中的一种或者多种。

可选的，进行化学机械研磨的步骤包括：

提供化学机械研磨装置，并将所述待研磨晶圆安装在所述化学机械研磨装置的研磨头上。

可选的，使所述研磨头的研磨压力在1～5磅/平方英寸的范围内。

可选的，使所述研磨头的转速在30～150转/分钟的范围内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

通过对贵金属层进行预处理，使贵金属层转化为合金层，由于合金层比贵金属硬度大，更容易在化学机械研磨中实现平坦化，进而优化了化学机械研磨的效果。

进一步，当所述贵金属层的材料为金时，采用钯、镍、锑、锗或者钴中的任意一种或多种与金结合形成合金层，相对于直接对金进行化学机械研磨，合金层具有较高的硬度，便于化学机械研磨的进行。

进一步，当所述贵金属层的材料为银时，采用钯、铜、锑、钼、钨或者钙中的任意一种或多种与银结合形成合金层，可以避免直接对银进行化学机械研磨时银的颜色发生变化的问题；此外，形成银的合金层也可以在一定程度上提升硬度，有益于化学机械研磨的进行。

进一步，研磨颗粒的硬度在莫氏硬度3～6的范围内，能够在较好地对待研磨晶圆进行研磨，同时还能避免在待研磨晶圆上产生划痕。

进一步，所述研磨颗粒的质量百分比在1%～10%的范围，有利于在化学机械研磨过程中保持较佳的研磨速率，同时还能尽量避免划伤所述合金层。